fullseye

emva_general_sensitivity — OPTICS `sensorgeneral` op

データ種: signal × signal × signal → table
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.emva_general_sensitivity(mu_p, mu_y, var_y, mu_y_dark, var_y_dark, mu_p_sat, n_intervals=8) (実装を直接呼ぶなら import sensorgeneral; sensorgeneral.emva_general_sensitivity(mu_p, mu_y, var_y, mu_y_dark, var_y_dark, mu_p_sat, n_intervals=8)、台帳から引くなら opsoptics.get("emva_general_sensitivity"))

使い方

特性曲線・入力 SNR・絶対感度しきい値・DR・光子単位の暗雑音(General 2.1〜2.4・6.6〜6.8 節)。

mu_p: 露光段ごとの画素あたりの平均光子数。mu_y, var_y: 同じ露光の 2 枚から出した平均と時間分散(式 16・18、 :func:sensorchar.emva_pair_statistics)。mu_y_dark, var_y_dark: 暗画像の同じ量。mu_p_sat: 飽和の露光 (0.1〜0.2 % の画素が最大値になる露光、6.7 節)。0 ≤ μ_p ≤ μ_p.sat の点だけを使う。

手順:

特性曲線 μ_y − μ_y.dark = R(μ_p) を [0, μ_p.sat] を P 等分した 3 次 B-スプラインで当て、各点の傾き ∂μ_y/∂μ_p と暗い所の傾き R_d = ∂μ_y/∂μ_p|μ_p=0(式 25)を出す(6.6 節)。
出力 SNR_y = (μ_y − μ_y.dark)/σ_y(式 7)、入力 SNR_p = μ_p ∂μ_y/∂μ_p / σ_y(式 10)、理想 √μ_p(式 15)。
逆の関係 μ_p(SNR_p) を同じ区間数の B-スプラインで当て、SNR_p = 1 の露光を μ_p.min とする(6.8 節)。測った SNR_p が 1 以下の点を含まなければ拒む(外挿になる。付録 D.1 は SNR ≈ 1 の露光を含めよと書く)。 3’. 照合用(規格の手順ではない): SNR_p が 1 をまたぐ隣の 2 点の間を log-log の直線で補間した mu_p_min_local。規格の逆回帰は [0, SNR_max] 全体を P 等分した区間の 3 次で当てるので、SNR ≈ 1 の近くの点の雑音を拾いやすい (2 万画素の合成センサで乱数 6 通り: 逆回帰 ±5 %、局所の補間 ±1 %)。
SNR_max = 測った SNR_p の最大(6.8 節。線形でないと飽和の露光で最大とは限らない)、DR = μ_p.sat/μ_p.min(式 21)。
暗雑音 [光子] σ_d = √(σ²_y.dark − σ²_q)/R_d(General の式 50)。σ²_y.dark < 0.24 DN² なら推定せず上限 0.40/R_d (式 51)。

返り値 {"slope", "Rd", "snr_y", "snr_p", "snr_p_ideal", "mu_p_min", "mu_p_min_local", "snr_max", "mu_p_at_snr_max", "DR", "DR_dB", "sigma_d_p", "sigma_d_p_upper", "sigma_d_valid", "used", "fit", "n_intervals"}。 ★η・K・電子の単位の量は返さない(General では測れない、6.7 節)。

Raises ValueError: 長さが違う / μ_p.sat が正でない / 区間に点が足りない(B-スプラインの拒否)/ 傾きが 0 の点 / 分散が正でない点 / SNR_p ≤ 1 の点が無い / var_y_dark が負。

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

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(`sensorgeneral`)

emva_general_nonuniformity · emva_general_relative_qe

Provenance: sensorgeneral.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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