fullseye

random_defects — OPTICS `scene` op

データ種: table → table
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.random_defects(primitive: 'dict', count: 'int' = 2, kinds=('scratch', 'crack', 'pits', 'blob', 'stain', 'foreign'), seed: 'int' = 0, uv_size_mm=(20.0, 20.0), height_um=(5.0, 40.0), albedo_defects: 'bool' = True, shape=(192, 192), defect_roughness_um: 'float' = 0.6) -> 'dict' (実装を直接呼ぶなら import optscene; optscene.random_defects(primitive: 'dict', count: 'int' = 2, kinds=('scratch', 'crack', 'pits', 'blob', 'stain', 'foreign'), seed: 'int' = 0, uv_size_mm=(20.0, 20.0), height_um=(5.0, 40.0), albedo_defects: 'bool' = True, shape=(192, 192), defect_roughness_um: 'float' = 0.6) -> 'dict'、台帳から引くなら opsoptics.get("random_defects"))

使い方

部品にランダムな欠陥を作る(傷・割れ・ピット・しみ・打痕・異物)。

外観検査 AI の学習データはこれが本体。1 回の呼び出しで count 件を引き、種類・位置・向き・大きさ・コントラスト・深さをすべて振る。seed を固定すれば決定的なので、同じデータセットを再現できる。

kinds から選ぶ。表面の欠陥(scratch/crack/pits/blob/stain)は面の変調として貼られ、foreign(異物)は部品の上に置かれた別の物体になる ―― 異物は影を落として部品を隠すが傷は隠さない、という違いを型で分けている。

height_um は (最小, 最大) の深さ [µm]。albedo_defects=False にすると 色は一切変えず凹凸だけの欠陥になり、ドーム照明では消えて暗視野で立つ (=照明を選ぶ意味が出る、いちばん難しい学習データ)。

返り値 dict: part(欠陥を貼った部品)/ objects(異物のプリミティブ、シーンにそのまま足す)/ labels(1 件ごとの種類・位置 [mm]・大きさ)。

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

背景知識ガイド(この op の手前にある物理・規約)

dataset_conventions — 学習データセット規約の知識 — COCO / YOLO / VOC と外観検査での落とし穴
mv_cameras — 産業用カメラメーカー（センサとの紐付け・ラインスキャン / TDI）
mv_illumination_practice — 照明の実務知識 — 波長・偏光・点灯方式・外光・安全
mv_image_sensors — 産業用イメージセンサ（現行品中心）
virtual_machine_vision — 仮想マシンビジョン — パラメータの洗い出しとオブジェクト模型

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)

virtual_machine_vision — py -3.11 examples/virtual_machine_vision.py

型が繋がる次の op(`table` を入力に取れる)

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

同カテゴリ(`scene`)

scene_material · scene_plane · scene_sphere · scene_box · scene_cylinder · surface_defect · surface_finish · scene_difference

Provenance: optscene.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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