linescan op• Datenarten: image2d → table
• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.linescan_acquire(web=None, stages=8, photons_per_stage=200.0, eta=0.6, sigma_d=20.0, K=0.1, architecture='charge', full_well_e=None, dark_e=0.0, sync_error=0.0, yaw_deg=0.0, weave_px=0.0, weave_period_lines=200.0, encoder=False, encoder_error=None, lines=None, width=None, lens=None, noise=True, order=3, samples_per_px=4.0, oversample=1, seed=0) (die Implementierung direkt: import linescan; linescan.linescan_acquire(web=None, stages=8, photons_per_stage=200.0, eta=0.6, sigma_d=20.0, K=0.1, architecture='charge', full_well_e=None, dark_e=0.0, sync_error=0.0, yaw_deg=0.0, weave_px=0.0, weave_period_lines=200.0, encoder=False, encoder_error=None, lines=None, width=None, lens=None, noise=True, order=3, samples_per_px=4.0, oversample=1, seed=0); aus dem Register: opsoptics.get("linescan_acquire"))
Eine Reflexionskarte *web* mit einer TDI-Zeilenkamera aufnehmen, während sie am Sensor vorbeitransportiert wird (table).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
*web*: 2-D の反射率 [0, 1] (行 = 流れ方向 MD、列 = 幅方向 CD)。1 行 = 公称の 1 ライン、1 列 = 1 画素の格子。センサ(幅 *width* 画素、既定 = web の幅から余白を除いた分)は web の中央を見る。
運動の模型(出力ライン k・段 s・段の中の時刻 u ∈ [0, 1)、τ = k + s + u):
web の進み T(τ) = ∫(1 + ε)(sync_error がスカラなら一定、1-D ならライン周期ごと —— 長さは
lines + stages 以上)、電荷の位置 r = s + u(1 周期に 1 行)、蛇行 w(τ) = weave_px·sin(2πτ/周期)。
web の行 = T(τ) − r·cos θ − x·sin θ、web の列 = x·cos θ − r·sin θ − w(τ)(x はセンサ中央からの画素)。
θ = 0・一定 ε なら行は k(1 + ε) + (s + u)ε —— optscene.linescan_capture と同じ規約で、N 段で
N·|ε| 画素の掃引(tdi_sync_mtf の閉形式)。encoder=True は web の進みからライン周期を作る
(速度の誤差が消え、ε = *encoder_error*(既定 None = 0、エンコーダの分解能の誤差)だけが残る —— encoder=False で
渡すと効かないので ValueError)。ヨーと蛇行は残る。
*oversample*(奇数、既定 1): web が 1 画素あたり何 web 画素で描かれているか。1 より大きいと、画素の開口(oversample × oversample の箱)を掛けてから標本を取る —— 細かい正弦波の板で MTF を測るときは補間の誤差が結果に混ざらないよう 5 などにする(3 次スプラインでも 0.4 c/px では補間だけで 2 割落ちる)。
時間積分は τ の一様な標本で取り、標本数は 1 段の道のり(滑り + 蛇行)から samples_per_px 点/画素で決める(完全同期なら 1 点で厳密)。補間は order(1 = 双線形、3 = 3 次スプライン、前置フィルタは 1 回だけ)。
雑音(noise=True、EMVA 1288 の線形模型): 平均電子 μ_e = Σ 段 ημ_p·R(+ 暗電流 *dark_e*/段)を Poisson 1 回で引き(Poisson の和は Poisson —— 厳密)、charge は読み出し σ_d を 1 回、digital は分散 Nσ_d² と量子化 N/12 DN² を正規雑音で(各段の丸めの近似)。full_well_e(既定 None = 飽和なし)は電荷加算では合計に、デジタル加算では 1 段の平均に掛ける。返す画像は DN = K·e(ADC の上限では切らない)。
*lens*: linescan_lens_columns の結果(列ごとの相対照度とガウスのぼけ)。光学像は運動の前に決まるので、ぼけと照度は地図に掛けてから搬送する(同じ列は同じぼけ —— 像高はセンサの列で決まる)。
返り値 dict: image (lines, width) DN / mean_e(雑音なしの期待電子)/ line_rows(各ラインの段の中央が見る web の行 [web 画素]、センサ中央の列で)/ col0(センサの列 0 が見る web の列 [web 画素])/ slip_scan / slip_cross / smear_scan_px / smear_cross_px / samples / stages / architecture。
Raises ValueError: web が 2-D の有限な [0, 1] でない / 段数・ライン数が範囲外 / ε が範囲外か長さ不足 / encoder=False で encoder_error を渡した / oversample が偶数 / 掃引・蛇行・ヨーで標本が web の外に出る(黙って端を繰り返さない)/ lens の列数が width と違う。
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_tdi_linescan — py -3.11 examples/poc_tdi_linescan.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
linescan)tdi_snr · tdi_sync_mtf · lens_field_profile · linescan_lens_columns · linescan_lens_example
*Provenance: linescan.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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