fullseye

fp_usaf_target — OPTICS `fpm` op

データ種: なし → table(引数だけで決まる op —— 画像やデータの入力を取らない)
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.fp_usaf_target(groups=(7, 8, 9), elements=(1, 2, 3, 4, 5, 6), pixel_um=0.325, shape=(384, 384), kind='amplitude', bar_value=0.2, background=1.0, phase_rad=1.0, supersample=8, margin_px=6) (実装を直接呼ぶなら import fourierptycho; fourierptycho.fp_usaf_target(groups=(7, 8, 9), elements=(1, 2, 3, 4, 5, 6), pixel_um=0.325, shape=(384, 384), kind='amplitude', bar_value=0.2, background=1.0, phase_rad=1.0, supersample=8, margin_px=6)、台帳から引くなら opsoptics.get("fp_usaf_target"))

使い方

USAF 1951 チャートの要素を並べた物体(table): 振幅(棒が暗い)か位相(棒の位相が phase_rad)か両方。

要素 (G, E) の線の対の数は 2^(G + (E − 1)/6) lp/mm、周期 = 1000 / それ µm、棒の幅は周期の半分、長さは幅の 5 倍。各要素は縦の棒 3 本(x に変わる)と横の棒 3 本(y に変わる)を横に並べ、読み順(群の小さい順、要素の順)に左上から詰める。入り切らない要素は落とす(返り値の elements に載るものだけが描かれている)。棒は supersample 倍の細格子で塗って画素ごとに平均する(面積で正しい被覆率)。棒の幅は細格子の整数に丸めるので、elements[i]["period_um"] は丸めた後の実際の周期(公称は period_nominal_um)。 kind="both" は棒が暗く、かつ位相も phase_rad だけ進む物体(染めた厚い棒。振幅と位相が同じ所で変わる)。

返り値: dict(kind=”fp_target”, amplitude, phase, coverage, pixel_um, elements=[{group, element, lp_per_mm, period_um, period_nominal_um, vertical_bars_box, horizontal_bars_box}], target_kind)。箱は (行0, 行1, 列0, 列1) の画素座標(端の値は小数のことがある)。

ファミリ共通の入力契約(fail-closed)

optics の全 op は入力を検証してから計算する(黙って通さない):

単位は引数名に埋め込む — _mm / _um / _deg / _mrad。mm と µm の取り違えは crash ではなく「もっともらしく間違った答え」なので、名前で防ぐ。大きさから単位を推測する処理は一切しない。
文字列は ValueError — float('50') は成功してしまうため、未パースの設定値が長さとして通り抜ける(実測: thin_lens('50', '200') がもっともらしい 66.667 mm を返していた)。bool も True == 1 の暗黙昇格として拒否。
complex / masked array は ValueError(実数枠のみ。虚部の無言切り捨て・マスク剥がしを拒否)。NaN/Inf は全入力で ValueError。
0 除算とその親戚を名指しで拒否: 焦点距離 0・曲率半径 0・屈折率 <= 0・不透明な開口(全 0 なので正規化が 0/0)・総和 <= 0 の PSF・S0 = 0 の Stokes ベクトル・物体が前側焦点にある(像が無限遠)。
非有限を返すのは 2 op だけ、しかも契約として明記: depth_of_field の過焦点距離以遠の far_mm = inf(それが過焦点距離の定義)と gaussian_beam のウエストでの wavefront_radius_mm = inf(平面波面の曲率半径)。どちらも有限の相棒(far_is_infinite / curvature_per_mm)を併せて返す。それ以外の無言 NaN/Inf は内部で検出して ValueError —「float64 が溢れた」と「答えが無限大」は別の主張なので、後者の顔で前者を返さない。
サイズ上限: 生成格子は optics.MAX_GRID(4096)、供給された場/PSF/開口は optics.MAX_FIELD_ELEMENTS(2^24)、ABCD 素子列は optics.MAX_SYSTEM_ELEMENTS(1024)、Zernike は MAX_ZERNIKE_TERMS(512)/ MAX_ZERNIKE_ORDER(40)/ MAX_ZERNIKE_BASIS(2^25)。小さな引数から巨大な内部確保が起きる経路(実測: n_max=40 × 4096² で 108 GB)を fail-closed で塞ぐ。

物理的に不可能な状態も拒否: 偏光度 > 1 の Stokes ベクトル、負の透過率、負の強度、n-

が奇数などの不正な Zernike 添字。

詳しい使い方ガイド

optics_imaging ファミリガイド

参考(サンプルデータ・文献)

サンプルデータカタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。
演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。
アルゴリズムの正典(著者・年)と用途は上記ファミリ使い方ガイドに記載。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

poc_fourier_ptychography — py -3.11 examples/poc_fourier_ptychography.py

型が繋がる次の op(`table` を入力に取れる)

abcd_matrix · wavefront_stats · sfr_from_edge · paraxial_trace · seidel_coefficients · spot_stats · tolerance_analysis · wavefront_from_opd

同カテゴリ(`fpm`)

fp_design · fp_capture · fp_stack_from_images · fp_reconstruct · fp_element_contrast

Provenance: fourierptycho.py — OPTICS operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。

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