We proposed a method to measure the distribution of long wave radiation in outdoor Space using thermal images obtained by thermal camera and the data of architectural CAD and 3DCG. First, thermal images and CAD data were linked by registration process by generating spherical images of outdoor space using the function of ‘panoramic photo generator’ and ‘fisheye lens photo generator’. And the surfaces of outdoor parts that could not be seen from thermal camera could also be estimated using the function of ‘a pinpoint light source’

Iino, Akinaru

Tanaka, Keiko

田中, 恵子

飯野, 秋成

Niigata Regional Repository

新潟工科大学紀要　第4号　1999年12月
建築CADと3　DCGの応用による屋外熱環境の評価に関する
　　　　　　　　　　　　　　　基礎的研究
飯野　秋成＊，　田中　恵子’’”tt
　　（平成11年10月31日　受理）
An　application　of　architectura1　CAD　and　3DCG　software　for　est皿ation
　　　　　　　　　　of　outdoor　therma1　enVironment
Akinaru　IINO　“and　Keiko　TANAKA’★
　　We　proposed　a　method　to　measure　the　dist曲ution　of　lo㎎wave　radiation　in　outdoor　space　usi㎎
thermal　images　obtained　by　thermal　camera　and　the　data　of　architectural　CAD　and　3DCG．　First，　ther’
皿al　images　and　CAD　data　were　linked　by　registration　process　by　generating　sp　herical　images　of　out・
door　space　usi㎎the血m（lion　of　‘panoramic　pbOtO　generator’and‘fmsheye　lens　pbOtO　generatOr’．　And　the
surfaoes　of　outdoor　part8　that　could　not　be　seen　from　thermal（mmera　could　also　be　estimated　using　the
fUnedon　of　‘a　pinpoint　light　80urce’．
Keywords：architeCtura1　CAD，3DCG，　infrared　thermography，　mean　radiant　temperatUre，　outdoor　8pace
1．はじめに
　近年の建築CADや3DCGの発達により，環境評価を行う上で有用と考えられる処理機
能が搭載されるようになりつつある．例えば，パノラマ表示機能と魚眼レンズ表示機能など
は屋外空間の長波長放射場を扱う上で重要な周辺のすべての地物の位置関係や形態係数分布
などの3次元情報を提供する可能性をもっている．このとき，長波長放射量の空間的変動に
着目すると，例えば浅野ら1）による全球熱画像収録システムの開発例などがあるが，特殊な
ハードの利用やアルゴリズムの複雑さなどから，一般への普及が難しい面があった．
　本研究では，周囲建物の表面放射温度を通常の赤外線放射カメラで測定した熱画像と建築
CADおよび3DCGを用いて作成した全球表示画像を用いて，屋外空間の長波長放射場を表
現する手法の検討を行う．さらに，赤外線放射カメラを用いた測定点以外も含めてMRTの
空間分布の算出への可能性を検討する．具体的には，，1）2次元の画像処理による熱画像と
CADデータとの連係方法と精度検証，2）通常の赤外線放射カメラを用いた周囲建物の表面
放射温度の測定を行う場合のポイントの絞り込み方法，の2点である．
＊　建築学科　助教授
＊＊株式会社　山下設計
一37一
飯野秋成・田中恵子
雛
　　慧欝：撚叢叢難　濾霧欝灘懸懇購嚢駈三二麗　　　’
Fig．1　Study　areaぐCommon　sp　ace’in　Nligata　lnstitute　of　Tbchnology　which　was　located　in
　　　　　　　　　　　　　Kashiwazaki－shi，　N亘gata，　Jap　an）．
2．熱画像と3次元情報の全球表示画像との連係によるMRTの算出
Fig．1に示す中庭空間を例として，　MRTの算出を試みた．熱画像の収録は1998年12月
18日（快晴，周囲の外気温は8．5℃），通常の液体窒素による冷却方式の赤外線放射カメラ
（以下，カメラ）を用い，中庭のある1点にカメラを設置して，周辺地物の熱画像を計測し
た．計測できない直下の地表面については周辺の地表面の放射温度の平均を，また天空部分
全球表示画像
　　　　　　魚眼レンズ機能表示画像
　　　　　　（真下を見たところ）
玲g2　Flowch蝋伽constructing　sphe亘ca1血age　from　architectura1　CAD　and　3DCG
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　software．
一38一
建築CADと3DCGの応用による屋外熱環境の評価に関する基礎的研究
外気温8．5℃
醸
051015202530
　　　　表面温度（℃）
　　　　　Dec．18，1998　with　dear　sky　Air　temperature　was　8．5℃．
Fig．3　Thermal　images　fitted　on　a　spherical　image　produced　With　3DCG　software．
からの大気放射については気象要素を用いてプラント・フィリップス式から与えることによ
り，全球の放射温度分布の情報を得た．
　3DCGの「パノラマ表示機能」，「魚眼レンズ機能」を用いると，3次元情報をもっ全球
表示画像の作成が可能となる（Fig．2）．この全球表示画像と熱画像との連係は，幾何補正に
よって行える．Fig．3は幾何補正を試みた結果である．建物近傍で測定した場合には熱画像
の歪みの影響が増大するため残差が数ピクセルにもおよぶことがあったものの，この方法に
よって測定点における周辺地物からの長波長放射量の算出は可能であることが確認された．
さらに，MRTを算出する際の人体モデルとして，中村ら2）よって提案されている，微小立
方体の各面に入射する放射量に人体相当の重み付けを行う方法を採用してMRTを算出した
結果は1＆2℃であった．このように，周辺地物からの放射の影響が無視できないことがわか
る．
　（a）A　View　from　point　A　　　　　　　　　　　　　（b）Aview伽m　point　B★
　★　White　p　arts　shows　lightened　parts　by‘pj直po口1t丘ght　80urce，　on　po血t　A
Fig．4　Examples　of　spherical血ages　in　case　a　camera　was　settled　at　point　A．
一39一
飯野秋成・田中恵子
く　
α6蓬
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　29　　　　　　　　　　　　　　　　　25　　　 　L，腐 演燃　21
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1　　　5　　　　　　　　　　（a）血case　camera　was　settled　at　pomt　A　o】aly．
　　　　　　　澱鰹1i1719
　　　　　　9　11　3
1　3　　　　　　　　　（b）in　case　cameras　were　settled　at　point　A　and　B．
Fig．5　View　factor　disnibutions　of　the　outdoor　p　arts　of　which　radiant　temperature　could　not　be
　　measured．
3．赤外線放射カメラを用いた測定点以外のMRT算出への可能性の検討
　前述の方法を応用し，中庭空間のMRTの空間分布を算出することを試みる．このとき，
1）測定点1点からのパノラマ熱画像作成のために数十枚の熱画像の収録が必要となり，その
間の温度変化が無視できなくなる危険があること，また，2）測定点以外の点におけるMRT
の算出のためには，カメラの設置位置からは死角となる周辺地物の人体モデルに対する形態
係数を最小限に抑える必要があること，などから，台数の限定されたカメラで効率よく測定
ポイントを絞り込む方法が求められる．
　ここで，あらかじめ3DCGの「点光源設定機能」を用いると，例えばカメラと同じ視点
一40一
建築CADと3DCGの応用による屋外熱環境の評価に関する基礎的研究
に点光源を設定して任意の位置からみた全球表示画像を作成することにより，陰影の表示さ
れている地物，すなわち放射温度の不明な部位を予測することができる（Fig．4）．すなわち，
この方法を用いてカメラの設置位置を工夫することにより，効率的な測定計画を立てること
ができると考えられる．
　Fig．1の測定点Aにカメラを設定し，放射温度が不明な部位の出現率（人体に対する形態
係数）を算出した結果がFig．5（a）である．これをもとにFig．1の測定点Bにもカメラを設置
した場合がFig．5（b）である．このように3DCGを用いて試行錯誤的にカメラの設置する場
所を絞り込めることから，少ない箇所で効率良く測定を行うための基礎資料を提示できる．
4．まとめ
　本研究により，以下の知見を得た．
1）建築CADと3DCGを用いて3次元情報をもつ全球表示画像を作成し，2次元画像にす
ることにより熱画像との連係を簡易に行うことが可能となった．
2）3DCGの点光源設定機能を用いると赤外線放射カメラの設置場所を絞り込むのに有効で
あることを確認した．
　今後の課題としては，MRTの空間分布算出の際に放射温度の不明な部位を補完する方法
の開発，あるいは建物の部位ごとにCADデータと熱画像とを自動マッチングさせる方法の
開発などがある．
　本研究は平成10年度文部省科学研究費奨励研究（A）（課題番号10750443，代表飯野秋成）
の補助を受けたものであることを付記する．
引用文献
1）浅野耕一他：建築外部空間における熱環境解析のための3次元熱画像の作成方法に関する
研究，目本建築学会計画系論文集，第508号，pp．35－41，1998年
2）中村泰人他：建築都市空間内の人体に対する熱放射場の表現方法について，日本建築学会
計画系論文報告集，第376号，pp．29・35，1987年
一41一


An application of architectural CAD and 3DCG software for estimation of outdoor thermal environment

http://nirr.lib.niigata-u.ac.jp/bitstream/10623/29563/1/2011_1_niit1_075.pdf

An application of architectural CAD and 3DCG software for estimation of outdoor thermal environment

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