optscene_mask — OPTICS scene op

• Datenarten: table × table → image2d

• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.optscene_mask(scene, camera, index: 'int') -> 'np.ndarray' (die Implementierung direkt: import optscene; optscene.optscene_mask(scene, camera, index: 'int') -> 'np.ndarray'; aus dem Register: opsoptics.get("optscene_mask"))

• Rückgabewert über das Register: fullseye.ledger.optscene_mask(...) liefert nur den Wert des deklarierten Out-Typs image2d (die zugrunde liegende Funktion gibt zusätzlich Hilfsinformationen zurück). Wird das Verworfene gebraucht, nutze fullseye.ledger.optscene_mask.raw(...) oder rufe optscene.optscene_mask direkt auf.

Verwendung

Eine bool-Ground-Truth-Maske (H, W) der Pixel, in denen Primitive Nummer index sichtbar ist.

Pixelgenau (kein Anti-Aliasing). Die IoU gegenüber Detektionsergebnissen lässt sich direkt messen.

Ablauf: camera_rays(camera) erzeugt Strahlen für alle Pixel, trace_rays nimmt den ersten Schnittpunkt, und Pixel mit hit["index"] == index werden True. Teile, die von einem anderen Teil davor verdeckt sind, sind False (nur sichtbare Pixel). Es gibt 1 Strahl durch jede Pixelmitte, daher entscheidet bei Randpixeln, "ob die Mitte auf dieses Teil fällt".

• scene: ein scene_*-dict oder eine list. index ist die Position in der list (ab 0). Außerhalb des Bereichs [0, len(scene)) ValueError. scene_difference zählt als 1 Element.

• camera: Ergebnis von optical_camera (K, R, eye, width, height).

• Rückgabewert: (H, W) bool. Trifft kein Strahl, alles False (keine Ausnahme).

Mit derselben Kamera wie das render_optscene-Bild erzeugt, entsprechen sich die Pixel eins zu eins. Ground Truth der Tiefe ist optscene_depth, die der Defekte optscene_defect_mask, die Instanzliste je Teil optscene_instances.

Familienweiter Eingabevertrag (fail-closed)

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|.

Ausführlicher Anwendungsleitfaden

• Leitfaden zur Familie optics_imaging

Hintergrundwissen (Physik und Konventionen hinter diesem Operator)

• dataset_conventions — Konventionen für Trainingsdatensätze — COCO / YOLO / VOC und Fallstricke in der Sichtprüfung

• mv_cameras — Hersteller von Industriekameras (Sensorzuordnung, Zeilenkamera / TDI)

• mv_illumination_practice — Beleuchtung in der Praxis — Wellenlänge, Polarisation, Ansteuerung, Fremdlicht, Sicherheit

• mv_image_sensors — Industrielle Bildsensoren (vorwiegend aktuelle Produkte)

• virtual_machine_vision — Virtuelle Bildverarbeitung — Parameter erfassen und Objektmodell

Referenzen (Beispieldaten, Literatur)

• 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.

Ausführbare Beispiele (verifizierte Samples, die diesen Operator wirklich aufrufen)

• virtual_machine_vision — py -3.11 examples/virtual_machine_vision.py

Typkompatible Folge-Operatoren (nehmen image2d als Eingabe)

fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · edge_spread · veiling_glare_index · emva_pair_statistics · emva_defect_pixels

Gleiche Kategorie (scene)

scene_material · scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_defect · surface_finish · random_defects


*Provenance: optscene.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*

© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.