fullseye

emva_highpass — OPTICS `sensorchar` op

データ種: image2d → table
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.emva_highpass(image, method='r4', line_scan=False) (実装を直接呼ぶなら import sensorchar; sensorchar.emva_highpass(image, method='r4', line_scan=False)、台帳から引くなら opsoptics.get("emva_highpass"))

使い方

照明のむらを除く高域フィルタ(8.1 節。旧版は付録 C.5 の式 84〜87)。

8.1 節: 「7 × 7 の箱、11 × 11 の箱、3 × 3 の二項を順にかけて平滑化し、元の画像から引く」。DSNU・PRNU(式 66・67)、スペクトログラム(8.6 節)、欠陥画素のヒストグラム(8.8 節)はこの画像から求める(縦横の断面 8.7 節だけはかけない)。 method "r4"(既定、Release 4.0)/ "r3.1"(付録 C.5: 5 × 5 の箱を引く、式 84)。 line_scan: "r3.1" だけ —— 横 5 × 1 の箱(付録 C.5 の線カメラ)。r4 の線カメラ版は本文に無いので拒む。

端: 平滑化が完全に定義される内側だけを返す(r4 は各辺 9 画素、r3.1 は 2 画素を落とす)。r3.1 の「上下左右 2 本を捨てる」は付録 C.5 の文。r4 の 9 画素は本文に書かれていない —— 3 つのフィルタの半幅の和 3 + 5 + 1 から導いた。

白い雑音の分散の利得(white_variance_gain = Σh²、h = δ − 平滑化)はカーネルから厳密に数える。r3.1 では 1 − 1/25 = 0.96(本文の式 86 は 0.92、標準偏差を 0.96 で割れと書く —— 二乗が一つ多い。線カメラは 1 − 1/5 = 0.80 に対し本文の式 87 は 0.64)。列・行の模様(片方向にだけ変わる)は 1-D の利得 white_variance_gain_col / _row で減る。transfer は波数 k̃ = 0..1(ナイキストで 1)の 1-D の伝達関数。

返り値 {"kind": "emva_highpass", "image", "smoothed", "method", "border", "white_variance_gain", "white_variance_gain_col", "white_variance_gain_row", "standard_std_divisor", "transfer_k", "transfer"} (standard_std_divisor は付録 C.5 が書く割る数 0.96 / 0.80、r4 は None)。

Raises ValueError: 2-D の実数でない / NaN・inf / method が違う / r4 で line_scan / 画像がカーネルより小さい。

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

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
poc_emva1288_sensor — py -3.11 examples/poc_emva1288_sensor.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

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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