itof op• Datenarten: depth → table
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.itof_capture(depth, reflectivity=None, frequencies_hz=(20000000.0,), n_phases=4, signal_electrons=2000.0, demod_contrast=0.5, ambient_electrons=0.0, read_noise_e=0.0, waveform='sine', paths_depth=None, paths_amplitude=None, supersample=1, falloff_m=None, noise=True, seed=0) (die Implementierung direkt: import itof; itof.itof_capture(depth, reflectivity=None, frequencies_hz=(20000000.0,), n_phases=4, signal_electrons=2000.0, demod_contrast=0.5, ambient_electrons=0.0, read_noise_e=0.0, waveform='sine', paths_depth=None, paths_amplitude=None, supersample=1, falloff_m=None, noise=True, seed=0); aus dem Register: opsoptics.get("itof_capture"))
Tiefenkarte → rohes indirektes ToF-Signal (K Phasenstufen-Buckets je Modulationsfrequenz, in Elektronen). Gibt eine table (dict) zurück.
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
画素(細かく描いた標本)ごとに、直接の経路(距離 *depth*、強さ signal_electrons · reflectivity)と、任意で余分な経路(*paths_depth* = 往復の経路長の半分 [m]、*paths_amplitude* = signal_electrons に掛ける強さ)が入る。経路 p の位相は φ_p = 4π f d_p / c。段 k(参照の位相 θ_k = 2πk/K)のバケットの期待値は
m_k = (Σ_p a_p + ambient) / K + demod_contrast · Σ_p a_p · corr(φ_p − θ_k) / K
(corr は *waveform*: "sine" なら cos、"square" なら矩形どうしの相関 = 三角波、配列なら余弦の係数 c_1..c_N)。つまり 1 回の測定(K 段の合計)に信号 a_p 電子と背景光 ambient_electrons 電子が入る。*noise* が真なら各バケットに Poisson のショット雑音と、標準偏差 *read_noise_e* の正規の読み出し雑音を足す。
*supersample* = s > 1 なら *depth* などはセンサの s 倍の細かさで描いたものとみなし、s × s の標本のバケットを平均して 1 画素にする(バケットは経路の光の線形和なので、これは画素の開口で光を足すのと同じ)。前景と背景をまたぐ画素では 2 つの位相が混ざり、フライングピクセルが生まれる。*falloff_m* を与えると直接の経路の強さに (falloff_m / depth)²(逆二乗)を掛ける。
返す dict: kind("itof_raw")、samples (F, K, H, W)、mean_samples(雑音なしの期待値)、frequencies_hz、phase_offsets_rad、true_depth(画素内の直接経路の距離の平均)、mixed(画素内の距離の幅 [m])、waveform、demod_contrast、read_noise_e、ambiguity_range (F,)。
Raises ValueError: depth が 2 次元でない・正でない・非有限 / reflectivity・経路の形が合わない・負 / 周波数が (0, 2 GHz] でない・重複 / n_phases が 3〜32 でない / demod_contrast が (0, 1] でない / 電子数が負 / 形が supersample で割り切れない / 画素数・経路数・計算量が上限を超える / waveform が不正。
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_itof_multifreq — py -3.11 examples/poc_itof_multifreq.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
itof)itof_phase_amplitude · itof_noise_budget · itof_unwrap_multifreq · itof_unwrap_error_rate · itof_multipath_separate · itof_flying_pixel_mask · itof_wiggling_correct
*Provenance: itof.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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