# 単灯照明比較評価報告書 (Single-LED Illumination Comparison)

## 概要 (Overview)

SmTIAS の照明は **下・左・右の 3 灯** で構成される．本評価では，各 LED を**単独で点灯**（他 2 灯を黒テープで遮光）して白板を撮影し，**各灯が単体で白板面をどう照らすか（明るさ・照射の偏り・均一性）**を同一指標で比較した．3 灯合成時に互いの暗部を補い合えるか（合成均一性の根拠）を読み取ることが目的である．

結論を先に述べると，**3 灯はそれぞれ異なる方向を強く照らしており，互いの暗部を補完する配置**になっている．単灯では明るさ・均一性に差があり（明るさ・均一性とも右 > 左 > 下），とくに下灯が最も暗く偏りが大きい．

## 前提・対象データ (Scope and Samples)

| 条件 | データ | 撮影時刻（2026-06-15） |
| --- | --- | --- |
| 下のみ点灯（左右を遮光） | `SmTIAS_QM_20260615_141420` | 14:14 |
| 左のみ点灯（下右を遮光） | `SmTIAS_QM_20260615_150300` | 15:03 |
| 右のみ点灯（下左を遮光） | `SmTIAS_QM_20260615_170948` | 17:09 |

| 項目 | 内容 |
| --- | --- |
| 機種 / モード | SH-02M / 定量モード（RAW_SENSOR，露出・ISO 等は固定） |
| 評価領域 (ROI) | `config/roi_config.json` の `smtias.whiteboard`（白板中央，3 枚共通） |
| 評価条件 | linear（output_color=raw）/ portrait / LSC 補正あり |

> **前提（本評価の限界）**: 3 枚は遮光作業を挟んだ**別撮影**であり，三脚固定でないため微小な位置ずれの可能性がある．また右のみは初回撮影（`170358`）に黒テープの写り込み（ROI 内に極暗部，max/min≈27.7）があったため**撮り直した**版（`170948`）を採用している（初回分はデータ・結果とも削除済み）．プレビュー画像は鏡像のため，**像面の左右は実空間と反転**している点に注意（像面右＝実空間左）．

## 結果 (Results)

### 均一性・空間指標（白板 ROI，輝度は 0〜255 linear スケール）

| 指標 | 下のみ | 左のみ | 右のみ |
| --- | --- | --- | --- |
| 平均輝度 | 57.75 | 61.46 | **63.55** |
| 標準偏差 | 4.05 | 5.26 | 3.94 |
| CoV | 0.0701 | 0.0856 | **0.0620** |
| 最大/最小比 | 1.787 | 1.860 | **1.659** |
| 最大輝度 / 最小輝度 | 70.34 / 39.37 | 77.88 / 41.86 | 76.35 / 46.01 |
| 中心/周辺比 | 1.115 | 1.107 | **1.088** |
| 勾配 (%) | 10.31 | 9.63 | **8.08** |
| 動径 min/max 比 | 0.832 | 0.841 | **0.865** |

（**太字**＝3 灯中もっとも良好／均一な値）

### 比較図

3 枚の輝度マップ（共通絶対カラースケール）・動径プロファイル重ね描き・指標表を 1 枚にまとめた図を出力した：

- `output/smtias/figures/compare_single_leds.png`

## 考察 (Analysis)

### 1. 明るさ・均一性とも 右 > 左 > 下

平均輝度は右 63.55 > 左 61.46 > 下 57.75．均一性（CoV・勾配・max/min・動径 min/max）も総じて右が最良で下が最も劣る．**下灯が 3 灯中もっとも暗く，照射の偏りも大きい**．動径プロファイル（絶対値）でも 3 本が明るさ順に分離し，下灯は中心〜周辺の落ち込みが最も急である．

### 2. 各灯は異なる方向を照らす — 相補的な配置

輝度マップを共通スケールで並べると，明部の位置が灯ごとに異なる（下＝像面上側，左＝像面右寄り，右＝像面中央〜左寄り）．プレビューが鏡像のため像面右＝実空間左に対応し，**各 LED が自分の側を強く照らしている**．すなわち単灯ごとの暗部を他灯の明部が埋める関係にあり，**3 灯合成で均一化が成立する根拠**になっている．

### 3. 評価上の含意

合成均一性は「3 灯の相補」によって担保されるため，**特定の 1 灯（とくに下灯）の劣化・光量低下は，その灯が主に担う領域の暗部化として合成均一性に直接効く**と考えられる．均一性の弱点になりやすいのは下灯側である．

## 結論 (Conclusion)

1. 単灯の明るさ・均一性は **右 > 左 > 下**．下灯が最も暗く偏りが大きい．
2. 3 灯は **異なる方向を照らす相補的な配置**で，互いの暗部を補い合うことで合成均一性が成立する．
3. 合成均一性の弱点になりやすいのは下灯側であり，**個灯の光量・取り付け管理は下灯を重点**にするのが妥当．

## 限界と今後 (Limitations & Future Work)

- 3 枚は別撮影（遮光作業を挟む）であり，三脚固定での同一フレーミング撮影に揃えると灯間比較の精度が上がる．
- 本評価は単灯のみ．**3 灯合成の実測**と，単灯マップの**加算合成（下＋左＋右）**を比較すれば，「相補で均一化される」仮説を定量検証できる（合成実測 ≈ 単灯加算 か）．
- 右のみ初回のような ROI 内写り込みは max/min 系を無効化するため，撮影時にフレーム外で遮光する運用を徹底する．

## 参照 (References)

- [TEST_03 外乱光影響評価報告書](TEST_03_外乱光影響評価報告書.md)
- [SPEC_03 TIAS 白板撮影プロトコル](../04_SPEC/SPEC_03_TIAS白板撮影プロトコル.md)
- [SPEC_04 白板撮影データ仕様](../04_SPEC/SPEC_04_白板撮影データ仕様.md)
- 評価実装: `scripts/run_uniformity_dng.py`（単灯ごとの指標算出）／`scripts/compare_single_leds.py`（3 単灯比較図）
- 対象データ: `data/smtias/quantitative/`（gitignore 対象）