fullseye

itof_flying_pixel_mask — OPTICS itof op

• データ種: depth → image2d
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.itof_flying_pixel_mask(depth, threshold_m=0.04, rel_threshold=0.0, radius=1, plateau_ratio=0.5, depth_sigma=None, n_sigma=3.0) (実装を直接呼ぶなら import itof; itof.itof_flying_pixel_mask(depth, threshold_m=0.04, rel_threshold=0.0, radius=1, plateau_ratio=0.5, depth_sigma=None, n_sigma=3.0)、台帳から引くなら opsoptics.get("itof_flying_pixel_mask"))

使い方

距離の図 → フライングピクセル(前景と背景の間に浮いた画素)の印 (H, W)(1.0 = 浮いている)。

画素の視野が段差をまたぐと、iToF は 2 つの位相のフェーザ和を返し、距離は前景と背景の間に出る (段差の縁に沿って宙に浮いた点の列ができる)。ある方向(横・縦・2 つの斜め)の両側 ±r 画素の距離 a・b に対して、次の 3 つがそろったとき印をつける:

1. d が両者の間にある((d − a)(d − b) < 0)。
2. 両側との差がどちらも閾値 τ = max(threshold_m, rel_threshold · d, n_sigma · σ_d) を越える。depth_sigma (画素ごとの距離の雑音、:func:itof_phase_amplitude の depth_sigma から作る)を渡すと、信号の弱い所 (遠い床・暗い印刷)で雑音を段差と取り違えない。
3. 両側が平らな台地: その先の ±2r 画素との差 |a − a₂|・|b − b₂| が、それぞれ |d − a|・|d − b| の plateau_ratio 倍以下。★斜面(床を浅い角度で見る・傾いた面)は 1・2 を満たしてしまうが、斜面なら |a − a₂| ≈ |d − a|(同じ傾きが続く)なので 3 で落ちる。段差の縁の混合は、両側が前景と背景の平らな面なので残る。

r = 1〜radius を全部見る(縁の混合が 2 画素に広がる場合)。段差の上の正しい画素(前景か背景のどちらかに等しい)は、 片側との差が 0 なので印がつかない。★幅 1〜2 画素の細い物(線・棒)は両側が背景で「間」にならないので、この判定では 拾えない。

Raises ValueError: depth が 2 次元でない・非有限 / 閾値が負・両方 0 / radius が 1〜4 でない / plateau_ratio が (0, 1] でない / depth_sigma の形が合わない・負 / n_sigma が負。

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-

  m

  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_itof_multifreq — py -3.11 examples/poc_itof_multifreq.py
• tof_realdata — py -3.11 examples/tof_realdata.py

型が繋がる次の op(image2d を入力に取れる)

fraunhofer_pattern · pupil_psf · pupil_blur · psf_to_mtf · encircled_energy · ensquared_energy · energy_radii · mtf_tangential_sagittal

同カテゴリ(itof)

itof_capture · itof_phase_amplitude · itof_noise_budget · itof_unwrap_multifreq · itof_unwrap_error_rate · itof_multipath_separate · itof_wiggling_correct

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Provenance: itof.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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