imaging_sim op• Datenarten: image2d × table → image2d
• Aufruf: import lensimage; lensimage.render_through_lens(image, system, pixel_pitch_um=5.5, field_of_view=None, zones=3, noise=None, seed=0, illumination='traced', size=None, oversample=None) (oder opsoptics.get("render_through_lens"))
Rendert ein ideales Bestrahlungsstärkebild so, wie es der Sensor hinter *system* aufzeichnen würde (`image2d`).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
*image* (H×W, non-negative) is the ideal (paraxial) image on a sensor of
*pixel_pitch_um* pixels centred on the optical axis; with *field_of_view*
(half field to the sensor corner: degrees for an object at infinity,
object height in mm otherwise) the picture is first zoomed so the corner
sees that field. Pipeline: (a) inverse distortion remap
(:func:distortion_map grid, `scipy.ndimage.map_coordinates` order 1);
(b) spatially varying blur — a `zones×zones` lattice of tile centres,
each with its own pixel-integrated :func:psf_from_opd (the +y-field PSF
rotated to the tile azimuth), blended with bilinear (tent) weights so
seams vanish; (c) relative illumination: `"traced"` = fraction of the
field's ray bundle that reaches the image (vignetting, from
:func:raytrace.ray_bundle) normalised to the axis, times cos⁴ (obliquity,
objects at infinity only), `"cos4" = the classic law alone, "none"`;
(d) sensor, when *noise* is `True or a dict `{"full_well": 20000,
"read_e": 3.0, "bits": 12, "exposure": 1.0, "dark_e": 0.0}``: electrons =
irradiance × exposure × full_well, Poisson shot noise
(:func:photoncount.photon_sample), Gaussian read noise, quantisation to
*bits*, returned as DN/(2^bits − 1). With `noise=None` the float
irradiance is returned untouched (deterministic; the noisy path is
deterministic for a given *seed* too).
*oversample* defaults to whatever keeps at least 2 PSF samples per pixel
(`max(4, ceil(2·λ·F#/pitch))`). Ground truth: a δ image through the
f/2 paraboloid gives the pixel-integrated Airy PSF; a checkerboard through
it comes back undistorted (correlation > 0.99); energy is conserved to 1 %
with illumination off; noise off is bit-reproducible.
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|.
• Leitfaden zur Familie optics_imaging
• mv_cables — ケーブル（規格・速度・給電・ロボットケーブル）
• mv_cameras — 産業用カメラメーカー（センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI）
• mv_frame_grabbers — フレームグラバーボード（光学系ではないが、撮れるかを決める）
• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）
• mv_standards — カメラインターフェースの規格と団体
• virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型
• 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.
• lens_defect_dataset_demo — py -3.11 examples/lens_defect_dataset_demo.py
image2d als Eingabe)fraunhofer_pattern · psf_to_mtf · illumination_uniformity · surface_defect · defocus_blur
imaging_sim)psf_from_opd · distortion_map · defect_dataset · calibration_views
*Provenance: lensimage.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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