scene op• 資料種類:table × image2d → table
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.surface_defect(primitive: 'dict', field, mask=None, uv_size_mm=(20.0, 20.0), centre_mm=(0.0, 0.0), height_um: 'float' = 0.0, height_field=None, roughness_um: 'float' = 0.6) -> 'dict'(要直接呼叫實作,import optscene; optscene.surface_defect(primitive: 'dict', field, mask=None, uv_size_mm=(20.0, 20.0), centre_mm=(0.0, 0.0), height_um: 'float' = 0.0, height_field=None, roughness_um: 'float' = 0.6) -> 'dict';從台帳取用則 opsoptics.get("surface_defect"))
把 2-D 缺陷圖貼到零件表面(直接吃 defectgen 的輸出)。
field 是亮度調變 (H, W)(0 = 無變化，−0.3 = 暗 30% 的刮痕)。給出 height_um 時，同一張圖也解釋為高度，並由梯度傾斜法線 ―― 有了它，同一刮痕在穹頂照明下消失、在暗場照明下發亮，這一 改變照明的意義得以重現(外觀檢測 AI 的訓練資料的主體就在這裡)。
另行傳入 height_field，就能做出顏色不變、只有凹凸的缺陷(壓痕、縮痕、淺擦痕)。將 field 全設為零即成為純粹的地形(凹凸)缺陷，在穹頂照明下消失、在低角度暗場照明下發亮 ―― 這個差異正是選擇照明的理由。
roughness_um 是只在缺陷處表面變粗的量(預設 0.6 µm)。
換個角度看，surface_finish 的加工紋理也以不同粒度持有同樣的東西 ―― 加工紋理是將表面凹凸的紋理壓縮成幾個倍頻程的雜訊的表示，這裡所說的粗糙度則是將「比像素更細、無法解析的凹凸」壓成 1 個數(σ)的表示。能解析的凹凸作為法線處理，不能解析的凹凸作為粗糙度處理，這就是分工。刮痕是材料被削去的痕跡，所以一定比健全面粗糙。有了它，鏡面比例 exp(-(4πσcosθ/λ)²) 下降而在明場中變暗，同時散射增加而 在暗場中變亮 ―― 教科書式的對比反轉並非來自法線的傾斜，而是來自這個粗糙度(要將低角度的光反射到正上方，面需要傾斜 39 度，刮痕的坡度達不到。2026-09-05 已實測確認)。設為 0 則成為不改變粗糙度的缺陷。
uv_size_mm 是貼附的實際尺寸 [mm]，centre_mm 是面座標上的中心。傳入 mask 時這些像素即為缺陷標籤(optscene_defect_mask 回傳的真值)。
回傳值是附加了 defect 的新圖元(不修改原物件)。
optics 的每個運算子都先檢驗輸入再計算(不讓任何東西無聲通過):
• 單位寫進參數名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不會當掉,而是給出「看似合理卻是錯的答案」,所以用命名來防。這裡絕不從數值大小去猜單位。
• 字串一律 ValueError —— float('50') 會成功,於是未解析的設定值會被當成長度混進來(實測:thin_lens('50', '200') 曾回傳看似合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隱式提升拒絕。
• complex / masked array 一律 ValueError(僅接受實數槽位;拒絕無聲丟棄虛部或剝掉遮罩)。所有輸入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐項點名拒絕除零及其近親:焦距 0、曲率半徑 0、折射率 <= 0、全不透明光闌(全為 0,正規化變成 0/0)、總和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 向量、物體位於前焦點(像在無窮遠)。
• 只有兩個運算子會回傳非有限值,而且都寫進了契約:depth_of_field 在超焦距以外回傳 far_mm = inf(這正是超焦距的定義),gaussian_beam 在束腰處回傳 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半徑)。兩者都同時回傳一個有限的夥伴(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的無聲 NaN/Inf 都在內部檢出並 ValueError ——「float64 溢位了」和「答案是無窮大」是兩種不同的主張,不能拿後者的臉去交付前者。
• 尺寸上限:生成網格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,傳入的場/PSF/光闌受 optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24),ABCD 元件序列受 optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024),Zernike 受 MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。以 fail-closed 堵住「小參數引發巨大內部配置」的路徑(實測:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的狀態同樣拒絕:偏振度 > 1 的 Stokes 向量、負穿透率、負強度、n-|m| 為奇數等非法 Zernike 指標。
• dataset_conventions — 訓練資料集規範知識 —— COCO / YOLO / VOC 及外觀檢測中的陷阱
• mv_cameras — 工業相機廠商(與感測器的對應、線掃描 / TDI)
• mv_illumination_practice — 照明實務知識 —— 波長、偏振、點亮方式、外部光、安全
• mv_image_sensors — 工業影像感測器(以現行產品為主)
• virtual_machine_vision — 虛擬機器視覺 —— 梳理參數與物件模型
• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。
• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。
• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。
• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py
table 作為輸入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
scene)scene_material · scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_finish · random_defects · scene_difference
*Provenance: optscene.py — OPTICS 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*
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