tem op• 資料種類:image2d → table
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.tem_ctf_estimate(image, pixel_A=1.0, kv=300.0, cs_mm=2.7, amplitude_contrast=0.07, phase_shift_deg=0.0, defocus_min_A=3000.0, defocus_max_A=50000.0, k_min=0.03333333333333333, k_max=None, tile=None, overlap=0.5, astigmatism=True, min_rings=3, min_peak_z=8.0, on_fail='raise')(要直接呼叫實作,import temsim; temsim.tem_ctf_estimate(image, pixel_A=1.0, kv=300.0, cs_mm=2.7, amplitude_contrast=0.07, phase_shift_deg=0.0, defocus_min_A=3000.0, defocus_max_A=50000.0, k_min=0.03333333333333333, k_max=None, tile=None, overlap=0.5, astigmatism=True, min_rings=3, min_peak_z=8.0, on_fail='raise');從台帳取用則 opsoptics.get("tem_ctf_estimate"))
由顯微照片功率譜中的 Thon 環估計欠焦量(及像散)(表)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
手順: (1) タイルの平均のパワースペクトル(tem_power_spectrum と同じ)→ 振幅スペクトル √PS。
(2) 動径平均を k について等間隔に取り、k² について不等間隔の標本に Lomb–Scargle(mathspectral)を掛けて
リングの周期 1/(λΔf) から初期値。(3) 背景 = u = k² の上でリング 1 周期の移動平均、振れ幅で割って平坦にする。
(4) Δf を格子で掃き(位相が k_max で π/8 ずつ動く刻み)、CTF² との正規化相互相関(CTFFIND4 の採点の考え方)が
最大の所を有界の 1 次元探索で詰める。(5) astigmatism=True なら 2-D の環の上で (Δf_u, Δf_v, θ) を Nelder–Mead で詰める(決まった 4 方向から出発、乱数なし)。(6) 不確かさ = タイルを 8 組に分けた jackknife の標準誤差(Δf の平均)。
拒否(on_fail="raise" で ValueError、"report" で accepted=False の表): 相関の最大が掃いた格子の中央値から MAD の min_peak_z 倍に届かない(リングが雑音に埋もれた)、帯域 [k_min, k_max] に零点が min_rings 個無い(周期が決まらない)、最大が探索範囲の端(範囲の外にある疑い)。
返り値: defocus_A(平均)/ defocus_u_A ≥ defocus_v_A / astig_angle_deg(Δf_u の軸、0〜180)/ defocus_sigma_A(jackknife)/ score(2-D の相関)/ score_1d / peak_z / n_rings / fit_resolution_A(局所の相関が 0.3 を下回る最初の周波数の逆数)/ initial_lomb_A / accepted / reason / 曲線 k と flat(平坦にした動径平均)と model。
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_tem_ctf_thon_rings — py -3.11 examples/poc_tem_ctf_thon_rings.py
table 作為輸入)abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd
tem)tem_wavelength · tem_scherzer · tem_ctf · tem_ctf_profile · tem_projected_potential · tem_amorphous_film · tem_image_weak_phase · tem_multislice
*Provenance: temsim.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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