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water_attenuation — OPTICS watermedia op

• データ種: なし → table(引数だけで決まる op —— 画像やデータの入力を取らない)
• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.water_attenuation(wavelength_um, water_type='pure', depth_m=None) -> 'dict' (実装を直接呼ぶなら import watermedia; watermedia.water_attenuation(wavelength_um, water_type='pure', depth_m=None) -> 'dict'、台帳から引くなら opsoptics.get("water_attenuation"))

使い方

Absorption, scattering and diffuse attenuation of water, and the transmittance over depth -> dict.

water_type="pure": the absorption a is the integrating-cavity measurement of Pope & Fry (1997), 380-727.5 nm (minimum 0.00442 /m at 417.5 nm, 0.624 /m at 700 nm), interpolated linearly in wavelength; the scattering b is the pure-water law of Smith & Baker (1981), b = 0.00288 (lambda / 500 nm)^-4.32 per metre; the diffuse attenuation is approximated as Kd = a + b_b with b_b = b / 2 (a flat-sky approximation, flagged in kd_is_approximation). water_type="jerlov_I" … "jerlov_9C" (IA, IB, II, III, 1C, 3C, 5C, 7C, 9C): the Jerlov (1976) optical water types, with a, b and Kd as assigned by Solonenko & Mobley (2015) at 400-700 nm in 25 nm steps, interpolated linearly; the paper gives no value for 3C above 650 nm and 5C above 575 nm, and asking for one is refused. The scattering of types I and IA is flagged by the authors as inconsistent with their own constants (b_suspect). An unknown type is refused with the list of known ones; so is a wavelength outside the table. c = a + b. depth_m (a scalar or a 1-D array of depths, m) adds transmittance = exp(-Kd z), the fraction of the downwelling light left at depth z (shape (nz, nw), or (nw,) for a scalar). The table has wavelength_um, a, b, c, kd (all per metre), transmittance, water_type, known_types, b_suspect and kd_is_approximation.

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_geodetic_height_frames — py -3.11 examples/poc_geodetic_height_frames.py
• poc_water_inspection_images — py -3.11 examples/poc_water_inspection_images.py
• poc_water_transparent_media — py -3.11 examples/poc_water_transparent_media.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(watermedia)

ocean_spectrum · ocean_height_field · fresnel_water_air · snell_window · refracted_view · underwater_image · phase_function_hg · scattering_phase_petzold

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Provenance: watermedia.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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