空中物位置測定装置、空中物位置測定システム及び空中物位置測定方法
【課題】空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる空中物位置測定装置を提供する。
【解決手段】空中物位置測定装置３００であって、第一地点ＯＡにおいて全天カメラを用いて撮像された第一全天画像Ｚ１と、第二地点ＯＢにおいて全天カメラを用いて撮像された第二全天画像Ｚ２とを取得する画像取得部３１０と、第一全天画像Ｚ１に含まれる測定対象物の画像である第一対象物画像と、第二全天画像Ｚ２に含まれる測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを方位を維持しながら重ね合わせて重合画像Ｚ３を生成する画像生成部３２０と、重合画像Ｚ３内における、第一全天画像Ｚ１の中心位置と第二全天画像Ｚ２の中心位置と測定対象物の位置との位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する位置算出部３３０とを備える。
【解決手段】空中物位置測定装置３００であって、第一地点ＯＡにおいて全天カメラを用いて撮像された第一全天画像Ｚ１と、第二地点ＯＢにおいて全天カメラを用いて撮像された第二全天画像Ｚ２とを取得する画像取得部３１０と、第一全天画像Ｚ１に含まれる測定対象物の画像である第一対象物画像と、第二全天画像Ｚ２に含まれる測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを方位を維持しながら重ね合わせて重合画像Ｚ３を生成する画像生成部３２０と、重合画像Ｚ３内における、第一全天画像Ｚ１の中心位置と第二全天画像Ｚ２の中心位置と測定対象物の位置との位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する位置算出部３３０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置、空中物位置測定システム及び空中物位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電などの分散型電源を設置し、当該太陽光発電と商用電力系統からの電力により、消費する電力負荷に電力を供給する需要家が増えてきている。ここで、太陽光発電を有効に活用するためには、太陽光発電の発電出力を予測することが重要であるが、太陽光発電の発電出力を予測するには、太陽の光を遮る雲の位置を測定し、当該雲の動きを予測する必要がある。
【０００３】
このため、従来、全天カメラを用いて撮像された画像に地上での風向風速データを組み合わせ、雲の動きを予測して太陽光発電の発電出力を予測する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法では、太陽光発電パネルの設置地点に配置した全天カメラの画像から得られる雲の動きと、地上の観測機器から得られる風向風速データとから、雲の動きを予測して、太陽光発電の発電出力を予測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５２９４０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、上記従来の手法においては、雲の動きを正確に予測することができないという問題がある。
【０００６】
つまり、雲は高さによって移動方向や速度が異なるため、雲の動きを正確に予測するには、雲の位置（水平位置と高さ）を測定することが必要である。そして、上記特許文献１に開示されている手法は、この雲の位置を測定して雲の動きを予測しているのではないため、当該手法では、雲の動きを正確に予測することができない。
【０００７】
また、雲の位置を測定する手法としては、２地点からの三角測量により雲の位置を測定する手法が考えられる。しかし、この手法では、２地点から撮像した２枚の雲画像に仮想的にマーカ（基準点）を配置する必要があるが、雲には図形上の特徴が少ないため、当該２枚の雲画像の同じ位置にマーカを配置することは困難である。また、この手法では、方位角や高度角を求めた上で三角関数を用いた計算を行う必要があるため、計算が複雑であり、計算の処理負荷が大きい。
【０００８】
このように、従来の手法では、雲の位置を正確に測定することが困難なために、雲の動きを正確に予測することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる空中物位置測定装置、空中物位置測定システム及び空中物位置測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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る空中物位置測定装置は、空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置であって、第一地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第一全天画像と、前記第一地点と異なる第二地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第二全天画像とを取得する画像取得部と、前記第一全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第一対象物画像と、前記第二全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、前記第一全天画像と前記第二全天画像とを方位を維持しながら重ね合わせて得られる画像である重合画像を生成する画像生成部と、生成された前記重合画像内における、前記第一全天画像の中心位置である第一中心位置と前記第二全天画像の中心位置である第二中心位置と前記測定対象物の位置である対象物位置との位置関係から、空中に配置されている前記測定対象物の位置を算出する位置算出部とを備える。
【００１１】
これによれば、空中物位置測定装置は、異なる２地点における全天カメラの画像である第一全天画像と第二全天画像とを、測定対象物の画像が一致するように重ね合わせて重合画像を生成し、当該重合画像内における、第一全天画像の中心と第二全天画像の中心と測定対象物との位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する。つまり、２枚の全天画像を測定対象物の画像が一致するように重ね合わせて重合画像を生成すればよいため、従来の雲画像にマーカを仮想的に配置するというような必要がない。このため、空中に配置される雲などの測定対象物の形状に特徴が少ない場合でも、容易に正確に測定対象物の画像を一致させて重合画像を生成することができるので、測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【００１２】
また、好ましくは、前記位置算出部は、前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第一全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第一距離として算出し、前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第二中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第二全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第二距離として算出し、算出した前記第一距離と前記第二距離とを用いて、前記測定対象物の位置を算出する。
【００１３】
これによれば、位置算出部は、重合画像内において、対象物位置と第一全天画像の外周円上の一点とを結ぶ線分の長さを第一距離として算出し、対象物位置と第二全天画像の外周円上の一点とを結ぶ線分の長さを第二距離として算出して、当該第一距離と第二距離とを用いて、測定対象物の位置を算出する。つまり、位置算出部は、重合画像内における測定対象物の高さに対応する距離として、第一距離と第二距離とを算出して、測定対象物の位置を算出する。このように、測定対象物の高さに対応する第一距離と第二距離とを用いて算出を行うことで、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記位置算出部は、さらに、前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ線分を、前記対象物位置を起点として、前記第一距離に対する前記第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置として算出し、算出した前記変更中心位置を用いて、前記測定対象物の位置を算出する。
【００１５】
これによれば、位置算出部は、重合画像内において、第一距離が第二距離の長さになるように、対象物位置と第一中心位置とを結ぶ線分を延長または短縮して、線分の終点を変更中心位置として算出し、当該変更中心位置を用いて、測定対象物の位置を算出する。つまり、第一距離と第二距離とは、測定対象物の高さに対応する距離であるので、第一距離と第二距離の長さが一致するように縮尺を調整する。これにより、鉛直方向の成分の縮尺が同じになるように調整されるので、水平方向の成分も同じ縮尺になる。このため、第一全天画像と第二全天画像を同じ縮尺に調整することで、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【００１６】
また、好ましくは、前記位置算出部は、さらに、前記重合画像内において、前記変更中心位置と前記対象物位置との距離を第三距離として算出し、前記第二中心位置と前記対象物位置との距離を第四距離として算出し、前記第二中心位置と前記変更中心位置との距離を第五距離として算出し、前記第一地点と前記第二地点との距離である地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第三距離を延長した距離を、前記第一地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第一水平距離として算出し、前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第四距離を延長した距離を、前記第二地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第二水平距離として算出し、前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第二距離を延長した距離を、前記第一地点または前記第二地点と前記測定対象物との鉛直方向の距離である鉛直距離として算出し、算出した前記第一水平距離と前記第二水平距離と前記鉛直距離とを用いて、前記測定対象物の水平位置と高さとを算出する。
【００１７】
これによれば、位置算出部は、重合画像内において、第一地点及び第二地点間の距離の第五距離に対する比率から、変更中心位置と対象物位置との距離を延長して第一地点と測定対象物との水平方向の距離を算出し、第二中心位置と対象物位置との距離を延長して第二地点と測定対象物との水平方向の距離を算出し、第二中心位置と変更中心位置との距離を延長して測定対象物の鉛直方向の高さを算出することで、測定対象物の水平位置と高さを算出する。つまり、従来のように方位角や高度角を求めて三角関数計算を行う必要がなく、距離を用いた縮尺計算によって、測定対象物の水平位置と高さを算出することができる。このため、複雑な計算を行うことがなく、容易に、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を正確に測定することができる。
【００１８】
また、好ましくは、前記測定対象物は、雲である。
【００１９】
これによれば、測定対象物は、雲である。このため、測定対象物が形状に特徴が少ない雲であっても、測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【００２０】
また、好ましくは、さらに、前記位置算出部が行う計算の過程を画面上に表示させる表示部を備える。
【００２１】
これによれば、空中物位置測定装置は、位置算出部が行う計算の過程を画面上に表示させる。これにより、ユーザが、空中物位置測定装置が行う計算過程を視覚的に確認することができるので、ユーザによる測定状況の把握や、不具合の発見などをリアルタイムに行うことができる。
【００２２】
また、好ましくは、前記画像取得部は、所定の第一時刻における前記第一全天画像及び前記第二全天画像と、前記第一時刻とは異なる所定の第二時刻における前記第一全天画像及び前記第二全天画像とを取得し、前記画像生成部は、前記第一時刻における前記重合画像と、前記第二時刻における前記重合画像とを生成し、前記位置算出部は、前記第一時刻における前記測定対象物の位置である第一位置と、前記第二時刻における前記測定対象物の位置である第二位置とを算出し、前記空中物位置測定装置は、さらに、前記位置算出部が算出した前記第一位置と前記第二位置とを用いて、前記第一時刻から前記第二時刻までの前記測定対象物の速度を算出する速度算出部を備える。
【００２３】
これによれば、空中物位置測定装置は、異なる２つの時刻における測定対象物の位置を算出することで、当該測定対象物の速度を算出する。ここで、例えば測定対象物が雲であれば、雲は高さによって移動速度が異なるため、移動速度の予測が困難である。このため、雲の移動速度を算出することで、雲の動きを正確に予測することができるので、太陽光発電の発電出力を予測することができる。
【００２４】
なお、本発明は、このような空中物位置測定装置として実現することができるだけでなく、異なる２地点に配置される２台の全天カメラと、当該２台の全天カメラによって撮像された２つの全天画像を用いて空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置とを備える空中物位置測定システムとしても実現することができる。
【００２５】
これにより、２台の全天カメラで並行して異なる２地点における全天画像を撮像することで、リアルタイムに測定対象物の位置を測定することができる。
【００２６】
また、本発明は、このような空中物位置測定装置として実現することができるだけでなく、当該空中物位置測定装置に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする空中物位置測定方法としても実現することができる。また、空中物位置測定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる空中物位置測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置を備える空中物位置測定システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施の形態に係る画像取得部が取得する第一全天画像を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態に係る画像取得部が取得する第二全天画像を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る画像生成部が生成する重合画像を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る位置算出部が測定対象物の位置を算出する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に係る位置算出部が第一距離及び第二距離を算出する処理を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る位置算出部が変更中心位置を算出する処理を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る位置算出部が第三距離、第四距離及び第五距離を算出する処理を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る位置算出部が第一水平距離、第二水平距離及び鉛直距離を算出する処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置及び空中物位置測定システムについて、説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００を備える空中物位置測定システム１０の構成を示す図である。
【００３１】
同図に示すように、空中物位置測定システム１０は、空中に配置される測定対象物（空中物）の位置を測定するためのシステムであり、第一全天カメラ１００と、第二全天カメラ２００と、空中物位置測定装置３００とを備えている。
【００３２】
第一全天カメラ１００は、第一地点ＯＡに設置された全天カメラである。ここで、第一地点ＯＡは、太陽光発電設備２０の設置位置Ｑから、距離Ｌ１（以下、第一水平距離Ｌ１という）離れた場所であることとする。また、全天カメラとは、天空全体を１枚の感光材料に撮像するためのカメラであり、円形状の画像を生成する。
【００３３】
第二全天カメラ２００は、第二地点ＯＢに設置された全天カメラである。ここで、第二地点ＯＢは、太陽光発電設備２０の設置位置Ｑから距離Ｌ２（以下、第二水平距離Ｌ２という）離れた場所、及び第一地点ＯＡから距離Ｌ３（以下、地点間距離Ｌ３という）離れた場所であることとする。
【００３４】
空中物位置測定装置３００は、第一全天カメラ１００及び第二全天カメラ２００と接続され、第一全天カメラ１００及び第二全天カメラ２００が撮像した全天画像を用いて、空中に配置される測定対象物の位置を測定する装置である。測定対象物は、例えば雲であり、ここでは、空中物位置測定装置３００は、太陽光発電設備２０の設置位置Ｑから鉛直上方向に距離Ｈ（以下、鉛直距離Ｈという）離れた雲３０の位置Ｐを測定することとする。
【００３５】
次に、空中物位置測定装置３００の詳細な機能構成について、説明する。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００の機能的な構成を示すブロック図である。
【００３７】
同図に示すように、空中物位置測定装置３００は、画像取得部３１０と、画像生成部３２０と、位置算出部３３０と、速度算出部３４０と、入力部３５０と、表示部３６０と、記憶部３７０とを備えている。
【００３８】
画像取得部３１０は、第一地点ＯＡにおいて第一全天カメラ１００を用いて撮像された画像である第一全天画像と、第一地点ＯＡと異なる第二地点ＯＢにおいて第二全天カメラ２００を用いて撮像された画像である第二全天画像とを取得する。そして、画像取得部３１０は、取得した第一全天画像と第二全天画像とを、記憶部３７０に記憶させる。
【００３９】
画像生成部３２０は、第一全天画像に含まれる測定対象物の画像である第一対象物画像と、第二全天画像に含まれる測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、第一全天画像と第二全天画像とを方位を維持しながら重ね合わせて得られる画像である重合画像を生成する。
【００４０】
つまり、画像生成部３２０は、記憶部３７０に記憶されている第一全天画像と第二全天画像とを記憶部３７０から読み出し、重合画像を生成する。そして、画像生成部３２０は、生成した重合画像を、記憶部３７０に記憶させる。
【００４１】
位置算出部３３０は、画像生成部３２０が生成した重合画像内における、第一全天画像の中心位置である第一中心位置と第二全天画像の中心位置である第二中心位置と測定対象物の位置である対象物位置との位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する。つまり、位置算出部３３０は、記憶部３７０に記憶されている重合画像を記憶部３７０から読み出し、当該測定対象物の位置を算出する。そして、位置算出部３３０は、算出した当該測定対象物の位置を、記憶部３７０に記憶させる。
【００４２】
具体的には、位置算出部３３０は、重合画像内において、対象物位置と第一中心位置とを結ぶ直線に垂直な対象物位置を通る直線が第一全天画像の外周円と交差する点と、対象物位置との距離を第一距離として算出する。また、位置算出部３３０は、重合画像内において、対象物位置と第二中心位置とを結ぶ直線に垂直な対象物位置を通る直線が第二全天画像の外周円と交差する点と、対象物位置との距離を第二距離として算出する。
【００４３】
そして、位置算出部３３０は、重合画像内において、対象物位置と第一中心位置とを結ぶ線分を、対象物位置を起点として、第一距離に対する第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置として算出する。
【００４４】
そして、位置算出部３３０は、重合画像内において、変更中心位置と対象物位置との距離を第三距離として算出し、第二中心位置と対象物位置との距離を第四距離として算出し、第二中心位置と変更中心位置との距離を第五距離として算出する。
【００４５】
そして、位置算出部３３０は、第一地点と第二地点との距離である地点間距離Ｌ３の第五距離に対する比率で、第三距離を延長した距離を、第一地点と測定対象物との水平方向の距離である第一水平距離Ｌ１として算出する。また、位置算出部３３０は、地点間距離Ｌ３の第五距離に対する比率で、第四距離を延長した距離を、第二地点と測定対象物との水平方向の距離である第二水平距離Ｌ２として算出する。また、位置算出部３３０は、地点間距離Ｌ３の第五距離に対する比率で、第二距離を延長した距離を、第一地点または第二地点と測定対象物との鉛直方向の距離である鉛直距離Ｈとして算出する。
【００４６】
そして、位置算出部３３０は、算出した第一水平距離Ｌ１と第二水平距離Ｌ２と鉛直距離Ｈとを用いて、測定対象物の水平位置と高さとを算出する。
【００４７】
速度算出部３４０は、所定の第一時刻において位置算出部３３０が算出した測定対象物の位置である第一位置と、当該第一時刻とは異なる所定の第二時刻において位置算出部３３０が算出した測定対象物の位置である第二位置とを用いて、第一時刻から第二時刻までの測定対象物の速度を算出する。
【００４８】
つまり、速度算出部３４０は、記憶部３７０に記憶されている第一位置と第二位置とを記憶部３７０から読み出し、当該測定対象物の速度を算出する。そして、速度算出部３４０は、算出した当該測定対象物の速度を、記憶部３７０に記憶させる。
【００４９】
つまり、画像取得部３１０は、当該第一時刻における第一全天画像及び第二全天画像と、当該第二時刻における第一全天画像及び第二全天画像とを取得し、画像生成部３２０は、当該第一時刻における重合画像と、当該第二時刻における重合画像とを生成し、位置算出部３３０は、当該第一時刻における第一位置と、当該第二時刻における第二位置とを算出することで、速度算出部３４０は、第一時刻から第二時刻までの測定対象物の速度を算出する。
【００５０】
入力部３５０は、例えばキーボードやマウスなどで構成されており、ユーザからの操作を受け付けて、他の処理部に通知する。
【００５１】
表示部３６０は、位置算出部３３０が行う計算の過程を、液晶ディスプレイなどの画面（図示せず）上に表示させる。
【００５２】
記憶部３７０は、測定対象物の位置を測定するためのデータなどを記憶しているメモリである。記憶部３７０は、例えば、第一全天画像、第二全天画像、重合画像や測定対象物の位置または速度の測定に必要な情報などを記憶している。
【００５３】
次に、空中物位置測定装置３００が行う処理について、説明する。なお、以下では、当該測定対象物は雲であるとして、説明を行う。
【００５４】
図３は、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００が行う処理（空中物位置測定方法）の一例を示すフローチャートである。
【００５５】
同図に示すように、空中物位置測定装置３００は、所定の時刻において、以下の処理（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）を繰り返し実施する（ループ１：Ｓ１０２〜Ｓ１１０）。ここでは、空中物位置測定装置３００は、第一時刻と第二時刻において、当該処理を繰り返し実行する。つまり、第一時刻が測定開始時刻であり、第一時刻と第二時刻との間隔は、測定間隔である。なお、当該測定間隔は、特に限定されないが、例えば、１〜２分程度の時間である。
【００５６】
まず、画像取得部３１０は、画像取得ステップとして、第一全天画像と第二全天画像とを取得する（Ｓ１０４）。そして、画像取得部３１０は、取得した第一全天画像と第二全天画像とを、記憶部３７０に記憶させる。ここで、画像取得部３１０が取得する第一全天画像と第二全天画像について、以下に説明する。
【００５７】
図４Ａは、本発明の実施の形態に係る画像取得部３１０が取得する第一全天画像を示す図である。
【００５８】
同図に示すように、画像取得部３１０は、第一地点ＯＡに設置されている第一全天カメラ１００が撮像した画像を第一全天画像Ｚ１として、第一全天カメラ１００から取得する。ここで、第一全天画像Ｚ１は、第一地点ＯＡから天空全体を見上げて撮像された円形状の画像であり、方位については、上方が北、下方が南、右方が西、及び左方が東である。
【００５９】
また、第一全天画像Ｚ１の中心位置である第一中心位置Ｏａは、第一地点ＯＡに対応する第一全天画像Ｚ１上の位置である。また、第一領域Ｒａは、例えば雲３０が撮像されている領域である。また、第一マーカＭａは、測定対象物の位置を示しており、ここでは、図１に示された雲３０の位置Ｐに対応する第一全天画像Ｚ１上の位置である。
【００６０】
なお、第一全天画像Ｚ１内には、天空の雲などの画像が撮像されているが、同図では、当該画像は省略して、第一全天画像Ｚ１を表現している。
【００６１】
また、図４Ｂは、本発明の実施の形態に係る画像取得部３１０が取得する第二全天画像を示す図である。
【００６２】
同図に示すように、画像取得部３１０は、第一地点ＯＢに設置されている第二全天カメラ２００が撮像した画像を第二全天画像Ｚ２として、第二全天カメラ２００から取得する。なお、第二全天画像Ｚ２については、第一全天画像Ｚ１と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６３】
なお、第二全天画像Ｚ２の中心位置である第二中心位置Ｏｂは、第二地点ＯＢに対応する第二全天画像Ｚ２上の位置であり、第二領域Ｒｂは、雲３０が撮像されている領域であり、第二マーカＭｂは、雲３０の位置Ｐに対応する第二全天画像Ｚ２上の位置である。
【００６４】
このように、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とは、異なる地点から撮像されているので、第一領域Ｒａと第二領域Ｒｂ、第一マーカＭａと第二マーカＭｂは、異なる位置に配置される。
【００６５】
なお、第一領域Ｒａ及び第二領域Ｒｂは、後述する画像生成部３２０が重合画像を生成する際の目印となる領域であり、第一領域Ｒａ及び第二領域Ｒｂの位置は、当該目印となる程度の正確性があればよい。
【００６６】
また、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂは、画像生成部３２０が重合画像を生成する際に、正確に位置が定められる。このため、画像取得部３１０が第一全天画像Ｚ１及び第二全天画像Ｚ２を取得する際には、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂの位置の正確性は要求されず、また、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂの位置は取得されなくともよい。
【００６７】
また、画像取得部３１０は、第一全天カメラ１００と第二全天カメラ２００が同時刻に撮像することで、同時刻に撮像された第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを取得するのが好ましいが、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２の撮像時刻が異なっていてもよい。
【００６８】
図３に戻り、次に、画像生成部３２０は、画像生成ステップとして、重合画像を生成する（Ｓ１０６）。つまり、画像生成部３２０は、記憶部３７０に記憶されている第一全天画像と第二全天画像とを記憶部３７０から読み出し、重合画像を生成する。そして、画像生成部３２０は、生成した重合画像を、記憶部３７０に記憶させる。ここで、画像生成部３２０が生成する重合画像について、以下に説明する。
【００６９】
図５は、本発明の実施の形態に係る画像生成部３２０が生成する重合画像を示す図である。
【００７０】
同図に示すように、画像生成部３２０は、図４Ａに示された第一全天画像Ｚ１と、図４Ｂに示された第二全天画像Ｚ２とを、方位を維持しながら重ね合わせることで、重合画像Ｚ３を生成する。
【００７１】
具体的には、画像生成部３２０は、第一全天画像Ｚ１に含まれる測定対象物の画像と、第二全天画像Ｚ２に含まれる測定対象物の画像とが一致するように、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを重ね合わせて重合画像Ｚ３を生成する。
【００７２】
つまり、画像生成部３２０は、第一全天画像Ｚ１の第一領域Ｒａ内の画像と、第二全天画像Ｚ２の第二領域Ｒｂ内の画像とを画像処理によって解析し、当該２つの画像が一致するように、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを重ね合わせる。なお、画像生成部３２０は、第一全天画像Ｚ１内の全画像と、第二全天画像Ｚ２内の全画像とを画像処理によって解析して、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを重ね合わせることにしてもよい。
【００７３】
そして、画像生成部３２０は、生成した重合画像Ｚ３上において、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂが同一位置になるように、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂの位置を定める。なお、この第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂは、重合画像Ｚ３上での測定対象物の位置を示しているため、以下、対象物位置Ｍとして説明を行う。
【００７４】
図３に戻り、次に、位置算出部３３０は、位置算出ステップとして、測定対象物の位置を算出する（Ｓ１０８）。つまり、位置算出部３３０は、記憶部３７０に記憶されている重合画像を記憶部３７０から読み出し、当該測定対象物の位置を算出する。そして、位置算出部３３０は、算出した当該測定対象物の位置を、記憶部３７０に記憶させる。
【００７５】
具体的には、位置算出部３３０は、画像生成部３２０が生成した重合画像Ｚ３内における、第一全天画像Ｚ１の中心位置である第一中心位置Ｏａと、第二全天画像Ｚ２の中心位置である第二中心位置Ｏｂと、測定対象物の位置である対象物位置Ｍとの位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する。なお、位置算出部３３０が測定対象物の位置を算出する処理の詳細な説明については、後述する。
【００７６】
そして、上記処理（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）が、第一時刻と第二時刻において繰り返し実行されることで（ループ１：Ｓ１０２〜Ｓ１１０）、位置算出部３３０は、第一時刻における測定対象物の第一位置と、第一時刻とは異なる第二時刻における測定対象物の第二位置とを算出し、記憶部３７０に記憶させる。
【００７７】
そして、速度算出部３４０は、位置算出部３３０が算出した第一位置と第二位置とを用いて、第一時刻から第二時刻までの測定対象物の速度を算出する（Ｓ１１２）。つまり、速度算出部３４０は、記憶部３７０に記憶されている第一位置と第二位置とを記憶部３７０から読み出し、当該測定対象物の速度を算出する。そして、速度算出部３４０は、算出した当該測定対象物の速度を、記憶部３７０に記憶させる。
【００７８】
以上により、空中物位置測定装置３００が行う処理（空中物位置測定方法）は、終了する。
【００７９】
次に、位置算出部３３０が測定対象物の位置を算出する処理（図３のＳ１０８）について、詳細に説明する。
【００８０】
図６は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が測定対象物の位置を算出する処理の詳細を示すフローチャートである。
【００８１】
同図に示すように、まず、位置算出部３３０は、第一距離及び第二距離を算出する（Ｓ２０２）。ここで、位置算出部３３０が第一距離及び第二距離を算出する処理について、以下に詳細に説明する。
【００８２】
図７は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が第一距離及び第二距離を算出する処理を説明する図である。
【００８３】
同図に示すように、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、対象物位置Ｍと第一中心位置Ｏａとを結ぶ直線に垂直な対象物位置Ｍを通る直線が第一全天画像Ｚ１の外周円と交差する点Ｐａと、対象物位置Ｍとの距離を第一距離として算出する。
【００８４】
具体的には、位置算出部３３０は、対象物位置Ｍを起点とし、第一中心位置Ｏａを終点とするベクトルを、ベクトルＶ１として算出する。そして、位置算出部３３０は、ベクトルＶ１に垂直なベクトルで、対象物位置Ｍを起点とし、第一全天画像Ｚ１の外周円上の点Ｐａを終点とするベクトルを、ベクトルＶ２として算出する。そして、位置算出部３３０は、ベクトルＶ２の大きさを、第一距離として算出する。
【００８５】
なお、ベクトルＶ１は、図１に示された太陽光発電設備２０から第一地点ＯＡまでのベクトルに対応する第一全天画像Ｚ１上のベクトルであり、ベクトルＶ１の大きさは、太陽光発電設備２０と第一地点ＯＡとの距離である第一水平距離Ｌ１に対応している。また、ベクトルＶ２は、太陽光発電設備２０から雲３０までのベクトルに対応する第一全天画像Ｚ１上のベクトルであり、ベクトルＶ２の大きさである第一距離は、雲３０の高さである鉛直距離Ｈに対応している。
【００８６】
また、位置算出部３３０は、同様に、重合画像Ｚ３内において、対象物位置Ｍと第二中心位置Ｏｂとを結ぶ直線に垂直な対象物位置Ｍを通る直線が第二全天画像Ｚ２の外周円と交差する点Ｐｂと、対象物位置Ｍとの距離を第二距離として算出する。
【００８７】
具体的には、位置算出部３３０は、対象物位置Ｍを起点とし、第二中心位置Ｏｂを終点とするベクトルを、ベクトルＶ３として算出する。そして、位置算出部３３０は、ベクトルＶ３に垂直なベクトルで、対象物位置Ｍを起点とし、第二全天画像Ｚ２の外周円上の点Ｐｂを終点とするベクトルを、ベクトルＶ４として算出する。そして、位置算出部３３０は、ベクトルＶ４の大きさを、第二距離として算出する。
【００８８】
なお、ベクトルＶ３は、図１に示された太陽光発電設備２０から第二地点ＯＢまでのベクトルに対応する第二全天画像Ｚ２上のベクトルであり、ベクトルＶ３の大きさは、太陽光発電設備２０と第二地点ＯＢとの距離である第二水平距離Ｌ２に対応している。また、ベクトルＶ４は、太陽光発電設備２０から雲３０までのベクトルに対応する第二全天画像Ｚ２上のベクトルであり、ベクトルＶ４の大きさである第二距離は、雲３０の高さである鉛直距離Ｈに対応している。
【００８９】
なお、全天画像は、全天カメラの性能にもよるが、水平方向から１０°程度まで上空の領域が撮像されない。このため、位置算出部３３０は、外周円の径を当該１０°分補正して、上記算出を行う。また、位置算出部３３０は、以降の算出を行う場合にも、必要に応じて同様の補正を行うこととする。
【００９０】
図６に戻り、次に、位置算出部３３０は、変更中心位置を算出する（Ｓ２０４）。ここで、位置算出部３３０が変更中心位置を算出する処理について、以下に詳細に説明する。
【００９１】
図８は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が変更中心位置を算出する処理を説明する図である。
【００９２】
同図に示すように、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、対象物位置Ｍと第一中心位置Ｏａとを結ぶ線分を、対象物位置Ｍを起点として、第一距離に対する第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置Ｏａ’として算出する。
【００９３】
つまり、位置算出部３３０は、線分Ｍ−Ｐａの長さである第一距離が線分Ｍ−Ｐｂの長さである第二距離になるように、三角形Ｏａ−Ｍ−Ｐａを拡大または縮小して、三角形Ｏａ’−Ｍ−Ｐａ’を生成することで、変更中心位置Ｏａ’を算出する。例えば、位置算出部３３０は、図７に示されたベクトルＶ２、Ｖ４の大きさである｜Ｖ２｜、｜Ｖ４｜とベクトルＶ１とを用いて、ベクトルＭ−Ｏａ’が、以下の式１になるように、変更中心位置Ｏａ’を算出する。
【００９４】
ベクトルＭ−Ｏａ’＝（｜Ｖ４｜／｜Ｖ２｜）×ベクトルＶ１ （式１）
【００９５】
このように、第一全天画像Ｚ１上の画像と第二全天画像Ｚ２上の画像とでは、縮尺が異なるため、当該縮尺を一致させるために、雲の高さに相当する第一距離を第二距離に一致させることで、第一全天画像Ｚ１上の画像の縮尺を調整する。これにより、水平距離成分である線分Ｍ−Ｏａ’と線分Ｍ−Ｏｂとを同じ縮尺に合わせることができる。
【００９６】
図６に戻り、次に、位置算出部３３０は、第三距離、第四距離及び第五距離を算出する（Ｓ２０６）。ここで、位置算出部３３０が第三距離、第四距離及び第五距離を算出する処理について、以下に詳細に説明する。
【００９７】
図９は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が第三距離、第四距離及び第五距離を算出する処理を説明する図である。
【００９８】
同図に示すように、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、変更中心位置Ｏａ’と対象物位置Ｍとの距離を、第三距離ｌ１として算出する。また、位置算出部３３０は、第二中心位置Ｏｂと対象物位置Ｍとの距離を、第四距離ｌ２として算出する。また、位置算出部３３０は、第二中心位置Ｏｂと変更中心位置Ｏａ’との距離を、第五距離ｌ３として算出する。
【００９９】
ここで、重合画像Ｚ３内における第三距離ｌ１は、図１に示された太陽光発電設備２０の設置位置Ｑと第一地点ＯＡとの距離である第一水平距離Ｌ１に対応しており、第四距離ｌ２は、当該設置位置Ｑと第二地点ＯＢとの距離である第二水平距離Ｌ２に対応しており、第五距離ｌ３は、第一地点ＯＡと第二地点ＯＢとの距離である地点間距離Ｌ３に対応している。また、第二距離ｈは、当該設置位置Ｑと雲３０の位置Ｐとの距離である雲の高さである鉛直距離Ｈに対応している。
【０１００】
つまり、第三距離ｌ１、第四距離ｌ２、第五距離ｌ３及び第二距離ｈは、それぞれ第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２、地点間距離Ｌ３及び鉛直距離Ｈを同じ縮尺で縮小したものである。
【０１０１】
図６に戻り、次に、位置算出部３３０は、第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２及び鉛直距離Ｈを算出する（Ｓ２０８）。ここで、位置算出部３３０が第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２及び鉛直距離Ｈを算出する処理について、以下に詳細に説明する。
【０１０２】
図１０は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２及び鉛直距離Ｈを算出する処理を説明する図である。
【０１０３】
同図は、図１に示した雲３０の位置Ｐと、太陽光発電設備２０の設置位置Ｑと、第一全天カメラ１００が設置されている第一地点ＯＡと、第二全天カメラ２００が設置されている第二地点ＯＢとの位置関係を示している。なお、点ＰＡ及び点ＭＡは、第一全天画像Ｚ１上の点Ｐａ’及び点Ｍａに対応する点であり、点ＰＢ及び点ＭＢは、第二全天画像Ｚ２の点Ｐｂ及び点Ｍｂに対応する点である。
【０１０４】
そして、三角形ＯＡ−ＭＡ−ＰＡは、重合画像Ｚ３内における三角形Ｏａ’−Ｍ−Ｐａ’と相似形であり、三角形ＯＡ−Ｑ−Ｐとも相似形であるため、三角形Ｏａ’−Ｍ−Ｐａ’と三角形ＯＡ−Ｑ−Ｐとは、相似形である。また同様に、三角形ＯＢ−ＭＢ−ＰＢは、重合画像Ｚ３内における三角形Ｏｂ−Ｍ−Ｐｂと相似形であり、三角形ＯＢ−Ｑ−Ｐとも相似形であるため、三角形Ｏｂ−Ｍ−Ｐｂと三角形ＯＡ−Ｑ−Ｐとは、相似形である。
【０１０５】
このため、重合画像Ｚ３内における第三距離ｌ１、第四距離ｌ２、第五距離ｌ３及び第二距離ｈは、それぞれ第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２、地点間距離Ｌ３及び鉛直距離Ｈを同じ比率で縮小したものである。そして、当該同じ比率とは、第一地点ＯＡと第二地点ＯＢとの距離である地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率である。
【０１０６】
以上から、位置算出部３３０は、以下の式２に示すように、地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率で、第三距離ｌ１を延長した距離を、第一地点ＯＡと測定対象物である雲３０との水平方向の距離である第一水平距離Ｌ１として算出する。
【０１０７】
第一水平距離Ｌ１＝地点間距離Ｌ３／第五距離ｌ３×第三距離ｌ１ （式２）
【０１０８】
また、位置算出部３３０は、以下の式３に示すように、地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率で、第四距離ｌ２を延長した距離を、第二地点ＯＢと測定対象物である雲３０との水平方向の距離である第二水平距離Ｌ２として算出する。
【０１０９】
第二水平距離Ｌ２＝地点間距離Ｌ３／第五距離ｌ３×第四距離ｌ２ （式３）
【０１１０】
また、位置算出部３３０は、以下の式４に示すように、地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率で、第二距離ｈを延長した距離を、第一地点ＯＡまたは第二地点ＯＢと測定対象物である雲３０との鉛直方向の距離である鉛直距離Ｈとして算出する。
【０１１１】
鉛直距離Ｈ＝地点間距離Ｌ３／第五距離ｌ３×第二距離ｈ （式４）
【０１１２】
図６に戻り、最後に、位置算出部３３０は、算出した第一水平距離Ｌ１と第二水平距離Ｌ２と鉛直距離Ｈとを用いて、測定対象物の水平位置と高さとを算出する（Ｓ２１０）。つまり、位置算出部３３０は、上記式２〜４の計算結果を用いて、所定の基準点からの、測定対象物である雲３０の位置Ｐの水平位置と高さとを算出する。
【０１１３】
なお、以上の位置算出部３３０が行う計算の過程については、表示部３６０が、随時、液晶ディスプレイなどの画面上に表示させている。
【０１１４】
以上により、位置算出部３３０が測定対象物の位置を算出する処理（図３のＳ１０８）は、終了する。
【０１１５】
以上のように、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００によれば、異なる２地点における全天カメラの画像である第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを、測定対象物の画像が一致するように重ね合わせて重合画像Ｚ３を生成し、当該重合画像Ｚ３内における、第一全天画像Ｚ１の中心と第二全天画像Ｚ２の中心と測定対象物との位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する。つまり、２枚の全天画像を測定対象物の画像が一致するように重ね合わせて重合画像Ｚ３を生成すればよいため、従来の雲画像にマーカを仮想的に配置するというような必要がない。このため、空中に配置される雲などの測定対象物の形状に特徴が少ない場合でも、容易に正確に測定対象物の画像を一致させて重合画像Ｚ３を生成することができるので、測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【０１１６】
また、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、対象物位置と第一全天画像Ｚ１の外周円上の一点とを結ぶ線分の長さを第一距離として算出し、対象物位置と第二全天画像Ｚ２の外周円上の一点とを結ぶ線分の長さを第二距離として算出して、当該第一距離と第二距離とを用いて、測定対象物の位置を算出する。つまり、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内における測定対象物の高さに対応する距離として、第一距離と第二距離とを算出して、測定対象物の位置を算出する。このように、測定対象物の高さに対応する第一距離と第二距離とを用いて算出を行うことで、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【０１１７】
また、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、第一距離が第二距離の長さになるように、対象物位置Ｍと第一中心位置Ｏａとを結ぶ線分を延長または短縮して、線分の終点を変更中心位置Ｏａ’として算出し、当該変更中心位置Ｏａ’を用いて、測定対象物の位置を算出する。つまり、第一距離と第二距離とは、測定対象物の高さに対応する距離であるので、第一距離と第二距離の長さが一致するように縮尺を調整する。これにより、鉛直方向の成分の縮尺が同じになるように調整されるので、水平方向の成分も同じ縮尺になる。このため、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２を同じ縮尺に調整することで、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【０１１８】
また、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、第一地点及び第二地点間における地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率から、変更中心位置Ｏａ’と対象物位置Ｍとの距離を延長して第一地点ＯＡと測定対象物との水平方向の距離を算出し、第二中心位置Ｏｂと対象物位置Ｍとの距離を延長して第二地点ＯＢと測定対象物との水平方向の距離を算出し、第二中心位置Ｏｂと変更中心位置Ｏａ’との距離を延長して測定対象物の鉛直方向の高さを算出することで、測定対象物の水平位置と高さを算出する。つまり、従来のように方位角や高度角を求めて三角関数計算を行う必要がなく、距離を用いた縮尺計算によって、測定対象物の水平位置と高さを算出することができる。このため、複雑な計算を行うことがなく、容易に、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を正確に測定することができる。
【０１１９】
また、測定対象物は、雲である。このため、測定対象物が形状に特徴が少ない雲であっても、測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【０１２０】
また、空中物位置測定装置３００は、位置算出部３３０が行う計算の過程を画面上に表示させる。これにより、ユーザが、空中物位置測定装置３００が行う計算過程を視覚的に確認することができるので、ユーザによる測定状況の把握や、不具合の発見などをリアルタイムに行うことができる。
【０１２１】
また、空中物位置測定装置３００は、異なる２つの時刻における測定対象物の位置を算出することで、当該測定対象物の速度を算出する。ここで、例えば測定対象物が雲であれば、雲は高さによって移動速度が異なるため、移動速度の予測が困難である。このため、雲の移動速度を算出することで、雲の動きを正確に予測することができるので、太陽光発電の発電出力を予測することができる。
【０１２２】
また、本発明は、このような空中物位置測定装置３００として実現することができるだけでなく、異なる２地点に配置される２台の全天カメラである第一全天カメラ１００及び第二全天カメラ２００と、当該２台の全天カメラによって撮像された２つの全天画像を用いて空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置３００とを備える空中物位置測定システム１０としても実現することができる。
【０１２３】
これにより、２台の全天カメラで並行して異なる２地点における全天画像を撮像することで、リアルタイムに測定対象物の位置を測定することができる。
【０１２４】
以上、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００及び空中物位置測定システム１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１２５】
例えば、本実施の形態では、測定対象物は雲であり、空中物位置測定装置３００は、雲の位置を測定することとした。しかし、測定対象物は雲には限定されず、ビルなどの建築物であってもよいし、飛行機などの飛行物体であってもよい。
【０１２６】
また、本実施の形態では、空中物位置測定システム１０は、２台の全天カメラを備えており、空中物位置測定装置３００は、２台の全天カメラからの全天画像を用いて、測定対象物の位置を測定することとした。しかし、空中物位置測定システム１０は、１台の全天カメラしか備えておらず、当該１台の全天カメラを移動させて２地点における全天画像を撮像することで、空中物位置測定装置３００が測定対象物の位置を測定することにしてもよい。
【０１２７】
また、本実施の形態では、空中物位置測定装置３００は、速度算出部３４０を備えており、速度算出部３４０により測定対象物の速度を算出することとしたが、空中物位置測定装置３００は、速度算出部３４０を備えておらず、測定対象物の速度は算出しないことにしてもよい。
【０１２８】
また、本実施の形態では、空中物位置測定装置３００は、表示部３６０を備えており、位置算出部３３０が行う計算の過程を画面上に表示させることとしたが、空中物位置測定装置３００は、表示部３６０を備えておらず、当該表示をしないことにしてもよい。また、同様に、空中物位置測定装置３００は、入力部３５０を備えていないことにしてもよい。
【０１２９】
また、本発明は、このような空中物位置測定装置３００として実現することができるだけでなく、当該空中物位置測定装置３００に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする空中物位置測定方法としても実現することができる。また、空中物位置測定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる空中物位置測定装置等に適用できる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０ 空中物位置測定システム
２０ 太陽光発電設備
３０ 雲
１００ 第一全天カメラ
２００ 第二全天カメラ
３００ 空中物位置測定装置
３１０ 画像取得部
３２０ 画像生成部
３３０ 位置算出部
３４０ 速度算出部
３５０ 入力部
３６０ 表示部
３７０ 記憶部
Ｈ 鉛直距離
ｈ 第二距離
Ｌ１ 第一水平距離
Ｌ２ 第二水平距離
Ｌ３ 地点間距離
ｌ１ 第三距離
ｌ２ 第四距離
ｌ３ 第五距離
Ｍ 対象物位置
Ｍａ 第一マーカ
Ｍｂ 第二マーカ
ＯＡ 第一地点
Ｏａ 第一中心位置
Ｏａ’ 変更中心位置
ＯＢ 第二地点
Ｏｂ 第二中心位置
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ ベクトル
Ｚ１ 第一全天画像
Ｚ２ 第二全天画像
Ｚ３ 重合画像
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置、空中物位置測定システム及び空中物位置測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電などの分散型電源を設置し、当該太陽光発電と商用電力系統からの電力により、消費する電力負荷に電力を供給する需要家が増えてきている。ここで、太陽光発電を有効に活用するためには、太陽光発電の発電出力を予測することが重要であるが、太陽光発電の発電出力を予測するには、太陽の光を遮る雲の位置を測定し、当該雲の動きを予測する必要がある。
【０００３】
このため、従来、全天カメラを用いて撮像された画像に地上での風向風速データを組み合わせ、雲の動きを予測して太陽光発電の発電出力を予測する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法では、太陽光発電パネルの設置地点に配置した全天カメラの画像から得られる雲の動きと、地上の観測機器から得られる風向風速データとから、雲の動きを予測して、太陽光発電の発電出力を予測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５２９４０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、上記従来の手法においては、雲の動きを正確に予測することができないという問題がある。
【０００６】
つまり、雲は高さによって移動方向や速度が異なるため、雲の動きを正確に予測するには、雲の位置（水平位置と高さ）を測定することが必要である。そして、上記特許文献１に開示されている手法は、この雲の位置を測定して雲の動きを予測しているのではないため、当該手法では、雲の動きを正確に予測することができない。
【０００７】
また、雲の位置を測定する手法としては、２地点からの三角測量により雲の位置を測定する手法が考えられる。しかし、この手法では、２地点から撮像した２枚の雲画像に仮想的にマーカ（基準点）を配置する必要があるが、雲には図形上の特徴が少ないため、当該２枚の雲画像の同じ位置にマーカを配置することは困難である。また、この手法では、方位角や高度角を求めた上で三角関数を用いた計算を行う必要があるため、計算が複雑であり、計算の処理負荷が大きい。
【０００８】
このように、従来の手法では、雲の位置を正確に測定することが困難なために、雲の動きを正確に予測することができない。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる空中物位置測定装置、空中物位置測定システム及び空中物位置測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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る空中物位置測定装置は、空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置であって、第一地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第一全天画像と、前記第一地点と異なる第二地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第二全天画像とを取得する画像取得部と、前記第一全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第一対象物画像と、前記第二全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、前記第一全天画像と前記第二全天画像とを方位を維持しながら重ね合わせて得られる画像である重合画像を生成する画像生成部と、生成された前記重合画像内における、前記第一全天画像の中心位置である第一中心位置と前記第二全天画像の中心位置である第二中心位置と前記測定対象物の位置である対象物位置との位置関係から、空中に配置されている前記測定対象物の位置を算出する位置算出部とを備える。
【００１１】
これによれば、空中物位置測定装置は、異なる２地点における全天カメラの画像である第一全天画像と第二全天画像とを、測定対象物の画像が一致するように重ね合わせて重合画像を生成し、当該重合画像内における、第一全天画像の中心と第二全天画像の中心と測定対象物との位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する。つまり、２枚の全天画像を測定対象物の画像が一致するように重ね合わせて重合画像を生成すればよいため、従来の雲画像にマーカを仮想的に配置するというような必要がない。このため、空中に配置される雲などの測定対象物の形状に特徴が少ない場合でも、容易に正確に測定対象物の画像を一致させて重合画像を生成することができるので、測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【００１２】
また、好ましくは、前記位置算出部は、前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第一全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第一距離として算出し、前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第二中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第二全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第二距離として算出し、算出した前記第一距離と前記第二距離とを用いて、前記測定対象物の位置を算出する。
【００１３】
これによれば、位置算出部は、重合画像内において、対象物位置と第一全天画像の外周円上の一点とを結ぶ線分の長さを第一距離として算出し、対象物位置と第二全天画像の外周円上の一点とを結ぶ線分の長さを第二距離として算出して、当該第一距離と第二距離とを用いて、測定対象物の位置を算出する。つまり、位置算出部は、重合画像内における測定対象物の高さに対応する距離として、第一距離と第二距離とを算出して、測定対象物の位置を算出する。このように、測定対象物の高さに対応する第一距離と第二距離とを用いて算出を行うことで、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記位置算出部は、さらに、前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ線分を、前記対象物位置を起点として、前記第一距離に対する前記第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置として算出し、算出した前記変更中心位置を用いて、前記測定対象物の位置を算出する。
【００１５】
これによれば、位置算出部は、重合画像内において、第一距離が第二距離の長さになるように、対象物位置と第一中心位置とを結ぶ線分を延長または短縮して、線分の終点を変更中心位置として算出し、当該変更中心位置を用いて、測定対象物の位置を算出する。つまり、第一距離と第二距離とは、測定対象物の高さに対応する距離であるので、第一距離と第二距離の長さが一致するように縮尺を調整する。これにより、鉛直方向の成分の縮尺が同じになるように調整されるので、水平方向の成分も同じ縮尺になる。このため、第一全天画像と第二全天画像を同じ縮尺に調整することで、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【００１６】
また、好ましくは、前記位置算出部は、さらに、前記重合画像内において、前記変更中心位置と前記対象物位置との距離を第三距離として算出し、前記第二中心位置と前記対象物位置との距離を第四距離として算出し、前記第二中心位置と前記変更中心位置との距離を第五距離として算出し、前記第一地点と前記第二地点との距離である地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第三距離を延長した距離を、前記第一地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第一水平距離として算出し、前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第四距離を延長した距離を、前記第二地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第二水平距離として算出し、前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第二距離を延長した距離を、前記第一地点または前記第二地点と前記測定対象物との鉛直方向の距離である鉛直距離として算出し、算出した前記第一水平距離と前記第二水平距離と前記鉛直距離とを用いて、前記測定対象物の水平位置と高さとを算出する。
【００１７】
これによれば、位置算出部は、重合画像内において、第一地点及び第二地点間の距離の第五距離に対する比率から、変更中心位置と対象物位置との距離を延長して第一地点と測定対象物との水平方向の距離を算出し、第二中心位置と対象物位置との距離を延長して第二地点と測定対象物との水平方向の距離を算出し、第二中心位置と変更中心位置との距離を延長して測定対象物の鉛直方向の高さを算出することで、測定対象物の水平位置と高さを算出する。つまり、従来のように方位角や高度角を求めて三角関数計算を行う必要がなく、距離を用いた縮尺計算によって、測定対象物の水平位置と高さを算出することができる。このため、複雑な計算を行うことがなく、容易に、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を正確に測定することができる。
【００１８】
また、好ましくは、前記測定対象物は、雲である。
【００１９】
これによれば、測定対象物は、雲である。このため、測定対象物が形状に特徴が少ない雲であっても、測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【００２０】
また、好ましくは、さらに、前記位置算出部が行う計算の過程を画面上に表示させる表示部を備える。
【００２１】
これによれば、空中物位置測定装置は、位置算出部が行う計算の過程を画面上に表示させる。これにより、ユーザが、空中物位置測定装置が行う計算過程を視覚的に確認することができるので、ユーザによる測定状況の把握や、不具合の発見などをリアルタイムに行うことができる。
【００２２】
また、好ましくは、前記画像取得部は、所定の第一時刻における前記第一全天画像及び前記第二全天画像と、前記第一時刻とは異なる所定の第二時刻における前記第一全天画像及び前記第二全天画像とを取得し、前記画像生成部は、前記第一時刻における前記重合画像と、前記第二時刻における前記重合画像とを生成し、前記位置算出部は、前記第一時刻における前記測定対象物の位置である第一位置と、前記第二時刻における前記測定対象物の位置である第二位置とを算出し、前記空中物位置測定装置は、さらに、前記位置算出部が算出した前記第一位置と前記第二位置とを用いて、前記第一時刻から前記第二時刻までの前記測定対象物の速度を算出する速度算出部を備える。
【００２３】
これによれば、空中物位置測定装置は、異なる２つの時刻における測定対象物の位置を算出することで、当該測定対象物の速度を算出する。ここで、例えば測定対象物が雲であれば、雲は高さによって移動速度が異なるため、移動速度の予測が困難である。このため、雲の移動速度を算出することで、雲の動きを正確に予測することができるので、太陽光発電の発電出力を予測することができる。
【００２４】
なお、本発明は、このような空中物位置測定装置として実現することができるだけでなく、異なる２地点に配置される２台の全天カメラと、当該２台の全天カメラによって撮像された２つの全天画像を用いて空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置とを備える空中物位置測定システムとしても実現することができる。
【００２５】
これにより、２台の全天カメラで並行して異なる２地点における全天画像を撮像することで、リアルタイムに測定対象物の位置を測定することができる。
【００２６】
また、本発明は、このような空中物位置測定装置として実現することができるだけでなく、当該空中物位置測定装置に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする空中物位置測定方法としても実現することができる。また、空中物位置測定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる空中物位置測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置を備える空中物位置測定システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施の形態に係る画像取得部が取得する第一全天画像を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施の形態に係る画像取得部が取得する第二全天画像を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る画像生成部が生成する重合画像を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る位置算出部が測定対象物の位置を算出する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に係る位置算出部が第一距離及び第二距離を算出する処理を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る位置算出部が変更中心位置を算出する処理を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る位置算出部が第三距離、第四距離及び第五距離を算出する処理を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る位置算出部が第一水平距離、第二水平距離及び鉛直距離を算出する処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置及び空中物位置測定システムについて、説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００を備える空中物位置測定システム１０の構成を示す図である。
【００３１】
同図に示すように、空中物位置測定システム１０は、空中に配置される測定対象物（空中物）の位置を測定するためのシステムであり、第一全天カメラ１００と、第二全天カメラ２００と、空中物位置測定装置３００とを備えている。
【００３２】
第一全天カメラ１００は、第一地点ＯＡに設置された全天カメラである。ここで、第一地点ＯＡは、太陽光発電設備２０の設置位置Ｑから、距離Ｌ１（以下、第一水平距離Ｌ１という）離れた場所であることとする。また、全天カメラとは、天空全体を１枚の感光材料に撮像するためのカメラであり、円形状の画像を生成する。
【００３３】
第二全天カメラ２００は、第二地点ＯＢに設置された全天カメラである。ここで、第二地点ＯＢは、太陽光発電設備２０の設置位置Ｑから距離Ｌ２（以下、第二水平距離Ｌ２という）離れた場所、及び第一地点ＯＡから距離Ｌ３（以下、地点間距離Ｌ３という）離れた場所であることとする。
【００３４】
空中物位置測定装置３００は、第一全天カメラ１００及び第二全天カメラ２００と接続され、第一全天カメラ１００及び第二全天カメラ２００が撮像した全天画像を用いて、空中に配置される測定対象物の位置を測定する装置である。測定対象物は、例えば雲であり、ここでは、空中物位置測定装置３００は、太陽光発電設備２０の設置位置Ｑから鉛直上方向に距離Ｈ（以下、鉛直距離Ｈという）離れた雲３０の位置Ｐを測定することとする。
【００３５】
次に、空中物位置測定装置３００の詳細な機能構成について、説明する。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００の機能的な構成を示すブロック図である。
【００３７】
同図に示すように、空中物位置測定装置３００は、画像取得部３１０と、画像生成部３２０と、位置算出部３３０と、速度算出部３４０と、入力部３５０と、表示部３６０と、記憶部３７０とを備えている。
【００３８】
画像取得部３１０は、第一地点ＯＡにおいて第一全天カメラ１００を用いて撮像された画像である第一全天画像と、第一地点ＯＡと異なる第二地点ＯＢにおいて第二全天カメラ２００を用いて撮像された画像である第二全天画像とを取得する。そして、画像取得部３１０は、取得した第一全天画像と第二全天画像とを、記憶部３７０に記憶させる。
【００３９】
画像生成部３２０は、第一全天画像に含まれる測定対象物の画像である第一対象物画像と、第二全天画像に含まれる測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、第一全天画像と第二全天画像とを方位を維持しながら重ね合わせて得られる画像である重合画像を生成する。
【００４０】
つまり、画像生成部３２０は、記憶部３７０に記憶されている第一全天画像と第二全天画像とを記憶部３７０から読み出し、重合画像を生成する。そして、画像生成部３２０は、生成した重合画像を、記憶部３７０に記憶させる。
【００４１】
位置算出部３３０は、画像生成部３２０が生成した重合画像内における、第一全天画像の中心位置である第一中心位置と第二全天画像の中心位置である第二中心位置と測定対象物の位置である対象物位置との位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する。つまり、位置算出部３３０は、記憶部３７０に記憶されている重合画像を記憶部３７０から読み出し、当該測定対象物の位置を算出する。そして、位置算出部３３０は、算出した当該測定対象物の位置を、記憶部３７０に記憶させる。
【００４２】
具体的には、位置算出部３３０は、重合画像内において、対象物位置と第一中心位置とを結ぶ直線に垂直な対象物位置を通る直線が第一全天画像の外周円と交差する点と、対象物位置との距離を第一距離として算出する。また、位置算出部３３０は、重合画像内において、対象物位置と第二中心位置とを結ぶ直線に垂直な対象物位置を通る直線が第二全天画像の外周円と交差する点と、対象物位置との距離を第二距離として算出する。
【００４３】
そして、位置算出部３３０は、重合画像内において、対象物位置と第一中心位置とを結ぶ線分を、対象物位置を起点として、第一距離に対する第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置として算出する。
【００４４】
そして、位置算出部３３０は、重合画像内において、変更中心位置と対象物位置との距離を第三距離として算出し、第二中心位置と対象物位置との距離を第四距離として算出し、第二中心位置と変更中心位置との距離を第五距離として算出する。
【００４５】
そして、位置算出部３３０は、第一地点と第二地点との距離である地点間距離Ｌ３の第五距離に対する比率で、第三距離を延長した距離を、第一地点と測定対象物との水平方向の距離である第一水平距離Ｌ１として算出する。また、位置算出部３３０は、地点間距離Ｌ３の第五距離に対する比率で、第四距離を延長した距離を、第二地点と測定対象物との水平方向の距離である第二水平距離Ｌ２として算出する。また、位置算出部３３０は、地点間距離Ｌ３の第五距離に対する比率で、第二距離を延長した距離を、第一地点または第二地点と測定対象物との鉛直方向の距離である鉛直距離Ｈとして算出する。
【００４６】
そして、位置算出部３３０は、算出した第一水平距離Ｌ１と第二水平距離Ｌ２と鉛直距離Ｈとを用いて、測定対象物の水平位置と高さとを算出する。
【００４７】
速度算出部３４０は、所定の第一時刻において位置算出部３３０が算出した測定対象物の位置である第一位置と、当該第一時刻とは異なる所定の第二時刻において位置算出部３３０が算出した測定対象物の位置である第二位置とを用いて、第一時刻から第二時刻までの測定対象物の速度を算出する。
【００４８】
つまり、速度算出部３４０は、記憶部３７０に記憶されている第一位置と第二位置とを記憶部３７０から読み出し、当該測定対象物の速度を算出する。そして、速度算出部３４０は、算出した当該測定対象物の速度を、記憶部３７０に記憶させる。
【００４９】
つまり、画像取得部３１０は、当該第一時刻における第一全天画像及び第二全天画像と、当該第二時刻における第一全天画像及び第二全天画像とを取得し、画像生成部３２０は、当該第一時刻における重合画像と、当該第二時刻における重合画像とを生成し、位置算出部３３０は、当該第一時刻における第一位置と、当該第二時刻における第二位置とを算出することで、速度算出部３４０は、第一時刻から第二時刻までの測定対象物の速度を算出する。
【００５０】
入力部３５０は、例えばキーボードやマウスなどで構成されており、ユーザからの操作を受け付けて、他の処理部に通知する。
【００５１】
表示部３６０は、位置算出部３３０が行う計算の過程を、液晶ディスプレイなどの画面（図示せず）上に表示させる。
【００５２】
記憶部３７０は、測定対象物の位置を測定するためのデータなどを記憶しているメモリである。記憶部３７０は、例えば、第一全天画像、第二全天画像、重合画像や測定対象物の位置または速度の測定に必要な情報などを記憶している。
【００５３】
次に、空中物位置測定装置３００が行う処理について、説明する。なお、以下では、当該測定対象物は雲であるとして、説明を行う。
【００５４】
図３は、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００が行う処理（空中物位置測定方法）の一例を示すフローチャートである。
【００５５】
同図に示すように、空中物位置測定装置３００は、所定の時刻において、以下の処理（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）を繰り返し実施する（ループ１：Ｓ１０２〜Ｓ１１０）。ここでは、空中物位置測定装置３００は、第一時刻と第二時刻において、当該処理を繰り返し実行する。つまり、第一時刻が測定開始時刻であり、第一時刻と第二時刻との間隔は、測定間隔である。なお、当該測定間隔は、特に限定されないが、例えば、１〜２分程度の時間である。
【００５６】
まず、画像取得部３１０は、画像取得ステップとして、第一全天画像と第二全天画像とを取得する（Ｓ１０４）。そして、画像取得部３１０は、取得した第一全天画像と第二全天画像とを、記憶部３７０に記憶させる。ここで、画像取得部３１０が取得する第一全天画像と第二全天画像について、以下に説明する。
【００５７】
図４Ａは、本発明の実施の形態に係る画像取得部３１０が取得する第一全天画像を示す図である。
【００５８】
同図に示すように、画像取得部３１０は、第一地点ＯＡに設置されている第一全天カメラ１００が撮像した画像を第一全天画像Ｚ１として、第一全天カメラ１００から取得する。ここで、第一全天画像Ｚ１は、第一地点ＯＡから天空全体を見上げて撮像された円形状の画像であり、方位については、上方が北、下方が南、右方が西、及び左方が東である。
【００５９】
また、第一全天画像Ｚ１の中心位置である第一中心位置Ｏａは、第一地点ＯＡに対応する第一全天画像Ｚ１上の位置である。また、第一領域Ｒａは、例えば雲３０が撮像されている領域である。また、第一マーカＭａは、測定対象物の位置を示しており、ここでは、図１に示された雲３０の位置Ｐに対応する第一全天画像Ｚ１上の位置である。
【００６０】
なお、第一全天画像Ｚ１内には、天空の雲などの画像が撮像されているが、同図では、当該画像は省略して、第一全天画像Ｚ１を表現している。
【００６１】
また、図４Ｂは、本発明の実施の形態に係る画像取得部３１０が取得する第二全天画像を示す図である。
【００６２】
同図に示すように、画像取得部３１０は、第一地点ＯＢに設置されている第二全天カメラ２００が撮像した画像を第二全天画像Ｚ２として、第二全天カメラ２００から取得する。なお、第二全天画像Ｚ２については、第一全天画像Ｚ１と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００６３】
なお、第二全天画像Ｚ２の中心位置である第二中心位置Ｏｂは、第二地点ＯＢに対応する第二全天画像Ｚ２上の位置であり、第二領域Ｒｂは、雲３０が撮像されている領域であり、第二マーカＭｂは、雲３０の位置Ｐに対応する第二全天画像Ｚ２上の位置である。
【００６４】
このように、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とは、異なる地点から撮像されているので、第一領域Ｒａと第二領域Ｒｂ、第一マーカＭａと第二マーカＭｂは、異なる位置に配置される。
【００６５】
なお、第一領域Ｒａ及び第二領域Ｒｂは、後述する画像生成部３２０が重合画像を生成する際の目印となる領域であり、第一領域Ｒａ及び第二領域Ｒｂの位置は、当該目印となる程度の正確性があればよい。
【００６６】
また、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂは、画像生成部３２０が重合画像を生成する際に、正確に位置が定められる。このため、画像取得部３１０が第一全天画像Ｚ１及び第二全天画像Ｚ２を取得する際には、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂの位置の正確性は要求されず、また、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂの位置は取得されなくともよい。
【００６７】
また、画像取得部３１０は、第一全天カメラ１００と第二全天カメラ２００が同時刻に撮像することで、同時刻に撮像された第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを取得するのが好ましいが、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２の撮像時刻が異なっていてもよい。
【００６８】
図３に戻り、次に、画像生成部３２０は、画像生成ステップとして、重合画像を生成する（Ｓ１０６）。つまり、画像生成部３２０は、記憶部３７０に記憶されている第一全天画像と第二全天画像とを記憶部３７０から読み出し、重合画像を生成する。そして、画像生成部３２０は、生成した重合画像を、記憶部３７０に記憶させる。ここで、画像生成部３２０が生成する重合画像について、以下に説明する。
【００６９】
図５は、本発明の実施の形態に係る画像生成部３２０が生成する重合画像を示す図である。
【００７０】
同図に示すように、画像生成部３２０は、図４Ａに示された第一全天画像Ｚ１と、図４Ｂに示された第二全天画像Ｚ２とを、方位を維持しながら重ね合わせることで、重合画像Ｚ３を生成する。
【００７１】
具体的には、画像生成部３２０は、第一全天画像Ｚ１に含まれる測定対象物の画像と、第二全天画像Ｚ２に含まれる測定対象物の画像とが一致するように、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを重ね合わせて重合画像Ｚ３を生成する。
【００７２】
つまり、画像生成部３２０は、第一全天画像Ｚ１の第一領域Ｒａ内の画像と、第二全天画像Ｚ２の第二領域Ｒｂ内の画像とを画像処理によって解析し、当該２つの画像が一致するように、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを重ね合わせる。なお、画像生成部３２０は、第一全天画像Ｚ１内の全画像と、第二全天画像Ｚ２内の全画像とを画像処理によって解析して、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを重ね合わせることにしてもよい。
【００７３】
そして、画像生成部３２０は、生成した重合画像Ｚ３上において、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂが同一位置になるように、第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂの位置を定める。なお、この第一マーカＭａ及び第二マーカＭｂは、重合画像Ｚ３上での測定対象物の位置を示しているため、以下、対象物位置Ｍとして説明を行う。
【００７４】
図３に戻り、次に、位置算出部３３０は、位置算出ステップとして、測定対象物の位置を算出する（Ｓ１０８）。つまり、位置算出部３３０は、記憶部３７０に記憶されている重合画像を記憶部３７０から読み出し、当該測定対象物の位置を算出する。そして、位置算出部３３０は、算出した当該測定対象物の位置を、記憶部３７０に記憶させる。
【００７５】
具体的には、位置算出部３３０は、画像生成部３２０が生成した重合画像Ｚ３内における、第一全天画像Ｚ１の中心位置である第一中心位置Ｏａと、第二全天画像Ｚ２の中心位置である第二中心位置Ｏｂと、測定対象物の位置である対象物位置Ｍとの位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する。なお、位置算出部３３０が測定対象物の位置を算出する処理の詳細な説明については、後述する。
【００７６】
そして、上記処理（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）が、第一時刻と第二時刻において繰り返し実行されることで（ループ１：Ｓ１０２〜Ｓ１１０）、位置算出部３３０は、第一時刻における測定対象物の第一位置と、第一時刻とは異なる第二時刻における測定対象物の第二位置とを算出し、記憶部３７０に記憶させる。
【００７７】
そして、速度算出部３４０は、位置算出部３３０が算出した第一位置と第二位置とを用いて、第一時刻から第二時刻までの測定対象物の速度を算出する（Ｓ１１２）。つまり、速度算出部３４０は、記憶部３７０に記憶されている第一位置と第二位置とを記憶部３７０から読み出し、当該測定対象物の速度を算出する。そして、速度算出部３４０は、算出した当該測定対象物の速度を、記憶部３７０に記憶させる。
【００７８】
以上により、空中物位置測定装置３００が行う処理（空中物位置測定方法）は、終了する。
【００７９】
次に、位置算出部３３０が測定対象物の位置を算出する処理（図３のＳ１０８）について、詳細に説明する。
【００８０】
図６は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が測定対象物の位置を算出する処理の詳細を示すフローチャートである。
【００８１】
同図に示すように、まず、位置算出部３３０は、第一距離及び第二距離を算出する（Ｓ２０２）。ここで、位置算出部３３０が第一距離及び第二距離を算出する処理について、以下に詳細に説明する。
【００８２】
図７は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が第一距離及び第二距離を算出する処理を説明する図である。
【００８３】
同図に示すように、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、対象物位置Ｍと第一中心位置Ｏａとを結ぶ直線に垂直な対象物位置Ｍを通る直線が第一全天画像Ｚ１の外周円と交差する点Ｐａと、対象物位置Ｍとの距離を第一距離として算出する。
【００８４】
具体的には、位置算出部３３０は、対象物位置Ｍを起点とし、第一中心位置Ｏａを終点とするベクトルを、ベクトルＶ１として算出する。そして、位置算出部３３０は、ベクトルＶ１に垂直なベクトルで、対象物位置Ｍを起点とし、第一全天画像Ｚ１の外周円上の点Ｐａを終点とするベクトルを、ベクトルＶ２として算出する。そして、位置算出部３３０は、ベクトルＶ２の大きさを、第一距離として算出する。
【００８５】
なお、ベクトルＶ１は、図１に示された太陽光発電設備２０から第一地点ＯＡまでのベクトルに対応する第一全天画像Ｚ１上のベクトルであり、ベクトルＶ１の大きさは、太陽光発電設備２０と第一地点ＯＡとの距離である第一水平距離Ｌ１に対応している。また、ベクトルＶ２は、太陽光発電設備２０から雲３０までのベクトルに対応する第一全天画像Ｚ１上のベクトルであり、ベクトルＶ２の大きさである第一距離は、雲３０の高さである鉛直距離Ｈに対応している。
【００８６】
また、位置算出部３３０は、同様に、重合画像Ｚ３内において、対象物位置Ｍと第二中心位置Ｏｂとを結ぶ直線に垂直な対象物位置Ｍを通る直線が第二全天画像Ｚ２の外周円と交差する点Ｐｂと、対象物位置Ｍとの距離を第二距離として算出する。
【００８７】
具体的には、位置算出部３３０は、対象物位置Ｍを起点とし、第二中心位置Ｏｂを終点とするベクトルを、ベクトルＶ３として算出する。そして、位置算出部３３０は、ベクトルＶ３に垂直なベクトルで、対象物位置Ｍを起点とし、第二全天画像Ｚ２の外周円上の点Ｐｂを終点とするベクトルを、ベクトルＶ４として算出する。そして、位置算出部３３０は、ベクトルＶ４の大きさを、第二距離として算出する。
【００８８】
なお、ベクトルＶ３は、図１に示された太陽光発電設備２０から第二地点ＯＢまでのベクトルに対応する第二全天画像Ｚ２上のベクトルであり、ベクトルＶ３の大きさは、太陽光発電設備２０と第二地点ＯＢとの距離である第二水平距離Ｌ２に対応している。また、ベクトルＶ４は、太陽光発電設備２０から雲３０までのベクトルに対応する第二全天画像Ｚ２上のベクトルであり、ベクトルＶ４の大きさである第二距離は、雲３０の高さである鉛直距離Ｈに対応している。
【００８９】
なお、全天画像は、全天カメラの性能にもよるが、水平方向から１０°程度まで上空の領域が撮像されない。このため、位置算出部３３０は、外周円の径を当該１０°分補正して、上記算出を行う。また、位置算出部３３０は、以降の算出を行う場合にも、必要に応じて同様の補正を行うこととする。
【００９０】
図６に戻り、次に、位置算出部３３０は、変更中心位置を算出する（Ｓ２０４）。ここで、位置算出部３３０が変更中心位置を算出する処理について、以下に詳細に説明する。
【００９１】
図８は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が変更中心位置を算出する処理を説明する図である。
【００９２】
同図に示すように、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、対象物位置Ｍと第一中心位置Ｏａとを結ぶ線分を、対象物位置Ｍを起点として、第一距離に対する第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置Ｏａ’として算出する。
【００９３】
つまり、位置算出部３３０は、線分Ｍ−Ｐａの長さである第一距離が線分Ｍ−Ｐｂの長さである第二距離になるように、三角形Ｏａ−Ｍ−Ｐａを拡大または縮小して、三角形Ｏａ’−Ｍ−Ｐａ’を生成することで、変更中心位置Ｏａ’を算出する。例えば、位置算出部３３０は、図７に示されたベクトルＶ２、Ｖ４の大きさである｜Ｖ２｜、｜Ｖ４｜とベクトルＶ１とを用いて、ベクトルＭ−Ｏａ’が、以下の式１になるように、変更中心位置Ｏａ’を算出する。
【００９４】
ベクトルＭ−Ｏａ’＝（｜Ｖ４｜／｜Ｖ２｜）×ベクトルＶ１ （式１）
【００９５】
このように、第一全天画像Ｚ１上の画像と第二全天画像Ｚ２上の画像とでは、縮尺が異なるため、当該縮尺を一致させるために、雲の高さに相当する第一距離を第二距離に一致させることで、第一全天画像Ｚ１上の画像の縮尺を調整する。これにより、水平距離成分である線分Ｍ−Ｏａ’と線分Ｍ−Ｏｂとを同じ縮尺に合わせることができる。
【００９６】
図６に戻り、次に、位置算出部３３０は、第三距離、第四距離及び第五距離を算出する（Ｓ２０６）。ここで、位置算出部３３０が第三距離、第四距離及び第五距離を算出する処理について、以下に詳細に説明する。
【００９７】
図９は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が第三距離、第四距離及び第五距離を算出する処理を説明する図である。
【００９８】
同図に示すように、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、変更中心位置Ｏａ’と対象物位置Ｍとの距離を、第三距離ｌ１として算出する。また、位置算出部３３０は、第二中心位置Ｏｂと対象物位置Ｍとの距離を、第四距離ｌ２として算出する。また、位置算出部３３０は、第二中心位置Ｏｂと変更中心位置Ｏａ’との距離を、第五距離ｌ３として算出する。
【００９９】
ここで、重合画像Ｚ３内における第三距離ｌ１は、図１に示された太陽光発電設備２０の設置位置Ｑと第一地点ＯＡとの距離である第一水平距離Ｌ１に対応しており、第四距離ｌ２は、当該設置位置Ｑと第二地点ＯＢとの距離である第二水平距離Ｌ２に対応しており、第五距離ｌ３は、第一地点ＯＡと第二地点ＯＢとの距離である地点間距離Ｌ３に対応している。また、第二距離ｈは、当該設置位置Ｑと雲３０の位置Ｐとの距離である雲の高さである鉛直距離Ｈに対応している。
【０１００】
つまり、第三距離ｌ１、第四距離ｌ２、第五距離ｌ３及び第二距離ｈは、それぞれ第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２、地点間距離Ｌ３及び鉛直距離Ｈを同じ縮尺で縮小したものである。
【０１０１】
図６に戻り、次に、位置算出部３３０は、第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２及び鉛直距離Ｈを算出する（Ｓ２０８）。ここで、位置算出部３３０が第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２及び鉛直距離Ｈを算出する処理について、以下に詳細に説明する。
【０１０２】
図１０は、本発明の実施の形態に係る位置算出部３３０が第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２及び鉛直距離Ｈを算出する処理を説明する図である。
【０１０３】
同図は、図１に示した雲３０の位置Ｐと、太陽光発電設備２０の設置位置Ｑと、第一全天カメラ１００が設置されている第一地点ＯＡと、第二全天カメラ２００が設置されている第二地点ＯＢとの位置関係を示している。なお、点ＰＡ及び点ＭＡは、第一全天画像Ｚ１上の点Ｐａ’及び点Ｍａに対応する点であり、点ＰＢ及び点ＭＢは、第二全天画像Ｚ２の点Ｐｂ及び点Ｍｂに対応する点である。
【０１０４】
そして、三角形ＯＡ−ＭＡ−ＰＡは、重合画像Ｚ３内における三角形Ｏａ’−Ｍ−Ｐａ’と相似形であり、三角形ＯＡ−Ｑ−Ｐとも相似形であるため、三角形Ｏａ’−Ｍ−Ｐａ’と三角形ＯＡ−Ｑ−Ｐとは、相似形である。また同様に、三角形ＯＢ−ＭＢ−ＰＢは、重合画像Ｚ３内における三角形Ｏｂ−Ｍ−Ｐｂと相似形であり、三角形ＯＢ−Ｑ−Ｐとも相似形であるため、三角形Ｏｂ−Ｍ−Ｐｂと三角形ＯＡ−Ｑ−Ｐとは、相似形である。
【０１０５】
このため、重合画像Ｚ３内における第三距離ｌ１、第四距離ｌ２、第五距離ｌ３及び第二距離ｈは、それぞれ第一水平距離Ｌ１、第二水平距離Ｌ２、地点間距離Ｌ３及び鉛直距離Ｈを同じ比率で縮小したものである。そして、当該同じ比率とは、第一地点ＯＡと第二地点ＯＢとの距離である地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率である。
【０１０６】
以上から、位置算出部３３０は、以下の式２に示すように、地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率で、第三距離ｌ１を延長した距離を、第一地点ＯＡと測定対象物である雲３０との水平方向の距離である第一水平距離Ｌ１として算出する。
【０１０７】
第一水平距離Ｌ１＝地点間距離Ｌ３／第五距離ｌ３×第三距離ｌ１ （式２）
【０１０８】
また、位置算出部３３０は、以下の式３に示すように、地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率で、第四距離ｌ２を延長した距離を、第二地点ＯＢと測定対象物である雲３０との水平方向の距離である第二水平距離Ｌ２として算出する。
【０１０９】
第二水平距離Ｌ２＝地点間距離Ｌ３／第五距離ｌ３×第四距離ｌ２ （式３）
【０１１０】
また、位置算出部３３０は、以下の式４に示すように、地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率で、第二距離ｈを延長した距離を、第一地点ＯＡまたは第二地点ＯＢと測定対象物である雲３０との鉛直方向の距離である鉛直距離Ｈとして算出する。
【０１１１】
鉛直距離Ｈ＝地点間距離Ｌ３／第五距離ｌ３×第二距離ｈ （式４）
【０１１２】
図６に戻り、最後に、位置算出部３３０は、算出した第一水平距離Ｌ１と第二水平距離Ｌ２と鉛直距離Ｈとを用いて、測定対象物の水平位置と高さとを算出する（Ｓ２１０）。つまり、位置算出部３３０は、上記式２〜４の計算結果を用いて、所定の基準点からの、測定対象物である雲３０の位置Ｐの水平位置と高さとを算出する。
【０１１３】
なお、以上の位置算出部３３０が行う計算の過程については、表示部３６０が、随時、液晶ディスプレイなどの画面上に表示させている。
【０１１４】
以上により、位置算出部３３０が測定対象物の位置を算出する処理（図３のＳ１０８）は、終了する。
【０１１５】
以上のように、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００によれば、異なる２地点における全天カメラの画像である第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２とを、測定対象物の画像が一致するように重ね合わせて重合画像Ｚ３を生成し、当該重合画像Ｚ３内における、第一全天画像Ｚ１の中心と第二全天画像Ｚ２の中心と測定対象物との位置関係から、空中に配置されている測定対象物の位置を算出する。つまり、２枚の全天画像を測定対象物の画像が一致するように重ね合わせて重合画像Ｚ３を生成すればよいため、従来の雲画像にマーカを仮想的に配置するというような必要がない。このため、空中に配置される雲などの測定対象物の形状に特徴が少ない場合でも、容易に正確に測定対象物の画像を一致させて重合画像Ｚ３を生成することができるので、測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【０１１６】
また、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、対象物位置と第一全天画像Ｚ１の外周円上の一点とを結ぶ線分の長さを第一距離として算出し、対象物位置と第二全天画像Ｚ２の外周円上の一点とを結ぶ線分の長さを第二距離として算出して、当該第一距離と第二距離とを用いて、測定対象物の位置を算出する。つまり、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内における測定対象物の高さに対応する距離として、第一距離と第二距離とを算出して、測定対象物の位置を算出する。このように、測定対象物の高さに対応する第一距離と第二距離とを用いて算出を行うことで、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【０１１７】
また、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、第一距離が第二距離の長さになるように、対象物位置Ｍと第一中心位置Ｏａとを結ぶ線分を延長または短縮して、線分の終点を変更中心位置Ｏａ’として算出し、当該変更中心位置Ｏａ’を用いて、測定対象物の位置を算出する。つまり、第一距離と第二距離とは、測定対象物の高さに対応する距離であるので、第一距離と第二距離の長さが一致するように縮尺を調整する。これにより、鉛直方向の成分の縮尺が同じになるように調整されるので、水平方向の成分も同じ縮尺になる。このため、第一全天画像Ｚ１と第二全天画像Ｚ２を同じ縮尺に調整することで、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【０１１８】
また、位置算出部３３０は、重合画像Ｚ３内において、第一地点及び第二地点間における地点間距離Ｌ３の第五距離ｌ３に対する比率から、変更中心位置Ｏａ’と対象物位置Ｍとの距離を延長して第一地点ＯＡと測定対象物との水平方向の距離を算出し、第二中心位置Ｏｂと対象物位置Ｍとの距離を延長して第二地点ＯＢと測定対象物との水平方向の距離を算出し、第二中心位置Ｏｂと変更中心位置Ｏａ’との距離を延長して測定対象物の鉛直方向の高さを算出することで、測定対象物の水平位置と高さを算出する。つまり、従来のように方位角や高度角を求めて三角関数計算を行う必要がなく、距離を用いた縮尺計算によって、測定対象物の水平位置と高さを算出することができる。このため、複雑な計算を行うことがなく、容易に、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を正確に測定することができる。
【０１１９】
また、測定対象物は、雲である。このため、測定対象物が形状に特徴が少ない雲であっても、測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる。
【０１２０】
また、空中物位置測定装置３００は、位置算出部３３０が行う計算の過程を画面上に表示させる。これにより、ユーザが、空中物位置測定装置３００が行う計算過程を視覚的に確認することができるので、ユーザによる測定状況の把握や、不具合の発見などをリアルタイムに行うことができる。
【０１２１】
また、空中物位置測定装置３００は、異なる２つの時刻における測定対象物の位置を算出することで、当該測定対象物の速度を算出する。ここで、例えば測定対象物が雲であれば、雲は高さによって移動速度が異なるため、移動速度の予測が困難である。このため、雲の移動速度を算出することで、雲の動きを正確に予測することができるので、太陽光発電の発電出力を予測することができる。
【０１２２】
また、本発明は、このような空中物位置測定装置３００として実現することができるだけでなく、異なる２地点に配置される２台の全天カメラである第一全天カメラ１００及び第二全天カメラ２００と、当該２台の全天カメラによって撮像された２つの全天画像を用いて空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置３００とを備える空中物位置測定システム１０としても実現することができる。
【０１２３】
これにより、２台の全天カメラで並行して異なる２地点における全天画像を撮像することで、リアルタイムに測定対象物の位置を測定することができる。
【０１２４】
以上、本発明の実施の形態に係る空中物位置測定装置３００及び空中物位置測定システム１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１２５】
例えば、本実施の形態では、測定対象物は雲であり、空中物位置測定装置３００は、雲の位置を測定することとした。しかし、測定対象物は雲には限定されず、ビルなどの建築物であってもよいし、飛行機などの飛行物体であってもよい。
【０１２６】
また、本実施の形態では、空中物位置測定システム１０は、２台の全天カメラを備えており、空中物位置測定装置３００は、２台の全天カメラからの全天画像を用いて、測定対象物の位置を測定することとした。しかし、空中物位置測定システム１０は、１台の全天カメラしか備えておらず、当該１台の全天カメラを移動させて２地点における全天画像を撮像することで、空中物位置測定装置３００が測定対象物の位置を測定することにしてもよい。
【０１２７】
また、本実施の形態では、空中物位置測定装置３００は、速度算出部３４０を備えており、速度算出部３４０により測定対象物の速度を算出することとしたが、空中物位置測定装置３００は、速度算出部３４０を備えておらず、測定対象物の速度は算出しないことにしてもよい。
【０１２８】
また、本実施の形態では、空中物位置測定装置３００は、表示部３６０を備えており、位置算出部３３０が行う計算の過程を画面上に表示させることとしたが、空中物位置測定装置３００は、表示部３６０を備えておらず、当該表示をしないことにしてもよい。また、同様に、空中物位置測定装置３００は、入力部３５０を備えていないことにしてもよい。
【０１２９】
また、本発明は、このような空中物位置測定装置３００として実現することができるだけでなく、当該空中物位置測定装置３００に含まれる処理部が行う特徴的な処理をステップとする空中物位置測定方法としても実現することができる。また、空中物位置測定方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は、空中に配置される雲などの測定対象物の位置を容易に正確に測定することができる空中物位置測定装置等に適用できる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０ 空中物位置測定システム
２０ 太陽光発電設備
３０ 雲
１００ 第一全天カメラ
２００ 第二全天カメラ
３００ 空中物位置測定装置
３１０ 画像取得部
３２０ 画像生成部
３３０ 位置算出部
３４０ 速度算出部
３５０ 入力部
３６０ 表示部
３７０ 記憶部
Ｈ 鉛直距離
ｈ 第二距離
Ｌ１ 第一水平距離
Ｌ２ 第二水平距離
Ｌ３ 地点間距離
ｌ１ 第三距離
ｌ２ 第四距離
ｌ３ 第五距離
Ｍ 対象物位置
Ｍａ 第一マーカ
Ｍｂ 第二マーカ
ＯＡ 第一地点
Ｏａ 第一中心位置
Ｏａ’ 変更中心位置
ＯＢ 第二地点
Ｏｂ 第二中心位置
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４ ベクトル
Ｚ１ 第一全天画像
Ｚ２ 第二全天画像
Ｚ３ 重合画像
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置であって、
第一地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第一全天画像と、前記第一地点と異なる第二地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第二全天画像とを取得する画像取得部と、
前記第一全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第一対象物画像と、前記第二全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、前記第一全天画像と前記第二全天画像とを方位を維持しながら重ね合わせて得られる画像である重合画像を生成する画像生成部と、
生成された前記重合画像内における、前記第一全天画像の中心位置である第一中心位置と前記第二全天画像の中心位置である第二中心位置と前記測定対象物の位置である対象物位置との位置関係から、空中に配置されている前記測定対象物の位置を算出する位置算出部と
を備える空中物位置測定装置。
【請求項２】
前記位置算出部は、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第一全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第一距離として算出し、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第二中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第二全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第二距離として算出し、
算出した前記第一距離と前記第二距離とを用いて、前記測定対象物の位置を算出する
請求項１に記載の空中物位置測定装置。
【請求項３】
前記位置算出部は、さらに、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ線分を、前記対象物位置を起点として、前記第一距離に対する前記第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置として算出し、
算出した前記変更中心位置を用いて、前記測定対象物の位置を算出する
請求項２に記載の空中物位置測定装置。
【請求項４】
前記位置算出部は、さらに、
前記重合画像内において、前記変更中心位置と前記対象物位置との距離を第三距離として算出し、前記第二中心位置と前記対象物位置との距離を第四距離として算出し、前記第二中心位置と前記変更中心位置との距離を第五距離として算出し、
前記第一地点と前記第二地点との距離である地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第三距離を延長した距離を、前記第一地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第一水平距離として算出し、
前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第四距離を延長した距離を、前記第二地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第二水平距離として算出し、
前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第二距離を延長した距離を、前記第一地点または前記第二地点と前記測定対象物との鉛直方向の距離である鉛直距離として算出し、
算出した前記第一水平距離と前記第二水平距離と前記鉛直距離とを用いて、前記測定対象物の水平位置と高さとを算出する
請求項３に記載の空中物位置測定装置。
【請求項５】
前記測定対象物は、雲である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の空中物位置測定装置。
【請求項６】
さらに、
前記位置算出部が行う計算の過程を画面上に表示させる表示部を備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の空中物位置測定装置。
【請求項７】
前記画像取得部は、所定の第一時刻における前記第一全天画像及び前記第二全天画像と、前記第一時刻とは異なる所定の第二時刻における前記第一全天画像及び前記第二全天画像とを取得し、
前記画像生成部は、前記第一時刻における前記重合画像と、前記第二時刻における前記重合画像とを生成し、
前記位置算出部は、前記第一時刻における前記測定対象物の位置である第一位置と、前記第二時刻における前記測定対象物の位置である第二位置とを算出し、
前記空中物位置測定装置は、さらに、
前記位置算出部が算出した前記第一位置と前記第二位置とを用いて、前記第一時刻から前記第二時刻までの前記測定対象物の速度を算出する速度算出部を備える
請求項１〜６のいずれか１項に記載の空中物位置測定装置。
【請求項８】
異なる２地点に配置される２台の全天カメラと、
前記２台の全天カメラによって撮像された２つの全天画像を用いて、空中に配置される測定対象物の位置を測定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の空中物位置測定装置と
を備える空中物位置測定システム。
【請求項９】
空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定方法であって、
第一地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第一全天画像と、前記第一地点と異なる第二地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第二全天画像とを取得する画像取得ステップと、
前記第一全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第一対象物画像と、前記第二全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、前記第一全天画像と前記第二全天画像とを方位を維持しながら重ね合わせて得られる画像である重合画像を生成する画像生成ステップと、
生成された前記重合画像内における、前記第一全天画像の中心位置である第一中心位置と前記第二全天画像の中心位置である第二中心位置と前記測定対象物の位置である対象物位置との位置関係から、空中に配置されている前記測定対象物の位置を算出する位置算出ステップと
を含む空中物位置測定方法。
【請求項１０】
前記位置算出ステップは、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第一全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第一距離として算出する第一距離算出ステップと、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第二中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第二全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第二距離として算出する第二距離算出ステップと、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ線分を、前記対象物位置を起点として、前記第一距離に対する前記第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置として算出する変更中心位置算出ステップと、
前記重合画像内において、前記変更中心位置と前記対象物位置との距離を第三距離として算出し、前記第二中心位置と前記対象物位置との距離を第四距離として算出し、前記第二中心位置と前記変更中心位置との距離を第五距離として算出する第三距離算出ステップと、
前記第一地点と前記第二地点との距離である地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第三距離を延長した距離を、前記第一地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第一水平距離として算出する第一水平距離算出ステップと、
前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第四距離を延長した距離を、前記第二地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第二水平距離として算出する第二水平距離算出ステップと、
前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第二距離を延長した距離を、前記第一地点または前記第二地点と前記測定対象物との鉛直方向の距離である鉛直距離として算出する鉛直距離算出ステップと、
算出された前記第一水平距離と前記第二水平距離と前記鉛直距離とを用いて、前記測定対象物の水平位置と高さとを算出する水平位置高さ算出ステップとを含む
請求項９に記載の空中物位置測定方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の空中物位置測定方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１】
空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定装置であって、
第一地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第一全天画像と、前記第一地点と異なる第二地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第二全天画像とを取得する画像取得部と、
前記第一全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第一対象物画像と、前記第二全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、前記第一全天画像と前記第二全天画像とを方位を維持しながら重ね合わせて得られる画像である重合画像を生成する画像生成部と、
生成された前記重合画像内における、前記第一全天画像の中心位置である第一中心位置と前記第二全天画像の中心位置である第二中心位置と前記測定対象物の位置である対象物位置との位置関係から、空中に配置されている前記測定対象物の位置を算出する位置算出部と
を備える空中物位置測定装置。
【請求項２】
前記位置算出部は、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第一全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第一距離として算出し、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第二中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第二全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第二距離として算出し、
算出した前記第一距離と前記第二距離とを用いて、前記測定対象物の位置を算出する
請求項１に記載の空中物位置測定装置。
【請求項３】
前記位置算出部は、さらに、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ線分を、前記対象物位置を起点として、前記第一距離に対する前記第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置として算出し、
算出した前記変更中心位置を用いて、前記測定対象物の位置を算出する
請求項２に記載の空中物位置測定装置。
【請求項４】
前記位置算出部は、さらに、
前記重合画像内において、前記変更中心位置と前記対象物位置との距離を第三距離として算出し、前記第二中心位置と前記対象物位置との距離を第四距離として算出し、前記第二中心位置と前記変更中心位置との距離を第五距離として算出し、
前記第一地点と前記第二地点との距離である地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第三距離を延長した距離を、前記第一地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第一水平距離として算出し、
前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第四距離を延長した距離を、前記第二地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第二水平距離として算出し、
前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第二距離を延長した距離を、前記第一地点または前記第二地点と前記測定対象物との鉛直方向の距離である鉛直距離として算出し、
算出した前記第一水平距離と前記第二水平距離と前記鉛直距離とを用いて、前記測定対象物の水平位置と高さとを算出する
請求項３に記載の空中物位置測定装置。
【請求項５】
前記測定対象物は、雲である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の空中物位置測定装置。
【請求項６】
さらに、
前記位置算出部が行う計算の過程を画面上に表示させる表示部を備える
請求項１〜５のいずれか１項に記載の空中物位置測定装置。
【請求項７】
前記画像取得部は、所定の第一時刻における前記第一全天画像及び前記第二全天画像と、前記第一時刻とは異なる所定の第二時刻における前記第一全天画像及び前記第二全天画像とを取得し、
前記画像生成部は、前記第一時刻における前記重合画像と、前記第二時刻における前記重合画像とを生成し、
前記位置算出部は、前記第一時刻における前記測定対象物の位置である第一位置と、前記第二時刻における前記測定対象物の位置である第二位置とを算出し、
前記空中物位置測定装置は、さらに、
前記位置算出部が算出した前記第一位置と前記第二位置とを用いて、前記第一時刻から前記第二時刻までの前記測定対象物の速度を算出する速度算出部を備える
請求項１〜６のいずれか１項に記載の空中物位置測定装置。
【請求項８】
異なる２地点に配置される２台の全天カメラと、
前記２台の全天カメラによって撮像された２つの全天画像を用いて、空中に配置される測定対象物の位置を測定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の空中物位置測定装置と
を備える空中物位置測定システム。
【請求項９】
空中に配置される測定対象物の位置を測定する空中物位置測定方法であって、
第一地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第一全天画像と、前記第一地点と異なる第二地点において全天カメラを用いて撮像された画像である第二全天画像とを取得する画像取得ステップと、
前記第一全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第一対象物画像と、前記第二全天画像に含まれる前記測定対象物の画像である第二対象物画像とが一致するように、前記第一全天画像と前記第二全天画像とを方位を維持しながら重ね合わせて得られる画像である重合画像を生成する画像生成ステップと、
生成された前記重合画像内における、前記第一全天画像の中心位置である第一中心位置と前記第二全天画像の中心位置である第二中心位置と前記測定対象物の位置である対象物位置との位置関係から、空中に配置されている前記測定対象物の位置を算出する位置算出ステップと
を含む空中物位置測定方法。
【請求項１０】
前記位置算出ステップは、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第一全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第一距離として算出する第一距離算出ステップと、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第二中心位置とを結ぶ直線に垂直な前記対象物位置を通る直線が前記第二全天画像の外周円と交差する点と、前記対象物位置との距離を第二距離として算出する第二距離算出ステップと、
前記重合画像内において、前記対象物位置と前記第一中心位置とを結ぶ線分を、前記対象物位置を起点として、前記第一距離に対する前記第二距離の比率で延長または短縮した線分の終点を、変更中心位置として算出する変更中心位置算出ステップと、
前記重合画像内において、前記変更中心位置と前記対象物位置との距離を第三距離として算出し、前記第二中心位置と前記対象物位置との距離を第四距離として算出し、前記第二中心位置と前記変更中心位置との距離を第五距離として算出する第三距離算出ステップと、
前記第一地点と前記第二地点との距離である地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第三距離を延長した距離を、前記第一地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第一水平距離として算出する第一水平距離算出ステップと、
前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第四距離を延長した距離を、前記第二地点と前記測定対象物との水平方向の距離である第二水平距離として算出する第二水平距離算出ステップと、
前記地点間距離の前記第五距離に対する比率で、前記第二距離を延長した距離を、前記第一地点または前記第二地点と前記測定対象物との鉛直方向の距離である鉛直距離として算出する鉛直距離算出ステップと、
算出された前記第一水平距離と前記第二水平距離と前記鉛直距離とを用いて、前記測定対象物の水平位置と高さとを算出する水平位置高さ算出ステップとを含む
請求項９に記載の空中物位置測定方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の空中物位置測定方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４２３２２（Ｐ２０１２−２４２３２２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１４６６３（Ｐ２０１１−１１４６６３）
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２３日（２０１１．５．２３）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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