fullseye

emva_filter_distortion — OPTICS sensorchar op

• データ種: matrix → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.emva_filter_distortion(kernel, temporal_alpha=1.0) (実装を直接呼ぶなら import sensorchar; sensorchar.emva_filter_distortion(kernel, temporal_alpha=1.0)、台帳から引くなら opsoptics.get("emva_filter_distortion"))

使い方

カメラの中の線形な前処理が EMVA 1288 Linear の数をどれだけ動かすか —— 閉形式(この族の導出、規格の式ではない)。

kernel: 画像ごとにかかる 2-D の線形フィルタ w(1 × 1 なら数字のゲイン g)。temporal_alpha: 続けた画像に かかる 1 次の再帰 y_t = α x_t + (1 − α) y_{t−1}(1 = 時間フィルタ無し)。 平均は G = Σw 倍、白い時間雑音の分散は Σw² 倍になる。2 枚の差の分散(式 18)は再帰で α²/(2 − α) 倍になる。 S = (Σw²/G²) · α²/(2 − α) とおくと、photon transfer(式 50)の傾き K’ = G S K、応答 R’ = G R(式 49)、 η’ = R’/K’ = η/S(式 52)、σ_d’ = σ_d/√S(式 53、量子化を無視)、SNR(μ_p)’ = SNR/√S(式 21)。 固定パターンは空間の w だけを通る: 白い画素の模様の分散は Σw² 倍、列の模様は Σ_n(Σ_m w[m][n])² 倍、行も同様。 だから DSNU1288’ [e⁻] = DSNU · √(gain_x)/S、PRNU1288’ = PRNU · √(gain_x)(gain_x = 正規化した各成分の利得)。 隣の画素の時間雑音の相関の予測 ρ_h・ρ_v・ρ_d と分散比(:func:emva_noise_whiteness と同じ定義)も返す。

前提(破ると閉形式は近似): 量子化と飽和を無視、空間の境界は周期(端の画素を考えない)、雑音と模様は白い。

返り値 {"G", "sum_w2", "S_spatial", "S_temporal", "S", "K_factor", "R_factor", "eta_factor", "sigma_d_factor", "snr_factor", "dsnu_e_factor": {"pixel", "col", "row"}, "prnu_factor": {...}, "pattern_gain": {...}, "rho_h", "rho_v", "rho_d", "variance_ratio_2x2", "rho_t"}。

Raises ValueError: 2-D の実数でない / NaN・inf / Σw が正でない(平均の符号が反転・消える)/ temporal_alpha が (0, 1] の外。

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_emva1288_in_camera_processing — py -3.11 examples/poc_emva1288_in_camera_processing.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(sensorchar)

emva_pair_statistics · emva_photon_transfer · emva_quantum_efficiency · emva_linearity_error · emva_snr_curve · emva_sensitivity_threshold · emva_dynamic_range · emva_dark_current

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Provenance: sensorchar.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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