scene op• 数据种类:table × image2d → table
• 调用: 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'(要直接调用实现,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';从台账取用则 opsoptics.get("surface_defect"))
把 2-D 缺陷图贴到零件表面(直接吃 defectgen 的输出)。
field 是亮度调制 (H, W)(0 = 无变化，−0.3 = 暗 30% 的划痕)。给出 height_um 时，同一张图也解释为高度，并由梯度倾斜法线 ―― 有了它，同一划痕在穹顶照明下消失、在暗场照明下发亮，这一 改变照明的意义得以再现(外观检测 AI 的训练数据的主体就在这里)。
另行传入 height_field，就能做出颜色不变、只有凹凸的缺陷(压痕、缩痕、浅擦痕)。把 field 全设为零即成为纯粹的地形(凹凸)缺陷，在穹顶照明下消失、在低角度暗场照明下发亮 ―― 这个差异正是选择照明的理由。
roughness_um 是只在缺陷处表面变粗的量(默认 0.6 µm)。
换个角度看，surface_finish 的加工纹理也以不同粒度持有同样的东西 ―― 加工纹理是把表面凹凸的纹理压缩成几个倍频程的噪声的表示，这里所说的粗糙度则是把“比像素更细、无法分辨的凹凸”压成 1 个数(σ)的表示。能分辨的凹凸作为法线处理，不能分辨的凹凸作为粗糙度处理，这就是分工。划痕是材料被削去的痕迹，所以一定比健全面粗糙。有了它，镜面比例 exp(-(4πσcosθ/λ)²) 下降而在明场中变暗，同时散射增加而 在暗场中变亮 ―― 教科书式的对比度反转并非来自法线的倾斜，而是来自这个粗糙度(要把低角度的光反射到正上方，面需要倾斜 39 度，划痕的坡度达不到。2026-09-05 已实测确认)。设为 0 则成为不改变粗糙度的缺陷。
uv_size_mm 是贴附的实际尺寸 [mm]，centre_mm 是面坐标上的中心。传入 mask 时这些像素即为缺陷标签(optscene_defect_mask 返回的真值)。
返回值是附加了 defect 的新图元(不修改原对象)。
optics 的每个算子都先校验输入再计算(不让任何东西无声通过):
• 单位写进参数名 —— _mm / _um / _deg / _mrad。把 mm 和 µm 弄混不会崩溃,而是给出「看着合理却是错的答案」,所以用命名来防。这里绝不从数值大小去猜单位。
• 字符串一律 ValueError —— float('50') 会成功,于是未解析的配置值会被当成长度混进来(实测:thin_lens('50', '200') 曾返回看着合理的 66.667 mm)。bool 也按 True == 1 的隐式提升拒绝。
• complex / masked array 一律 ValueError(仅接受实数槽位;拒绝无声丢弃虚部或剥掉掩码)。所有输入中的 NaN/Inf 一律 ValueError。
• 逐项点名拒绝除零及其近亲:焦距 0、曲率半径 0、折射率 <= 0、全不透明光阑(全为 0,归一化变成 0/0)、总和 <= 0 的 PSF、S0 = 0 的 Stokes 矢量、物体位于前焦点(像在无穷远)。
• 只有两个算子会返回非有限值,而且都写进了契约:depth_of_field 在超焦距以外返回 far_mm = inf(这正是超焦距的定义),gaussian_beam 在束腰处返回 wavefront_radius_mm = inf(平面波前的曲率半径)。两者都同时返回一个有限的搭档(far_is_infinite / curvature_per_mm)。除此之外的无声 NaN/Inf 都在内部检出并 ValueError ——「float64 溢出了」和「答案是无穷大」是两种不同的主张,不能拿后者的脸去交付前者。
• 尺寸上限:生成网格受 optics.MAX_GRID(4096)限制,传入的场/PSF/光阑受 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「小参数引发巨大内部分配」的路径(实测:n_max=40 × 4096² 需要 108 GB)。
• 物理上不可能的状态同样拒绝:偏振度 > 1 的 Stokes 矢量、负透过率、负强度、n-|m| 为奇数等非法 Zernike 指标。
• dataset_conventions — 训练数据集规范知识 —— COCO / YOLO / VOC 及外观检测中的陷阱
• mv_cameras — 工业相机厂商(与传感器的对应、线扫描 / TDI)
• mv_illumination_practice — 照明实务知识 —— 波长、偏振、点亮方式、外部光、安全
• mv_image_sensors — 工业图像传感器(以现行产品为主)
• virtual_machine_vision — 虚拟机器视觉 —— 梳理参数与对象模型
• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。
• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。
• 算法的正典(作者、年份)与用途见上面的族使用指南。
• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py
table 作为输入)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 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*
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