JP6310842B2 - 画角設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、明るさ感指標値を算出するための画角を設定する画角設定方法に関する。

空間における光環境の質的評価として、空間の明るさ感が用いられる場合がある。空間の明るさ感は、空間全体から感じる明るさの印象、つまり人の感覚量である。なお、本明細書では、「空間の明るさ感」を単に「明るさ感」とも言う。この空間の明るさ感を定量的に評価するためには、実験値に基づいた推定式により明るさ感指標値を導き出す必要がある。例えば、特許文献１及び２において、人が明るさ感を知覚する範囲を近似した画角内の輝度対数の平均値と空間の明るさ感との相関関係を求め、この相関関係に基づいて、上記画角内の平均対数輝度から空間の明るさ感指標値を求める方法が提案されている。

特開２００５−２９１９１５号公報 特開２００８−２９２４３３号公報

人は、空間の特徴によって明るさ感を主に知覚する範囲が変わると考えられる。このため、平均対数輝度を求める画角が一定だと、明るさ感指標の精度が不十分となる可能性がある。そこで、本発明者は、様々な特徴を有する空間において被験者が知覚する明るさ感の評価実験を行った。その結果、人が明るさ感を主に知覚する範囲は、視点位置から天井までの距離と視点位置から視線方向前方の壁までの距離との関係によって変わり、また、窓が見える場合と見えない場合とでも変わるとの知見を得た。

そこで、本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、空間の明るさ感の評価精度を向上することができる画角設定方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画角設定方法は、空間の所定の視点位置から見た所定画角内の画像の各位置における明るさに関する量に基づいて明るさ感指標値を算出するために、画角を設定する画角設定方法であって、視点位置から空間の天井までの距離に対する視点位置から空間の視線方向前方の壁までの距離の割合、及び、視線方向前方の窓の有無、の少なくとも一方に基づいて、画角の最も上方の角度である上限角度を設定する。

本発明に係る画角設定方法では、視点位置から空間の天井までの距離に対する視点位置から空間の視線方向前方の壁までの距離の割合、及び、視線方向前方の窓の有無、の少なくとも一方に基づいて、画角の上限角度を設定する。ここで、視線方向前方に窓が有る場合とは、視点位置から窓が見える場合をいい、視線方向前方に窓が無い場合とは、視点位置から窓が見えない場合をいう。上述したように、これらの両要素は、人が明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度が変わる要素である。このような要素の少なくとも一方に基づいて画角の上限角度を設定することで、空間の明るさ感の評価精度を向上することができる。

また、割合が少なくとも第一閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合が少なくとも第一閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも小さい角度に設定してもよい。本発明者の実験により、上記割合が大きくなるほど、人が明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度が小さくなることが分かった。そこで、この画角設定方法では、上記割合が少なくとも第一閾値よりも小さい場合の画角の上限角度を基準角度とした場合に、上記割合が少なくとも第一閾値よりも大きい場合の画角の上限角度を基準角度よりも小さい角度に設定する。これにより、空間の明るさ感を評価する計算量の増大を抑制しつつ、空間の明るさ感の評価精度を向上することができる。

また、割合が少なくとも第二閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合が少なくとも第二閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。本発明者の実験により、上記割合が小さくなるほど、人が明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度が大きくなることが分かった。そこで、この画角設定方法では、上記割合が少なくとも第二閾値よりも大きい場合の画角の上限角度を基準角度とした場合に、上記割合が少なくとも第二閾値よりも小さい場合の画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定する。これにより、空間の明るさ感を評価する計算量の増大を抑制しつつ、空間の明るさ感の評価精度を向上することができる。

また、割合が少なくとも第一閾値よりも小さく第二閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合が少なくとも第一閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも小さい角度に設定し、割合が少なくとも第二閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。本発明者の実験により、上記割合が大きくなるほど、人が明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度が小さくなり、上記割合が小さくなるほど、人が明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度が大きくなることが分かった。そこで、この画角設定方法では、上記割合が少なくとも第一閾値よりも小さく第二閾値よりも大きい場合の画角の上限角度を基準角度とした場合に、少なくとも第一閾値よりも大きい場合の画角の上限角度を基準角度よりも小さい角度に設定し、上記割合が少なくとも第二閾値よりも小さい場合の画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定する。これにより、空間の明るさ感を評価する計算量の増大を抑制しつつ、空間の明るさ感の評価精度を向上することができる。

また、視線方向前方に窓が無い場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、視線方向前方に窓が有る場合に、画角の上限角度を画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。本発明者の実験により、視線方向前方に窓が見える場合は、視線方向前方に窓が見えない場合に比べて、人が明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度が大きくなることが分かった。そこで、この画角設定方法では、視線方向前方に窓が無い場合に画角の上限角度を基準角度に設定し、視線方向前方に窓が有る場合に画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定する。これにより、空間の明るさ感の評価精度を向上することができる。

また、基準角度は、２５°以下１５°以上の範囲の角度であってもよい。基準角度を上記の範囲とすることで、空間の明るさ感を評価する計算量の増大を適切に抑制しつつ、空間の明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

また、割合が少なくとも第一閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を５°以上２０°以下の範囲で設定してもよい。また、割合が少なくとも第二閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を２０°以上５０°以下の範囲で設定してもよい。画角の上限角度を上記の範囲とすることで、空間の明るさ感を評価する計算量の増大を適切に抑制しつつ、空間の明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

また、第一閾値は、１１であってもよい。また、第二閾値は、６であってもよい。本発明者の実験により、画角の一部に天井含まれることで、明るさ感の評価精度が高くなる（相関係数が高くなる）ことが分かった。そこで、この画角設定方法では、第一閾値及び第二閾値の少なくとも一方を上記の値とすることで、画角の一部に天井が含まれ易くなる。これにより、明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

また、視線方向前方に窓が有る場合に、前画角の上限角度を２０°以上５０°以下の範囲で設定してもよい。画角の上限角度を上記の範囲とすることで、空間の明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

また、割合が少なくとも第三閾値よりも小さい場合は、視線方向前方の窓の有無に応じて画角の上限角度を設定し、割合が少なくとも第三閾値よりも大きい場合は、視線方向前方の窓の有無に依らず画角の上限角度を設定してもよい。本発明者の実験により、上記割合が十分に大きいと、視線方向前方の窓の有無によっては人が明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度は大きく変化しないことが分かった。そこで、この画角設定方法では、上記割合が少なくとも第三閾値よりも小さい場合は、視線方向前方の窓の有無に応じて画角の上限角度を設定するが、上記割合が少なくとも第三閾値よりも大きい場合は、視線方向前方の窓の有無に依らず画角の上限角度を設定することで、空間の明るさ感を評価する計算量の増大を抑制しつつ、空間の明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

また、第三閾値は、１０であってもよい。本発明者の実験により、上記割合が十分に大きいと、視線方向前方の窓の有無によっては人の明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度は大きく変化しないことが分かった。そこで、この画角設定方法では、第三閾値を上記の値とすることで、明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

また、視線方向前方の床の有無に基づいて、画角の最も下方の角度である下限角度を設定してもよい。ここで、視線方向前方に床が有る場合とは、視点位置から床が見える場合をいい、視線方向前方に床が無い場合とは、視点位置から床が見えない場合をいう。本発明者の実験により、視点位置から床が見える場合と床が見えない場合とで、人が明るさ感を主に知覚する範囲の下限角度が変わるとの知見を得た。そこで、この画角設定方法では、視点位置から見える床の有無に基づいて、画角の下限角度を設定する。これにより、空間の明るさ感の評価精度を更に向上することができる。

この場合、視線方向前方に床が無い場合に、画角の下限角度を０°以下−１５°以上の範囲で設定し、視線方向前方に床が有る場合に、画角の下限角度を−３５°以下で設定してもよい。画角の下限角度を上記の範囲とすることで、空間の明るさ感を評価する計算量の増大を抑制しつつ、空間の明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

また、明るさに関する量は、太陽光の配光データ、天空光の配光データ、照明器具の配光データの少なくとも一つに基づくシミュレーションにより求めてもよい。一方、明るさに関する量は、カメラで撮像した輝度画像により求めてもよい。明るさに関する量として、このように求める量を用いることで、空間の明るさ感の評価を適切に行うことができる。

本発明によれば、空間の明るさ感の評価精度を向上することができる。

評価対象空間を模式的に示した図である。 空間の明るさ感の評価方法を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る画角設定方法を示すフローチャートである。 視線方向前方に床が無い場合に垂直画角の下限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。 視線方向前方に床が有る場合に垂直画角の下限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。 奥行き及び垂直画角の上限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。 図６のグラフにおいて、縦軸を各奥行きの相関係数の最大値を１とした比で示したグラフである。 奥行きが１０．５ｍ以下である場合に窓の有無及び垂直画角の上限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。 奥行きが１７．７ｍである場合に窓の有無及び垂直画角の上限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。 垂直画角の下限角度を設定する方法を示すフローチャートである。 垂直画角の上限角度を設定する方法を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る画角設定方法を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る画角設定方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る空間の画角設定方法の好適な実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

［第１実施形態］
図１は、評価対象空間を模式的に示した図である。図１に示すように、本実施形態では、空間Ａの所定の視点位置Ｐから見た明るさ感を評価する場合について考える。視点位置Ｐとは、明るさ感を評価する人の目の位置（高さ）であって、一般的に、座位で床Ｆから１．２ｍの位置、立位で床Ｆから１．５ｍの位置となる。但し、視点位置Ｐはこれらの値に限定されるものではなく、空間Ａの利用形態に応じて適宜設定することができる。

まず、図２を参照して、空間Ａの明るさ感の評価方法について説明する。図２は、第１の実施形態に係る空間の明るさ感の評価方法を示すフローチャートである。図１及び図２に示すように、まず画像作成ステップ（Ｓ１）を行い、次に画角設定ステップ（Ｓ２）を行い、次に明るさ感指標値算出ステップ（Ｓ３）を行う。本実施形態に係る画角設定方法は、画角設定ステップ（Ｓ２）において画角を設定する方法である。

画像作成ステップ（Ｓ１）では、空間Ａの所定の視点位置Ｐから見える基本画像を作成する。基本画像は、空間の明るさ感を評価するために用いる画像であって、明るさに関する量を含む画像である。明るさに関する量としては、例えば、明るさに関する物理量、明るさに関する心理量、明るさに関する生理量等が挙げられる。基本画像としては、輝度画像、明るさ画像等がある。輝度画像は、画像内の各点が輝度で表わされた輝度分布画像である。このため、輝度画像に含まれる明るさに関する量は、物理量である輝度となる。明るさ画像は、画像内の各点が明るさ尺度値（以下「ＮＢ値」という。）で表わされた明るさ分布画像である。このため、明るさ画像に含まれる明るさに関する量は、物理量又は心理量であるＮＢ値となる。ＮＢ値は、明るさ分布画像内の各点が持つ明るさの値で、１から１３までの１３段階（１：非常に暗い，３：暗い，５：やや暗い，７：どちらでもない，９：やや明るい，１１：明るい，１３：非常に明るい）の順序尺度で表わされる。

輝度画像と明るさ画像とは、互いに変換し合うことが可能である。輝度画像と明るさ画像との双方向変換については、文献１（中村芳樹：「ウェーブレットを用いた輝度画像と明るさ画像の双方向変換」，照明学会誌，Ｖｏｌ．９０，Ｎｏ．２，ｐｐ．９７−１０１，２００６年２月）、文献２（藤野雅史、中村芳樹：「照明設計ツールとしての輝度−明るさ変換システムの構築」，日本建築学会環境系論文集，第５９７号，ｐｐ．１３−１７，２００４年１月）等に詳しく記載されている。そこで、画像作成ステップ（Ｓ１）で明るさ画像を作成する場合は、輝度画像から明るさ画像を変換する。なお、輝度画像を介さなくても明るさ画像を作成することができれば、当該方法により明るさ画像を作成してもよい。

また、空間Ａの設計（窓の計画、照明の計画等）を行う場合は、例えば、ＣＡＤで作成したモデルから輝度画像を計算することにより、基本画像の作成を行う。この場合、明るさに関する量は、太陽光の配光データ、天空光の配光データ、照明器具の配光データの少なくとも一つに基づくシミュレーションにより求める。このように求める量を用いることで、空間の明るさ感の評価を適切に行うことができる。一方、空間Ａの光環境の調整等を行う場合は、例えば、デジタルカメラによる空間Ａの撮像画像から輝度画像を作成することにより、基本画像の作成を行う。この場合、明るさに関する量は、カメラで撮像した輝度画像により求める。このように求める量を用いることで、空間の明るさ感の評価を適切に行うことができる。なお、基本画像の作成は、魚眼レンズで空間Ａを撮像することにより行うことが好ましいが、通常のレンズで空間Ａを撮像することにより行ってもよい。

画角設定ステップ（Ｓ２）では、明るさ感を推定するための画角を設定する。この画角は、人が明るさ感を主に知覚する範囲であって、後述するように明るさ感指標値算出ステップ（Ｓ３）において明るさ感指標値を算出する範囲となる。この画角は、視野角とも呼ばれ、垂直画角の最も上方の角度である上限角度θ_２、垂直画角の最も下方の角度である下限角度θ_１、水平画角の最も左方の角度である左限角度θ_３、及び水平画角の最も右方の角度である右限角度θ_４により規定される。視点位置Ｐを通る視線方向の水平線を基準線Ｌとする。この場合、上限角度θ_２は、基準線Ｌに対する上向き（正）の角度であり、仰角とも呼ばれる。下限角度θ_１は、基準線Ｌに対する下向き（負）の角度であり、俯角とも呼ばれる。左限角度θ_３は、基準線Ｌに対する左向き（正）の角度である。右限角度θ_４は、基準線Ｌに対する右向き（負）の角度である。なお、画角設定ステップ（Ｓ２）の具体的な処理内容については、後述する。

明るさ感指標値算出ステップ（Ｓ３）では、画像作成ステップ（Ｓ１）で作成した基本画像のうち、画角設定ステップ（Ｓ２）で設定した画角内の画像の各位置における明るさ感に関する量に基づいて明るさ感指標値を算出する。本実施形態では、この明るさ感指標値として、明るさ感に関する量の平均値を用いる。例えば、基本画像が輝度画像である場合は、明るさ感に関する量が輝度であるため、輝度の対数の平均値（平均対数輝度）を算出し、基本画像が明るさ画像である場合は、明るさ感に関する量がＮＢ値であるため、ＮＢ値の平均値（平均ＮＢ値）を算出する。そして、この算出した明るさ感指標値に基づいて、空間Ａの明るさ感を評価する。

次に、図３を参照して、本実施形態に係る画角設定方法について説明する。図３は、図２に示す画角設定ステップを示すフローチャートであって、第１の実施形態に係る画角設定方法を示すフローチャートである。

図１〜図３に示すように、画角設定ステップ（Ｓ２）では、まず空間の情報を取得し（Ｓ１１）、次に垂直画角の下限角度θ_１を設定し（Ｓ１２）、次に垂直画角の上限角度θ_２を設定し（Ｓ１３）、次に水平画角の左限角度θ_３及び右限角度θ_４を設定する（Ｓ１４）。

空間の情報としては、少なくとも、視点位置Ｐから空間Ａの天井Ｃまでの距離ｈ（「天井距離」とも言う。）、視点位置Ｐから空間の視線方向前方の壁Ｗまでの距離ｄ（「奥行き」とも言う。）、視線方向前方の床Ｆの有無（視点位置Ｐから床Ｆが見えるか否か）、及び視線方向前方の窓の有無（視点位置Ｐから窓が見えるか否か）を取得する。これらの情報は、例えば、空間Ａを計測することにより取得してもよく、空間ＡのＣＡＤデータを参照することにより取得してもよい。

ここで、空間Ａの特徴と垂直画角との関係について説明する。

本発明者は、１／６の縮尺模型を用いて、被験者実験による空間の明るさ感評価を行った。縮尺模型では、天井高（床Ｆから天井Ｃまでの高さ）が約５０ｃｍ（実環境の３ｍに相当）となっている。この被験者実験では、照明機器の点灯及び消灯を切り替えるとともに調光を行うことにより照明条件を変えて、被験者に、着座した視点（床Ｆから約２０ｃｍ（実環境の１．２ｍに相当）の位置）から、標準刺激との比較によるＭＥ法によって明るさ感を評価させた。その際、デスクの有無の違い、視線方向における視点位置Ｐからの奥行きの違い、窓向き及び壁向きの違い、のそれぞれについて明るさ感を評価させた。ＭＥ評定値の対数値を「明るさ感評価値」とした。なお、以下の説明では、実環境に換算した寸法で説明する。

デスクの有無の条件は、視線方向前方の床Ｆの有無の条件となり、窓向き及び壁向きの条件は、視線方向前方の窓の有無の条件となる。また、天井位置は変わらないため、視線方向における視点位置Ｐからの奥行きが変わることで、視点位置Ｐから空間Ａの天井Ｃまでの距離ｈに対する視点位置Ｐから空間Ａの視線方向前方の壁Ｗまでの距離ｄの割合Ｒ（以下、単に「割合Ｒ」という。）が変わる。ここで、割合Ｒとは、視点位置Ｐから空間Ａの視線方向前方の壁Ｗまでの距離ｄを、視点位置Ｐから空間Ａの天井Ｃまでの距離ｈで割った値（視点位置Ｐから空間Ａの視線方向前方の壁Ｗまでの距離ｄ／視点位置Ｐから空間Ａの天井Ｃまでの距離ｈ）である。つまり、割合Ｒは、視点位置Ｐから空間Ａの天井Ｃまでの距離ｈが、視点位置Ｐから空間Ａの天井Ｃまでの距離ｈの何倍であるかを示す値である。

一方、左限角度θ_３を−５０°及び右限角度θ_４を５０°とし、下限角度θ_１を０°から−９０°まで１０°刻みで変化させるとともに、上限角度θ_２を０°から９０°まで１０°刻みで変化させて、着座状態の視点位置Ｐ（床Ｆから約１．２ｍの位置）から見た明るさ感指標値として平均対数輝度を算出した。そして、被験者実験で被験者に評価させた明るさ感評価値と、算出した平均対数輝度と、の相関係数を算出した。算出した相関係数を示したグラフを図４〜図９に示す。

図４は、視線方向前方に床が無い場合に垂直画角の下限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。図５は、視線方向前方に床が有る場合に垂直画角の下限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。図４に示すように、視線方向前方に床Ｆが無い場合は、下限角度θ_１が−２０°以下になると相関係数が急激に低下する。一方、図５に示すように、視線方向前方に床Ｆが有る場合は、下限角度θ_１が小さくなるに従い相関係数が上昇して行き、下限角度θ_１が−４０°以下になると相関係数の上昇が頭打ちになる。

このため、視線方向前方に床Ｆが無い場合は、下限角度θ_１を０°以下−１５°以上の範囲で設定することが好ましい。この場合、下限角度θ_１が−１０°である場合と０°である場合とでは相関係数が殆ど変わらないため、計算量低減の観点から、下限角度θ_１を０°以下−１０°以上の範囲で設定することが更に好ましく、例えば０°とすることができる。一方、視線方向前方に床Ｆが有る場合は、下限角度θ_１を−３５°以下で設定することが好ましい。この場合、下限角度θ_１が−４０°以下では相関係数が殆ど変わらないため、計算量低減の観点から、下限角度θ_１を−３５°以下−４５°以上の範囲で設定することが更に好ましく、例えば−４０°とすることができる。

図６は、奥行き及び垂直画角の上限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。図７は、図６のグラフにおいて、縦軸を各奥行きの相関係数の最大値を１とした比で示したグラフである。図６及び図７に示すように、奥行きが１０．５ｍ及び１７．７ｍである場合は、上限角度θ_２が大きくなっても相関係数は大きく変わらない。しかしながら、奥行きが３．３ｍである場合は、上限角度θ_２が２０°以下になると相関係数が急激に低下する。一方、奥行きが２０．０ｍである場合は、上限角度θ_２が２０°以上になると相関係数が急激に低下する。

ここで、天井高は約３ｍであるため、視点位置Ｐの高さは約１．２ｍとなり、視点位置Ｐから空間Ａの天井Ｃまでの距離ｈは約１．８ｍとなる。このため、奥行きが３．３ｍである場合は、割合Ｒが１．８となる。同様に、奥行きが１０．５ｍである場合は、割合Ｒが６となり、奥行きが１７．７ｍである場合は、割合Ｒが１０となり、奥行きが２０．０ｍである場合は、割合Ｒが１１となる。

このため、割合Ｒが１１以下６以上の場合は、基準角度として、上限角度θ_２を１５°以上２５°以下の範囲で設定することが好ましい。この場合、上限角度θ_２を１７°以上２３°以下の範囲で設定することが更に好ましく、例えば２０°とすることができる。

ところで、割合Ｒと相関係数との関係についてについて更に分析したところ、上限角度θ_２を基準角度にして割合Ｒを１１以下６以上にすると、垂直画角内の一部に天井Ｃが含まれ、上限角度θ_２を基準角度にして割合Ｒを１１よりも大きくすると、垂直画角に占める天井Ｃの割合が大きくなり過ぎ、上限角度θ_２を基準角度として割合Ｒを６よりも小さくすると、垂直画角に天井Ｃが含まれなくなることが分かった。つまり、割合Ｒを１１よりも大きくした場合は、垂直画角に占める天井Ｃの割合が大きくなり過ぎたため、また、割合Ｒを６よりも小さくした場合は、垂直画角に天井Ｃが含まれなくなったため、それぞれ相関係数が低くなったものと考えられる。

そこで、割合Ｒが６よりも小さい場合は、相関係数を向上させるため、上限角度θ_２を２０°以上５０°以下の範囲で設定して、垂直画角内の一部に天井Ｃが含まれる状態又はこのような状態に近づけることが好ましい。この場合、上限角度θ_２を３０°以上４５°以下の範囲で設定することが更に好ましく、例えば４０°とすることができる。割合Ｒが１１よりも大きい場合は、相関係数を向上させるため、上限角度θ_２を５°以上２０°以下の範囲で設定して、垂直画角内の一部に天井Ｃが含まれる状態又はこのような状態に近づけることが好ましい。この場合、上限角度θ_２を７°以上１５°以下の範囲で設定することが更に好ましく、例えば１０°とすることができる。

図８は、奥行きが１０．５ｍ以下である場合に窓の有無及び垂直画角の上限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。図９は、奥行きが１７．７ｍである場合に窓の有無及び垂直画角の上限角度を変えた場合の相関係数を示すグラフである。なお、上述したように、奥行きが１０．５ｍである場合は、割合Ｒが６となり、奥行が１７．７ｍである場合は、割合Ｒが１０となる。

図８に示すように、奥行きが１０．５ｍ（割合Ｒが６）以下である場合に、視線方向前方に窓が有る場合は、上限角度θ_２が３０°以下になると相関係数が急激に低下し、視線方向前方に窓が無い場合は、上限角度θ_２が３０°になると相関係数の上昇が頭打ちになる。一方、図９に示すように、奥行きが１７．７ｍ（割合Ｒが１０）である場合、すなわち天井距離に比べて奥行きが十分に長い場合は、視点位置Ｐから窓が見えても見えなくても相関係数は殆ど変わらない。

このため、視線方向前方に窓が無い場合は、上限角度θ_２を１５°以上２５°以下の範囲で設定することが好ましい。この場合、上限角度θ_２を１７°以上２３°以下の範囲で設定することが更に好ましく、例えば２０°とすることができる。一方、視線方向前方に窓が有る場合は、上限角度θ_２を２０°以上５０°以下の範囲で設定することが好ましい。この場合、上限角度θ_２を３０°以上４５°以下の範囲で設定することが更に好ましく、例えば４０°とすることができる。但し、割合Ｒが１０よりも大きい場合は、視線方向前方の窓の有無に依らず、上限角度θ_２を５°以上１５°以下の範囲で設定することが好ましい。この場合、上限角度θ_２を７°以上１３°以下の範囲で設定することが更に好ましく、例えば１０°とすることができる。

図１０は、図２のステップＳ１２において垂直画角の下限角度を設定する方法を示すフローチャートである。図３、図４、図５及び図１０に示すように、ステップＳ１２では、まず視線方向前方に床Ｆが有るか否かを判定する（Ｓ２１）。視線方向前方に床Ｆが無いと判定した場合は（Ｓ２１：ＮＯ）、下限角度θ_１を０°以下−１５°以上の範囲で設定する（Ｓ２２）。この場合、下限角度θ_１を０°以下−１０°以上の範囲で設定してもよく、例えば０°とすることができる。一方、視線方向前方に床Ｆが有ると判定した場合は（Ｓ２１：ＹＥＳ）、下限角度θ_１を−３５°以下で設定する（Ｓ２３）。この場合、下限角度θ_１を−３５°以下−４５°以上の範囲で設定してもよく、例えば−４０°とすることができる。

図１１は、図２のステップＳ１３において垂直画角の上限角度を設定する方法を示すフローチャートである。図３、図６、図７及び図１１に示すように、ステップＳ１３では、まず割合Ｒが第一閾値Ｔ_１よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３１）。第一閾値Ｔ_１は、上限角度θ_２が変わっても相関係数の変動がそれほど大きくならない上限値付近の任意の値であり、例えば１１とすることができる。

ところで、オフィス空間のような特定目的の空間Ａでは、天井Ｃの高さが略一定となる。このような空間Ａについて明るさ感を評価する場合は、視点位置Ｐから空間Ａの天井Ｃまでの距離ｈを定数と見なすことができるため、視点位置Ｐから空間Ａの視線方向前方の壁Ｗまでの距離ｄを変数として、割合Ｒを算出することができる。つまり、実質的に、視点位置Ｐから空間Ａの視線方向前方の壁Ｗまでの距離ｄのみに基づいて、割合Ｒを算出することができる。

割合Ｒが第一閾値Ｔ_１よりも大きくないと判定した場合は（Ｓ３１：ＮＯ）、次に割合Ｒが第二閾値Ｔ_２よりも小さいか否かを判定する（Ｓ３２）。第二閾値Ｔ_２は、上限角度θ_２が変わっても相関係数の変動がそれほど大きくならない下限値付近の任意の値であり、例えば６とすることができる。割合Ｒが第二閾値Ｔ_２よりも小さくないと判定した場合は（Ｓ３２：ＮＯ）、上限角度θ_２を基準角度に設定する（Ｓ３３）。基準角度は、上述したように、１５°以上２５°以下の範囲であることが好ましく、１７°以上２３°以下の範囲であることが更に好ましく、例えば２０°とすることができる。

ステップＳ３２において割合Ｒが第二閾値Ｔ_２よりも小さいと判定した場合は（Ｓ３２：ＹＥＳ）、上限角度θ_２を基準角度よりも大きい角度に設定する（Ｓ３４）。Ｓ３４で設定する上限角度θ_２は、２０°以上５０°以下の範囲であることが好ましく、３０°以上４５°以下の範囲であることが更に好ましく、例えば４０°とすることができる。

ステップＳ３１において割合Ｒが第一閾値Ｔ_１よりも大きいと判定した場合は（Ｓ３１：ＹＥＳ）、上限角度θ_２を基準角度よりも小さい角度に設定する（Ｓ３５）。ステップＳ３５で設定する上限角度θ_２は、５°以上２０°以下の範囲であることが好ましく、７°以上１５°以下の範囲であることが更に好ましく、例えば１０°とすることができる。

図３に示すように、ステップＳ１４では、水平画角が１００°となるように、左限角度θ_３−５０°、右限角度θ_４を５０°に設定する。なお、水平画角は、人の視野に近い１８０°にしてもよいが、計算量が増えることと、水平画角を１００°にした場合と１８０°にした場合とでは相関係数がほとんど変わらないことから、計算量を少なくする観点から、水平画角を１００°にすることが好ましい。

このように、本実施形態に係る画角設定方法では、視点位置Ｐから空間Ａの天井Ｃまでの距離ｈに対する視点位置Ｐから空間Ａの視線方向前方の壁Ｗまでの距離ｄの割合Ｒに基づいて、上限角度θ_２を設定する。この割合Ｒは、人が明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度に影響する要素である。このため、空間Ａの明るさ感の評価精度を向上することができる。

また、上記割合Ｒが第一閾値Ｔ_１以下第二閾値Ｔ_２以上である場合の上限角度θ_２を基準角度とし、上記割合Ｒが第一閾値Ｔ_１よりも大きい場合に、上限角度θ_２を基準角度よりも小さい角度に設定し、上記割合Ｒが第二閾値Ｔ_２よりも小さい場合に、上限角度θ_２を基準角度よりも大きい角度に設定する。これにより、空間Ａの明るさ感を評価する計算量の増大を抑制しつつ、空間Ａの明るさ感の評価精度を向上することができる。

また、上限角度θ_２を上記の範囲とすることで、空間Ａの明るさ感を評価する計算量の増大を適切に抑制しつつ、空間Ａの明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

また、第一閾値Ｔ_１及び第二閾値Ｔ_２を上記の値とすることで、画角の一部に天井Ｃが含まれ易くなる。これにより、明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

また、視線方向前方の床Ｆの有無に基づいて、画角の下限角度θ_１を設定する。これにより、空間Ａの明るさ感の評価精度を更に向上することができる。

また、下限角度θ_１を上記の範囲とすることで、空間Ａの明るさ感を評価する計算量の増大を抑制しつつ、空間Ａの明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る画角設定方法について説明する。第１の実施形態の被験者実験（図８参照）で説明したように、視線方向前方の窓の有無で上限角度θ_２と相関係数との関係が変わる。そこで、第２の実施形態では、割合Ｒに応じて上限角度θ_２を設定するのではなく、視線方向前方の窓の有無に応じて上限角度θ_２を設定する。なお、その他の点については、第１の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

図１２は、第２の実施形態に係る画角設定方法を示すフローチャートである。図３、図８及び図１２に示すように、ステップＳ１３では、まず視線方向前方に窓が有るか否かを判定する（Ｓ４１）。視線方向前方に窓が無いと判定した場合は（Ｓ４１：ＮＯ）、上限角度θ_２を基準角度に設定する（Ｓ４２）。基準角度は、上述したように、１５°以上２５°以下の範囲であることが好ましく、１７°以上２３°以下の範囲であることが更に好ましく、例えば２０°とすることができる。

一方、視線方向前方に窓が有ると判定した場合は（Ｓ４１：ＹＥＳ）、上限角度θ_２を基準角度よりも大きい角度に設定する（Ｓ４３）。Ｓ４３で設定する上限角度θ_２は、２０°以上５０°以下の範囲であることが好ましく、３０°以上４５°以下の範囲であることが更に好ましく、例えば４０°とすることができる。

このように、第２の実施形態に係る画角設定方法では、視線方向前方に窓が無い場合に上限角度θ_２を基準角度に設定し、視線方向前方に窓が有る場合に上限角度θ_２を基準角度よりも大きい角度に設定する。これにより、空間Ａの明るさ感の評価精度を向上することができる。

また、上限角度θ_２を上記の範囲とすることで、空間Ａの明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態に係る画角設定方法について説明する。第１の実施形態の被験者実験（図６〜図９参照）で説明したように、割合Ｒに応じて上限角度θ_２と相関係数との関係が変わる（第１の実施形態、図６及び図７参照）。また、視線方向前方の窓の有無で上限角度θ_２と相関係数との関係が変わる（第２の実施形態、図８参照）。更に、天井距離に比べて奥行きが十分に長い場合（割合Ｒが１０よりも大きい場合）は、視線方向前方の窓の有無によって人が明るさ感を主に知覚する範囲の上限角度θ_２大きく変化しない（相関係数は殆ど変わらない）（図９参照）。そこで、第３の実施形態では、第１の実施形態及び第２の実施形態に加えて、割合Ｒが１０よりも大きい場合は、視線方向前方の窓の有無に関係なく上限角度θ_２を設定する。なお、その他の点については、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。

図１３は、第３の実施形態に係る画角設定方法を示すフローチャートである。図３、図４〜図９及び図１３に示すように、ステップＳ１３では、まず割合Ｒが第三閾値Ｔ_３よりも大きいか否かを判定する（Ｓ５１）。割合Ｒが第三閾値Ｔ_３よりも大きくない（第三閾値Ｔ_３以下）と判定した場合は（Ｓ５１：ＮＯ）、次に視線方向前方に窓が有るか否かを判定する（Ｓ５２）。視線方向前方に窓が無いと判定した場合は（Ｓ５２：ＮＯ）、次に割合Ｒが第二閾値Ｔ_２よりも小さいか否かを判定する（Ｓ５３）。割合Ｒが第二閾値Ｔ_２よりも小さくないと判定した場合は（Ｓ５３：ＮＯ）、上限角度θ_２を基準角度に設定する（Ｓ５４）。

ステップＳ５３において割合Ｒが第二閾値Ｔ_２よりも小さいと判定した場合は（Ｓ５３：ＹＥＳ）、上限角度θ_２を基準角度よりも大きい角度に設定する（Ｓ５５）。

ステップＳ５２において視線方向前方に窓が有ると判定した場合は（Ｓ５２：ＹＥＳ）、上限角度θ_２を基準角度よりも大きい角度に設定する（Ｓ５６）。

ステップＳ５１において割合Ｒが第三閾値Ｔ_３よりも大きいと判定した場合は（Ｓ５１：ＹＥＳ）、視線方向前方に窓が有るか否かを判定することなく、上限角度θ_２を設定する（Ｓ５７）。ステップＳ５７では、例えば、上限角度θ_２を基準角度又は基準角度よりも小さい角度に設定してもよい。基準角度よりも小さい角度に設定する場合、上限角度θ_２としては、５°以上２０°以下の範囲とすることができ、例えば１０°とすることができる。

このように、第３の実施形態に係る画角設定方法では、割合Ｒが第三閾値Ｔ_３以下である場合は、視線方向前方の窓の有無に応じて上限角度θ_２を設定するが、割合Ｒが第三閾値Ｔ_３よりも大きい場合は、視線方向前方の窓の有無に依らず上限角度θ_２を設定することで、空間Ａの明るさ感を評価する計算量の増大を抑制しつつ、空間Ａの明るさ感の評価精度を適切に向上することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、垂直画角及び水平画角の具体例を説明したが、垂直画角及び水平画角は上記の具体例に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、割合Ｒが第一閾値以下第二閾値以上である場合に、画角の上限角度を基準角度とするものとして説明したが、割合Ｒが少なくとも第一閾値よりも小さく第二閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが少なくとも第一閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも小さい角度に設定し、割合Ｒが少なくとも第二閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。具体的には、（１）割合Ｒが第一閾値以下第二閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが第一閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも小さい角度に設定し、割合Ｒが第二閾値以下の場合に、画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。（２）割合Ｒが第一閾値よりも小さく第二閾値以上である場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが第一閾値以上である場合に、画角の上限角度を基準角度よりも小さい角度に設定し、割合Ｒが第二閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。（３）割合Ｒが第一閾値よりも小さく第二閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが第一閾値以上である場合に、画角の上限角度を基準角度よりも小さい角度に設定し、割合Ｒが第二閾値以下である場合に、画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。

また、上記実施形態では、割合Ｒが第一閾値よりも大きい場合及び第二閾値よりも小さい場合の双方について、画角の上限角を基準角度に対して変更するように説明したが、何れか一方についてのみ、画角の上限角を基準角度に対して変更し、何れか他方については、画角の上限角度を基準角度にしてもよい。

例えば、割合Ｒが少なくとも第一閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが少なくとも第一閾値よりも大きい場合に、前記画角の上限角度を前記基準角度よりも小さい角度に設定してもよい。具体的には、（１）割合Ｒが第一閾値以下である場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが第一閾値よりも大きい場合に、前記画角の上限角度を前記基準角度よりも小さい角度に設定してもよい。（２）割合Ｒが第一閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが第一閾値以上である場合に、前記画角の上限角度を前記基準角度よりも小さい角度に設定してもよい。

一方、割合Ｒが少なくとも第二閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが少なくとも第二閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。具体的には、（１）割合Ｒが第二閾値以上である場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが第二閾値よりも小さい場合に、画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。（２）割合Ｒが第二閾値よりも大きい場合に、画角の上限角度を基準角度に設定し、割合Ｒが第二閾値以下である場合に、画角の上限角度を基準角度よりも大きい角度に設定してもよい。

また、上記実施形態では、割合Ｒが第三閾値以下である場合は、視線方向前方の窓の有無に応じて画角の上限角度を設定し、割合Ｒが第三閾値よりも大きい場合は、視線方向前方の窓の有無に依らず上限角度を設定するものとして説明したが、割合Ｒが第三閾値より小さい場合は、視線方向前方の窓の有無に応じて画角の上限角度を設定し、割合Ｒが第三閾値以上である場合は、視線方向前方の窓の有無に依らず上限角度を設定するものとしてもよい。

Ａ…空間、Ｃ…天井、Ｆ…床、Ｌ…基準線、Ｐ…視点位置、Ｔ_１…第一閾値、Ｔ_２…第二閾値、Ｔ_３…第三閾値、Ｗ…壁、θ_１…下限角度、θ_２…上限角度、θ_３…左限角度、θ_４…右限角度。

Claims (17)

1. 空間の所定の視点位置から見た所定画角内の画像の各位置における明るさに関する量に基づいて明るさ感指標値を算出するために、前記画角を設定する画角設定方法であって、
   前記視点位置から前記空間の天井までの距離に対する前記視点位置から前記空間の視線方向前方の壁までの距離の割合、及び、前記視線方向前方の窓の有無、の少なくとも一方に基づいて、前記画角の最も上方の角度である上限角度を設定する、
   画角設定方法。
2. 前記割合が少なくとも第一閾値よりも小さい場合に、前記画角の上限角度を基準角度に設定し、
   前記割合が少なくとも前記第一閾値よりも大きい場合に、前記画角の上限角度を前記基準角度よりも小さい角度に設定する、
   請求項１に記載の画角設定方法。
3. 前記割合が少なくとも第二閾値よりも大きい場合に、前記画角の上限角度を基準角度に設定し、
   前記割合が少なくとも前記第二閾値よりも小さい場合に、前記画角の上限角度を前記基準角度よりも大きい角度に設定する、
   請求項１に記載の画角設定方法。
4. 前記割合が少なくとも第一閾値よりも小さく第二閾値よりも大きい場合に、前記画角の上限角度を基準角度に設定し、
   前記割合が少なくとも前記第一閾値よりも大きい場合に、前記画角の上限角度を前記基準角度よりも小さい角度に設定し、
   前記割合が少なくとも前記第二閾値よりも小さい場合に、前記画角の上限角度を前記基準角度よりも大きい角度に設定する、
   請求項１に記載の画角設定方法。
5. 前記視線方向前方に窓が無い場合に、前記画角の上限角度を基準角度に設定し、
   前記視線方向前方に窓が有る場合に、前記画角の上限角度を前記基準角度よりも大きい角度に設定する、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の画角設定方法。
6. 前記基準角度は、２５°以下１５°以上の範囲の角度である、
   請求項２〜５の何れか一項に記載の画角設定方法。
7. 前記割合が少なくとも前記第一閾値よりも大きい場合に、前記画角の上限角度を５°以上２０°以下の範囲で設定する、
   請求項２又は４に記載の画角設定方法。
8. 前記割合が少なくとも前記第二閾値よりも小さい場合に、前記画角の上限角度を２０°以上５０°以下の範囲で設定する、
   請求項３又は４に記載の画角設定方法。
9. 前記第一閾値は、１１である、
   請求項２，４又は７に記載の画角設定方法。
10. 前記第二閾値は、６である、
    請求項３，４又は８に記載の画角設定方法。
11. 前記視線方向前方に窓が有る場合に、前前記画角の上限角度を２０°以上５０°以下の範囲で設定する、
    請求項１〜１０の何れか一項に記載の画角設定方法。
12. 前記割合が少なくとも第三閾値よりも小さい場合は、前記視線方向前方の窓の有無に応じて前記画角の上限角度を設定し、
    前記割合が少なくとも前記第三閾値よりも大きい場合は、前記視線方向前方の窓の有無に依らず前記画角の上限角度を設定する、
    請求項１〜１１の何れか一項に記載の画角設定方法。
13. 前記第三閾値は、１０である、
    請求項１２に記載の画角設定方法。
14. 前記視線方向前方の床の有無に基づいて、前記画角の最も下方の角度である下限角度を設定する、
    請求項１〜１３の何れか一項に記載の画角設定方法。
15. 前記視線方向前方に床が無い場合に、前記画角の下限角度を０°以下−１５°以上の範囲で設定し、
    前記視線方向前方に床が有る場合に、前記画角の下限角度を−３５°以下で設定する、
    請求項１〜１４の何れか一項に記載の画角設定方法。
16. 前記明るさに関する量は、太陽光の配光データ、天空光の配光データ、照明器具の配光データの少なくとも一つに基づくシミュレーションにより求める、
    請求項１〜１５の何れか一項に記載の画角設定方法。
17. 前記明るさに関する量は、カメラで撮像した輝度画像により求める、
    請求項１〜１６の何れか一項に記載の画角設定方法。
    
    

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