fullseye

tem_ctf_estimate — OPTICS `tem` op

データ種: image2d → table
呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.tem_ctf_estimate(image, pixel_A=1.0, kv=300.0, cs_mm=2.7, amplitude_contrast=0.07, phase_shift_deg=0.0, defocus_min_A=3000.0, defocus_max_A=50000.0, k_min=0.03333333333333333, k_max=None, tile=None, overlap=0.5, astigmatism=True, min_rings=3, min_peak_z=8.0, on_fail='raise') (実装を直接呼ぶなら import temsim; temsim.tem_ctf_estimate(image, pixel_A=1.0, kv=300.0, cs_mm=2.7, amplitude_contrast=0.07, phase_shift_deg=0.0, defocus_min_A=3000.0, defocus_max_A=50000.0, k_min=0.03333333333333333, k_max=None, tile=None, overlap=0.5, astigmatism=True, min_rings=3, min_peak_z=8.0, on_fail='raise')、台帳から引くなら opsoptics.get("tem_ctf_estimate"))

使い方

顕微鏡写真のパワースペクトルの Thon リングから焦点外れ(と非点収差)を推定する(表)。

手順: (1) タイルの平均のパワースペクトル(tem_power_spectrum と同じ)→ 振幅スペクトル √PS。 (2) 動径平均を k について等間隔に取り、k² について不等間隔の標本に Lomb–Scargle(mathspectral)を掛けてリングの周期 1/(λΔf) から初期値。(3) 背景 = u = k² の上でリング 1 周期の移動平均、振れ幅で割って平坦にする。 (4) Δf を格子で掃き(位相が k_max で π/8 ずつ動く刻み)、CTF² との正規化相互相関(CTFFIND4 の採点の考え方)が最大の所を有界の 1 次元探索で詰める。(5) astigmatism=True なら 2-D の環の上で (Δf_u, Δf_v, θ) を Nelder–Mead で詰める(決まった 4 方向から出発、乱数なし)。(6) 不確かさ = タイルを 8 組に分けた jackknife の標準誤差(Δf の平均)。

拒否(on_fail="raise" で ValueError、"report" で accepted=False の表): 相関の最大が掃いた格子の中央値から MAD の min_peak_z 倍に届かない(リングが雑音に埋もれた)、帯域 [k_min, k_max] に零点が min_rings 個無い(周期が決まらない)、最大が探索範囲の端(範囲の外にある疑い)。返り値: defocus_A(平均)/ defocus_u_A ≥ defocus_v_A / astig_angle_deg(Δf_u の軸、0〜180)/ defocus_sigma_A(jackknife)/ score(2-D の相関)/ score_1d / peak_z / n_rings / fit_resolution_A(局所の相関が 0.3 を下回る最初の周波数の逆数)/ initial_lomb_A / accepted / reason / 曲線 k と flat(平坦にした動径平均)と model。

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_tem_ctf_thon_rings — py -3.11 examples/poc_tem_ctf_thon_rings.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(`tem`)

tem_wavelength · tem_scherzer · tem_ctf · tem_ctf_profile · tem_projected_potential · tem_amorphous_film · tem_image_weak_phase · tem_multislice

Provenance: temsim.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)。

This site is open source. Improve this page.