prepare op• 数据种类:depth → depth
• 调用:import roughness; roughness.surface_filter(z, dx, lambda_c=None, lambda_s=None, kind='gaussian', end_effect='reject', dy=None)(或 opsroughness.get("surface_filter"))
> 该算子的说明尚无译文,以下照原文给出。
高さ場を粗さとうねりに分ける(ISO 16610-21 のガウスフィルタ)。
戻り値は `(roughness, waviness)。roughness` が λc より短い成分、
`waviness が長い成分で、end_effect="reject"` でなければ
`roughness + waviness` は入力(λs を掛けたあとの一次形状)に厳密に一致する。
引数
z 高さ場 `z[i, j]`(行 = y、列 = x)。
dx, dy 標本間隔。`dy=None` は正方画素。
lambda_c 長波長側カットオフ(粗さ / うねりの境)。`None` なら分けない
(`waviness` はゼロ配列)。
lambda_s 短波長側カットオフ(雑音を落とす S フィルタ)。`None` で無効。
kind `"gaussian"` のみ。他を渡すと 黙って代用せず 例外にする。
end_effect `"reject"(既定) / "mirror" / "wrap"`。下記。
dy 行方向の標本間隔(`None = dx`)。
★ 端の扱い(`end_effect`)—— ここがこの op を書いた理由
畳み込みはカーネル半径 `λc/2` のぶん、端で「無い所のデータ」を要る。
規格(ISO 16610-28)は評価領域を両端 `λc/2` ずつ削ることを前提にする。
• `"reject"(既定)—— 両端 ceil(λc/2/pitch)` 標本を捨てる。
出力は入力より小さい配列になる。捨てた領域は「測っていない」ので、
これが唯一嘘のない選択肢。
• `"mirror"` —— 鏡像で延長して同じ形を返す。端では面が偶関数だと仮定する。
• `"wrap"` —— 循環畳み込み(FFT と同じ)。左端の続きが右端だと仮定する。
実測。真値は 704x704 の面をフィルタしてから中央 512x512 を切り出した
もの(端の外側に本物のデータがある状態で計算した答え)。dx=1、λc=80、
端の帯 = 外周 40 標本、そこでの真値の rms は 0.1932。
面の状態 end_effect 端の帯の rms 誤差 中央部の rms 誤差
傾きあり wrap 4.3883 (2272 %) 0.0e+00 (0.000 %)
傾きあり mirror 0.1765 ( 91 %) 0.0e+00 (0.000 %)
傾き除去済 wrap 0.0111 ( 5.7 %) 4.4e-15 (0.000 %)
傾き除去済 mirror 0.0115 ( 5.9 %) 4.4e-15 (0.000 %)
(どれでも) reject —— 返さない —— 0.0e+00 (0.000 %)
読み取れること 4 つ:
1. 端の扱いは端でしか効かない。 中央部はどれも真値と厳密に一致する
(カーネルが端に届かないので当然だが、確かめた)。
2. 最悪の組み合わせは「傾きを残したまま wrap」 —— 端の誤差が
真値そのものの 23 倍。左端の続きが右端だと仮定するので、
高さの違う 2 辺の継ぎ目に段差が立つ。
3. 傾きさえ除けば wrap と mirror に差は無い(5.7 % 対 5.9 %、
wrap がわずかに良い)。「循環畳み込みは常に悪い」ではなく
「傾きを除かずに使うのが悪い」が正しい。
4. reject の代償は面積。512x512・λc=80 で 28.8 % を捨てる
(432x432 が残る)。捨てる割合は `1 - (1 - λc/L)²` で増えるので、
λc が評価長さの 1/4 を超えると半分近くを失う。
★ 透過率は規格どおりか(実測、λc=80、dx=1、整数周期の正弦を射影で測定)
λ うねり側 ISO 規格値 差
16 0.000806 0.000000 +8.1e-04
32 0.017206 0.013139 +4.1e-03
40 0.058676 0.062500 -3.8e-03
64 0.342826 0.338564 +4.3e-03
80 0.509549 0.500000 +9.6e-03 ← 最大
128 0.772150 0.762799 +9.4e-03
256 0.937944 0.934550 +3.4e-03
カットオフ波長そのもので 0.5000 でなく 0.5095(相対 +1.9 %)。原因は
規格が指定する打ち切り `±λc/2`(= 2.67 σ)で、裾の 0.8 % が落ちるため。
打ち切りを 4 σ(`±0.75 λc`)まで広げると最大誤差は 9e-05 に落ちる
(実測)が、reject で捨てる帯が 1.5 倍になる。**規格に合わせる側を採り、
ずれを書く**方を選んだ。粗さとうねりの和は常に入力に厳密一致する
(上の表で `roughness + waviness = 1.000000`)ので、分配の境目が
1.9 % ずれるだけで、エネルギーが消えたり湧いたりはしない。
fail-closed
• `kind が "gaussian" 以外 / end_effect` が既知の 3 つ以外。
• `lambda_c と lambda_s の両方が None`(何もしない呼び出し)。
• カットオフが Nyquist 波長 `2*pitch` 未満、または評価長さ超。
• `lambda_s >= lambda_c`(帯域が空になる)。
• `"reject"` で削ったあと配列が残らない。
• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。
• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。
• 算法的正典(作者・年份)与用途见上面的族使用指南。
• poc_surface_roughness — py -3.11 examples/poc_surface_roughness.py
depth 作为输入)surface_form_remove · surface_params · surface_psd
prepare)*Provenance: roughness.py — ROUGHNESS 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*
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