sfp_render — OPTICS shape_from_polarization op

• Datenarten: normalmap → polsweep

• Aufruf: import fullseye as fs; fs.ledger.sfp_render(normals, refractive_index=1.5, specular_radiance=1.0, diffuse_radiance=0.0, angles_deg=(0.0, 45.0, 90.0, 135.0), mask=None) (die Implementierung direkt: import sfpolar; sfpolar.sfp_render(normals, refractive_index=1.5, specular_radiance=1.0, diffuse_radiance=0.0, angles_deg=(0.0, 45.0, 90.0, 135.0), mask=None); aus dem Register: opsoptics.get("sfp_render"))

Verwendung

Rendert die Bilder, die eine 4-Richtungs-Polarisationskamera von einer dielektrischen Fläche mit gegebener Normalenkarte aufnimmt (Vorwärtsmodell von Shape from Polarization, polsweep).

> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.

Each pixel is I(t) = (S0/2) (1 + rho cos 2(t - psi)) with rho from sfp_dolp_model and psi the normal's azimuth (diffuse) or the azimuth plus 90 degrees (specular). Orthographic camera looking down -z; angles in the module's convention (x toward y).

The pixel is the Stokes sum of a specular part (unpolarised environment light reflected once off the surface, radiance *specular_radiance*) and a diffuse part (light scattered inside the body and refracted out, radiance *diffuse_radiance*). The defaults (1, 0) give a pure specular surface (black gloss, glass); (0, 1) a pure diffuse one. Anything in between is a mixed pixel: the two polarisations are 90 degrees apart and partly cancel, which is exactly why such a pixel misleads either single model. Both radiances are scalars or (H, W) maps, >= 0, not both zero. Pixels outside *mask* are black.

Returns (N, H, W) float64 — the polsweep sort, in the order of *angles_deg* (default 0/45/90/135, optics.polarization_demosaic's order), ready for sfp_normals and the specularity polarisation ops.

Raises ValueError: *normals* not a finite (H, W, 3) field of unit normals facing the camera; index not > 1; negative, non-finite or all-zero radiance; fewer than 3 or non-finite angles.

Familienweiter Eingabevertrag (fail-closed)

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|.

Ausführlicher Anwendungsleitfaden

• Leitfaden zur Familie optics_imaging

Referenzen (Beispieldaten, Literatur)

• 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.

Ausführbare Beispiele (verifizierte Samples, die diesen Operator wirklich aufrufen)

• poc_shape_from_polarization — py -3.11 examples/poc_shape_from_polarization.py

Typkompatible Folge-Operatoren (nehmen polsweep als Eingabe)

sfp_normals

Gleiche Kategorie (shape_from_polarization)

sfp_dolp_model · dolp_to_zenith · aolp_to_azimuth · sfp_normals · sfp_disambiguate · sfp_estimate_index · sfp_height


*Provenance: sfpolar.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*

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