shape_from_polarization op• データ種: polsweep → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.sfp_normals(sweep, refractive_index=1.5, model='specular', angles_deg=(0.0, 45.0, 90.0, 135.0), violation_tol=0.05, out_of_range='invalid') (実装を直接呼ぶなら import sfpolar; sfpolar.sfp_normals(sweep, refractive_index=1.5, model='specular', angles_deg=(0.0, 45.0, 90.0, 135.0), violation_tol=0.05, out_of_range='invalid')、台帳から引くなら opsoptics.get("sfp_normals"))
From a polariser sweep to the explicit set of candidate surface normals per pixel — 2 for the diffuse model, 4 for the specular model (2 zeniths x 2 azimuths).
*sweep* is an (N, H, W) stack through linear analysers at *angles_deg* (the polsweep sort; optics.polarization_demosaic gives it from a raw mosaic). Per pixel the sinusoid I(t) = a0 + a1 cos 2t + a2 sin 2t is fitted (the same least-squares fit as specularity.polarization_dolp_map), giving DoLP = hypot(a1, a2)/a0 and AoLP = 0.5 atan2(a2, a1); then dolp_to_zenith and aolp_to_azimuth give the zenith and azimuth candidates.
A fitted minimum below zero (modulation above the mean, DoLP > 1) is impossible for light. Near Brewster's angle the true minimum is ~0, so sensor noise pushes it slightly negative; *violation_tol* is the largest excess DoLP - 1 that is read as noise (DoLP clipped to 1). A larger excess marks the pixel invalid — the frames do not match *angles_deg*, or the pixel saw something other than a polariser sweep. Such a pixel is reported in violation, never silently clipped. (specularity.polarization_dolp_map refuses the whole image instead; a shape map with one hot pixel is still a shape map, so here the decision is per pixel and sfp_disambiguate refuses invalid pixels inside its mask by default.)
*out_of_range*: a DoLP that no zenith produces (diffuse model, above (n^2-1)/(n^2+1)) makes the pixel "invalid" (default) or is "clamp"-ed to the reachable limit and kept, flagged in clamped.
Returns a dict (a table, marked kind == "sfp_candidates"):
• candidates (K, H, W, 3) unit normals; specular order is [low zenith & azimuth 0, low & azimuth 1, high & azimuth 0, high & azimuth 1], diffuse [azimuth 0, azimuth 1]. Zero vectors at invalid pixels (see valid) — never NaN, never a made-up unit normal.
• zenith_deg (1|2, H, W), azimuth_deg (2, H, W), dolp, aolp_deg, intensity (S0) (H, W).
• n_distinct (H, W) — how many genuinely different normals the pixel admits: 4 (specular), 2 at Brewster's angle or for the diffuse model, 0 where nothing fits or the pixel is dark.
• valid (H, W) bool — lit, physically possible and invertible; violation / clamped (H, W) bool — why a pixel is suspect.
• model, refractive_index, brewster_deg.
Nothing here chooses among the candidates; a single "best" normal map returned at this stage would be a guess dressed as a measurement.
Raises ValueError: not an (N, H, W) stack of >= 3 finite non-negative frames; angles that do not match or do not determine the fit; *violation_tol* outside [0, 1]; index not > 1; unknown *model* / *out_of_range*.
optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):
• 単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
• 文字列は ValueError — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
• complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError。
• 0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
• 非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
• サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。
• 物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-|m| が奇数などの不正な Zernike 添字。
• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
• アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。
• poc_shape_from_polarization — py -3.11 examples/poc_shape_from_polarization.py
table を入力に取れる)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
shape_from_polarization)sfp_dolp_model · dolp_to_zenith · aolp_to_azimuth · sfp_render · sfp_disambiguate · sfp_estimate_index · sfp_height
*Provenance: sfpolar.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。*
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