scene op• Datenarten: table × image2d → table
• Aufruf: import optscene; optscene.surface_defect(primitive: 'dict', field, mask=None, uv_size_mm=(20.0, 20.0), centre_mm=(0.0, 0.0), height_um: 'float' = 0.0, height_field=None, roughness_um: 'float' = 0.6) -> 'dict' (oder opsoptics.get("surface_defect"))
Klebt eine 2-D-Defektkarte auf die Oberfläche eines Teils (frisst die Ausgabe von `defectgen` direkt).
> Die ausführliche Beschreibung unten ist der Originaltext — Zusammenfassung und Überschriften sind übersetzt.
`field` は明るさの変調 (H, W)(0 = 変化なし、−0.3 = 30% 暗い傷)。
`height_um` を与えると同じ図を高さとも解釈し、勾配から法線を傾ける
―― これがあると、同じ傷がドーム照明では消え暗視野照明で光る、という
照明を変える意味が再現される(外観検査 AI の学習データはここが本体)。
`height_field` を別に渡すと、色は変わらないが凹凸だけがある欠陥(打痕・
ひけ・浅い擦り傷)を作れる。`field` を全ゼロにすれば純粋な地形欠陥になり、
ドーム照明では消えて低角の暗視野照明で光る ―― この差こそ照明を選ぶ理由。
`roughness_um` は欠陥のところだけ面が粗くなる量(既定 0.6 µm)。
見方を変えると、:func:surface_finish の加工目も同じものを別の粒度で持っている
―― 加工目は表面凹凸のテクスチャを数オクターブの雑音に圧縮した表現で、
ここでいう粗さは「画素より細かくて解像できない凹凸」を 1 つの数(σ)に潰した表現。
解像できる凹凸は法線として、解像できない凹凸は粗さとして扱う、という分担である。傷は材料を
削り取った跡なので、健全面より必ず粗い。これがあると
鏡面割合 exp(-(4πσcosθ/λ)²) が下がって明視野で暗くなり、同時に散乱が増えて
暗視野で明るくなる ―― 教科書どおりのコントラスト反転は、法線の傾きではなく
この粗さから出る(低角の光を真上へ返すには面が 39 度傾く必要があり、傷の傾斜では
届かないため。2026-09-05 に実測で確認)。0 にすれば粗さを変えない欠陥になる。
`uv_size_mm は貼り付ける実寸 [mm]、centre_mm` は面座標上の中心。
`mask を渡すとその画素が欠陥ラベル(optscene_defect_mask` が返す真値)。
返り値は defect を付けた新しいプリミティブ(元は書き換えない)。
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
• dataset_conventions — 学習データセット規約の知識 — COCO / YOLO / VOC と外観検査での落とし穴
• 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_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全
• mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）
• 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.
• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py
table als Eingabe)abcd_matrix · wavefront_stats · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd · spot_diagram
scene)scene_material · scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_finish · random_defects · scene_difference
*Provenance: optscene.py — OPTICS Operator-Registry. Diese Notiz wird von tools/opdocs.py md erzeugt (nicht von Hand bearbeiten).*
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