fullseye

emva_spatial_nonuniformity — OPTICS sensorchar op

• データ種: volume × volume → table
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.emva_spatial_nonuniformity(dark_stack, bright_stack, K, highpass=None) (実装を直接呼ぶなら import sensorchar; sensorchar.emva_spatial_nonuniformity(dark_stack, bright_stack, K, highpass=None)、台帳から引くなら opsoptics.get("emva_spatial_nonuniformity"))

使い方

DSNU と PRNU(式 33〜42・65〜67)。

dark_stack, bright_stack: 同じ露光で撮った L 枚((L, M, N)、L ≥ 2)。bright は飽和の約 50 % で撮る。 平均画像の空間分散から時間雑音の残り σ²_y/L を引き(式 36)、列・行・画素に分け(式 42)、 DSNU1288 = s_y.dark / K [e⁻] (式 66)、PRNU1288 = √(s²_y.50 − s²_y.dark)/(μ_y.50 − μ_y.dark)(式 67、比)。

highpass: None(既定、渡された画像をそのまま使う —— 互換のため)/ "r4"(8.1 節。規格は式 66・67 を 高域フィルタをかけた画像から求めると書く)/ "r3.1"(付録 C.5 の旧版)。フィルタをかけると端の 9 画素 (r3.1 は 2 画素)を落とし、時間雑音の残りの引き算にはフィルタの白い雑音の利得を掛ける(導出: 平均画像の時間雑音も 同じフィルタを通る)。★白い模様の分散そのものも利得 highpass["white_variance_gain"] 倍になる。4.0 の本文は この補正を書いていないので、補正しない(付録 C.5 の旧版は 0.96 で割れと書いていた)。

返り値 {"dark": {...}, "bright": {...}, "DSNU1288_e", "PRNU1288", "var_temporal_dark", "var_temporal_bright", "L", "highpass"}(highpass はフィルタの情報か None)。

Raises ValueError: 3-D でない / L < 2 / 形が違う / K が正でない / bright の平均が dark 以下 / s²_y.50 < s²_y.dark / highpass の名前が違う / フィルタをかけるには画像が小さい。

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-

  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
• 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)。

© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.

This site is open source. Improve this page.