fullseye

surface_defect — OPTICS `scene` op

データ種: table × image2d → table
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.surface_defect(primitive: 'dict', field, mask=None, uv_size_mm=(20.0, 20.0), centre_mm=(0.0, 0.0), height_um: 'float' = 0.0, height_field=None, roughness_um: 'float' = 0.6) -> 'dict' (実装を直接呼ぶなら import optscene; optscene.surface_defect(primitive: 'dict', field, mask=None, uv_size_mm=(20.0, 20.0), centre_mm=(0.0, 0.0), height_um: 'float' = 0.0, height_field=None, roughness_um: 'float' = 0.6) -> 'dict'、台帳から引くなら opsoptics.get("surface_defect"))

使い方

2-D の欠陥図を部品の面に貼る(defectgen の出力をそのまま食う)。

field は明るさの変調 (H, W)(0 = 変化なし、−0.3 = 30% 暗い傷)。 height_um を与えると同じ図を高さとも解釈し、勾配から法線を傾ける ―― これがあると、同じ傷がドーム照明では消え暗視野照明で光る、という 照明を変える意味が再現される(外観検査 AI の学習データはここが本体)。

height_field を別に渡すと、色は変わらないが凹凸だけがある欠陥(打痕・ひけ・浅い擦り傷)を作れる。field を全ゼロにすれば純粋な地形欠陥になり、ドーム照明では消えて低角の暗視野照明で光る ―― この差こそ照明を選ぶ理由。

roughness_um は欠陥のところだけ面が粗くなる量(既定 0.6 µm)。

見方を変えると、:func:surface_finish の加工目も同じものを別の粒度で持っている ―― 加工目は表面凹凸のテクスチャを数オクターブの雑音に圧縮した表現で、ここでいう粗さは「画素より細かくて解像できない凹凸」を 1 つの数(σ)に潰した表現。解像できる凹凸は法線として、解像できない凹凸は粗さとして扱う、という分担である。傷は材料を削り取った跡なので、健全面より必ず粗い。これがあると鏡面割合 exp(-(4πσcosθ/λ)²) が下がって明視野で暗くなり、同時に散乱が増えて 暗視野で明るくなる ―― 教科書どおりのコントラスト反転は、法線の傾きではなくこの粗さから出る(低角の光を真上へ返すには面が 39 度傾く必要があり、傷の傾斜では届かないため。2026-09-05 に実測で確認)。0 にすれば粗さを変えない欠陥になる。

uv_size_mm は貼り付ける実寸 [mm]、centre_mm は面座標上の中心。 mask を渡すとその画素が欠陥ラベル(optscene_defect_mask が返す真値)。

返り値は defect を付けた新しいプリミティブ(元は書き換えない)。

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-

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(`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_finish · random_defects · 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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