polarization op• Datenarten: signal → matrix
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.mueller_from_intensities(intensities, psg, psa, rank_tol=1e-09) (die Implementierung direkt: import optics; optics.mueller_from_intensities(intensities, psg, psa, rank_tol=1e-09); aus dem Register: opsoptics.get("mueller_from_intensities"))
Gewinnt eine Mueller-Matrix aus Intensitäten zurück, die durch bekannte Generator-/Analysatorzustände gemessen wurden (polarimetrische kleinste Quadrate).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
Model: the detector behind a polarisation-state analyser sees I_i = (A_i @ M @ G_i)[0, 0] = a_i^T M g_i where g_i = G_i[:, 0] is the Stokes vector the generator emits from unpolarised light and a_i = A_i[0, :] is the analyser's first row. That is linear in the 16 entries of M: I_i = w_i . vec(M) with w_i = outer(a_i, g_i).ravel(). Stacking the N measurements gives W (N x 16), solved by least squares.
*intensities* is (N,) (one detector) or (N, ...) (an image per
state: the same system solved per pixel, so the result is (4, 4, ...)). *psg* and *psa* are sequences of N Mueller matrices (4x4) — build them with mueller_element and matrix products.
Fail-closed on an under-determined design: if W has rank < 16 the design cannot see every entry (the classic case — linear polarisers only, no retarder — leaves the S3 row and column unobservable, rank 9) and the function raises with the rank instead of returning a pseudo-inverse answer that would look plausible and be wrong in the unobserved entries.
Ground truth in the tests: a known M (retarder then polariser), 36 generator/analyser pairs with quarter-wave plates, intensities computed by the forward model → M recovered to 1e-10; the same with polarisers only → rank 9, refused.
Raises ValueError: shapes disagree, fewer than 16 measurements, non-finite input, or rank < 16.
Provenance: the observation matrix outer(a, g) is the standard formulation (Chipman, "Polarimetry", *Handbook of Optics* ch. 15); the pinv variant is what Polanalyser's calcMueller does. Re-implemented with an explicit rank check.
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.
• polarization_camera_pipeline — py -3.11 examples/polarization_camera_pipeline.py
matrix als Eingabe)abcd_trace · mueller_apply · mueller_checks
polarization)jones_element · jones_apply · stokes_from_jones · mueller_element · mueller_apply · stokes_analyze · polarization_demosaic · polarization_demosaic_color
*Provenance: optics.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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