fullseye

reflect_rays — OPTICS scene op

• データ種: points × points → points
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.reflect_rays(directions, normals) (実装を直接呼ぶなら import optscene; optscene.reflect_rays(directions, normals)、台帳から引くなら opsoptics.get("reflect_rays"))

使い方

鏡面反射 d − 2(d·n)n。glassmirror.refract_rays の相方(反射側が無かった)。

入射・法線ともに (…, 3)。法線の向き(表裏)には依存しない。返り値は単位ベクトル。

手順: directions と normals をそれぞれ単位化してから r = d - 2 (d·n) n を取り、もう一度単位化する。n を -n にしても (d·n) n は変わらないので、法線の符号を気にせず trace_rays(...)["normal"] をそのまま渡せる。

• directions, normals: 最後の軸が 3、有限。形が違えば numpy の規則で ブロードキャスト(1 本の法線を全光線に、など)。
• 失敗(ValueError): 最後の軸が 3 でない / 非有限 / 長さ 0 のベクトルを含む (交差しなかった光線の法線 0 を混ぜると落ちる ―― index >= 0 で絞ってから)。
• 返り値: ブロードキャスト後の形の float64 単位ベクトル。

trace_rays → reflect_rays → trace_rays で鏡面の 2 次反射を追える。 屈折側は refract_rays。

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

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)

• studio_raytrace_scene — py -3.11 examples/studio_raytrace_scene.py

型が繋がる次の op(points を入力に取れる)

refract_rays · trace_rays · illumination_visibility · env_studio · env_lightbox

同カテゴリ(scene)

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

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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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