diff --git "a/docs/04_SPEC/SPEC_02_\347\205\247\346\230\216\345\235\207\344\270\200\346\200\247\350\251\225\344\276\241\343\202\242\343\203\253\343\202\264\343\203\252\343\202\272\343\203\240.md" "b/docs/04_SPEC/SPEC_02_\347\205\247\346\230\216\345\235\207\344\270\200\346\200\247\350\251\225\344\276\241\343\202\242\343\203\253\343\202\264\343\203\252\343\202\272\343\203\240.md" new file mode 100644 index 0000000..ecf6dc9 --- /dev/null +++ "b/docs/04_SPEC/SPEC_02_\347\205\247\346\230\216\345\235\207\344\270\200\346\200\247\350\251\225\344\276\241\343\202\242\343\203\253\343\202\264\343\203\252\343\202\272\343\203\240.md" @@ -0,0 +1,79 @@ +# 照明均一性評価アルゴリズム (Illumination Uniformity Evaluation) + +## 概要 (Overview) + +MiniTIAS で撮影した白板画像の照明均一性を定量的に評価する.白板の白壁面領域の輝度分布を解析し,3 つの指標で均一性を定量化する. + +## 輝度変換 (Luminance Conversion) + +### 方法 + +RGB 画像を ITU-R BT.709(Rec.709)の輝度係数でグレースケールに変換する. + +$$Y = 0.2126 R + 0.7152 G + 0.0722 B$$ + +- $Y$: 輝度(0.0〜255.0, float64) +- $R, G, B$: 各チャネルの画素値(0〜255, uint8) + +### 選定理由 + +| 方法 | 定義 | 不採用の理由 | +| --- | --- | --- | +| **Rec.709(採用)** | 上記の加重平均 | — | +| V チャネル(HSV) | max(R, G, B) | 白板では R≈G≈B のため差は小さいが,規格に基づかない | +| L\*(CIE L\*a\*b\*) | 非線形変換 | 物理的な照明ムラと比例せず,照明均一性評価には不適 | + +Rec.709 は人間の視感度に基づく標準的な輝度定義であり,照明工学・画像評価の論文で広く使用されている. + +### 参照 + +- ITU-R BT.709-6: Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange + +## 均一性指標 (Uniformity Metrics) + +ROI 内の全画素の輝度値から以下の 3 指標を算出する. + +### CoV(変動係数) + +$$\text{CoV} = \frac{\sigma}{\mu}$$ + +- $\mu$: 輝度の平均値 +- $\sigma$: 輝度の標準偏差 +- 無次元量.値が小さいほど均一 +- 照明の均一性評価で最も一般的な指標 + +### 標準偏差 + +$$\sigma = \sqrt{\frac{1}{N} \sum_{i=1}^{N} (Y_i - \mu)^2}$$ + +- $N$: ROI 内の総画素数 +- 輝度のばらつきの絶対値を示す +- CoV と併用することで,平均輝度の影響を考慮した評価が可能 + +### 最大/最小比 + +$$\text{Max/Min Ratio} = \frac{Y_{\max}}{Y_{\min}}$$ + +- 極端なムラ(局所的な明暗)の検出に有効 +- 理想的な均一照明では 1.0 +- $Y_{\min} = 0$ の場合は計算不能(ROI 設定の誤りを示す) + +## ROI 設定 (Region of Interest) + +### 対象領域 + +MiniTIAS の開口部に白板を取り付けて撮影する.ROI は**白板の表面領域**(中央の白い四角形)とする.以下を除外する: + +- 白板の外側(MiniTIAS 筐体の壁面) +- 白板のフレーム・エッジ部分 +- ラベル(「SmTIAS 001」等) + +### 設定方法 + +1. `scripts/select_roi.py` で 1 枚の画像上に矩形を描いて座標を決定 +2. 座標は `config/roi_config.json` に保存 +3. 同一画角の全画像に同じ ROI を適用(バッチ解析) + +## キャリブレーション (Calibration) + +照明均一性評価ではカラーキャリブレーションを行わない.輝度の相対的なばらつき(CoV 等)は画像内の比較であり,カメラの色特性のズレが全画素に等しく影響するため,指標の値に影響しない.