fullseye

grating_stepping_simulate — OPTICS `grating_interf` op

データ種: image2d → images
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.grating_stepping_simulate(transmission=None, dpc_rad=None, darkfield=None, n_steps=8, ref_visibility=0.25, ref_phase_rad=0.0, steps_per_period=None, flux=None, seed=0, shape=(64, 64)) (実装を直接呼ぶなら import gratinginterf; gratinginterf.grating_stepping_simulate(transmission=None, dpc_rad=None, darkfield=None, n_steps=8, ref_visibility=0.25, ref_phase_rad=0.0, steps_per_period=None, flux=None, seed=0, shape=(64, 64))、台帳から引くなら opsoptics.get("grating_stepping_simulate"))
台帳経由の戻り値: fullseye.ledger.grating_stepping_simulate(...) は宣言 out 型 images の値だけを返す(本体は補助情報も返す)。捨てられた側が要るときは fullseye.ledger.grating_stepping_simulate.raw(...)、または gratinginterf.grating_stepping_simulate を直接呼ぶ。

使い方

透過・微分位相・暗視野の 3 枚の図から、位相ステップの画像列 (N, H, W) を作る(順モデル)。

各画素の k 枚目(k = 0..N−1)は I_k = flux·T·(1 + V0·D·cos(φ0 + φ − 2πk/P))。 T = transmission(吸収)、φ = dpc_rad(縞の位相のずれ = 微分位相。屈折角 α とは φ = 2π d α/p2)、 D = darkfield(可視度の比、1 = 散乱なし)、V0 = ref_visibility(試料なしの縞の可視度)、 φ0 = ref_phase_rad(格子のむらによる基準の位相。スカラーか図)、P = steps_per_period (1 周期のステップ数。None は N = 1 周期を N 等分)。 3 枚とも None なら試料なし(基準)の画像列になる: T = 1、φ = 0、D = 1。 flux: None なら雑音なしの期待値(flux = 1)。数を渡すと、T = 1 の画素の 1 枚あたりの平均光子数として Poisson 雑音を足した整数の計数を float で返す(seed で再現)。

返り値: (N, H, W) float64。grating_three_image_retrieve に試料ありと基準の 2 組を渡すと 3 枚が戻る。 Raises ValueError: 図が 2-D でない / 形がそろわない / NaN・Inf、T < 0、D が [0, 1] の外、 V0 が (0, 1] の外、n_steps が 3..256 の外、P ≤ 0、flux ≤ 0。

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)

grating_interferometry — py -3.11 examples/grating_interferometry.py
poc_grating_interferometry — py -3.11 examples/poc_grating_interferometry.py

型が繋がる次の op(`images` を入力に取れる)

film_thickness_map · equirect_stabilize · equirect_from_fisheye_pair · equirect_from_perspectives · grating_three_image_retrieve · grating_step_period_estimate · retardation_unwrap_multiwavelength · render_transport

同カテゴリ(`grating_interf`)

talbot_grating_design · grating_three_image_retrieve · darkfield_scatter_relation · talbot_carpet · talbot_source_visibility · grating_step_period_estimate · dpc_integrate

Provenance: gratinginterf.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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