(57)【要約】【課題】屋根を撮影した画像から屋根の大きさを簡略的に取得すること。【解決手段】設計支援装置は、屋根に単位板を載せた状態で屋根を撮影した画像を取得する画像取得手段（Ｓ０１）と、取得された画像中の屋根面と単位板とを比較することにより（Ｓ０４，Ｓ０６）、屋根面の大きさを演算する演算手段（Ｓ０５，Ｓ０７）とを備える。屋根面の傾きと単位板の傾きとが同じなので、屋根を撮影した画像中の屋根面の各方向の長さを画像中の単位板の各方向の長さを基準に求めることができる。【選択図】　　　　図６
2004045203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根に単位板を載せた状態で屋根を撮影した画像を取得する画像取得手段と、
前記取得された画像中の屋根面と単位板とを比較することにより、屋根面の大きさを演算する演算手段とを備えた、設計支援装置。
【請求項２】
前記単位板は、各辺が単位長さの正方形である、請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項３】
前記単位板は、所定の角度を挟む単位長さの２辺を含む、請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項４】
前記所定の角度は、屋根の傾斜角度に関連する角度である、請求項３に記載の設計支援装置。
【請求項５】
屋根を撮影した画像を取得する画像取得手段と、
前記取得された画像中の屋根瓦の枚数に基づき屋根面の大きさを算出する演算手段とを備えた、設計支援装置。
【請求項６】
撮影方向を異ならせて屋根を撮影して複数の画像を取得する画像取得手段と、
撮影距離を取得する撮影距離取得手段と、
取得された前記複数の画像と前記撮影距離とに基づき、屋根面の大きさを演算する演算手段とを備えた、設計支援装置。
【請求項７】
屋根に単位板を載せた状態で屋根を撮影した画像を取得するステップと、
前記取得された画像中の屋根面と単位板とを比較するステップと、
前記比較ステップによる比較結果に基づいて、屋根面の大きさを演算するステップとを含む、設計支援方法。
【請求項８】
屋根を撮影した画像を取得するステップと、
前記取得された画像中の屋根瓦の枚数に基づき屋根面の大きさを算出するステップとを含む、設計支援方法。
【請求項９】
撮影方向を異ならせて屋根を撮影して複数の画像を取得するステップと、
撮影距離を取得するステップと、
取得された前記複数の画像と前記撮影距離とに基づき、屋根面の大きさを演算するステップとを含む、設計支援方法。
【請求項１０】
屋根に単位板を載せた状態で屋根を撮影した画像を取得するステップと、
前記取得された画像中の屋根面と単位板とを比較するステップと、
前記比較ステップによる比較結果に基づいて、屋根面の大きさを演算するステップとをコンピュータに実行させる、設計支援プログラム。
【請求項１１】
屋根を撮影した画像を取得するステップと、
前記取得された画像中の屋根瓦の枚数に基づき、屋根面の大きさを演算するステップとをコンピュータに実行させる、設計支援プログラム。
【請求項１２】
撮影方向を異ならせて屋根を撮影して複数の画像を取得するステップと、
撮影距離を取得するステップと、
取得された前記複数の画像と前記撮影距離とに基づき、屋根面の大きさを演算するステップとをコンピュータに実行させる、設計支援プログラム。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかに記載の設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は設計支援装置、設計支援方法、設計支援プログラムおよび設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体に関し、特に、屋根を撮影した画像を処理することにより屋根面の大きさを算出する設計支援装置、設計支援方法、設計支援プログラムおよび設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽光発電が注目を集めており、建物の屋根上に太陽電池モジュールを設置する需要が急増してきている。太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、他の太陽電池パネルと接続するための配線と、複数の太陽電池パネルを接続して設置を容易にするための付属部品を含む。太陽電池モジュールは、縦桟、横桟および固定具で屋根上に設置される。従来、このような太陽電池モジュールを屋根面に設置する前の段階において、屋根面に設置可能な太陽電池モジュールの数や配置を決定するために、建物の設計図から屋根面の大きさを求めたり、また、実際に計測器を用いて屋根面の大きさを計測するなどしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、建物の設計図は家主から提供を受ける必要があり、その建物が数年前に建築されたような場合は、建物の設計図自体が紛失してしまっている場合が多く、建物の設計図を入手することが困難であった。また、屋根に人が登って屋根面の大きさを計測する場合には、危険な作業となる。
【０００４】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的の１つは、屋根を撮影した画像から屋根のサイズを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援装置、設計支援方法を提供することである。
【０００５】
この発明の他の目的は、コンピュータに実行させることにより、屋根を撮影した画像から屋根のサイズを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援プログラムおよび設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するためにこの発明のある局面による設計支援装置は、屋根に単位板を載せた状態で屋根を撮影した画像を取得する画像取得手段と、取得された画像中の屋根面と単位板とを比較することにより、屋根面の大きさを演算する演算手段とを備える。
【０００７】
この発明に従えば、屋根に単位板を載せた状態で屋根を撮影した画像が取得され、取得された画像中の屋根面と単位板とが比較されることにより、屋根面の大きさが取得される。屋根面の傾きと単位板との傾きとが同じなので、屋根を撮影した画像中の屋根面の各方向の長さを画像中の単位板の各方向の長さを基準に求めることにより、屋根面の各方向の長さを容易に求めることができる。その結果、屋根を撮影した画像から屋根の大きさを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援装置を提供することができる。
【０００８】
好ましくは、単位板は、各辺が単位長さの正方形である。
この発明に従えば、単位板は、各辺が単位長さの正方形なので、形状が正方形の屋根面のサイズを容易に求めることができる。
【０００９】
好ましくは、単位板は、所定の角度を挟む単位長さの２辺を含む。
この発明に従えば、単位板は所定の角度を挟む単位長さの２辺を含む形状なので、所定の角度を含む形状の屋根面のサイズを容易に求めることができる。
【００１０】
好ましくは、所定の角度は、屋根の傾斜角度に関連する角度である。
この発明に従えば、所定の角度が屋根の傾斜角度に関連するので、屋根面のサイズを容易に求めることができる。
【００１１】
この発明の他の局面による設計支援装置は、屋根を撮影した画像を取得する画像取得手段と、取得された画像中の屋根瓦の枚数に基づき屋根面の大きさを算出する演算手段とを備える。
【００１２】
この発明に従えば、取得された画像中の屋根瓦の枚数に基づき屋根面の大きさが演算される。屋根瓦は、屋根面の全体に敷き詰められ、大きさが均一である。このため、屋根面の各方向の長さを、屋根瓦の各方向の長さを基準に求めることにより、屋根面の各方向の長さを容易に求めることができる。その結果、屋根を撮影した画像から屋根の大きさを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援装置を提供することができる。
【００１３】
この発明のさらに他の局面による設計支援装置は、撮影方向を異ならせて屋根を撮影して複数の画像を取得する画像取得手段と、撮影距離を取得する撮影距離取得手段と、取得された複数の画像と撮影距離とに基づき、屋根面の大きさを演算する演算手段とを備える。
【００１４】
この発明に従えば、撮影方向を異ならせて屋根を撮影して複数の画像が取得され、取得された複数の画像と撮影距離とに基づき、屋根面の大きさが演算される。撮影方向を異ならせて屋根を撮影した画像間では、画像中の屋根の位置が異なってくる。このため、複数の画像から撮影方向の違いを検出することができる。また、この撮影方向の違いと撮影距離とに基づいて、屋根の所定の位置を特定することができる。その結果、屋根を撮影した画像から屋根の大きさを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援装置を提供することができる。
【００１５】
この発明のさらに他の局面による設計支援方法は、屋根に単位板を載せた状態で屋根を撮影した画像を取得するステップと、取得された画像中の屋根面と単位板とを比較するステップと、比較ステップによる比較結果に基づいて、屋根面の大きさを演算するステップとを含む。
【００１６】
この発明に従えば、屋根を撮影した画像から屋根の大きさを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援方法を提供することができる。
【００１７】
この発明のさらに他の局面による設計支援方法は屋根を撮影した画像を取得するステップと、取得された画像中の屋根瓦の枚数に基づき屋根面の大きさを算出するステップとを含む。
【００１８】
この発明に従えば、屋根を撮影した画像から屋根の大きさを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援方法を提供することができる。
【００１９】
この発明のさらに他の局面による設計支援方法は、撮影方向を異ならせて屋根を撮影して複数の画像を取得するステップと、撮影距離を取得するステップと、取得された複数の画像と撮影距離とに基づき、屋根面の大きさを演算するステップとを含む。
【００２０】
この発明に従えば、屋根を撮影した画像から屋根の大きさを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援方法を提供することができる。
【００２１】
この発明のさらに他の局面により設計支援プログラムは、屋根に単位板を載せた状態で屋根を撮影した画像を取得するステップと、取得された画像中の屋根面と単位板とを比較するステップと、比較ステップによる比較結果に基づいて、屋根面の大きさを演算するステップとをコンピュータに実行させる。
【００２２】
この発明に従えば、コンピュータに実行されることにより、屋根を撮影した画像から屋根の大きさを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援プログラムおよび設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することができる。
【００２３】
この発明のさらに他の局面による設計支援プログラムは、屋根を撮影した画像を取得するステップと、取得された画像中の屋根瓦の枚数に基づき、屋根面の大きさを演算するステップとをコンピュータに実行させる。
【００２４】
この発明に従えば、コンピュータに実行されることにより、屋根を撮影した画像から屋根の大きさを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援プログラムおよび設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することができる。
【００２５】
この発明のさらに他の局面による設計支援プログラムは、撮影方向を異ならせて屋根を撮影して複数の画像を取得するステップと、撮影距離を取得するステップと、取得された複数の画像と撮影距離とに基づき、屋根面の大きさを演算するステップとをコンピュータに実行させる。
【００２６】
この発明に従えば、コンピュータに実行されることにより、屋根を撮影した複数の画像から、屋根の大きさを簡略的かつ容易に取得することが可能な設計支援プログラムおよび設計支援プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２８】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態における設計支援装置の外観図である。図１を参照して、この設計支援装置１０は、コンピュータ１００と、ディスプレイ１０２と、プリンタ１０４と、キーボード１０６と、マウス１０８と、デジタルカメラ１０１とを含む。
【００２９】
デジタルカメラ１０１は、コンピュータ１００に着脱自在であり、コンピュータ１００に接続されていない状態では、デジタルカメラ１０１を自由に持ち歩いて搬送することができる。このため、デジタルカメラ１０１は、任意の場所に設置された建物の屋根が撮影されると、撮影により得られた画像データをデジタルカメラ１０１内に設けられたメモリに記憶する。デジタルカメラ１０１は、コンピュータ１００に接続された状態では、デジタルカメラ１０１の内部に設けられたメモリに記憶された画像データを、コンピュータ１００に送信することが可能となる。
【００３０】
図２は、第１の実施の形態における設計支援装置１０の構成図である。図２に示されるように、この設計支援装置１０は、それぞれバス１２６に接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１１６と、オペレーティングシステムのブートアッププログラムなどを記録したＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）１１８と、実行されるプログラムをロードするための、およびプログラム実行中のデータを記憶するためのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１２０と、画像データなどを不揮発的に記憶するためのハードディスク１１４と、デジタルカメラ１０１と接続するためのインターフェイス１３０と、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）ドライブ１１０と、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｄｉｓｋ）ドライブ１１２とを含んでいる。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１０にはＣＤ−ＲＯＭ１２２が装着される。ＦＤドライブ１１２にはＦＤ１２４が装着される。インターフェイス１３０にはデジタルカメラ１０１が接続される。
【００３１】
この設計支援装置１０では、設計支援プログラムがハードディスク１１４に記録され、記録された設計支援プログラムがＣＰＵ１１６により実行される。一般的にこうした設計支援プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ１２２またはＦＤ１２４などの記録媒体に格納されて流通し、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１１０またはＦＤドライブ１１２などにより記録媒体から読取られてハードディスク１１４に一旦可能される。さらにハードディスク１１４からＲＡＭ１２０に読出されてＣＰＵ１１６により実行される。
【００３２】
図１および図２に示した設計支援装置１０のハードウェア自体は一般的なものである。したがって、本発明の最も本質的な部分はＣＤ−ＲＯＭ１２２、ＦＤ１２４、ハードディスク１１４などの記録媒体に記録された設計支援プログラムである。
【００３３】
なお、記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ１２２、ＦＤ１２４、ハードディスク１１４に限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（ＭａｇｎｅｔｉｃＯｐｔｉｃａｌ　Ｄｉｓｃ）／ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）／ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ））、ＩＣカード（メモリカードを含む）、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムから担持する媒体でもよい。
【００３４】
ここで言う設計支援プログラムとは、ＣＰＵ１１６により直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。
【００３５】
なお、図１および図２に示したコンピュータ自体の動作は周知であるのでここではその詳細な説明は繰返さない。
【００３６】
本実施の形態における設計支援装置１０では、デジタルカメラ１０１で建物の屋根を撮影し、撮影により得られた画像を処理することにより、屋根面の大きさを算出するものである。
【００３７】
太陽電池モジュールが設置される屋根の形状には、種々のものがある。図３は、屋根の形状を説明するための建物の斜視図である。図３（Ａ）は切妻構造の屋根の形状を示し、図３（Ｂ）は片流れ構造の屋根の形状を示し、図３（Ｃ）は寄棟構造の屋根の形状を示し、図３（Ｄ）は入母屋構造の屋根の形状を示す。
【００３８】
このように、屋根の形状には複数の種類のものがあるが、本実施の形態においては、図３（Ａ）に示す切妻構造の屋根の屋根面の大きさを算出する場合を例に説明する。他の構造の屋根の屋根面の大きさについても、切妻構造の屋根の場合と同様の処理を行なうことにより、屋根面の大きさを算出することができる。
【００３９】
切妻構造の屋根の形状とは、屋根面が矩形であり、屋根の一番高い部分まで壁がある構造の屋根をいう。寄棟構造の屋根の形状とは、三角屋根とも呼ばれ、屋根の一番高い部分の長さは、軒先の長さより短くなる構造をいう。従来、屋根面の傾きを表わすのに、３寸屋根、４寸屋根等の用語が用いられる。たとえば、３寸屋根とは３寸の勾配の屋根をいい、屋根の傾斜角度θはｔａｎθ＝３／１０の式を満たす。したがって、１０寸屋根は、屋根の傾斜角度が４５°となる。
【００４０】
本実施の形態においては、屋根の大きさを屋根を撮影した画像から算出するために、屋根上に単位板を載せた状態で屋根を撮影した画像を用いる。図４は、切妻構造の屋根の上に単位板を載せた状態の建物の斜視図である。図５は、切妻構造の屋根の屋根面２０１と単位板２０２との関係を示す図である。
【００４１】
図４および図５を参照して、屋根面２０１上に単位板２０２が載せられる。単位板２０２は、１辺が１ｍの正方形である。この単位板の材質は、金属、木材、プラスチックなどであり、好ましくはプラスチックである。単位板の材質は、変形せず、軽量であることが望ましい。
【００４２】
この単位板は、デジタルカメラ１０１で屋根面２０１を撮影する際に、屋根上にテープなどで固定される。あるいは、人が単位板を屋根上で支持するようにしてもよい。さらに、一人で屋根面を撮影する場合は、単位板を屋根上に支持した状態で、三脚等で固定され、予め画角が設定されたデジタルカメラ１０１を遠隔操作することにより、撮影することができる。
【００４３】
デジタルカメラ１０１により、屋根面２０１の全体と単位板２０２とを含む画角で撮影されて得られる画像データが、デジタルカメラ１０１が備えるメモリに記録される。そして、デジタルカメラ１０１に記録された画像データは、コンピュータ１００に読込まれ、コンピュータ１００において後述する屋根サイズ取得処理が実行される。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、デジタルカメラ１０１で撮影された画像を入力するようにしたが、予め他のデジタルカメラで撮影された画像データ、または、銀塩式のカメラで撮影された写真をイメージスキャナで読込んだ画像データ等を用いることもできる。そのようにして得られた画像データは、ＦＤ１２４またはＣＤ１２２に記録され、ＦＤドライブ１１２またはＣＤ−ＲＯＭドライブ１１０から読込まれることになる。
【００４５】
本実施の形態においては、切妻構造の屋根を処理の対象としているため、屋根面の形状は長方形である。屋根面２０１は、傾斜角度がついているため、図４に示したように、撮影して得られた画像中では屋根面２０１は長方形とはならない。しかしながら、屋根面２０１上に載せられた正方形の単位板２０２も屋根面と同じ傾斜角度があるため、得られた画像中では正方形とはならない。すなわち、単位板２０２と屋根面２０１とは、縦方向および横方向において同じ比率で変形して画像中で表わされることになる。したがって、単位板２０２が正方形となるように、屋根面２０１を変形することにより、実際の屋根面２０１の流れ方向および水平方向の長さを求めることができる。
【００４６】
ここでは、屋根面２０１の大きさを簡単な方法で求めるために、次の処理を行なうようにしている。すなわち、屋根面２０１の形状が長方形であることが予めわかっているため、屋根面２０１の横方向の長さと縦方向の長さのみを求める処理を行なう。より具体的には、次の処理が実行される。
【００４７】
（１）　単位板２０２の水平方向の長さと、屋根面２０１の水平方向の長さの比に、予め定められた補正係数を乗じることにより、屋根面２０１の水平方向の長さを求める。
【００４８】
（２）　単位板２０２の流れ方向の長さと屋根面２０１の流れ方向の長さとの比に補正係数を乗じることにより屋根面２０１の流れ方向の長さを求める。
【００４９】
ここでいう補正係数は、予め定められた値であり、コンピュータ１００のハードディスク１１４に記憶されている。補正計数は、単位板２０２の水平方向の長さと流れ方向の長さとの比と、に対応して予め定められた係数である。この補正係数は、画像中における単位板２０２との距離に応じて定まる。補正計数は、予め実験的に単位板２０２と屋根面とを撮影して得られる画像中の距離と実際の距離とに基づき定められる。
【００５０】
なお、屋根面の軒がデジタルカメラ１０１の撮影方向と垂直となる場合には、水平方向の補正係数を考慮する必要はない。
【００５１】
ここで、水平方向とは屋根面の軒に平行な方向をいい、流れ方向とは屋根面２０１の軒から棟に向かう方向をいう。すなわち流れ方向と水平方向とは垂直な方向である。
【００５２】
屋根面２０１と単位板２０２とを撮影した画像から、屋根面２０１の水平方向の長さ（８．２ｍ）と流れ方向の長さ（４．２ｍ）とが求められる。
【００５３】
そして、設計支援装置１０では、求められた屋根面２０１の大きさに対して、太陽電池モジュール２２０を設置することのできる数を自動的に求める。設置可能な太陽電池モジュールの数を求める方法は、次の手順に従って行われる。
【００５４】
（１）屋根面２０１の周囲から所定の距離以内の範囲を太陽電池モジュール２２０を設置しない領域として決定する。屋根面２０１の周囲から所定の長さを、たとえば５０ｃｍとすると、太陽電池モジュールを設置可能な領域は、水平方向が７．７ｍで、流れ方向が３．７ｍの長方形の領域となる。
【００５５】
（２）太陽電池モジュール２２０の大きさが予め定まっているため、設置可能な領域の水平方向の長さと流れ方向の長さを、太陽電池モジュール２２０の水平方向と流れ方向の長さでそれぞれで除算した商を、水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの数と、流れ方向に設置可能な太陽電池モジュールの数として算出する。
【００５６】
このようにして、太陽電池モジュールを設置する水平方向の枚数（列数）と流れ方向の枚数（段数）が定められる。その結果、設置可能な太陽電池モジュールの枚数は、列数と段数とから定まる。
【００５７】
また、太陽電池モジュールの列数と段数とが求まると、太陽電池モジュールを屋根上に設置する際に、太陽電池モジュールを屋根上に固定する際に使用される固定部材としての架台の数、太陽電池モジュール２２０をそれぞれ接続するためのケーブルセットの数、パワーコンディショナの機種が定まることになる。
【００５８】
架台は、横桟と縦桟とからなり、太陽電池モジュールの数により必要とされる横桟と縦桟の数が求められる。ここでは、横桟は、太陽電池モジュール２個につき１個使用され、水平方向の太陽電池モジュール数が奇数の場合には、１個用の横桟が用いられることにする。縦桟の上に横桟を載せて施工する方法の場合、太陽電池モジュール２２０の段数が定まると、段数に１を加算した数の横桟が必要になる。このため、上述した横桟の数に（段数＋１）を乗じた数の横桟が必要になる。
【００５９】
縦桟は、その長さが段数によって定まる。また、縦桟の数は、横桟２本につき３本必要とすれば、横縦の数が定まれば縦桟の数が定まる。また、縦桟を屋根面２０１に固定するための固定金具の数が、縦桟の数によって定まる。
【００６０】
このようにして、屋根面２０１の大きさが定まると、その屋根面に設置可能な太陽電池モジュールの数が定まり、この太陽電池モジュールの列数と段数とから、太陽電池モジュールを屋根面２０１に固定するための横桟、縦桟、固定金具の数が自動的に求まることになる。また、パワーコンディショナは、太陽電池モジュールの枚数から発電量が定まるため、この発電量に基づきパワーコンディショナの機種が定められる。さらに、太陽電池モジュールそれぞれを接続するためのケーブルの数は、太陽電池モジュールの数によりさだまる。
【００６１】
図６は、第１の実施の形態における設計支援装置１０で実行される屋根サイズ取得処理の流れを示すフローチャートである。図６を参照して、設計支援装置１０では、まず、デジタルカメラ１０１より、屋根面２０１上に単位板２０２を載せた状態で撮影した画像データが、入力される（ステップＳ０１）。そして、入力された画像データ中から、屋根面の画像が抽出される（ステップＳ０２）。使用者がマウス１０８を用いて、ディスプレイ１０２上に表示された画像データの屋根面の輪郭を指示することにより、指示された輪郭で囲まれる領域が屋根面の画像として抽出される。また、屋根の色が予め判っている場合には、画像中からその色を含む領域を抽出することにより屋根面の画像を抽出することができる。
【００６２】
ステップＳ０１で入力された画像から、単位板の領域が抽出される（ステップＳ０３）。単位板の領域は、ステップＳ０２で屋根面の領域を抽出したのと同様の処理を実行することにより抽出される。
【００６３】
抽出された屋根面の画像の水平方向の長さと抽出された単位板の水平方向の長さとが比較される（ステップＳ０４）。この比較の結果、屋根面の水平方向の長さが算出される（ステップＳ０５）。屋根面の水平方向の長さは、抽出された屋根面の画像の水平方向の長さを抽出された単位板の水平方向の長さで除した値に、上述した補正係数を乗じることにより算出される。
【００６４】
そして、抽出された屋根面の画像の流れ方向の長さと抽出された単位板の流れ方向の長さとが比較される（ステップＳ０６）。そして、補正係数を用いて屋根面の流れ方向の長さが算出される（ステップＳ０７）。屋根面の水平方向の長さは、抽出された屋根面の画像の流れ方向の長さを抽出された単位板の流れ方向の長さで除した値に、上述した補正係数を乗じることにより算出される。その後の処理を終了する。
【００６５】
本実施の形態におては、単位板を屋根の上に載せた状態で屋根を撮影した画像を用いて、屋根面の水平方向の長さと流れ方向の長さとを求めるようにしている。このため、簡単な方法で簡略的に屋根面の大きさを取得することができる。
【００６６】
また、本実施の形態においては、切妻構造の屋根の大きさを取得するために、正方形の単位板を用いた。切妻構造の屋根の屋根面は矩形なので、単位板の形状を正方形とすることにより、屋根面の水平方向と流れ方向との辺が、単位板の水平方向と流れ方向の辺とそれぞれ平行となる。このため、屋根面の水平方向および流れ方向それぞれの辺に平行に単位板を屋根上に載せることができる。
【００６７】
本実施の形態における設計支援装置１０では、屋根サイズ取得処理により求められた屋根面の大きさから、太陽電池モジュールを設置可能な枚数を決定するモジュール設置枚数決定処理が実行される。
【００６８】
図７は、切妻構造の屋根形状の屋根面に設置可能な太陽電池モジュールの配置を示す図である。モジュール設置枚数決定処理が実行されることにより、図７に示すように、屋根面２０１上での太陽電池モジュール２２０の配置が決定される。
【００６９】
図８は、第１の実施の形態における設計支援装置１０で実行されるモジュール設置枚数決定処理の流れを示すフローチャートである。図８を参照して、モジュール設置枚数決定処理では、屋根上に設置可能なモジュールの設置可能範囲が決定される（ステップＳ１１）。屋根上の全面に太陽電池モジュールを設置することが可能であるが、ここでは、屋根上の全面ではなく、屋根の輪郭から所定の距離、たとえば５０ｃｍ以内の範囲には太陽電池モジュールを設置することができないこととし、屋根面の輪郭から５０ｃｍ以上離れた領域をモジュール設置可能範囲として決定する。これは、上述した屋根サイズ取得処理において求められた屋根の大きさから容易に求められる。
【００７０】
そして、設置可能範囲の水平方向および流れ方向の長さを太陽電池モジュールの水平方向および流れ方向の長さでそれぞれ除算する（ステップＳ１２）。これにより得られた商は、水平方向および流れ方向にそれぞれ設置可能な太陽電池モジュールの数となる。水平方向に設置可能な太陽電池モジュールの数を列数といい、流れ方向に設置可能なモジュールの数を段数という。求められた列数と段数とから、太陽電池モジュールを固定するための横桟、縦桟、固定金具、ケーブルのそれぞれ数が求められ、設置可能な太陽電池モジュールの数からパワーコンディショナの機種が定められる（ステップＳ１３）。
【００７１】
このようにして、屋根面の大きさを入力するだけで、その屋根に設置可能な太陽電池モジュールの列数、段数、縦桟、横桟、固定金具、ケーブルの数が算出され、さらに、設置される太陽電池モジュールの数からパワーコンディショナの機種が求められる。
【００７２】
＜単位板の変形例＞
上述した実施の形態における設計支援装置においては、切妻構造の屋根の屋根面の大きさを求めるために、正方形の単位板を用いる例を説明した。第１の変形例においては、寄棟構造の屋根の屋根面の大きさを求める場合について説明する。第１の変形例においては、用いられる単位板の形状は、正方形ではなく五角形である。
【００７３】
図９は、変形例における設計支援装置で用いられる単位板の別の例を示す図である。図９を参照して、単位板２０３は、対角が４７．１２°と４９．３９°であり、対角それぞれを挟む２辺が１ｍの五角形となっている。対角４７．１２°と４９．３９°とは、屋根面の傾斜角度により定まる値である。角度４７．１２°は４寸屋根に対応し、角度４９．３９°は５寸屋根に対応する。
【００７４】
図１０は、寄棟構造の屋根形状の屋根面２０４と別の単位板２０３との関係を示す図である。図１０を参照して、単位板２０３が屋根面２０４に載せられた状態を示している。単位板２０３の頂角が４７．１２°の頂点と頂角が４９．３９°の頂点とのいずれを屋根面２０４の角と合わせるかは、屋根面２０４の傾斜角度により定まる。屋根面２０４の傾斜角度が予めわかっている場合には、その傾斜角度に対応する頂角の頂点が選択され、その頂点が屋根面２０４の角と重なり、かつその頂角を挟む２辺が屋根の軒および棟とそれぞれ平行となるように単位板２０３が設置される。
【００７５】
屋根面２０４の傾斜角度が予めわかっていない場合には、単位板２０３の頂角が屋根面２０４の角に重なるように単位板２０３を置いて単位板２０３の方向を決定する。単位板２０３の方向は、単位板２０３の頂角を挟む各辺が屋根面２０４の軒および棟とそれぞれ平行になる方向である。平行にならない場合には、単位板２０３の別の頂角を有する頂点が屋根面２０４の角に重なるように単位板２０３を置いて、単位板の方向を決定する。単位板２０３の頂角を異ならせるか、別の頂角を有する単位板を用いるなどして、単位板２０３を置く位置と方向とを決定すればよい。
【００７６】
図１０に示す屋根面２０４と単位板２０３とをデジタルカメラ１０１で撮影して得られた画像データを、コンピュータ１００に読込むことにより、図６で説明した屋根サイズ取得処理が実行される。この場合、屋根面２０４の水平方向の長さと流れ方向の長さとが求められる。但し、水平方向の長さは、軒の長さと棟の長さとが求められる。
【００７７】
図６で説明した屋根サイズ取得処理を実行することにより求められた寄棟構造の屋根の屋根面の大きさに基づき、図８に示したモジュール設置枚数決定処理を実行することにより、寄棟構造の屋根の屋根面に設置可能な太陽電池モジュールの設置枚数と、段数および列数、縦桟、横桟、固定金具およびケーブルの数が算出され、求められた太陽電池モジュールの数からパワーコンディショナの機種が求められる。
【００７８】
図１１は、寄棟構造の屋根の屋根面とそこに設置される太陽電池モジュールを示す図である。図１１を参照して、寄棟構造の屋根の屋根面２０４では、流れ方向の棟に近づくにつれて、水平方向の長さが短くなる。このため、太陽電池モジュールを設置可能な列数は、棟に近づくにつれて少なくなる。このため、各段において列数が異なってくる。図１１では、最も下の段が８列、２段目が６列、最上段が４列に配置された例を示している。
【００７９】
このようにして、寄棟構造の屋根形状の屋根面においても、寄棟構造の屋根の屋根面の傾き角度に対応した角度を持つ単位板を用いることにより、寄棟構造の屋根形状の屋根面の大きさを簡略的にかつ容易に求めることができる。
【００８０】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態における設計支援装置１０について説明する。第２の実施の形態における設計支援装置１０は、第１の実施の形態における設計支援装置１０が単位板を用いたのに対して、単位板を用いることなく屋根面に設置された瓦の枚数に基づき屋根面の大きさを求めるものである。
【００８１】
図１２は、切妻構造の屋根に屋根瓦が載せられた建物の斜視図である。図１２を参照して、切妻構造の屋根の屋根面は長方形の形状であり、そこに長方形の屋根瓦が水平方向および流れ方向に規則的に配列されている。このため、屋根瓦の働き幅が予めわかっていれば、水平方向に配列された屋根瓦の数と、流れ方向に配列された屋根瓦の数とを算出することにより、屋根面の水平方向および流れ方向の長さを求めることができる。
【００８２】
屋根瓦は、通常、お互いに重ね合わせて屋根の上に載せられる。このため、画像中の屋根瓦の大きさは、屋根瓦そのものの大きさよりも小さくなる。お互いに重なる重なり代を除いた部分を屋根瓦の働き幅という。この屋根瓦の働き幅には、水平方向の幅と、流れ方向の奥行きとがある。
【００８３】
図１３は、第２の実施の形態における設計支援装置で実行される屋根サイズ取得処理の流れを示すフローチャートである。図１３を参照して、まず、図１２に示すように、屋根瓦が載せられた屋根面の全体を含む画像が、デジタルカメラ１０１で撮影され、撮影された画像がコンピュータ１００に入力される（ステップＳ２１）。
【００８４】
なお、本実施の形態においては、デジタルカメラ１０１で撮影された画像を入力するようにしたが、予め他のデジタルカメラで撮影された画像データ、または、銀塩式のカメラで撮影された写真をイメージスキャナで読込んだ画像データ等を用いることもできる。そのようにして得られた画像データは、ＦＤ１２４またはＣＤ１２２に記録され、ＦＤドライブ１１２またはＣＤ−ＲＯＭドライブ１１０から読込まれることになる。
【００８５】
入力された画像から屋根面の領域が抽出される（ステップＳ２２）。屋根面の領域の抽出は、図６のステップＳ０２で行なわれる処理と同様の処理である。
【００８６】
そして、抽出された屋根面の領域から水平方向の屋根瓦の枚数がカウントされる（ステップＳ２３）。抽出された屋根面の領域の画像データに対して画像処理を施すことにより屋根瓦の境界線を求め、その境界線の数をカウントすることにより屋根瓦の枚数をカウントすることができる。
【００８７】
同様にして、抽出された屋根面の領域から流れ方向の屋根瓦の枚数がカウントされる（ステップＳ２４）。
【００８８】
そして、屋根瓦の水平方向および流れ方向の働き幅が取得される（ステップＳ２５）。屋根瓦の働き幅は、実際に、屋根上に設置されている屋根瓦の働き幅を計測することにより得られ、得られた屋根瓦の水平方向および流れ方向の働き幅が、設計支援装置のキーボード１０６からコンピュータ１００に入力される。
【００８９】
そして、水平方向の屋根瓦の枚数と水平方向の屋根瓦の働き幅とから屋根面の水平方向の長さが取得され、屋根瓦の流れ方向の枚数と流れ方向の働き幅とから屋根面の流れ方向の長さが取得される（ステップＳ２６）。
【００９０】
以上説明したように、第２の実施の形態における設計支援装置においては、単位板を用いることなく、屋根瓦が設置された屋根を撮影した画像を用いて、屋根面の水平方向および流れ方向の長さを簡略的にかつ容易に求めることができる。このため、第２の実施の形態における設計支援装置は、屋根瓦が設置された屋根の屋根面の大きさを求めるのに適している。
【００９１】
なお、第２の実施の形態においては対角が異なりそれぞれの対角を挟む２辺が１ｍの五角形を例に示したが、屋根の傾き角度に関連する角度が頂角であって、その頂角を挟む２辺が１ｍの三角形を用いてもよい。この場合には、屋根の傾き角度が異なれば、単位板をその傾き角度に対応した単位板を用いる必要がある。
【００９２】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態における設計支援装置は、屋根を、複数の撮影方向で撮影して得られた複数の画像を用いて屋根を大きさを算出する。図１４は、第３の実施の形態における設計支援装置に入力される複数の画像を示す図である。図１４（Ａ）は、地面と平行で視線の高さの撮影方向で、建物を正面から撮影して得られる画像２１０Ａを示す図である。以下、この画像２１０Ａを画像Ａともいう。画像２１０Ａには、軒の任意の点２００と、屋根の棟の任意の点２０１とを含む。図１４（Ｂ）は、カメラの撮影中心Ｏが屋根の棟と重なる撮影方向で、建物を側面から撮影して得られる画像２１０Ｂを示す図である。以下、この画像２１０Ｂを画像Ｂともいう。画像２１０Ｂには、棟の端部２０１Ａを含む。
【００９３】
図１５は、第３の実施の形態における設計支援装置で屋根面の大きさを求める原理を説明するための図である。ここでは、画像Ａを撮影したときの建物の軒からデジタルカメラ１０１までの距離Ｌ１と、画像Ｂを撮影したときの建物からデジタルカメラ１０１までのの距離Ｌ２とが予め計測されて、画像Ａおよび画像Ｂとがコンピュータ１００に入力されるのと同時に、コンピュータ１００に入力される。
【００９４】
図１４および図１５を参照して、建物を正面から撮影して得られた画像Ａを用いて、屋根の軒Ｐ１に対する仰角θ１と、屋根の棟Ｐ２に対する仰角θ２とが求められる。この仰角θ１，θ２は、ハードディスク１１４に予め記憶された対応テーブルを用いて求められる。この対応テーブルは、画像中の位置と仰角との関係を実験により予め求めたものであり、画像中の位置と仰角とを撮影距離ごとに対応付けたデータを含む。また、画像中の撮影中心からの距離と撮影距離とを変数とする関数で仰角を表わすこともでき、そのような関数を対応テーブルに代えてハードディスク１１４に予め記憶しておくようにしてもよい。
【００９５】
また、仰角θ１，θ２は、撮影距離Ｌ１を異ならせて複数の画像２１０Ａを取得し、それぞれの画像２１０Ａから求められる仰角θ１，θ２を平均するなどすることにより、仰角θ１，θ２の精度を向上させることができる。
【００９６】
建物を横方向から撮影して得られた画像Ｂを用いて、屋根の棟Ｐ２に対する仰角θ３が求められる。この仰角θ３は、撮影距離Ｌ２を異ならせて複数の画像２１０Ｂを取得し、それぞれの画像２１０Ｂから求められる仰角θ３を平均するなどすることにより、仰角θ３の精度を向上させることができる。
【００９７】
これを、画像Ｂの撮影距離Ｌ２と棟Ｐ２に対する仰角θ３とから距離Ｂ４が求められ、それに撮影高さＢ１を加算して、棟Ｐ２の高さＢ５が求められる。また、軒Ｐ１に対する仰角θ１と撮影距離Ｌ１とから、距離Ｂ２が求められ、それに撮影高さＢ１を加算して、軒Ｐ１の高さＢ３が求められる。また、棟Ｐ２の高さＢ５と棟Ｐ２に対する仰角θ２とから、画像Ａの撮影位置と棟から地面に降ろした垂線の足との間の距離（Ｌ２＋Ｌ１）が求められる。
【００９８】
これら得られた軒の高さＢ３と、棟の高さＢ５と、撮影距離Ｌ１と、画像Ａの撮影位置と棟から地面に降ろした垂線の足との間の距離（Ｌ２＋Ｌ１）とから、図１５に示した座標系における屋根の軒Ｐ１の座標と、屋根の棟Ｐ２の座標とが求められる。求められた屋根の軒Ｐ１の座標と屋根の棟Ｐ２の座標とから、屋根の軒Ｐ１と屋根の棟Ｐ２との間の距離（屋根面の流れ方向の長さ）Ｌが求められる。
【００９９】
また、屋根の水平方向の長さは、実際に計測するか、撮影中心を軒の左端２００に合わせて撮影したときの撮影位置と、軒の右端に撮影中心を合わせて撮影したときの撮影位置との間の距離を実測することにより求めるられる。
【０１００】
このようにして、第３の実施の形態における設計支援装置においては、建物を横方向から撮影した場合の画像と、正面から撮影した画像とを用いて、屋根の大きさを算出するようにしている。その結果、屋根の大きさを簡略的にかつ容易に求めることができる。
【０１０１】
図１６は、第３の実施の形態における設計支援装置で実行される屋根サイズ取得処理の流れを示すフローチャートである。図１６を参照して、デジタルカメラ１０１から撮影された画像Ａ，画像Ｂとそれぞれの画像Ａ，Ｂが撮影される際のデジタルカメラ１０１と建物との間の距離Ｌ１，Ｌ３が入力される（ステップＳ３１）。
【０１０２】
ここで入力される画像は、建物を正面から撮影して得られる画像Ａと建物を側面から撮影して得られる画像Ｂとである。そして、画像Ａが撮影された撮影距離Ｌ１と画像Ｂが撮影された撮影距離Ｌ３とが入力されることになる。
【０１０３】
次のステップＳ３２では、撮影距離Ｌ１と画像Ａとから軒に対する仰角θ１と棟に対する仰角θ２とが算出される。そして、撮影距離Ｌ３と画像Ｂとから軒に対する仰角θ３が算出される（ステプＳ３３）。
【０１０４】
次に、撮影距離Ｌ２と仰角θ１とから軒の位置Ｐ１が決定される（ステップＳ３４）。さらに、撮影距離Ｌ３と仰角θ３とから棟の高さＢ５が算出される（ステップＳ３５）。さらに、棟の高さＢ５と仰角θ２とから棟の位置Ｐ２が決定される（ステップＳ３６）。決定された軒の位置Ｐ１と棟の位置Ｐ２とから流れ方向の長さが算出される（ステップＳ３７）。さらに、軒の長さがキーボード１０６より入力される（ステップＳ３８）。
【０１０５】
ステップＳ３７で算出された流れ方向の長さと、ステップＳ３８で入力された軒の長さとで屋根のサイズが決定される（ステップＳ３９）。
【０１０６】
第３の実施の形態における設計支援装置においては、建物を正面から撮影して得られる画像と建物を横方向から撮影して得られる画像を用いて、屋根の大きさを求めるようにしている。このため、屋根の大きさは正確ではないが、概略の長さを求めることができ、図８に示したモジュール設置枚数決定処理を実行することにより、求められた屋根の大きさに対して設置可能な太陽電池モジュールの枚数および段数、列数が求められる。さらに、縦桟、横桟、固定金具およびケーブルの数が算出され、太陽電池モジュールの数からパワーコンディショナの機種が定められる。
【０１０７】
第３の実施の形態における設計支援装置においては、建物を正面から撮影した画像とその撮影距離、建物を横方向から撮影した画像とその撮影距離とを入力するだけで、屋根の流れ方向の長さを簡略的にかつ容易に求めることができる。屋根の水平方向の長さは、実測することが比較的容易なため、この実測した長さをさらに入力すれば、太陽電池モジュールの設置枚数を自動的に決定することが可能となり、太陽電池モジュールを設置するための設計を容易に行なうことができる。
【０１０８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における設計支援装置の外観図である。
【図２】第１の実施の形態における設計支援装置の構成図である。
【図３】屋根の形状を説明するための建物の斜視図である。
【図４】切妻構造の屋根の上に単位板を載せた状態の建物の斜視図である。
【図５】切妻構造の屋根の屋根面と単位板との関係を示す図である。
【図６】第１の実施の形態における設計支援装置で実行される屋根サイズ取得処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】切妻構造の屋根形状の屋根面に設置可能な太陽電池モジュールの配置を示す図である。
【図８】第１の実施の形態における設計支援装置で実行されるモジュール設置枚数決定処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】単位板の別の例を示す図である。
【図１０】寄棟構造の屋根形状の屋根面と別の単位板との関係を示す図である。
【図１１】寄棟構造の屋根の屋根面とそこに設置される太陽電池モジュールを示す図である。
【図１２】切妻構造の屋根に屋根瓦が載せられた建物の斜視図である。
【図１３】第２の実施の形態における設計支援装置で実行される屋根サイズ取得処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】第３の実施の形態における設計支援装置に入力される複数の画像を示す図である。
【図１５】第３の実施の形態における設計支援装置で屋根面の大きさを求める原理を説明するための図である。
【図１６】第３の実施の形態における設計支援装置で実行される屋根サイズ取得処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０　設計支援装置、１００　コンピュータ、１０１　デジタルカメラ、１０２　ディスプレイ、１０４　プリンタ、１０６　キーボード、１０８　マウス、１１０　ＣＤ−ＲＯＭドライブ、１１２　ＦＤドライブ、１１４　ハードディスク、１２２　ＣＤ−ＲＯＭ、１２４　ＦＤ、１２６　バス、１３０　インターフェイス、２０１，２０４　屋根面、２０２，２０３　単位板、２２０　太陽電池モジュール。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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