実機自動テスト計画 (Hardware-in-the-Loop Test Plan)

目的 (Purpose)

PLAN_05 の 4 層モデルで「層④: 実機」に残っている確認（SDK の実呼び出し・実画像）を，Claude が実機を操作して自動で確認するようにする．人間の役割を「機材をつなぐ・チャートを置く・テストしてよいと合図する」という物理的な準備だけに絞る．

前提 (Preconditions)

2026-10-06 にユーザーと確認した．

項目	内容
接続	カメラ（ImagingSource・Lumenera）と光源は，Claude が動作している開発 PC に接続できる
機材	両機種がそろっている
対象機種	ImagingSource だけを対象にし，Lumenera の実機テストは行わない（2026-10-08 にユーザーが決定．Lumenera は解像度が相対的に低く今後あまり使わない見込みのため）．`--camera lucam` の実装は残すが，検査の対象にしない
実行してよい条件	ユーザーが会話の中で明示的に合図したときだけ．撮影の本番中に機材を操作しないため，合図なしに実機テストを実行しない

仕組み (Design)

既存のセルフテスト（TIASshot.exe --selftest．偽カメラ・ヘッドレス）と同じ考え方で，実機版の検査モードを追加する．

起動: TIASshot.exe --hwtest --camera <lucam|iscam> [--with-chart] [--hwtest-keep] --hwtest-out <結果ファイル>．ランナー scripts/verify/run_hwtest.py がビルドから実行・判定までを行う（run_selftest.py と同じ形）
--with-chart: チャートが必要な検査（connect → calibrate → shot → close-saving → close-calibrating → cleanup）を行う．校正は止めない．チャート不要の検査は行わないため，--camera iscam と --camera iscam --with-chart をカラーチャートをはめたまま続けて実行する．全体の上限はチャート不要 600 秒・--with-chart 1200 秒，ランナーの打ち切りはそれぞれ 720 秒・1320 秒
--keep（ランナー）＝ --hwtest-keep: 合格時も作業フォルダ（%TEMP%\TIASshot-hwtest\work-*）を残す（不合格・タイムアウト時は常に残る）．--with-chart では校正後のフレームとその変換画像を証拠の画像（evidence\calibrated-frame-raw.png・evidence\calibrated-frame-srgbNN.png．NN は変換の次元）として保存する．撮影データ・校正データは作業フォルダの data\ に保存され，合格時は作業フォルダごと削除される
ビルドフラグ: HWTEST（Debug 系の構成のみ）．診断・評価機能を Release に含めない方針（CLAUDE.md・ENV_06）に従う
フォーム: ImagingSource は SDK の画面部品（ICImagingControl）を使うため，ヘッドレスではなく実際の Form1 を表示して動かす．人間がその場にいる前提なので表示してよい
カメラの選択: 両機種を同時につないでも，--camera で指定した機種だけを使う（通常起動の Form1_Load は Lumenera を優先して探すため，そのままでは ImagingSource を検査できない）
結果: 項目ごとの PASS / FAIL と測定値を結果ファイルに書き，終了コード（0=合格，1=不合格あり，2=実機テスト自体の異常，3=タイムアウト）で返す．セルフテストの結果ファイルと同じ書式にする

守ること (Safety)

保存先は一時フォルダ（%TEMP% 配下）にする．本番の保存先（C:\TIAS_Data 等）には書き込まない
同梱の config.xml は変更しない（一時フォルダに複製して保存先等を差し替える）
カメラのデバイス状態ファイル（{DeviceName}.xml）は読むだけで，上書きしない．露光・ゲイン等を検査で変えた場合は，終了時に元の値へ戻す
- ImagingSource の露光・ゲインは絶対値（VCDAbsoluteValueProperty．露光は秒，ゲインは dB）で読み書きし，元の絶対値そのものへ戻して読み戻しで確かめる（整数の段（VCDRangeProperty）で扱うと元の値に戻せないため）
チャート不要の検査の間は自動校正（チャート検出・ホワイトバランスの調整・変換行列の算出）を止める（CameraBase の校正停止フラグ．HWTEST ビルド限定）．はめたチャートで校正が走ると露光・ゲイン・ホワイトバランスが検査中に変わるため
光源は検査の最後に必ずポートを閉じる（失敗した場合も）．消灯はしない（アプリ終了時に光源を消さない仕様に合わせる．light 項目の最後に再点灯した状態で終わる）
待機には必ずタイムアウトを付ける

検査項目 (Test Items)

チャート不要（`--with-chart` なし）

※ 穴に何もはめないと中が暗く明るさの変化を評価しにくいため，カラーチャート（または白板）をはめた状態で行う．この検査の間は，チャートが写っても自動校正を走らせない（テストモードだけの処理．2026-10-08 にユーザーと合意）．

ID	確認内容	判定の仕方
`connect`	指定した機種に接続でき，機種名・シリアル番号が取れる	`Connect()` の成否
`preview`	プレビューが流れる	一定時間に届いたフレーム数（フレームレートの下限）
`exposure-gain`	露光・ゲインの設定がフレームに効く	基準の明るさを探してから，露光を 1 段（2^n 秒の段で半分・2 倍），ゲインを範囲の幅の ±10% 上げ下げしたときの平均輝度の変化の向きと量．飽和した向きは確認しない．終了時に元の値へ戻ったことを読み戻しで確かめる
`light`	光源が点灯・消灯し，閉じた後に開き直せる	点灯時と消灯時のフレームの平均輝度の差，ポートの再オープンの成否
`close-preview`	プレビュー中に閉じる処理を呼んでもすぐ戻る	後始末の所要時間（上限つき）と例外の有無，閉じた後に届いたフレーム数
`reconnect`	切断した後に再接続できる	2 回目の `Connect()` の成否とフレームの到着
`cleanup`	後始末と書き込み禁止	露光・ゲインを戻す → カメラ切断 → 光源のポートを閉じる（消灯しない）の成否，設定・デバイス状態ファイル・本番の保存先が変わっていないこと

露光・ゲインの基準探し: 元の露光に最も近い 2^{n 秒の段に合わせ，平均輝度が中間（30〜220）かつ飽和画素（254 以上）の割合が 1% 以下になるまで露光を 1 段ずつ動かす（最大 12 段）．実測で露光 1 段は 0.497 倍（黒レベル 15.2 を引いた値）≈ 0.5 倍，ゲイン 1 dB は 1.122 倍 ≈ 10}(1/20) と理論どおりに効いた．

チャートが必要（`--with-chart`．人間がチャートをカメラの前に置いてから実行する）

※ チャート不要の検査と同じくカラーチャートをはめたまま続けて実行できる（付け外しは不要）．こちらは自動校正を走らせて結果を確かめる．--with-chart ではチャート不要の検査（preview〜reconnect）は行わない（connect・cleanup は共通．cleanup ではホワイトバランスを戻さない．校正で変わるのはカメラ側の値だけで，次の接続でデバイス状態ファイルの値に戻る）．

ID	確認内容	判定の仕方
`calibrate`	実物の舌診チャートで自動校正が完了し，校正後のフレームを変換した色票が参照値に近い	校正の待ち時間（最初のフレーム → チャート検出 → 校正完了．上限 60 秒），校正完了後に撮影ボタンが有効になること，校正データが一時フォルダに保存されること．校正後のフレームを校正の変換行列で変換し，24 色票の平均と参照値（`tcc_srgb`）の差を保存画像と同じ 8bit（切り詰め後）・チャネルごとの差の絶対値で判定する（平均，白色票を除いた最大，白色票の最大）．白色票は参照値の BGR の和が最大の色票（13 番）．ΔE76・白飛びの割合・当てはめの誤差は参考
`shot`	単発・連続撮影で保存される	単発 1 枚・連続 3 枚（間隔 1000 ms）．撮影直後は保存中で撮影ボタンが無効，保存完了（上限つき）後に再有効化されること，保存されたファイル（撮影画像・変換画像・Info.csv）と撮影ログの行数・備考，撮影時刻の間隔（設定値との差），エラー通知の有無
`close-saving`	保存中に閉じようとすると取り消され，保存後は閉じられる	連続 5 枚（間隔 0 ms．保存が先に終わったら 10 枚で再試行）の保存中に閉じる処理を呼び，取り消しの成否と表示文・後始末が走っていないこと．保存完了後に閉じる処理の所要時間・後始末の順序（closing → timer → camera → light）・閉じた後に届いたフレーム数
`close-calibrating`	校正中に閉じてもすぐ戻る	再接続して校正中になってから 500 ms 後に閉じる処理を呼び，所要時間・後始末の順序・例外の有無・閉じた後に届いたフレーム数

※ 判定のしきい値はチャート不要の検査はフェーズ 1，チャートが必要な検査はフェーズ 2 の実測から決めた（下記「確定したしきい値と実測値」）．

確定したしきい値と実測値 (Thresholds and Measurements)

フェーズ 1 の実測（ImagingSource DFK 33UX178．シリアル 35620307・10620446．カラーチャートをはめた状態）と，フェーズ 2 の実測（同機種．シリアル 10620446．2026-10-08 の 2 回）から決めた．しきい値の本体は HwTest/HwTestJudge.cs．

項目	しきい値	実測値
`preview` のフレームレート	10 fps 以上	13〜18 fps
`exposure-gain` の露光	1 段下げで比 0.8 以下，1 段上げで比 1.25 以上（向きごと．飽和した向きは確認しない）	下げ 0.545（2026-10-08 13:38 の実行．上げは比 1.322 だが飽和画素 70% のため確認しない向き）
`exposure-gain` のゲイン	平均輝度の差 3 以上（片側の向きだけ期待どおりでも合格）	下げ −15.6（同上．上げは +47.1 だが飽和画素 68% のため確認しない向き）
基準の明るさ	平均輝度 30〜220，飽和画素（254 以上）の割合 1% 以下	元の露光に近い段（0.015625 秒）で 158.9
飽和の判定	254 以上の画素の割合が 1% を超える	—
`light` の点灯と消灯の差	平均輝度の差 100 以上	153〜196
`close-preview` の閉じる処理	1000 ms 以内，閉じた後に届くフレーム 2 以下	75〜221 ms，0 フレーム
`reconnect`	再接続後に 5 フレーム以上	964 ms で 5 フレーム（2026-10-08 13:38 の実行）
露光・ゲインの復元	元の値との相対誤差 1% 以内	一致
`calibrate` の校正の待ち時間	60 秒以内	5.0〜5.6 秒（チャート検出まで 1.6〜1.8 秒＋校正 3.4〜3.8 秒）
`calibrate` の色の誤差（8bit・チャネルごとの \|測定−参照\|．17 次元）の平均	5 以下	1.57
`calibrate` の色の誤差の白色票を除いた最大	10 以下	3.47〜3.5（10 番）
`calibrate` の色の誤差の白色票（13 番）の最大	40 以下（暫定．下記「17 次元の変換のノイズ」）	24.65〜27.35
`calibrate` の ΔE76	参考（判定しない）	平均 1.20〜1.26，最大 10.11〜12.04（白色票）
`shot` の撮影間隔のずれ	設定値との差 100 ms 以下	4〜22 ms
`shot`・`close-saving` の保存の待ち時間	180 秒以内（2026-10-09 に 90 秒から延ばした）	1 枚あたり約 3.3 秒（5 枚で 16〜20 秒）．重いアプリが動いていると約 11 秒（5 枚で 55 秒）
`close-saving` の閉じる処理	保存中は取り消される．保存の完了後は 1000 ms 以内，閉じた後に届くフレーム 2 以下	取り消しを確認，33〜72 ms，0 フレーム
`close-calibrating` の閉じる処理	校正中になるまで 60 秒以内，閉じる処理 1000 ms 以内，閉じた後に届くフレーム 2 以下	53〜98 ms，0 フレーム

17 次元の変換のノイズ (Noise of the 17-Term Conversion)

フェーズ 2 の実機テストで，白色票の色の誤差だけが大きい（24.65〜27.35．他の色票は 3.5 以下）ことが分かった．製品の性質であり，対策は要判断．対策は保留中の検討事項として TECH_03「保留中の検討事項」で管理する（2026-10-09 に保留と決定）．

事実: 白色票の入力（約 226．標準偏差 3〜5．飽和なし）が 17 次元（3 次）の変換で約 10 倍に増幅され（変換後の標準偏差約 50，8bit に切り詰める前の値 -249〜621），8bit の範囲を外れて点状のノイズ・白飛びになる（白色票の 255 の画素約 73%）．チャート外の白い台紙・枠でも点状のノイズが出る．平均の色は合っている（切り詰め前の値で平均すると参照値との差は 2 以内）．白など色票の範囲の端の明るい色で，高次の多項式の外挿がノイズを増幅するためと考えられる
回帰ではない（上流 v1.6 でも同じ）: 2026-10-09 に v1.6 と現行で同じチャートを撮影し，同じ入力を両方のコードに通すと，マスク・色票の値・変換行列・変換後の画像（PNG/JPEG）がビット単位で一致した（色変換はリファクタリングで変わっていない）．白色票の変換後の標準偏差も v1.6 51/39/23・現行 50/36/24（B/G/R）で同程度
要判断: 対策（使う次元を下げる，入力・出力に制限をかける，色票の範囲外を別扱いにする等）は色の再現性に関わるため，研究室・上流と相談して決める．それまで白色票のしきい値 40 は暫定とし，色の誤差は白色票とそれ以外に分けて判定する
付随して確かめたこと: CSV に保存する変換行列（小数 7 桁）は 17 次元の 3 次の係数では有効数字が約 3 桁しかなく，CSV から画像を再現すると 8bit で最大 2〜4 ずれる

進め方 (Workflow)

人間が機材をつなぎ，カラーチャート（または白板）を穴にはめて，「実機テストして」等と合図する
Claude（verifier）が python scripts/verify/run_hwtest.py --camera <機種> と python scripts/verify/run_hwtest.py --camera <機種> --with-chart を続けて実行し，結果ファイルと終了コードで判定する
対象は ImagingSource（--camera iscam）だけ．Lumenera は行わない（上記「対象機種」）
人間に残る確認は，画面の見た目の最終確認など，数値で置き換えられないものだけにする

変更が必要なもの (Changes)

対象	変更内容
`TIASshot`（本体）	`HWTEST` フラグの追加，`--hwtest` の実装（検査項目・結果ファイル），カメラを機種指定で接続する口
`scripts/verify/run_hwtest.py`	ビルド・実行・判定のランナー
`.claude/verify-profile.md`	実機カメラ・光源・シリアルポートへの接続を，「ユーザーが会話の中で合図したとき」に限って許可する．合図がなければ実機テストは実行せず「検証不能（合図なし）」と報告する
`.claude/rules/testing.md`	層④のうち実機テストで確認できる項目を明記する
TEST_01	手動テストの項目を，実機テストで置き換えた分だけ減らす
ENV_04・ENV_06	実機テストのコマンドと `HWTEST` フラグの説明

フェーズ (Phases)

フェーズ 1: 基盤とチャート不要の検査

HWTEST フラグ，--hwtest，機種指定の接続，結果ファイル，ランナーを作る
チャート不要の検査（connect・preview・exposure-gain・light・close-preview・reconnect）を実装する
検証プロファイルを更新する
完了条件: ImagingSource で人間の合図のもと実行でき，しきい値を実測から決めて全項目が合格する（当初は両機種としていたが，2026-10-08 に Lumenera を対象外とした）
状態: ImagingSource で完了（2026-10-08．DFK 33UX178 の 2 個体で 7/7 合格）．Lumenera の実機テストは行わない（対象外）
実機テストで見つかった不具合: 同梱の DFK33UX178.xml は別個体（シリアル 41520093）のものを指しており，旧 IScam.Connect はファイルのデバイスを開いていたため，別個体では接続できず例外が外へ漏れていた．機種名でデバイスを開いてから設定だけを適用し，失敗は ErrorMsg＋false で返すように直した（Cameras/IScamDeviceSelector．TECH_02）
仕様変更: アプリ終了時に光源を消灯しない（ポートを閉じるだけ．上流 v1.7 と同じ．2026-10-08 にユーザーが確定）．実機テストの後始末も同じく消灯しない

フェーズ 2: チャートが必要な検査

calibrate・shot・close-saving・close-calibrating を実装する
完了条件: ImagingSource で実物のチャートを使って全項目が合格する
状態: ImagingSource で完了（2026-10-08．DFK 33UX178（シリアル 10620446）で 2 回とも 6/6 合格）
実機テストで見つかったこと: 17 次元の変換で白色票・白い台紙に点状のノイズ・白飛びが出る（上流 v1.6 から同じ．上記「17 次元の変換のノイズ」．対策は要判断）

フェーズ 3: 手動テストの縮小

TEST_01 の手動テストと PLAN_05 の「手動確認の目標形」を，実機テストで置き換えた分だけ縮める
状態: 完了（2026-10-09）．手動テストに残したのは，実機テストで確かめられない項目だけ: 通常起動で機種を自動で選ぶ流れ，プレビューの見た目，マウスでのボタン操作，撮影した画像の色の目視，撮影の途中で閉じる場合（未自動化），閉じた後も光源が点いたまま残ること，Lumenera を使う場合の確認
後段の候補: 撮影の途中で閉じる場合の検査を実機テストに追加すれば，手動テストからさらに外せる

PLAN_05 との関係 (Relation to PLAN_05)

PLAN_05 フェーズ 3b（SDK アダプタからの判断ロジックの切り出し）とは独立に進められる．3b で切り出したロジックは層①で，SDK の呼び出しそのものは本計画の実機テストで確認する，という分担になる
PLAN_05 フェーズ 4（実機録画データによる回帰）の撮影は，本計画の実機テストの仕組みを使って自動化できる可能性がある（録画フレームの保存を検査モードに加える）

リスクと対策 (Risks)

リスク	対策
撮影の本番中に Claude が機材を操作してしまう	実行はユーザーの合図があったときだけ．検証プロファイルで明記し，合図がなければ検証不能として報告する
検査でカメラの設定が変わったまま残る	デバイス状態ファイルは上書きしない．変えた露光・ゲインは終了時に元に戻す
光源のポートが開いたまま残る	検査の最後（失敗時も）にポートを閉じる．光源は点いたままでよい（アプリ終了時と同じ仕様）
実機の個体差・照明で判定が不安定になる	しきい値は実測から余裕を持って決める．輝度は絶対値ではなく変化の向きで判定する
SDK がハングして検査が終わらない	検査全体と各項目にタイムアウトを付け，ランナー側でもプロセスを打ち切る