scene op• 資料種類:table × image2d → table
• 呼叫: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'(或 opsoptics.get("surface_defect"))
把 2-D 缺陷圖貼到零件表面(直接吃 `defectgen` 的輸出)。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
`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)。
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。
• 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
• 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。
• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py
table 作為輸入)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 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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