(57)【要約】【課題】建物の広い範囲を撮像することなく、より簡単な作業で、建物の屋根勾配を正確に測定することができる建物の屋根勾配の測定方法を提供する。【解決手段】建物１０の壁面１１に対して撮像方向Ｌが直交するように撮像装置３の姿勢を保持した状態で、撮像装置３の撮像領域Ｒ１に、建物１０の屋根２１の傾斜した輪郭線２１ｂが入り、かつ、撮像領域Ｒ１の中央Ｃに、輪郭線２１ｂの下端部である軒先２１ｃが位置するように、撮像装置３を移動させ、撮像装置３で屋根２１を撮像する。次に、撮像した屋根２１の画像３０から、建物１０の壁面１１に沿った水平線Ｖを特定し、屋根２１の傾斜した輪郭線２１ｂと、水平線Ｖとのなす角度を、屋根勾配θとして測定する。【選択図】図４
2019178988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜した屋根面を有する建物の屋根勾配を測定する測定方法であって、
前記建物の壁面に対して撮像方向が直交するように撮像装置の姿勢を保持した状態で、前記撮像装置の撮像領域に、前記建物の屋根の傾斜した輪郭線が入り、かつ、前記撮像領域の中央に、前記輪郭線の下端部である軒先が位置するように、前記撮像装置を移動させ、前記撮像装置で前記屋根を撮像する撮像工程と、
撮像した前記屋根の画像から、前記建物の前記壁面に沿った水平線を特定し、前記屋根の傾斜した前記輪郭線と、前記水平線とのなす角度を、前記屋根勾配として測定する測定工程と、を含むことを特徴とする建物の屋根勾配の測定方法。
【請求項２】
前記撮像工程において、基準板を前記建物の前記壁面に当接させた状態で、前記基準板の目印に合わせて、前記撮像装置の前記撮像方向が前記建物の前記壁面に直交する方向となるように、前記壁面に対して前記撮像装置の撮像方向を調整することを特徴とする請求項１に記載の建物の屋根勾配の測定方法。
【請求項３】
前記撮像工程において、前記撮像装置による撮像を、前記撮像装置を搭載した無人航空機から行うことを特徴とする請求項１または２に記載の建物の屋根勾配の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜した屋根面を有する建物の屋根勾配を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、住宅などの建物の屋根において、葺き替え工事、重ね貼り工事、または、塗装工事などのリフォーム工事をする際には、この工事の見積もりを行うことがある。ここで、建物の屋根面が傾斜している場合には、この建物の屋根勾配により、屋根面の面積が異なることから、リフォーム工事の見積もりが異なる。したがって、このような見積もりを行う際には、リフォーム工事を行う建物の屋根勾配を知ることは重要である。
【０００３】
このような点から、例えば、特許文献１には、撮像装置により撮像された建物の画像から、その建物の屋根勾配を推定する方法が開示されている。この方法では、まず、建物が撮像された撮像画像から、建物の壁面内に含まれる２本の水平線を特定する。次に、特定された２本の水平線の交点である消失点を導出し、屋根勾配線を特定する。さらに、消失点と屋根勾配線上の鉛直方向下方の端点である第２点とを繋ぐ直線である仮想水平線を求め、屋根勾配線上の鉛直方向上方の端点である第１点から鉛直方向下方に下した直線である仮想垂直線を求める。最後に、仮想垂直線と仮想水平線との交点を第３点とし、第１点、第２点、第３点を結んだ三角形において、第１点と第３点とを結ぶ直線と第２点と第３点とを結ぶ直線とが直交するとして屋根勾配を推定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１６１４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示す方法では、撮像画像の建物の遠近を利用して、仮想垂直線、２つ仮想水平線、および屋根勾配線を特定し、これらの交点から屋根勾配を測定しているが、特定すべき仮想線が多いため、その作業は煩雑なものである。これに加えて、これらの仮想線を特定するためには、建物の広い範囲を撮像する必要があり、狭小地などに建物が存在する場合、建物の周りに植栽などがある場合、これらの仮想線を特定できるような建物の画像を撮像することは難しく、建物の屋根勾配を測定することが難しいことがあった。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、本発明では、建物の広い範囲を撮像することなく、より簡単な作業で、建物の屋根勾配を正確に測定することができる建物の屋根勾配の測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を鑑みて、本発明は、傾斜した屋根面を有する建物の屋根勾配を測定する測定方法であって、前記建物の壁面に対して撮像方向が直交するように撮像装置の姿勢を保持した状態で、前記撮像装置の撮像領域に、前記建物の屋根の傾斜した輪郭線が入り、かつ、前記撮像領域の中央に、前記輪郭線の下端部である軒先が位置するように、前記撮像装置を移動させ、前記撮像装置で前記屋根を撮像する撮像工程と、撮像した前記屋根の画像から、前記建物の前記壁面に沿った水平線を特定し、前記屋根の傾斜した前記輪郭線と、前記水平線とのなす角度を、前記屋根勾配として測定する測定工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、まず、建物の壁面に対して撮像方向が直交するように撮像装置の姿勢を保持する。この状態で、撮像装置の撮像領域に、建物の屋根の傾斜した輪郭線が入り、かつ、撮像領域の中央に、輪郭線の下端部である軒先が位置するように、撮像装置を移動させ、撮像装置で前記屋根を撮像する。これにより、撮像方向に直交する壁面の上に形成された屋根を正面視した状態で、かつ、撮像装置のレンズの特性に依存しないレンズの光軸の中心に軒先が位置するので、撮像された画像に存在する屋根の輪郭線は、屋根の勾配線そのものとなる。したがって、測定工程において、平面上の画像に写し出された、屋根の輪郭線と、建物の壁面に沿った水平線との角度を測定すれば、その角度が屋根勾配そのものになる。このように、本発明では、これまでの方法とは異なり、撮像装置のレンズの特性に依らず、屋根の流れに沿って傾斜した輪郭線を正確に正面視することにより、画像内の屋根の奥行を考慮することなく、より簡単に屋根勾配を測定することができる。
【０００９】
また、撮像装置による撮像領域は、屋根の軒先から続く輪郭線の一部のみが含まれていればよいので、建物が狭小地に存在しかつその周りに植栽などがあったとしても、これらに影響されず、屋根の輪郭線の一部を測定し、屋根勾配を正確に特定することができる。
【００１０】
さらに、好ましい態様としては、前記撮像工程において、基準板を前記建物の前記壁面に当接させた状態で、前記基準板の目印に合わせて、前記撮像装置の前記撮像方向が前記建物の前記壁面に直交する方向となるように、前記壁面に対して前記撮像装置の撮像方向を調整する。
【００１１】
この態様によれば、建物の壁面に対する撮像装置の撮像方向を、壁面に当接した基準板を介して調整できるので、撮像装置の撮像方向を、より正確な方向に調整することができる。
【００１２】
より好ましい態様としては、前記撮像工程において、前記撮像装置による撮像を、前記撮像装置を搭載した無人航空機から行う。この態様によれば、無人航空機を飛行させる前に、まず搭載された撮像装置の撮像方向が、建物の壁面に直交するように無人航空機を配置する。次に、撮像装置の撮像方向を保持したまま、無人航空機を建物の屋根の軒先の正面まで飛行させて、撮像装置の撮像領域に、建物の屋根の傾斜した輪郭線が入り、撮像領域の中央に、輪郭線の下端部である軒先が位置するように、撮像装置を簡単かつ正確に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、建物の広い範囲を撮像することなく、より簡単な作業で、建物の屋根勾配を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る屋根勾配を測定する建物の模式的斜視図である。
【図２】図１に示す建物の屋根勾配を測定する測定方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３】図２に示す基準板による撮像方向の設定をするための平面図である。
【図４】（ａ）は、図２に示す撮像装置で測定した画像であり、（ｂ）は、（ａ）に示す画像から、屋根勾配の測定する方法を説明するための画像である。
【図５】撮像した屋根の画像から屋根勾配を測定する方法を説明するための画像である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は屋根勾配を測定するための画像の一例である。
【図７】建物の壁面の法線と撮像方向との角度と、屋根勾配（角度）との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る屋根勾配を測定する測定方法を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る屋根勾配を測定する建物１０の模式的斜視図である。図２は、図１に示す建物１０の屋根勾配を測定する測定方法を説明するための模式的斜視図である。図３は、図２に示す基準板６による撮像方向の設定をするための平面図である。図４（ａ）は、図２に示す撮像装置３で測定した画像であり、（ｂ）は、（ａ）に示す画像３０から、屋根勾配の測定する方法を説明するため画像である。
【００１６】
本実施形態に係る屋根勾配を測定する測定方法では、図１に示す撮像装置３を搭載した無人航空機（ＵＡＶ）４と、表示装置８とを用いて、建物１０の屋根２１、２２、２３を測定する。
【００１７】
本実施形態では、屋根２１は、切妻であり、棟２１ａから軒先２１ｃまで、屋根面２１ｄが流れ方向に傾斜しており、屋根２１のけらばを輪郭線２１ｂとして、この輪郭線２１ｂと、建物１０の壁面１１に沿った水平線との角度を、屋根２１の屋根勾配として測定する。
【００１８】
さらに、本実施形態では、屋根２２は、寄棟であり、棟２２ａから軒先２２ｃまで、屋根面２２ｄが流れ方向に傾斜しており、本実施形態では、屋根２１の下り棟（隅棟）を輪郭線２２ｂとして、この輪郭線２２ｂと建物１０の壁面１２に沿った水平線との角度を屋根勾配として測定する。なお、屋根２３は、差掛け屋根であり、これも同様の測定方法で測定するため、その詳細は省略する。
【００１９】
本実施形態では、無人航空機（ＵＡＶ）４は、いわゆるドローンであり、無人航空機４は、無線コントローラ（図示せず）により、建物１０の屋根２１、２２の近傍まで操作される。無人航空機４には、撮像装置３が搭載されており、無線コントローラの操作により、対象物を撮像することができる。
【００２０】
無人航空機４に搭載された撮像装置３は、カラーのデジタル画像が撮像できる装置であり、撮像装置３としては、たとえば、デジタルカメラ（いわゆるデジカメ）、カメラ機能を有する通信端末等を挙げることができる。撮像装置３により撮像された画像は、表示装置８に表示され、表示された画像３０により、屋根勾配が測定される（図４参照）。なお、表示装置８は、パーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末等の形態端末であってもよい。
【００２１】
基準板６は、建物１０の壁面１１、１２等に当接させた状態で用いられる矩形状の板材である。基準板６には、目印６１が付されている。本実施形態では、目印６１は、壁面１１、１２に当接する基準板６の端部に直交するように付された基準線である。この目印６１に合わせて、撮像装置３が搭載された無人航空機４を、基準板６に配置することにより、建物１０の壁面１１、１２等に対して、撮像装置３の撮像方向が、直交するように、撮像装置３を配置することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、目印６１は、基準線であったが、撮像装置３の撮像方向が、壁面１１、１２に対して直交するように、撮像装置３の撮像方向を調整することができるのであれば、特にその目印６１の形状、大きさ等は特に限定されるものではない。
【００２３】
以下に、まず、本実施形態に係る建物１０の屋根２１の屋根勾配の測定方法を説明する。なお、屋根勾配は、後述する水平線と輪郭線２１ｂとのなす角度（°）を測定してもよく、水平長さに対する鉛直高さのである、鉛直高さ／水平長さ（寸）を測定してもよい。
【００２４】
本実施形態では、屋根勾配の測定方法は、撮像工程と測定工程とで構成されている。まず、図２および図３に示すように、撮像工程において、基準板６を建物１０の壁面１１に当接させた状態で、基準板６の目印６１に合わせて、無人航空機４が搭載された撮像装置３の撮像方向Ｌが建物１０の壁面１１に直交する方向となるように、壁面１１に対して撮像装置３の撮像方向を調整する。
【００２５】
この調整により、図３に示すように、撮像装置３の撮像方向Ｌと建物１０の壁面１１の法線との角度が０°となり、撮像装置３が、建物１０の壁面１１に正対する。このようにして、建物１０の壁面１１に対して撮像方向Ｌが直交するように撮像装置３の姿勢が保持される。
【００２６】
なお、本実施形態では、建物１０の壁面１１に対して、撮像装置３の撮像方向Ｌが直交するとは、略直交する場合も含み、撮像装置３の撮像方向Ｌと建物１０の壁面１１の法線との角度が、５°以内（例えば、図３に示す−５°〜＋５°）の範囲も含む。このような範囲であれば、建物１０の屋根２１の屋根勾配をより正確に測定することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、基準板６を用いて、撮像装置３の撮像方向Ｌが、建物１０の壁面１１に対して直交するように、撮像装置３の撮像方向Ｌを調整した。しかしながら、例えば、建物１０の周りに敷設されたタイルの目地などを利用して、壁面１１に対して、撮像装置３の撮像方向Ｌが直交するように、撮像装置３を配置することができるのであれば、基準板６を用いなくてもよい。
【００２８】
その他にも、例えば、撮像方向Ｌと同じ方向に、赤外線により対象物との距離を測定するレーザ変位計を無人航空機４に搭載してもよい。この場合には、無人航空機４を浮上させ、無人航空機４を水平方向に回転させながら、壁面１１との距離が最小になる状態が、壁面１１に対して、撮像装置３の撮像方向Ｌが直交していると判定することができる。
【００２９】
このようにして調整された撮像装置３の姿勢を保持した状態で、無人航空機４を浮上させ、撮像装置３により、屋根２１の軒先２１ｃを撮像する。具体的には、図２および図４（ａ）に示すように、無人航空機４に搭載された撮像装置３の撮像領域Ｒ１に、建物１０の屋根２１の傾斜した輪郭線（けらば）２１ｂが入り、かつ、撮像領域Ｒ１の中央Ｃに、輪郭線２１ｂの下端部である軒先２１ｃが位置するように、撮像装置３を移動させ、撮像装置３で屋根２１を撮像する。
【００３０】
なお、撮像領域Ｒ１の中央Ｃに、屋根２１の軒先２１ｃが入るとは、撮像領域Ｒ１に相当する画像３０の中心に、軒先２１ｃが一致する場合だけではない。すなわち、撮像領域Ｒ１に相当する画像３０の中心を円の中心として、その円の半径が、画像３０の横幅に対して、例えば１５％以内となる円の内部を撮像領域Ｒ１の中央Ｃとして、この中央Ｃに、屋根２１の軒先２１ｃが入ればよい。発明者らの実験によれば、このような条件で、撮像することにより、屋根２１の屋根勾配を正確に測定することができることがわかっている。
【００３１】
また、本実施形態では、無人航空機４を用いたので、建物１０の壁面１１に対して、直交するように撮像装置３の撮像方向Ｌを保持したまま、無人航空機４を建物１０の屋根２１の軒先２１ｃの正面まで飛行させることができる。これにより、撮像装置３の撮像領域Ｒ１に、建物１０の屋根２１の傾斜した輪郭線２１ｂが入り、撮像領域Ｒ１の中央Ｃに、輪郭線２１ｂの下端部である軒先２１ｃが位置するように、撮像装置３を簡単かつ正確に移動させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、無人航空機４に撮像装置３を搭載して、屋根２１を撮像したが、例えば、撮像装置３の撮像方向Ｌを上述した方向に保持しつつ、屋根２１の軒先２１ｃを撮像領域Ｒ１の中央に測定することができるのであれば、例えば、竿状の冶具の先端に撮像装置３を取り付けて、屋根２１の軒先２１ｃを撮像してもよい。
【００３３】
次に、測定工程において、撮像した屋根２１の画像から、建物１０の壁面１１に沿った水平線Ｖを特定し、屋根２１の傾斜した輪郭線２１ｂと、水平線Ｖとのなす角度を、屋根勾配θとして測定する。本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、表示装置８に表示された画像３０に対して、建物１０の壁面１１に沿った水平線Ｖを設定し、屋根２１の輪郭線２１ｂを特定し、これらのなす角度を測定する。なお、建物１０の壁面１１に沿った水平線Ｖは、例えば、壁面１１の上に配置された樋などを基準にして設定してもよい。
【００３４】
この測定では、水平線Ｖを、撮像された画像３０の上に引いてもよく、また、表示装置８の画面に直接水平線Ｖを設けてもよい。屋根勾配θは、画像３０の縦横のピクセル数から算出してもよく、直接、分度器、または角度に応じて引かれた複数の基準線などから、測定してもよい。なお、本実施形態では、表示装置８を用いて測定したが、例えば、撮像装置３により静止画を撮像した後、この画像３０をコンピュータに取り込んで、屋根勾配θを測定してもよく、さらに、画像３０を紙面に印刷して、屋根勾配θを測定してもよい。
【００３５】
このように、本実施形態では、まず、建物１０の壁面１１に対して撮像方向Ｌが直交するように撮像装置３の姿勢を保持する。この状態で、撮像装置３の撮像領域Ｒ１に、建物１０の屋根２１の傾斜した輪郭線２１ｂが入り、かつ、撮像領域Ｒ１の中央Ｃに、輪郭線２１ｂの軒先２１ｃが位置するように、撮像装置３を移動させ、撮像装置３で屋根２１を撮像する。
【００３６】
これにより、撮像方向Ｌに直交する建物１０の壁面１１の上に形成された屋根２１を正面視した状態で、かつ、撮像装置３のレンズ（図示せず）の特性に依存しないレンズの光軸の中心に軒先２１ｃが位置する。この結果、撮像された画像３０に存在する屋根２１の奥行の線は見えず、輪郭線２１ｂは、屋根２１の勾配線そのものとなる。
【００３７】
したがって、測定工程において、平面上の画像３０に写し出された、屋根２１の輪郭線２１ｂと、建物１０の壁面１１に沿った水平線Ｖとの角度を測定すれば、その角度が屋根勾配θそのものになる。このようにして、これまでの方法とは異なり、撮像装置３のレンズの特性に依らず、屋根２１の流れに沿って傾斜した輪郭線２１ｂを正確に正面視することにより、画像３０内の屋根２１の奥行を考慮することなく、より簡単に屋根勾配を測定することができる。
【００３８】
さらに、図１に示すように、建物１０の周りに植栽２７が存在する場合には、植栽２７をオーバハングするように、脚立９に基準板６を載置し、基準板６を、建物１０の壁面１２に当接させる。次に、基準板６の上に、撮像装置３を搭載した無人航空機４を設置する。このとき、基準板６の目印６１に合わせて、撮像装置３の撮像方向が建物１０の壁面１２に直交する方向となるように、壁面１２に対して撮像装置３の撮像方向を調整する。
【００３９】
次に、撮像装置３の姿勢を保持した状態で、撮像装置３の撮像領域Ｒ２に、建物１０の屋根２２の傾斜した輪郭線２２ｂ（下り棟）が入り、かつ、撮像領域Ｒ２の中央に、輪郭線２２ｂの下端部である軒先２２ｃが位置するように、無人航空機４と共に撮像装置３を移動させ、撮像装置３で屋根２２を撮像する。撮像した画像から、上述した方法と同様の方法で、輪郭線２２ｂと水平線との角度を測定する。これにより、屋根２２の屋根勾配を測定することができる。
【００４０】
このように、本実施形態では、撮像装置３による撮像領域Ｒ２は、屋根２２の軒先２２ｃから続く輪郭線２２ｂの一部のみが含まれていればよいので、建物１０が狭小地に存在しかつその周りに植栽２７などがあったとしても、これらに影響されず、屋根２２の輪郭線２２ｂの一部を測定し、屋根２２の屋根勾配を正確に特定することができる。
【００４１】
＜確認試験＞
発明者らは、以下の確認試験を行った。具体的には、図３に示すように、撮像装置３を搭載した無人航空機４を基準板６に設置し、建物の壁面の法線と撮像方向とのなす角度を０°から変化させて、屋根を撮像した。また、これらのそれぞれに対して、屋根を撮像する際には、屋根の軒先が撮像領域の中央に位置するように撮像した場合と、屋根の軒先が撮像領域の中央から外れて、建物の壁端が撮像領域の中央に位置するように撮像した場合の画像に対して、屋根勾配角度を図５に示すように、分度器を用いて測定した。
【００４２】
なお、図６（ａ）は、建物の壁面の法線と撮像装置の撮像方向とのなす角度が０°であり、屋根の軒先が撮像領域の中央に位置するように撮像した画像（軒先中央の画像）である。図６（ｂ）は、建物の壁面の法線と撮像装置の撮像方向とのなす角度が０°であり、屋根の軒先が撮像領域の中央から外れて、建物の壁面が撮像領域の中央に位置するように撮像した場合の画像（壁端中央の画像）である。図７は、建物の壁面の法線と撮像方向との角度と、屋根勾配（角度）との関係を示したグラフである。
【００４３】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、建物の壁面の法線と撮像装置の撮像方向とのなす角度が０°であっても、撮像領域における屋根の軒先の位置によって、屋根の輪郭線と水平線の角度が異なることが分かる。
【００４４】
そして、図７に示すように、建物の壁面の法線と撮像装置の撮像方向とのなす角度が０°であり、軒先を撮像領域に中央に位置するように撮像した画像から測定した屋根勾配は、実際の屋根勾配と略一致しており、６寸（約３１°）であった。しかしながら、建物の壁面の法線と撮像方向とのなす角度が、−１０°以下の場合には、測定された屋根勾配は６．５寸程度となり、実際の屋根勾配の値から大きく外れていた。また、建物の壁面の法線と撮像方向とのなす角度が、１０°以上の場合には５．５寸となり、この場合も、実際の屋根勾配の値から大きく外れていた。
【００４５】
さらに、建物の壁面の法線と撮像装置の撮像方向とのなす角度が０°であっても、屋根の軒先が撮像領域の中央から外れて、建物の壁面が撮像領域の中央に位置するように撮像した場合（壁端中央）には、実際の屋根勾配の値からさらに大きく外れていた。
【００４６】
このような結果から、屋根勾配を測定する際には、建物の壁面の法線と撮像装置の撮像方向とのなす角度が０°であり、かつ、測定する屋根の軒先が画像の中央にあることが必要であることがわかった。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００４８】
３：撮像装置、４：無人航空機（ＵＡＶ）、６：基準板、６１：目印、８：表示装置、１０：建物、１１，１２：壁面、２１〜２３：屋根、２１ａ，２２ａ：棟、２１ｂ，２２ｂ：輪郭線、２１ｃ，２２ｃ：軒先、２１ｄ，２２ｄ：屋根面、２７：植栽、Ｒ１，Ｒ２：撮像領域
【図１】
2019178988.tif 000003
【図２】
2019178988.tif 000004
【図３】
2019178988.tif 000005
【図４】
2019178988.tif 000006
【図５】
2019178988.tif 000007
【図６】
2019178988.tif 000008
【図７】
2019178988.tif 000009