fullseye

itof_unwrap_error_rate — OPTICS itof 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.itof_unwrap_error_rate(frequencies_hz=(80000000.0, 100000000.0, 120000000.0), phase_sigma_rad=0.05, max_range_m=None) (実装を直接呼ぶなら import itof; itof.itof_unwrap_error_rate(frequencies_hz=(80000000.0, 100000000.0, 120000000.0), phase_sigma_rad=0.05, max_range_m=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("itof_unwrap_error_rate"))

使い方

多周波アンラップ(最尤の復号)で次数(何周目か)を誤る確率の見積もり。table を返す。

周波数を共通の基本周波数の整数倍 f_i = n_i f_g と書くと、非曖昧距離は U = c / (2 f_g)、周期は p_i = U / n_i。 折り返さない位相を並べたベクトルは距離 v に比例する直線 v·g(g_i = 2π/p_i)の上にあり、折り返しは これを 2π m(m は整数のベクトル)だけずらした平行な直線の族を作る。最尤の復号(:func:itof_unwrap_multifreq の "ml")が誤るのは、測った位相が別の直線 v·g + 2πm の方に近いとき。位相雑音 σ_i で割った空間での 2 本の 直線の距離を D_m とすると、その 2 仮説の誤りは Q(D_m / 2)(ガウス)。

• union_bound = Σ_m Q(D_m/2)(範囲内で出会う m すべての和。上界)、nearest_term = max_m Q(D_m/2)。
• Wang–Xia(2007)の保証: 周期を p_i = Γ M_i と書く(Γ = U / lcm(n_i))。全周波数の剰余の誤差が Γ/4 未満なら 次数は決して誤らない(最も長い周期を錨にする residue_crt の保証)。guaranteed_phase_rad = 各周波数で その境界に当たる位相の誤差 2π (Γ/4) / p_i —— 低い周波数ほど小さい。

phase_sigma_rad はスカラ(全周波数で同じ)か周波数ごと。max_range_m は探す範囲(既定 U)。

返す dict: unambiguous_range、periods、integers(n_i)、gamma、guaranteed_phase_rad、 union_bound、nearest_term、min_distance(最小の D_m)、offsets(m の配列、(M, F))、distances。

Raises ValueError: 周波数が 2 個未満・通約できない・比が細かすぎる / σ が正でない・形が合わない / max_range_m が U より広い。

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

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(itof)

itof_capture · itof_phase_amplitude · itof_noise_budget · itof_unwrap_multifreq · itof_multipath_separate · itof_flying_pixel_mask · 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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