17-EFT.WP.Methods.Imaging v1.0 | 第1章 成像域定义与范围

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第1章 成像域定义与范围

一句话目标：界定 EFT 成像方法卷的输入/输出、边界与合规闸门，建立 P20x-* / S20x-* / M20-* / I20-* 的统一口径，作为后续章节的前置条件。

I. 范围与对象

1. 输入对象
   • 原始成像数据与元数据：D_raw_img = {frames, sensor_meta, optics_meta, timing, env}。
   • 关键字段：I_raw(x,y,t), bpp, gain, offset, Δx, Δt, S_sensor(λ), QE(λ), K, R, t, dist_params, ts, tau_mono, RefCond。
2. 输出对象
   • 标准成像数据与发布清单：D_img_clean, manifest.imaging.*, contracts.tests, q_panel。
   • 典型派生：I_lin(x,y,t)（线性化辐射响应）、I_denoised, I_geo, I_color, I_hdr、质量与门控标签。
3. 边界与不在本卷范围
   • 下游识别/检索/生成任务的特定损失与模型训练不在本卷定义，需遵循其各自方法卷。
   • 设备硬件设计与制造公差仅作为元数据输入，本卷不定义硬件公差的优化。

II. 名词与变量

1. 光学与空间频域
   • h(x,y)（PSF）, H_otf(nu_x,nu_y), MTF(nu) = | H_otf(nu) |，F{·} 为 2D 傅里叶算子。
   • aperture, f_number, focal, T_trans（透射系数）。
2. 辐射与色彩
   L(x,omega,λ,t), E, H, S_sensor(λ), QE(λ), I_lin；颜色基底 RGB/XYZ/LinearRGB 与白点 Wp 显式。
3. 采样与噪声
   Δx, Δt, bpp, gain, offset, σ_shot, σ_read, σ_total，PRNU, DSNU。
4. 几何与配准
   内参 K，外参 R,t，畸变参数 k1,k2,k3,p1,p2,…，重投影误差 eps_reproj。
5. 时间与路径
   ts, tau_mono, gamma(ell), T_arr，两口径
   T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫_{gamma} n_eff d ell )，T_arr = ( ∫_{gamma} ( n_eff / c_ref ) d ell )，差异 delta_form。
6. 质量与合规
   q_score ∈ [0,1], SLO, P99, ghost_rate, DR, ΔE, SSIM, NIQE，以及 hash_sha256(blob), signature, TraceID。

III. 公设 P201-*

• P201-1（量纲一致）：进入方程的任一量须声明 unit(x) 与 dim(x)，并通过 check_dim( y - f(x) )。
• P201-2（到达时两口径并行）：凡涉及 T_arr 的计算，必须并行评估两口径并记录 delta_form ≤ tol_Tarr。
• P201-3（时基一体化）：内部以 tau_mono 评估，发布以 ts 表达，并记录 offset/skew/J。
• P201-4（能量与归一）：( ∫∫ h dx dy ) = 1，MTF(0) = 1；辐射响应线性域以 I_lin 统一。
• P201-5（可追溯与可回退）：manifest 必含版本、依赖闭包、签名与质量断言，支持冻结与回退。

IV. 最小方程 S201-*

• S201-1（成像卷积）：I_lin(x,y,t) = ( h * scene )(x,y,t)，频域 F{I_lin} = H_otf · F{scene}。
• S201-2（噪声合成）：σ_total^2 = σ_shot^2 + σ_read^2 + σ_fixed^2 + σ_proc^2。
• S201-3（线性化与黑电平）：I_lin = gain * ( I_raw - offset )，unit(I_lin)="e-"。
• S201-4（色彩变换）：RGB_lin = M_xyz2rgb · XYZ，白点校正以 CAT 显式。
• S201-5（HDR 曝光融合）：I_hdr = ( ∑ w_i · I_lin_i / t_i ) / ( ∑ w_i )，w_i 依据饱和与 SNR 定义。
• S201-6（到达时两口径差）：delta_form = | ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell ) - ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell ) |。
• S201-7（几何投影）：u ~ K [ R | t ] X，重投影误差 eps_reproj = mean || u_obs - u_pred ||。

V. 成像流程 M20-*

• M20-1 标准输入与模式绑定：register_schema → standardize_names → validate_dataset（见《EFT.WP.Core.DataSpec v1.0》）。
• M20-2 计量与线性化：repair_units → 黑电平移除与 I_lin 建立 → check_dim。
• M20-3 时间与门控对齐：align_timebase，若含 ToF/快门门控，计算 T_arr 两口径与 delta_form。
• M20-4 光学与几何标定：估计 K,R,t,dist_params，评估 eps_reproj 与 MTF。
• M20-5 噪声建模与校正：暗场/平场、PRNU/DSNU、去噪与残差审计。
• M20-6 色彩管理：光谱到目标色域映射，白点与伽马，ΔE 指标审计。
• M20-7 HDR/多帧融合：权重、饱和掩码、鬼影抑制与动态范围度量。
• M20-8 质量面板与发布冻结：assert_contract → q_panel → freeze_release(tag)。

VI. 契约与断言

1. 结构与单调
   unique(pk), non_decreasing(ts)；若有路径，non_decreasing(ell) 与 L_gamma = ( ∫_gamma 1 d ell ) 落盘。
2. 计量与能量
   check_dim(I_lin - gain*(I_raw-offset)) = true；( ∫∫ h dx dy ) = 1；MTF(0)=1。
3. 质量与发布
   • delta_form ≤ tol_Tarr；eps_reproj ≤ eps_reproj_max；ΔE ≤ ΔE_max；mtf50 ≥ mtf50_min；ghost_rate ≤ ghost_max；DR ≥ DR_min；q_score ≥ q_min。
   • manifest_signed = true 且 hash_sha256(blob) 一致。

VII. 实现绑定 I20-*

• I20-1 standardize_names(ds, registry) -> ds'
• I20-2 repair_units(ds, policy) -> report
• I20-3 linearize_response(frames, gain, offset) -> I_lin
• I20-4 align_timebase(ds, sync_ref) -> ds'
• I20-5 compute_arrival_forms(path, n_eff, c_ref) -> {T_arr_forms, delta_form}
• I20-6 calibrate_geometry(frames, pattern) -> {K,R,t,dist_params, eps_reproj}
• I20-7 estimate_psf_mtf(frames) -> {h, MTF}
• I20-8 denoise_and_flatfield(I_lin, dark, flat) -> I_corr
• I20-9 color_pipeline(I_corr, profile) -> I_color, ΔE
• I20-10 hdr_merge(frames, weights) -> I_hdr
• I20-11 assert_contract(ds, tests) -> report
• I20-12 freeze_release(ds, tag) -> manifest

VIII. 交叉引用

• 模式/清单与键：见《EFT.WP.Core.DataSpec v1.0》标准模式与清单键。
• 采集与到达时：见《EFT.WP.Core.Sea v1.0》到达时与门控采集流程。
• 流式与背压：见《EFT.WP.Core.Threads v1.0》执行图 thr/chan 与 SLI/SLO。
• 谱与守恒：见《EFT.WP.Core.Density v1.0》与《Methods.Cleaning v1.0》第13章。
• 单位/量纲与误差传播：见《Methods.Cleaning v1.0》第4章与附录E。

IX. 质量度量与风控

1. 指标集合
   • 光学：mtf50, MTF(nu) 曲线、一致性漂移 drift_mtf。
   • 噪声：σ_total, PRNU, DSNU, 去噪残差谱密度。
   • 几何：eps_reproj, 边界变形 edge_warp。
   • 色彩：ΔE95, 灰卡中性偏差。
   • HDR/动态：DR, ghost_rate, 饱和覆盖率。
   • 时间/路径：delta_form, offset/skew/J。
   • 综合：q_score, P99, SLO 达标率。
2. 风险与回退
   设定 guardrail：当 contract_fail 或 SLO 退化触发回滚到最近 freeze_release(tag_prev)，并生成审计与 postmortem。

小结