# 帳票設計書 4-TensorBoardサマリー（Image）

## 概要

本ドキュメントは、画像データをイベントファイルに記録し、TensorBoardで可視化可能な形式で出力するサマリー帳票の設計を定義する。

### 本帳票の処理概要

TensorBoardサマリー（Image）は、画像テンソルデータをTensorBoardイベントファイルに記録し、トレーニング過程での画像出力を視覚的に確認可能にする帳票出力機能である。

**業務上の目的・背景**：画像生成モデル（GAN等）の生成結果、データ拡張の効果確認、特徴マップの可視化、入力画像の確認など、画像データをトレーニング中にリアルタイムで確認する必要がある。本帳票により、モデルの出力品質をTensorBoard上で直感的に評価できる。

**帳票の利用シーン**：画像分類モデルの入力データ確認、GANの生成画像モニタリング、セグメンテーションモデルの出力マスク確認、データ拡張パイプラインの検証などの場面で利用される。

**主要な出力内容**：
1. タグ名（画像の識別名）
2. 画像テンソルデータ（4Dテンソル: [batch, height, width, channels]）
3. ステップ番号
4. 最大画像数（max_images、デフォルト3）
5. エラー画像の色指定（bad_color）

**帳票の出力タイミング**：`tf.summary.image()`関数の呼び出し時に出力される。

**帳票の利用者**：MLエンジニア、コンピュータビジョン研究者、データサイエンティスト

## 帳票種別

イベントログ（TensorBoardサマリー）

## 利用画面

| 画面No | 画面名 | URL/ルーティング | 出力操作 |
|--------|--------|-----------------|---------|
| N/A | TensorBoard Imagesダッシュボード | http://localhost:6006/#images | `tf.summary.image()` API呼び出し |

## 出力形式

### 基本仕様

| 項目 | 内容 |
|-----|------|
| ファイル形式 | TFEventファイル（Protocol Buffersバイナリ） |
| 用紙サイズ | N/A |
| 向き | N/A |
| ファイル名 | `events.out.tfevents.{timestamp}.{hostname}.v2` |
| 出力方法 | FileWriter経由でイベントファイルに追記 |
| 文字コード | N/A（バイナリ形式） |

### PDF固有設定

N/A

### Excel固有設定

N/A

## 帳票レイアウト

### レイアウト概要

画像テンソルがPNG形式にエンコードされてイベントファイルに記録される。TensorBoard上ではステップごとの画像ギャラリーとして表示される。

```
[イベントファイル内レコード構造]
+-------------------------------------+
| Event                               |
|  +- wall_time (double)              |
|  +- step (int64)                    |
|  +- summary                         |
|       +- value[]                    |
|            +- tag (string)          |
|            +- image                 |
|            |    +- height           |
|            |    +- width            |
|            |    +- colorspace       |
|            |    +- encoded_image    |
|            +- metadata              |
+-------------------------------------+
```

### ヘッダー部

| No | 項目名 | 説明 | データ取得元 | 表示形式 |
|----|-------|------|-------------|---------|
| 1 | タグ | サマリーの識別名 | `name`引数 | 文字列 |
| 2 | ステップ | 記録時点のステップ番号 | `step`引数 | int64 |

### 明細部

| No | 項目名 | 説明 | データ取得元 | 表示形式 | 列幅 |
|----|-------|------|-------------|---------|-----|
| 1 | 画像データ | 4Dテンソル [batch, H, W, C] | `tensor`引数 | PNG画像 | N/A |
| 2 | 最大画像数 | バッチから記録する最大画像数 | `max_images`引数（デフォルト3） | 整数 | N/A |
| 3 | エラー画像色 | 不正画像の代替表示色 | `bad_color`引数（デフォルト[255,0,0,255]） | RGBA | N/A |

### フッター部

| No | 項目名 | 説明 | データ取得元 | 表示形式 |
|----|-------|------|-------------|---------|
| 1 | メタデータ | SummaryMetadata | 自動生成 | Protocol Buffers |

## 出力条件

### 抽出条件

| 条件名 | 説明 | 必須 |
|-------|------|-----|
| デフォルトSummaryWriter | 設定済みであること | Yes |
| 記録条件 | `record_if()`がTrue | Yes |
| ステップ値 | 指定必須 | Yes |
| テンソル形状 | 4Dテンソル [batch, height, width, channels] | Yes |

### ソート順

| 優先度 | 項目 | 昇順/降順 |
|-------|------|---------|
| 1 | ステップ番号 | 昇順 |

### 改ページ条件

N/A

## データベース参照仕様

### 参照テーブル一覧

| テーブル名 | 用途 | 結合条件 |
|-----------|------|---------|
| N/A | N/A | N/A |

### テーブル別参照項目詳細

N/A

## 計算仕様

### 計算項目一覧

| 項目名 | 計算式 | 端数処理 | 備考 |
|-------|-------|---------|------|
| bad_color | デフォルト: `constant_op.constant([255, 0, 0, 255], dtype=dtypes.uint8)` | N/A | 赤色のRGBA値（summary_ops_v2.py 行983-984） |
| 画像エンコード | C++カーネルでPNGエンコード | N/A | write_image_summaryオペレーション内 |

## 処理フロー

### 出力フロー

```mermaid
flowchart TD
    A[tf.summary.image呼び出し] --> B{SummaryWriter設定済み?}
    B -->|No| C[no_op返却]
    B -->|Yes| D{should_record_summaries?}
    D -->|No| E[False返却]
    D -->|Yes| F[stepの検証・取得]
    F --> G[bad_colorデフォルト設定]
    G --> H[テンソルをCPUに移動]
    H --> I[gen_summary_ops.write_image_summary呼び出し]
    I --> J[画像PNGエンコード・イベントファイル書き込み]
    J --> K[True返却]
```

## エラー処理

### エラーケース一覧

| エラー種別 | 発生条件 | 表示メッセージ | 対処方法 |
|----------|---------|--------------|---------|
| ValueError | stepが未設定 | `No step set.` | step引数を指定する |
| RuntimeError | クローズ済みSummaryWriter | `SummaryWriter is already closed` | 新しいWriterを作成する |
| InvalidArgumentError | テンソル形状が不正 | C++カーネルから送出 | 4Dテンソルを渡す |

## パフォーマンス要件

| 項目 | 内容 |
|-----|------|
| 想定データ件数 | max_images数（デフォルト3）の画像/ステップ |
| 目標出力時間 | 画像サイズに依存（数ミリ秒〜数百ミリ秒） |
| 同時出力数上限 | SummaryWriter単位 |

## セキュリティ考慮事項

- 記録される画像にはトレーニングデータが含まれる可能性があるため、個人情報を含む画像データの場合はアクセス制御が必要
- イベントファイルへのアクセス権限を適切に設定する

## 備考

- max_imagesパラメータでバッチから記録する画像数を制限可能（デフォルト3）
- bad_colorは不正な画像データ（NaN等を含む）が検出された場合の代替表示色として使用される
- チャネル数は1（グレースケール）、3（RGB）、4（RGBA）に対応

---

## コードリーディングガイド

本帳票を理解するために参照すべきファイルと、推奨する読み解き順序を以下に示す。

### 推奨読解順序

#### Step 1: データ構造を理解する

| 順序 | ファイル | パス | 読解ポイント |
|-----|---------|------|-------------|
| 1-1 | summary.proto | `tensorflow/core/framework/summary.proto` | Summary.Image構造（height, width, colorspace, encoded_image_string） |

#### Step 2: エントリーポイントを理解する

| 順序 | ファイル | パス | 読解ポイント |
|-----|---------|------|-------------|
| 2-1 | summary_ops_v2.py | `tensorflow/python/ops/summary_ops_v2.py` | `image()`関数（行978-995）: bad_colorデフォルト設定、write_image_summary呼び出し |

**主要処理フロー**:
1. **行981**: stepの選択
2. **行983-984**: bad_colorのデフォルト値設定（赤色 [255,0,0,255]）
3. **行986-993**: `gen_summary_ops.write_image_summary`呼び出し（tensor, bad_color, max_images指定）
4. **行995**: `summary_writer_function()`へ委譲

#### Step 3: 共通のSummaryWriter機構

| 順序 | ファイル | パス | 読解ポイント |
|-----|---------|------|-------------|
| 3-1 | summary_ops_v2.py | `tensorflow/python/ops/summary_ops_v2.py` | summary_writer_function()（行875-904） |

### プログラム呼び出し階層図

```
tf.summary.image()
    |
    +-- image() [行978]
            |
            +-- _choose_step() [行1227]
            +-- summary_writer_function() [行875]
                    |
                    +-- _legacy_contrib_should_record_summaries()
                    +-- gen_summary_ops.write_image_summary()
                            |
                            +-- SummaryWriter._resource
```

### データフロー図

```
[入力]                           [処理]                           [出力]

name (string) -------------+
                            |
tensor [B,H,W,C] ---------+---> image()
                            |      |
step (int64) --------------+      +-- identity(tensor) -> CPU
                            |      +-- write_image_summary
max_images (int) ----------+      |     +-- PNGエンコード
                            |      |
bad_color [4] (uint8) -----+      v
                           events.out.tfevents.*
```

### 関連ファイル一覧

| ファイル | パス | 種別 | 役割 |
|---------|------|------|------|
| summary_ops_v2.py | `tensorflow/python/ops/summary_ops_v2.py` | ソース | image()関数定義（行978-995） |
| gen_summary_ops.py | `tensorflow/python/ops/gen_summary_ops.py` | 生成コード | write_image_summaryバインディング |
| summary.proto | `tensorflow/core/framework/summary.proto` | 定義 | Summary.Image定義 |
