shape_from_polarization op• 資料種類:normalmap → image2d
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.sfp_height(normals, mask=None, max_zenith_deg=88.0)(要直接呼叫實作,import sfpolar; sfpolar.sfp_height(normals, mask=None, max_zenith_deg=88.0);從台帳取用則 opsoptics.get("sfp_height"))
在鏡像擴展的區域上用 Frankot–Chellappa 把法線圖積分為高度圖,FFT 的週期邊界不會使結果彎曲(image2d)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
Gradients p = -nx/nz, q = -ny/nz are formed inside *mask* (zero outside — the object stands on a flat background); slopes steeper than *max_zenith_deg* (the occluding rim, where nz -> 0 and the gradient diverges) are clamped to that zenith with the azimuth kept. The field is then reflected into a 2H x 2W even-symmetric domain (p changes sign under the mirror in x, q under the mirror in y) and handed to photometric.integrate_gradients — the same Frankot-Chellappa solver, without its wrap-around. Measured on a 64 x 80 tilted plane (slopes 0.3 and -0.2): largest height error 0.06 px here against 18 px with the periodic solver, which cannot represent a ramp at all (the residual 0.06 px is the kink of the half-sample mirror at the seam).
Returns (H, W) float64 heights in pixel units (multiply by the pixel pitch), with the background (outside *mask*) at mean 0, or the whole image at mean 0 when there is no mask.
Compared with photometric.integrate_normals (registered in ops3d):
that operator integrates as is (periodic, no validation, no rim clamp); this one validates the field (unit, finite, facing the camera) and fixes the boundary.
Raises ValueError: *normals* not a finite (H, W, 3) field of unit normals with nz >= 0; *mask* not boolean of shape (H, W) or empty; *max_zenith_deg* outside (0, 90).
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_phase_measuring_deflectometry — py -3.11 examples/poc_phase_measuring_deflectometry.py
• poc_shape_from_polarization — py -3.11 examples/poc_shape_from_polarization.py
image2d 作為輸入)fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · edge_spread · veiling_glare_index · emva_pair_statistics · emva_defect_pixels
shape_from_polarization)sfp_dolp_model · dolp_to_zenith · aolp_to_azimuth · sfp_render · sfp_normals · sfp_disambiguate · sfp_estimate_index
*Provenance: sfpolar.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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