itof op• 資料種類:table → table
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.itof_phase_amplitude(samples, frequencies_hz=None, phase_offsets_rad=None, read_noise_e=None)(要直接呼叫實作,import itof; itof.itof_phase_amplitude(samples, frequencies_hz=None, phase_offsets_rad=None, read_noise_e=None);從台帳取用則 opsoptics.get("itof_phase_amplitude"))
K 步原始訊號 → 相位、振幅、偏移、折返距離以及逐像素的距離雜訊估計(table)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
*samples* は itof_capture の dict、または (F, K, ...) の配列(周波数 F、段 K が先頭。1 周波なら samples[None])。段 k のバケットを m_k = B + A·cos(φ − θ_k) とみなし、[1, cos θ_k, sin θ_k] の最小二乗で B・A cos φ・A sin φ を解く(θ_k が等間隔 2πk/K なら DFT と同じ。4 段なら φ = atan2(m1 − m3, m0 − m2)、A = ½√((m0 − m2)² + (m1 − m3)²)、B = Σm_k / 4)。θ_k は *phase_offsets_rad*(既定は等間隔、dict ならその値)。
距離の雑音の見積もり: 各バケットの分散を B + read_noise²(ショット雑音は平均に等しい)とみなすと、最小二乗の共分散から位相の標準偏差 σ_φ が出る(4 段・等間隔なら σ_φ = √((B + σ_r²)/2) / A)。σ_d = c σ_φ / (4π f)。★小さい雑音の近似で、A ≈ √B 程度まで SNR が落ちると実際の散らばりはこれより大きい。
返す dict: kind("itof_phase")、phase (F, ...) [0, 2π)、amplitude、offset、phasor (A·e^{iφ}、複素)、frequencies_hz(分かれば)、wrapped_depth と ambiguity_range(周波数が分かれば)、phase_sigma、depth_sigma(周波数が分かれば)。
Raises ValueError: 配列が 2 次元未満・非有限 / 段の数が 3〜32 でない / 段の位相が退化 / 周波数の数が F と合わない・範囲外 / dict が生信号でない。
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。
• 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。
• poc_itof_multifreq — py -3.11 examples/poc_itof_multifreq.py
table 作為輸入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
itof)itof_capture · itof_noise_budget · itof_unwrap_multifreq · itof_unwrap_error_rate · itof_multipath_separate · itof_flying_pixel_mask · itof_wiggling_correct
*Provenance: itof.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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