pixelshift op• 資料種類:rgbimage × matrix → video
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.pixel_shift_capture(scene, factor, shifts, pattern='RGGB', fill_factor=1.0, per_frame=False, margin=None)(要直接呼叫實作,import pixelshift; pixelshift.pixel_shift_capture(scene, factor, shifts, pattern='RGGB', fill_factor=1.0, per_frame=False, margin=None);從台帳取用則 opsoptics.get("pixel_shift_capture"))
用位移後的感測器拍攝:在像素開口(正方形箱)上精確積分場景,回傳 Bayer 或黑白的原始影像。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
*scene*: 細かく描いたシーン。(Hs, Ws)(白黒)か (Hs, Ws, 3)(RGB)、有限の実数。1 センサ画素 = *factor* × *factor* 標本。per_frame=True なら先頭に枚数の軸 (N, Hs, Ws[, 3]) を持ち、枚ごとに違うシーン(搬送中のワーク・動く被写体)を撮る。*factor*: 1 センサ画素あたりのシーンの標本数(2〜64 の整数)。Hs・Ws はその倍数。*shifts*: (N, 2) の実際のシフト (dr, dc)[センサ画素] (pixel_shift_pattern の誤差込み)。センサが +dc 動くと、画素 (r, c) はシーンの c + dc を見る。*pattern*: "RGGB" などの Bayer(色フィルタはセンサと一緒に動く)か None(白黒。RGB のシーンなら各画素で 3 色を取る理想センサ = 真値づくり用で、返り値は (N, H, W, 3))。*fill_factor*: 画素の開口の一辺 / 画素の間隔(0 < f ≤ 1)。開口の MTF は |sinc(f · fill)|(f は cyc/px)。
*margin*: センサの (0, 0) 画素を置くシーンの升の番号 m(整数)。None なら m = ⌈max |shift|⌉(全シフトで開口がシーンの内側に残る最小の余白)。★真値(シフト 0 の理想センサ)と比べるときは、比べる相手と同じ m を明示すること —— シフト列が違うと既定の m が違い、同じ添字の画素がシーンの別の場所を指す。
画素 (r, c) の中心はシーンの座標(升の辺を整数にとる)で ((r + m + ½ + dr)·factor, (c + m + ½ + dc)·factor)。返す画像は H = Hs/factor − 2m、W = Ws/factor − 2m。積分は面積の総和表の双線形補間で行い、シーンを「升ごとに一定」とみなす限り誤差は丸めだけ(テストで 1e-12)。
返り値 (N, H, W) float64(Bayer か白黒)/ (N, H, W, 3)(pattern=None で RGB のシーン)。雑音は足さない(EMVA 1288 の雑音を足すなら呼び手で。この op は幾何と開口だけ)。
Raises ValueError: シーンの形・次元・非有限 / factor・fill_factor の範囲 / Hs・Ws が factor の倍数でない / シフトの形・大きさ / margin が負・シフトに足りない / per_frame で枚数がシフトと合わない / Bayer なのにシーンが RGB でない(Bayer は色を撮る)/ 残る画素が 8 × 8 未満。
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_pixel_shift — py -3.11 examples/poc_pixel_shift.py
video 作為輸入)pixel_shift_merge · pixel_shift_motion_mask
pixelshift)pixel_shift_pattern · pixel_shift_merge · pixel_shift_motion_mask · false_color_metric · pixel_shift_resolution_budget
*Provenance: pixelshift.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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