tac_surface_normal — 2D `tactile` op

• データ種: image → image

• 呼び出し: fullseye.apply(img, "tac_surface_normal", a=0.5, b=0.5) (2-D は 1 画像 + 2 スカラつまみ a,b∈[0,1] のモデル)

tac_surface_normal: input → output

*図は合成の入力 128×128 で実際に走らせた出力。左が入力、右が出力。点群は上から見た散布(明るさ = z)、1-D 列は折れ線、体積は z 方向の最大値投影、動画は中央フレーム、複素画像は振幅、絵にならない返り値は値そのもの。*

つまみ a を振る(0.1 / 0.5 / 0.9、もう一方は既定):

つまみ b を振る(0.1 / 0.5 / 0.9、もう一方は既定):

別の画像でも(合成シーン / 写真 / 硬貨。上段が入力、下段がその出力。つまみは既定):

*4 列目はカラー (H,W,3) の入力。この op は色を跨がずに扱える(色チャネルを 3 本目の空間軸として畳み込まない)。*

Surface-normal z-component (slope map) from the shading gradients, using

Horn's shape-from-shading normal parameterisation

`n = (-p, -q, 1)/sqrt(1+p^2+q^2) so that nz = 1/sqrt(1+p^2+q^2)` with

`p = gain*gx, q = gain*gy`. Flat (uncontacted) gel gives nz = 1, steep

indentation walls tend to 0, so the map is already a valid [0,1] encoding.

`a` = gradient gain (1..21x -- how steep the shading is taken to be),

`b` = pre-smoothing sigma of the image (0..3) to tame sensor noise.

Constant input -> all-ones (perfectly flat gel).

何も写っていないフレーム(実測): 明るさが一様な画像を入れると、明るさに関係なく全画素が前景(1)になる。照明が飛んだ・遮られた・被写体が無いフレームは「欠陥 100%」として返るので、上流で「一様かどうか」を判定して弾くこと。

• 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。

下のプログラムは実際に走ることを確かめてある(図と同じ入力)。Studio のヘルプではこのブロックがボタンになり、その場で読み込んで実行できる。

tac_surface_normal 0.50 0.50

• sim2real_and_alife — py -3.11 examples/sim2real_and_alife.py

*Provenance: ops.py — 2D 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)。*

tac_surface_normal — 2D tactile op