tem op• Datenarten: image2d → table
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.tem_ctf_estimate(image, pixel_A=1.0, kv=300.0, cs_mm=2.7, amplitude_contrast=0.07, phase_shift_deg=0.0, defocus_min_A=3000.0, defocus_max_A=50000.0, k_min=0.03333333333333333, k_max=None, tile=None, overlap=0.5, astigmatism=True, min_rings=3, min_peak_z=8.0, on_fail='raise') (die Implementierung direkt: import temsim; temsim.tem_ctf_estimate(image, pixel_A=1.0, kv=300.0, cs_mm=2.7, amplitude_contrast=0.07, phase_shift_deg=0.0, defocus_min_A=3000.0, defocus_max_A=50000.0, k_min=0.03333333333333333, k_max=None, tile=None, overlap=0.5, astigmatism=True, min_rings=3, min_peak_z=8.0, on_fail='raise'); aus dem Register: opsoptics.get("tem_ctf_estimate"))
Defokus (und Astigmatismus) aus den Thon-Ringen im Leistungsspektrum einer Mikrographie schätzen (Tabelle).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
手順: (1) タイルの平均のパワースペクトル(tem_power_spectrum と同じ)→ 振幅スペクトル √PS。
(2) 動径平均を k について等間隔に取り、k² について不等間隔の標本に Lomb–Scargle(mathspectral)を掛けて
リングの周期 1/(λΔf) から初期値。(3) 背景 = u = k² の上でリング 1 周期の移動平均、振れ幅で割って平坦にする。
(4) Δf を格子で掃き(位相が k_max で π/8 ずつ動く刻み)、CTF² との正規化相互相関(CTFFIND4 の採点の考え方)が
最大の所を有界の 1 次元探索で詰める。(5) astigmatism=True なら 2-D の環の上で (Δf_u, Δf_v, θ) を Nelder–Mead で詰める(決まった 4 方向から出発、乱数なし)。(6) 不確かさ = タイルを 8 組に分けた jackknife の標準誤差(Δf の平均)。
拒否(on_fail="raise" で ValueError、"report" で accepted=False の表): 相関の最大が掃いた格子の中央値から MAD の min_peak_z 倍に届かない(リングが雑音に埋もれた)、帯域 [k_min, k_max] に零点が min_rings 個無い(周期が決まらない)、最大が探索範囲の端(範囲の外にある疑い)。
返り値: defocus_A(平均)/ defocus_u_A ≥ defocus_v_A / astig_angle_deg(Δf_u の軸、0〜180)/ defocus_sigma_A(jackknife)/ score(2-D の相関)/ score_1d / peak_z / n_rings / fit_resolution_A(局所の相関が 0.3 を下回る最初の周波数の逆数)/ initial_lomb_A / accepted / reason / 曲線 k と flat(平坦にした動径平均)と model。
Jeder optics-Operator prüft seine Eingabe vor der Berechnung (nichts rutscht stillschweigend durch):
• Einheiten stecken im Argumentnamen — _mm / _um / _deg / _mrad. Eine Verwechslung von mm und µm stürzt nicht ab, sondern liefert eine plausibel aussehende falsche Antwort; der Name verhindert das. Aus der Größenordnung wird nie auf die Einheit geschlossen.
• Strings lösen ValueError aus — float('50') gelingt, sodass ein ungeparster Konfigurationswert als Länge durchrutschen würde (gemessen: thin_lens('50', '200') lieferte plausible 66,667 mm). bool wird als implizite Hochstufung True == 1 ebenfalls abgelehnt.
• complex / Masked Arrays lösen ValueError aus (nur reelle Slots; das stille Verwerfen des Imaginärteils bzw. Abstreifen der Maske wird abgelehnt). NaN/Inf löst bei jeder Eingabe ValueError aus.
• Division durch null und Verwandtes wird namentlich abgelehnt: Brennweite 0, Krümmungsradius 0, Brechzahl <= 0, undurchlässige Blende (alles 0, die Normierung wird 0/0), PSF mit Summe <= 0, Stokes-Vektor mit S0 = 0 und ein Objekt im vorderen Brennpunkt (Bild im Unendlichen).
• Nur zwei Operatoren liefern einen nicht-endlichen Wert, und beide halten das vertraglich fest: depth_of_field liefert jenseits der hyperfokalen Distanz far_mm = inf (genau das bedeutet die hyperfokale Distanz), und gaussian_beam liefert an der Taille wavefront_radius_mm = inf (der Krümmungsradius einer ebenen Wellenfront). Beide liefern zusätzlich einen endlichen Partner (far_is_infinite / curvature_per_mm). Jedes andere stille NaN/Inf wird intern erkannt und löst ValueError aus — "float64 ist übergelaufen" und "die Antwort ist unendlich" sind verschiedene Aussagen; die erste wird nie im Gewand der zweiten geliefert.
• Größenobergrenzen: erzeugte Gitter durch optics.MAX_GRID (4096), übergebene Felder/PSFs/Blenden durch optics.MAX_FIELD_ELEMENTS (2^24), ABCD-Elementketten durch optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS (1024), Zernike durch MAX_ZERNIKE_TERMS (512) / MAX_ZERNIKE_ORDER (40) / MAX_ZERNIKE_BASIS (2^25). Damit werden Pfade fail-closed geschlossen, in denen ein kleines Argument eine riesige interne Allokation auslöst (gemessen: n_max=40 × 4096² braucht 108 GB).
• Physikalisch unmögliche Zustände werden ebenfalls abgelehnt: Stokes-Vektor mit Polarisationsgrad > 1, negative Transmission, negative Intensität und ungültige Zernike-Indizes wie ungerades n-|m|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).
• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.
• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.
• poc_tem_ctf_thon_rings — py -3.11 examples/poc_tem_ctf_thon_rings.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
tem)tem_wavelength · tem_scherzer · tem_ctf · tem_ctf_profile · tem_projected_potential · tem_amorphous_film · tem_image_weak_phase · tem_multislice
*Provenance: temsim.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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