(57)【要約】【課題】日射量を正確に推算できる日射量推定システム及び日射量推定方法を提供する。【解決手段】空を撮像する撮像手段１１と、撮像手段１１によって撮像された画像内に太陽Ｓ及び太陽Ｓの周囲を含む日射量算出領域Ｍを設定し、日射量算出領域Ｍ内の明るさを求める画像解析手段１２と、日射量算出領域Ｍ内の明るさと日射量の実測値との関係から予め導出された、日射量に対する日射量算出領域Ｍ内の明るさの寄与度を格納した記憶手段１５と、画像解析手段１２が求めた日射量算出領域Ｍ内の明るさ、及び、寄与度に基づいて、日射量を推算する演算手段１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像内に太陽及び太陽の周囲を含む日射量算出領域を設定し、前記日射量算出領域内の明るさを求める画像解析手段と、
前記日射量算出領域内の明るさと日射量の実測値との関係から予め導出された、日射量に対する前記日射量算出領域内の明るさの寄与度を格納した記憶手段と、
前記画像解析手段が求めた前記日射量算出領域内の明るさ、及び、前記寄与度に基づいて、日射量を推算する演算手段とを備えることを特徴とする日射量推定システム。
【請求項２】
請求項１記載の日射量推定システムにおいて、前記画像解析手段は、前記日射量算出領域を、太陽を含む中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域とに区分し、前記中央領域内の明るさ及び前記周辺領域内の明るさを求め、
前記記憶手段は、前記寄与度として、日射量に対する前記中央領域内の明るさの寄与度Ａ、及び、日射量に対する前記周辺領域内の明るさの寄与度Ｂを格納し、
前記演算手段は、前記中央領域内の明るさ、前記周辺領域内の明るさ及び前記寄与度Ａ、Ｂに基づいて日射量を推算することを特徴とする日射量推定システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の日射量推定システムにおいて、前記画像解析手段は、前記日射量算出領域内で明るさが所定値未満の部分を暗部として特定し、前記暗部を前記日射量算出領域内の前記暗部以外の部分とは異なる扱いにして、前記日射量算出領域内の明るさを求めることを特徴とする日射量推定システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の日射量推定システムにおいて、前記撮像手段によって連続的あるいは間欠的に撮像された画像から将来の前記日射量算出領域内の雲の配置を予測して、前記日射量算出領域を収めた将来の画像を導出する予測手段を更に備え、
前記画像解析手段は、前記予測手段が導出した前記将来の画像から将来の前記日射量算出領域内の明るさを求め、
前記演算手段は、前記将来の前記日射量算出領域内の明るさ、及び、前記寄与度に基づいて、将来の日射量を推算することを特徴とする日射量推定システム。
【請求項５】
空を撮像した画像内に太陽及び太陽の周囲を含む日射量算出領域を設定し、画像解析により前記日射量算出領域内の明るさを求める工程ｓ１と、
前記日射量算出領域内の明るさと日射量の実測値との関係から予め導出された、日射量に対する前記日射量算出領域内の明るさの寄与度、及び、前記工程ｓ１で求めた前記日射量算出領域内の明るさに基づいて、日射量を推算する工程ｓ２とを有することを特徴とする日射量推定方法。
【請求項６】
請求項５記載の日射量推定方法において、前記工程ｓ１で、前記日射量算出領域を、太陽を含む中央領域と前記中央領域の周りの周辺領域とに区分し、該中央領域内の明るさ及び該周辺領域内の明るさを求め、
前記寄与度には、日射量に対する前記中央領域内の明るさの寄与度Ａ、及び、日射量に対する前記周辺領域内の明るさの寄与度Ｂが存在し、
前記工程ｓ２で、前記寄与度Ａ、Ｂ、前記中央領域内の明るさ及び前記周辺領域内の明るさに基づいて日射量を推算することを特徴とする日射量推定方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の日射量推定方法において、前記工程ｓ１で、前記日射量算出領域内で明るさが所定値未満の部分を暗部として特定し、
前記工程ｓ２で、前記暗部を前記日射量算出領域内の前記暗部以外の部分とは異なる扱いにして、前記日射量算出領域内の明るさを求めることを特徴とする日射量推定方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の日射量推定方法において、連続的あるいは間欠的に空を撮像した画像から将来の前記日射量算出領域内の雲の配置を予測して、該日射量算出領域を収めた将来の画像を導出し、該将来の画像から画像解析により将来の前記日射量算出領域内の明るさを求める工程ｓ１’を前記工程ｓ１の代わりに有し、
前記寄与度、及び、前記将来の前記日射量算出領域内の明るさに基づいて、将来の日射量を推算する工程ｓ２’を前記工程ｓ２の代わりに有することを特徴とする日射量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、日射量の推定を行う日射量推定システム及び日射量推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電の普及を受けて、太陽光発電の発電量把握のため、日射量の推算が望まれている。従来、人工衛星から得られる画像やその他の情報を基に、日射量もしくは太陽光発電の発電量を算出するシステムが提案されており、その具体例が例えば特許文献１、２に開示されている。特許文献１、２には、地上から太陽を含む空を撮像した画像において太陽及び雲を特定し、太陽光発電の発電量を導出する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３１３８４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１４１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の、人工衛星から得られる画像を用いる方法は、画像の解像度が低く、大気中の雲の状態を的確に把握できないため、特定位置の日射量を正確に算出することが難しいという課題がある。
また、特許文献１、２に開示されているシステムは、太陽光発電量の導出を、雲による太陽光の遮蔽率に基づいて行っており、従来では、雲が太陽光による日射を低下させる要因として扱われている例が多く見られる。
しかしながら、本願の発明者らの研究を進める中で、雲と太陽の位置関係によっては雲の存在が日射量を上昇させる要因になりうることが判明した。よって、雲が日射量を低減させる存在として一律に扱われると、日射量の正確な推算が難しくなるおそれがあることが分かった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、日射量を正確に推算できる日射量推定システム及び日射量推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の発明者らは、日射量予測についての研究の中で、雲があるときの日射量が雲のない快晴のときの日射量を上回るデータを多数確認した。この点について詳細に分析を行ったところ、太陽光の反射により強く光る雲が太陽の周辺に存在する場合に、日射量が上昇することが判明した。これは、太陽からの直達日射に加え、太陽の周辺の雲に当たり散乱した太陽光による日射（以下、「太陽周辺の雲による散乱日射」という。）が地上に届くことによるものと考えられる。このような実験データに基づき日射量を推算する手法について鋭意検討を重ねた結果、太陽光による日射量に対しては、上記直達日射と太陽周辺の雲による散乱日射が支配的であり、太陽の周辺の、太陽光の反射により強く光る雲を含みうる領域をカメラでとらえ、その領域を撮像範囲として設定することにより、日射量の正確な推定が可能であることを見出した。
【０００６】
第１の発明に係る日射量推定システムは、空を撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された画像内に太陽及び太陽の周囲を含む日射量算出領域を設定し、前記日射量算出領域内の明るさを求める画像解析手段と、前記日射量算出領域内の明るさと日射量の実測値との関係から予め導出された、日射量に対する前記日射量算出領域内の明るさの寄与度を格納した記憶手段と、前記画像解析手段が求めた前記日射量算出領域内の明るさ、及び、前記寄与度に基づいて、日射量を推算する演算手段とを備えている。そして、第２の発明に係る日射量推算方法は、空を撮像した画像内に太陽及び太陽の周囲を含む日射量算出領域を設定し、画像解析により前記日射量算出領域内の明るさを求める工程ｓ１と、前記日射量算出領域内の明るさと日射量の実測値との関係から予め導出された、日射量に対する前記日射量算出領域内の明るさの寄与度、及び、前記工程ｓ１で求めた前記日射量算出領域内の明るさに基づいて、日射量を推算する工程ｓ２とを有する。
当該日射量推定システム及び当該日射量推算方法では、上記で述べた、太陽の周辺の、太陽光の反射により強く光る雲を含みうる領域を、「日射量算出領域」として設定し、日射量算出領域の明るさと日射量の実測データとに基づく当該明るさの日射量に対する寄与度を用いて、日射量を推算することができる。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明に係る日射量推定システム及び第２の発明に係る日射量推算方法は、明るさを基に日射量を推算する際に、太陽及び太陽の周囲を含む日射量算出領域を設定することにより、日射量を増加させ得る雲の存在を加味して日射量を推算でき、明るさを基に正確な日射量の把握が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る日射量推定システムの説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、撮像された画像における日射量算出領域の一例を示す説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ撮像手段で撮像した画像である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ撮像手段で撮像した画像である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ撮像手段で撮像した画像である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ撮像手段で撮像した画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２（Ａ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る日射量推定システム１０は、空を撮像する撮像手段１１と、撮像手段１１によって撮像された画像内に太陽Ｓ及び太陽Ｓの周囲を含む日射量算出領域Ｍを設定し、日射量算出領域Ｍ内の明るさを求める画像解析手段１２と、画像解析手段１２が求めた日射量算出領域Ｍ内の明るさを基に日射量を推算する演算手段１３とを備えて、日射量を推定するシステムである。以下、詳細に説明する。
【００１０】
本実施の形態では、日射量推定システム１０が、図１に示すように、カメラからなる撮像手段１１と、撮像手段１１に接続されたコンピュータからなる情報処理端末１４を有している。
情報処理端末１４はＣＰＵ、メモリ、ハードウエアデバイスを具備し、画像解析手段１２及び演算手段１３は主としてＣＰＵとハードウエアに格納されたソフトウエアとによって構成されている。撮像手段１１と情報処理端末１４の接続はインターネットを介した接続でもよいし、ローカル接続であってもよい。
【００１１】
撮像手段１１は、日射量を推算する対象の位置に設置され、太陽Ｓを含む日射量算出領域Ｍが撮像できるように撮像方向、撮像範囲等が調整可能となっている。従って、Ｚ地点の日射量を推算しようとする場合、撮像手段１１はＺ地点に設置される。本実施の形態において、撮像手段１１は魚眼カメラであり、日射量算出領域Ｍは、撮像手段１１が撮像した画像内において、太陽Ｓを中心とし、太陽Ｓ及び太陽Ｓの周辺を含む楕円形状の領域である。日射量算出領域Ｍについては後述に詳細に説明する。また、撮像手段１１については、本実施の形態では魚眼カメラを用いているが、特に限定されず、太陽及びその周辺の雲の画像を取得できる程度に画角の広いレンズを有するカメラでもよい。
【００１２】
画像解析手段１２は、１）理科年表等による太陽の軌道、２）撮像手段１１が設置されている緯度、経度及び高度等を基に、撮像手段１１が撮像した画像内に日射量算出領域Ｍを設定し、次に、日射量算出領域Ｍに含まれる全ピクセルについてそれぞれの明るさを検出し、検出した各ピクセルの明るさを合計して日射量算出領域Ｍ内の明るさを求める。なお、本実施の形態において、明るさとは、明度又は輝度、もしくは、明度と輝度を合わせた概念である。
【００１３】
また、日射量推定システム１０は、主として情報処理端末１４のハードウエアデバイスによって構成可能な記憶手段１５を備えている。記憶手段１５には、日射量に対する日射量算出領域Ｍ内の明るさの寄与度（以下、単に「寄与度」とも言う）が格納されている。寄与度は、日射量算出領域Ｍ内の明るさと日射量の実測値との関係から予め導出されたものであり、例えば、関数によって具現化でき、日射量算出領域Ｍ内の明るさの一の値に、日射量の一の値を対応させるものである。演算手段１３は画像解析手段１２が求めた日射量算出領域Ｍ内の明るさと予め導出された寄与度とに基づいて日射量を推算する。寄与度については後述に詳細に説明する。
【００１４】
日射量算出領域Ｍは、図２（Ａ）に示すように、撮像手段１１が撮像した画像において、太陽Ｓを中心とし、太陽Ｓ及び太陽Ｓの周辺とを合わせた領域であり、当該領域は、太陽Ｓの周辺を含む範囲に設定することが肝要である。
本発明の発明者らが研究を進める中で、強い明るさの雲が太陽Ｓの周りに存在する際の日射量が、太陽Ｓの周りに雲が存在しない快晴等の場合に比べ大きくなる状況が多数見られた。この状況について、得られたその他のデータと共に詳細に分析すると、太陽光の反射により強く光る雲が太陽の周辺に存在する場合に、快晴時に比べ日射量が上昇することが判明した。
【００１５】
これは、太陽からの直達日射に加え、太陽周辺の雲による散乱日射の影響と考えられ、更に鋭意検討を重ねた結果、太陽による日射量に対しては、当該直達日射と、当該太陽周辺の雲による散乱日射が支配的であることが分かった。
そこで、この結果を踏まえ、日射量の正確な推定を可能とするために、日射を明るさで捉えながら、上記直達日射と共に上記散乱日射の寄与を加味し、太陽を中心として、太陽の周辺の、太陽光の反射により強く光る雲の部分を含みうる範囲を上記の日射量算出領域Ｍとして設定した。  
【００１６】
日射量算出領域Ｍの大きさは、これまでの研究から、画像内における太陽Ｓの大きさの１．５〜３倍程度が好適であるが、上記で述べたように、太陽の周辺の、太陽光の反射により強く光る雲の部分を含みうる範囲に設定されれば、この大きさに限定されないのは言うまでもない。この点について補足すると、日射量算出領域Ｍ、または後述する中央領域Ｃについては、例えば、当該領域の境界を定める、明るさの閾値を設けることによっても大きさを設定することが可能である。後述する閾値を含め、用いる閾値については、明度、輝度またはＲＧＢ等を適宜選択、または組み合わせることにより設定することができる。
【００１７】
更に、日射量算出領域Ｍの大きさは、季節、時間帯、撮像手段１１が設置されている位置等を考慮して適宜調整されるようにしてもよい。
また、本実施の形態では日射量算出領域Ｍが楕円形状であるがこれに限定されず、太陽の周辺の、太陽光の反射により強く光る雲の部分を含みうる形状であればよく、例えば、日射量算出領域Ｍは、真円形状であってもよいし、楕円形状又は真円形状に該当しない円状の形状であってもよい。
【００１８】
日射量の推算にあたり、画像解析手段１２は、図２（Ａ）に示すように、日射量算出領域Ｍ全体を同じ扱いにして、日照量算出領域Ｍ内の明るさを求めてもよいし、図２（Ｂ）に示すように、日射量算出領域Ｍを太陽Ｓを含む中央領域Ｃと中央領域Ｃの周りの周辺領域Ｒとで区別し、中央領域Ｃ内の明るさと周辺領域Ｒ内の明るさを別々に求めるようにしてもよい。
【００１９】
日射量算出領域Ｍを中央領域Ｃと周辺領域Ｒに区別して扱うのは、検証を重ねた結果、日射量算出領域Ｍを光の照射部及び光の反射部を具備する照明機器と捉え、中央領域Ｃを照射部、周辺領域Ｒに存在する雲を反射部としてそれぞれ扱うと、当該反射部による寄与、つまり、先の散乱日射の寄与を詳細に再現でき日射量の推算精度を向上させ得ることが判明したことによるものである。本実施の形態において、画像解析手段１２が中央領域Ｃの明るさを求めるアルゴリズムと、画像解析手段１２が周辺領域Ｒの明るさを求めるアルゴリズムは異なっている。
中央領域Ｃの大きさは、研究結果から、画像内の太陽Ｓの大きさの１．０〜１．２倍程度を想定しているが、太陽Ｓを含みうる範囲に設定されればこれには限定されず、例えば、先に述べたように閾値を設けることによっても可能である。更に、中央領域Ｃの大きさは、季節や時間帯に応じて調整するようにしてもよい。
【００２０】
寄与度の導出について説明する。
様々な天候、雲の状況において、既存の日射計による日射量の実測と日射量算出領域Ｍの撮像を同時に行い、日射量算出領域Ｍ内の明るさに対する日射量の実測データを取得、蓄積する。そして、これらの予め、取得したデータに対して近似計算等の統計的な処理を行い、当該明るさと日射量との関係を求め、上記寄与度として導出する。当該寄与度は記憶手段１５に格納される。なお、近似計算としては、例えば、最小二乗法や、疑似逆行列等の一般的な近似法を用いることができる。
【００２１】
日射量算出領域Ｍ全体を同じ扱いにする場合、即ち、日射量算出領域Ｍを中央領域Ｃと周辺領域Ｒに区別しない場合、寄与度は、日射量算出領域Ｍ内の明るさをｘ、日射量をｙとして、ｙ＝Ｆ（ｘ）の関数Ｆとして具現化できる。
関数Ｆを導出することによって、演算手段１３は、画像解析手段１２が求めた日射量算出領域Ｍ内の明るさを基に、関数Ｆを用いて日射量を推算することができる。
【００２２】
一方、日射量算出領域Ｍを中央領域Ｃと周辺領域Ｒとで区別する場合、寄与度として、日射量に対する中央領域Ｃ内の明るさの寄与度Ａと、日射量に対する周辺領域Ｒ内の明るさの寄与度Ｂとが予め導出され、記憶手段１５には寄与度として寄与度Ａ、Ｂが格納される。なお、寄与度Ａ、Ｂは、日射量算出領域Ｍ全体を同じ扱いにする場合の寄与度の導出と同様の方法で導出される。即ち、既存の日射計による日射量の実測と同時に中央領域Ｃ及び周辺領域Ｒの撮像を行い、中央領域Ｃ及び周辺領域Ｒを撮像した画像から中央領域Ｃ内の明るさ及び周辺領域Ｒ内の明るさを求めるという一連の処理を多数行い、当該明るさに対する日射量の実測データを取得し、寄与度Ａ、Ｂを導出する。
【００２３】
本実施の形態では、中央領域Ｃ内の明るさをｘ１とし、周辺領域Ｒ内の明るさをｘ２とし、日射量をｙとして、寄与度Ａ、Ｂは、ｙ＝Ｇ（ｘ１）＋Ｈ（ｘ２）の関数Ｇ、Ｈとしてそれぞれ具現化できる。
そして、画像解析手段１２は、撮像手段１１が撮像した画像内に、日射量算出領域Ｍを中央領域Ｃと周辺領域Ｒとで区別し、中央領域Ｃ内の各ピクセルの明るさを合算して中央領域Ｃ内の明るさを求め、周辺領域Ｒ内の各ピクセルの明るさを合算して周辺領域Ｒ内の明るさを求める。
次に、演算手段１３は、画像解析手段１２が求めた中央領域Ｃ内の明るさ及び周辺領域Ｒ内の明るさを基に、関数Ｇ、Ｈを用いて（中央領域Ｃ内の明るさ、周辺領域Ｒ内の明るさ及び寄与度Ａ、Ｂに基づいて）日射量を推算する。
【００２４】
なお、寄与度は、関数により具現化されるものに限定されず、日射量算出領域Ｍ内の明るさの一の値から日射量の一の値を導き出せるものであればよく、例えば、日射量算出領域Ｍ内の明るさの一の値を日射量の一の値に対応させる対応テーブルで具現化されるものであってもよい。また、寄与度は、日射量推定システム１０外の情報処理端末を利用して導出してもよいし、情報処理端末１４に寄与度導出用のソフトウエアを導入し、情報処理端末１４によって寄与度を導出するようにしてもよい。
【００２５】
これらの点は、日射量算出領域Ｍ内を中央領域Ｃと周辺領域Ｒとに区別する場合も区別しない場合も同様である。以下、日射量算出領域Ｍ内を中央領域Ｃと周辺領域Ｒとに区別するか否かを明記しない限り、日射量算出領域Ｍ内を中央領域Ｃと周辺領域Ｒとに区別する場合及び区別しない場合に共通した内容とする。
【００２６】
ここで、日射量算出領域Ｍ内において、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、その存在によって日射量を低減させるもの（例えば、厚い雲）が存在する部分を暗部Ｄと定義すると、日射量算出領域Ｍ内で暗部Ｄに該当するピクセルは、他の部分のピクセルに比べて明るさの値が小さい。よって、日射量算出領域Ｍ内に暗部Ｄがある場合、日射量算出領域Ｍ内に暗部Ｄがない場合に比べて、日射量算出領域Ｍ内の明るさの値が小さくなる。
【００２７】
従って、日射量の推算にあたり、日射量算出領域Ｍ内の暗部Ｄをそれ以外の部分と異なる扱いにして日射量算出領域Ｍ内の明るさを求めなくとも、結果として、演算手段１３によって推算される日射量の値は小さくなる。
この点、画像解析手段１２は、日射量算出領域Ｍ内で明るさが予め定めた所定値（例えば、明度２００〜２５３の範囲の一の値）未満の部分を暗部Ｄとして特定し、暗部Ｄを日射量算出領域Ｍ内の暗部Ｄ以外の部分とは異なる扱いにして、日射量算出領域Ｍ内の明るさを求めるようにしてもよい。
【００２８】
暗部Ｄを暗部Ｄ以外の部分とは異なる扱いにするとは、具体的に、画像解析手段１２が、日射量算出領域Ｍ内の暗部Ｄ以外の部分のみを対象に各ピクセルの明るさを合算して、日射量算出領域Ｍ内の明るさを求めること、あるいは、暗部Ｄの部分に該当するピクセルについては実際より明るさを低く扱って、日射量算出領域Ｍ内の明るさを求めること等を意味する。この処理によって、推定精度を確保しながら日射量算出領域Ｍ内の明るさの算出等の処理速度の向上を図ることができる。
【００２９】
ここで、日射量算出領域Ｍを中央領域Ｃと周辺領域Ｒとで区別する場合、周辺領域Ｒ内において暗部Ｄとみなす明るさの閾値を、中央領域Ｃ内において暗部Ｄとみなす明るさの閾値と異なる値にすることができる。このようにすることで、中央領域Ｃでは直達日射を遮るもの（例えば、厚い雲）のみを暗部Ｄとして特定し、周辺領域Ｒでは所定以上の明るさを有する雲以外の部分（例えば、厚い雲や青空部分）を暗部Ｄとして特定することが可能となる。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）で、Ｌは雲であり、Ｔは周辺領域Ｒにおいて所定値（例えば、明度２００〜２５３の範囲の一の値）を超えた明るさを有する雲の部分、Ｓは太陽の部分（例えば、明度２５３以上）である。
【００３０】
また、情報処理端末１４は、図１に示すように、将来の日射量算出領域Ｍ内の雲の配置を予測する予測手段１６を備えている。予測手段１６は、主としてＣＰＵとハードウエアに格納されたソフトウエアとによって構成され、撮像手段１１によって連続的あるいは間欠的に撮像された画像から太陽に対する雲の相対的な移動を解析して、将来の日射量算出領域Ｍ内の雲の配置を予測し、日射量算出領域Ｍを収めた将来の画像を導出する。画像解析手段１２は、予測手段１６が導出した将来の画像から将来の日射量算出領域Ｍ内の明るさを求め、演算手段１３は、画像解析手段１２が求めた将来の日射量算出領域Ｍ内の明るさ及び記憶手段に格納されている寄与度に基づいて将来の日射量を推算する。
【００３１】
ここで、日射量推定システム１０を用いた、本発明の一実施の形態に係る日射量推定方法は、空を撮像した画像内に日射量算出領域Ｍを設定し、画像解析手段１２による画像解析により日射量算出領域Ｍ内の明るさを求める工程ｓ１と、日射量算出領域Ｍ内の明るさと日射量の実測値との関係から予め導出された、日射量に対する日射量算出領域Ｍ内の明るさの寄与度、及び、工程ｓ１で求めた日射量算出領域Ｍ内の明るさに基づいて、日射量を推算する工程ｓ２とを有する。
【００３２】
そして、当該日射量推定方法においては、日射量の推算精度向上のため、工程ｓ１で、日射量算出領域Ｍを、太陽Ｓを含む中央領域Ｃと中央領域Ｃの周りの周辺領域Ｒとに区分し、中央領域Ｃ内の明るさ及び周辺領域Ｒ内の明るさを求め、工程ｓ２で、寄与度Ａ、Ｂ、中央領域Ｃ内の明るさ及び周辺領域Ｒ内の明るさに基づいて日射量を推算するのが好ましい。
【００３３】
更に、推定精度を確保しつつ日射量算出領域Ｍ内の明るさの算出等の処理速度の向上を図るには、工程ｓ１で、日射量算出領域Ｍ内で明るさが所定値未満の部分を暗部Ｄとして特定し、工程ｓ２で、暗部Ｄを日射量算出領域Ｍ内の暗部Ｄ以外の部分とは異なる扱いにして、日射量算出領域Ｍ内の明るさを求めるのが好適である。
【００３４】
また、連続的あるいは間欠的に空を撮像した画像から将来の日射量算出領域Ｍ内の雲の配置を予測して、日射量算出領域Ｍを収めた将来の画像を導出し、導出した将来の画像から画像解析により将来の日射量算出領域Ｍ内の明るさを求める工程ｓ１’を工程ｓ１の代わりに有し、日射量算出領域内の明るさと日射量の実測値との関係から予め導出された、日射量に対する日射量算出領域内の明るさの寄与度、及び、工程ｓ１’で求めた将来の日射量算出領域内の明るさに基づいて、将来の日射量を推算する工程ｓ２’を工程ｓ２の代わりに有することで、将来の日射量の推算が可能となる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実験について説明する。実験では魚眼レンズを有するカメラを撮像手段として採用した日射量推定システムを用いた。当該日射量推定システムは、日射量算出領域を中央領域と周辺領域に区別し、中央領域及び周辺領域のそれぞれで異なる明度の閾値によって暗部を特定して、中央領域及び周辺領域について暗部以外の部分のみを対象に明るさを求め、日射量を推算した。
【００３６】
２０１７年２月３日（以下、単に「２月３日」と言う）及び２０１７年２月６日（以下、単に「２月６日」と言う）の各日において、１１時５分、１１時６分、１１時１０分、１１時１５分、１２時５分、１２時６分、１２時８分、１２時２４分それぞれにカメラで撮像した画像を基に日射量推定システムが推算した日射量、並びに、同時刻に従来の日射計で計測した日射量を表１に記す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
２月３日の１１時５分、１１時６分、１１時１０分、１１時１５分、１２時５分、１２時６分、１２時８分、１２時２４分は、快晴であり中央領域及び周辺領域に雲が存在していなかった。これに対し、２月６日に撮像された画像には、図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）、図５（Ａ）、（Ｂ）、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、１）全ての時刻で周辺領域に所定以上の明るさの雲、即ち、日射量を増加させると考えられる雲が存在し、２）全ての時刻で中央領域及び周辺領域の少なくとも一方に暗雲が存在し、このうち、１１時１５分は中央領域の一部に暗雲、１２時６分、１２時２４分で中央領域及び周辺領域の一部に暗雲が存在していた。
【００３９】
そして、３）２月６日の１１時１５分及び１２時２４分に撮像された画像での上記暗雲は所定未満の明るさの暗部となるものであり、同日の１１時５分、１１時６分、１１時１０分、１２時５分、１２時６分、１２時８分に撮像された画像には、中央領域、周辺領域の両方、またはいずれか一方に暗雲が存在するが、当該暗雲は明るさが所定以上であり暗部とならないものであった。
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）、図５（Ａ）、（Ｂ）、図６（Ａ）、（Ｂ）に示す各画像において、破線は中央領域の外縁を示し、実線は周辺領域の外縁を示す。
【００４０】
実験結果より、以下の結果が得られた。
１）２月６日の１１時６分、１１時１０分、１２時５分及び１２時８分の、周辺領域に所定以上の明るさの雲が存在する日射量の計測値（日射計による計測値）と、快晴時の２月３日の同時刻での値とを比較すると、２月６日の日射量の計測値の方が大きいことが分かる。２月６日の画像では、太陽を薄く覆う雲が存在するものの、本結果から、周辺領域に所定以上の明るさの雲の存在が日射量の増加に寄与していることが確認できる。
２）上記の、周辺領域に所定以上の明るさの雲が存在する場合において、上記計測値と推算値を比較すると、わずかに差の大きいものが見られるものの、全体としては同程度の値を示し、日射量の推定精度を有していることを確認した。
【００４１】
３）暗雲の影響について、２月６日の日射量の計測値の、１１時１５分の値及び１２時２４分の値と他の時刻の値とを比較すると、１１時１５分の値及び１２時２４分の値が大幅に小さいことが分かる。
これは、同日の１１時１５分の中央領域内の一部、及び１２時２４分の中央領域及び周辺領域内のそれぞれの一部に所定未満の明るさの暗部となる暗雲が存在するのに対し、同日の他の時刻の中央領域内または周辺領域内には、暗部となる暗雲が存在しない、あるいは、暗雲が存在するものの、その明るさが所定以上の大きさであることによると考えられる。これに対して、２月６日の日射量推定システムによる日射量の推算値についても、上記計測値と同様に、１１時１５分の値及び１２時２４分の値が他の時刻の値に比べ大幅に小さくなり、暗雲の影響についても推定可能であることを確認した。
【００４２】
また、計測値に対する当該推算値の大きさについて、日射量の推定値は解析上暗部の存在により小さくなり、これに伴って計測値に比べ低くなることも予測される。しかしながら、その値は、計測値より大きいことから、中央領域及び周辺領域内の、暗部以外の明雲による明部の寄与も的確に加味されて解析されていることが分かり、わずかに差異は見られるものの、良好な推定精度を有しているといえる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、１つの情報処理端末に複数の撮像手段を接続し、１つの情報処理端末で各撮像手段の設置場所の日射量を推算するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０：日射量推定システム、１１：撮像手段、１２：画像解析手段、１３：演算手段、１４：情報処理端末、１５：記憶手段、１６：予測手段、Ｃ：中央領域、Ｄ：暗部、Ｌ：雲、Ｍ：日射量算出領域、Ｒ：周辺領域、Ｓ：太陽、Ｔ：明るく光る雲の部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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