interpolate3d_fft プログラム仕様

3次元周期データのFFTを用いた補間処理を提供します。

このモジュールは、フーリエ変換とゼロパディングを利用して、3次元空間に周期的に配置された離散データを高解像度化するための関数を含みます。主に科学技術計算や画像処理の分野で、データの補間やアップサンプリングに利用されます。

jsap_crystal.interpolate3d_fft.interpolate_3d_periodic_data_fft(data, interp_factor=(2, 2, 2))[ソース]

3次元の等間隔周期データをFFT（高速フーリエ変換）で補間します。

この関数は、与えられた3次元データをフーリエ変換（FFT）により周波数領域に変換します。周波数領域において、元のデータが占める領域以外の部分をゼロで埋める（ゼロパディング）ことで、より高周波数成分がゼロであると仮定し、実空間での高解像度補間を実現します。ゼロパディングされた周波数領域データに逆フーリエ変換（IFFT）を適用することで、指定された補間倍率でサンプリングされた高解像度のデータが得られます。補間は周期境界条件を仮定して行われます。 fftshift と ifftshift を使用して、FFTのDC成分が配列の中心にくるように処理することで、ゼロパディングが適切に行われます。

パラメータ:

data -- np.ndarray 補間したい3次元の周期データ。形状は (Nx, Ny, Nz) である必要があります。要素のデータ型は実数または複素数に対応します。
interp_factor -- tuple 各次元 (x, y, z) の補間倍率を示す3つの整数 (interp_x, interp_y, interp_z) のタプル。各要素は1以上の整数である必要があります。1 を指定した場合、その次元は補間されません。

戻り値:

np.ndarray 補間された3次元データ。元のデータ型が実数であれば実数データが返されます。この実装では最終的に np.real を適用しているため、実数部のみが返されます。形状は (Nx * interp_x, Ny * interp_y, Nz * interp_z) となります。

例外:

ValueError -- 入力データが3次元のNumPy配列でない場合、または interp_factor が適切な形式でない場合に発生します。