【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、人間が器具を把持
してスイングする動作を測定し評価する作業を高精度で
かつ容易に行うための測定結果の出力手段や表示手段を
持つスイング測定システムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a swing measurement system having a measurement result output means and a display means for easily and accurately measuring and evaluating the action of a person holding and swinging an instrument. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】人間が器具を把持してスイングする動作
を伴う運動におけるスイング動作の目的は、器具で打撃
目標物を打撃し、その打撃目標物を運動を行う者の意図
する方向の意図する地点まで意図する速度や意図する軌
跡で到達せしめることにある。2. Description of the Related Art The purpose of a swing motion in a motion involving a motion in which a person grips and swings an instrument is to strike a hitting target with the instrument and to intend the direction intended by a person who exercises the hitting target. The goal is to reach the point at the intended speed and intended trajectory.
【0003】当該運動の例としてはゴルフ、野球、テニ
ス、卓球、バドミントン、ホッケー、アイスホッケー、
ゲートボール、クリケットなどがある。当該運動におけ
る器具とは一般にクラブ、バット、ラケット、スティッ
クなどと称されており、使用者が把持するグリップ部
と、目標物を打撃するボールやシャトルコックなどの対
象物を打撃する打撃部、グリップ部と打撃部を連結する
部位、にて構成されている。当該運動における打撃目標
物とは一般にボール、シャトルコック、パックなどと称
されるものである。Examples of the exercise include golf, baseball, tennis, table tennis, badminton, hockey, ice hockey,
There are gateball and cricket. The equipment in the exercise is generally called a club, a bat, a racket, a stick, or the like, and includes a grip portion gripped by a user, a hitting portion hitting an object such as a ball or a shuttlecock hitting a target, and a grip. And a part connecting the hitting part. The hitting target in the exercise is generally called a ball, a shuttlecock, a puck, or the like.
【0004】当該運動において、前記スイング動作の目
的を達成するためには、スイング動作を何らかの方法で
測定評価し、その結果をもとにスイング動作の欠点を改
善することや、もしくはスイング動作の特徴に対して器
具を最適化することが有効である。従って、従来からス
イング動作の測定評価はさまざまな方法で行われてい
る。[0004] In the exercise, in order to achieve the purpose of the swing motion, the swing motion is measured and evaluated by some method, and based on the result, the disadvantage of the swing motion is improved, or the characteristic of the swing motion is improved. It is effective to optimize the equipment for Therefore, measurement and evaluation of the swing motion have been conventionally performed by various methods.
【0005】スイング動作の測定評価方法として最も一
般的なのは、コーチやインストラクター等と呼ばれるそ
の運動の指導者や経験者等が評価者となり、運動を行う
者のスイング動作を目視観測し評価を行う方法である。
この際、スイング動作を直接見るのではなく、写真やV
TR画像として撮影した画像を見て評価することも多
い。しかし、目視ではスイング動作の子細を知ることは
不可能であり、評価も主観的であるため、測定精度や評
価精度は著しく劣る。The most common method of measuring and evaluating swing motion is a method in which a coach or an instructor or the like, a trainer or experienced person of the motion, serves as an evaluator and visually observes and evaluates the swing motion of a person who exercises. It is.
At this time, instead of looking at the swing motion directly,
In many cases, evaluation is performed by looking at an image captured as a TR image. However, it is impossible to know the details of the swing operation visually, and the evaluation is subjective, so that the measurement accuracy and the evaluation accuracy are extremely poor.
【0006】この問題を解決する測定方法として、人間
の動作をVTRやCCDカメラ等で撮像し、その画像を
コンピュータに取り込み計算処理することにより、人間
の動作形態を時系列的な空間座標値として記録する動作
測定システムが開発されている。この動作システムにお
いては、ひとつの動作を複数の方向から撮像することに
より、動作形態の3次元空間座標値を得ることも可能で
ある。そして、これら空間座標値データすなわち図1に
示すような測定座標点群を用い、図2に示すようなステ
ィックピクチャーさらにはアニメーション等のコンピュ
ータグラフィックスとしてスイング中の身体や器具の動
きを画面表示させることや、スイング中の特定時刻にお
ける身体および器具の動く方向や速度等を計算により求
めることができる。この動作測定システムを用いてスイ
ング動作を測定することにより、スイング中の身体や器
具の動きを客観的かつ定量的に知ることができ、前記目
視観測によるスイング測定および評価方法の精度的な問
題を著しく向上させることができる。As a measurement method for solving this problem, a human motion is imaged by a VTR or a CCD camera, and the image is taken into a computer and subjected to calculation processing, whereby the human motion form is converted into a time-series spatial coordinate value. Recording motion measurement systems have been developed. In this motion system, it is also possible to obtain three-dimensional space coordinate values of the motion mode by imaging one motion from a plurality of directions. Then, using the spatial coordinate value data, that is, the measured coordinate point group as shown in FIG. 1, the movement of the body or the equipment during the swing is displayed on the screen as a stick picture as shown in FIG. 2 or computer graphics such as animation. And the direction and speed of movement of the body and equipment at a specific time during the swing can be obtained by calculation. By measuring the swing motion using this motion measurement system, it is possible to objectively and quantitatively know the motion of the body and equipment during the swing, and to solve the problem of the accuracy of the swing measurement and evaluation method by visual observation. It can be significantly improved.
【0007】しかし、前記動作分析システムは、評価者
が必要とする定量的情報を計算により導き出すにはそれ
相応の数学的ノウハウが必要とされ、評価値抽出の容易
性に欠けている。また、前記定量的情報は数値やグラフ
として表示されるが、それらの表示内容を正しく認識し
さらに判定するにはそれ相応の工学的ノウハウが必要と
され、評価値認識および評価価値判定の容易性に欠けて
いる。[0007] However, the above-mentioned motion analysis system requires appropriate mathematical know-how to derive quantitative information required by the evaluator by calculation, and lacks ease of extracting evaluation values. Further, the quantitative information is displayed as numerical values or graphs. However, in order to correctly recognize and further judge the displayed contents, appropriate engineering know-how is required, and the ease of evaluation value recognition and evaluation value judgment is easy. Lacking.
【0008】ところで、前記動作分析システムは、前述
のように測定データから動作形態をスティックピクチャ
ーもしくはアニメーションといったコンピュータグラフ
ィックスにて画像表示させる手段を有するが、複数の動
作形態を比較するという目的には相応しくない。図3
に、2つの動作を測定して得られた2つのスティックピ
クチャーを重ねて画像表示させた例を示すが、各々の動
作形態が認識できないばかりか、両者の特性の違いにつ
いても容易に判定できない。また、図4には前記2つの
スティックピクチャーを同一画面上の左右に各々表示し
た例を示すが、各々の動作形態は個別に認識できるが両
者の特性差を判定するのは難しい。[0008] By the way, the motion analysis system has means for displaying an image of the operation mode from the measured data by computer graphics such as a stick picture or animation as described above. Not suitable. FIG.
FIG. 2 shows an example in which two stick pictures obtained by measuring two actions are superimposed and displayed as an image. However, not only cannot each action form be recognized, but also it is not easy to determine the difference between the characteristics of the two. FIG. 4 shows an example in which the two stick pictures are displayed on the left and right on the same screen, respectively. Each operation mode can be individually recognized, but it is difficult to determine the characteristic difference between the two.
【0009】前記動作分析システムにおける前記問題を
対応するために、複数の動作において重要な意味を持つ
部分だけを抽出し、それら複数の抽出部分のみを重ねて
画像表示することが一般的である。図5には2つのスイ
ングにおける器具の動きのみを抽出し、両者を重ねて画
像表示した例を示す。図5は図3に比べるとかなり見や
すくはなっているものの、評価者が2つの動作の特性差
を直感的に判断できるレベルにはない。In order to cope with the problem in the motion analysis system, it is common to extract only portions having a significant meaning in a plurality of motions and display an image by overlapping only the plurality of extracted portions. FIG. 5 shows an example in which only the movement of the appliance in two swings is extracted, and both are superimposed and displayed. Although FIG. 5 is considerably easier to read than FIG. 3, it is not at a level at which the evaluator can intuitively determine the characteristic difference between the two operations.
【0010】一方、スイング動作測定の目的は0004
にて記述した通り、スイング動作の欠点を改善するこ
と、もしくはスイング動作の特徴に対して器具を最適化
するために必要な情報を得ることである。その目的を達
成するためには、例えば被験者の測定データに基づくコ
ンピュータグラフィックスを上級者のものと比較するこ
とや、器具を代えてスイング動作して得た複数のコンピ
ュータグラフィックスを比較することが必要であり、従
ってスイング測定システムには複数の測定結果が容易に
比較表示でき、瞬時のうちに比較した測定結果間の特性
差を認識できる手段を有することが要求される。しかし
ながら従来の動作分析システムは0008乃至0009
に記述したがごとく、スイング測定システムとして必要
な「複数の測定結果が容易に、もしくは直感的に比較表
示できる手段」を有しないために、スイング測定器とし
ては不適格である。On the other hand, the purpose of the swing motion measurement is 0004
As described in, to improve the disadvantages of the swing motion, or to obtain information necessary for optimizing the instrument with respect to the characteristics of the swing motion. To achieve that goal, for example, comparing computer graphics based on the measurement data of the subject with those of the expert, or comparing multiple computer graphics obtained by swinging with replacing the equipment Therefore, the swing measurement system is required to have a means capable of easily comparing and displaying a plurality of measurement results and instantaneously recognizing a characteristic difference between the compared measurement results. However, the conventional motion analysis system is 0008-0009.
As described above, the swing measurement system is not suitable as a swing measurement device because it does not have "means for easily and intuitively comparing and displaying a plurality of measurement results" required for a swing measurement system.
【0011】上述したように、従来の動作分析システム
は評価値抽出および評価値認識および評価価値判定の容
易性やスイング測定システムとしての的確性に欠けてお
り、使用範囲は大学や企業等の研究用途もしくは映画や
コンピュータゲーム等の映像製作用途に限られており、
スイング動作の訓練や器具の選択といった一般的なニー
ズには応えることができていない。As described above, the conventional motion analysis system lacks ease of evaluation value extraction, evaluation value recognition, and evaluation value judgment, and lacks accuracy as a swing measurement system. It is limited to applications or video production applications such as movies and computer games,
It has not been able to respond to general needs such as training in swing motion and selecting equipment.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の動作分析システムの問題点を解決するものである。
具体的には、スイングを測定し評価する動作分析システ
ムにおいて、測定結果の判定の容易性を高め、さらには
複数のスイングに関して瞬時のうちに各スイングの特性
の違いを認識することができ、その結果をもとにスイン
グの指導や器具の適切な選択を行うことができるという
ことである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional motion analysis system.
Specifically, in a motion analysis system that measures and evaluates a swing, it is possible to enhance the easiness of determination of a measurement result, and further, it is possible to instantaneously recognize a difference in characteristics of each swing with respect to a plurality of swings. Based on the results, it is possible to perform a swing instruction and an appropriate selection of equipment.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明に掛かるスイング測定装置は、被験者の身
体および把持された器具の一方または双方の複数部位の
座標を時系列で測定する手段を有し、かつ任意時刻にお
ける前記複数部位の座標点群と前記任意時刻の直前時刻
における前記複数部位の座標点群を頂点とする複数の面
より多角形状を生成する手段を有し、かつ前記多角形状
によりスイング動作の一部始終を動作表現多角形状とし
て表現することを特徴として構成されている。このと
き、前記複数部位の座標を3次元データとして測定し、
前記多角形状を複数のポリゴン面より生成された立体形
状とし前記動作表現多角形状を動作表現立体形状として
表現することにより、より測定および評価の精度を高め
ることができる。In order to achieve the above-mentioned object, a swing measuring apparatus according to the present invention is a means for measuring the coordinates of a body of a subject and one or both of a gripped instrument in a time series. And having means for generating a polygonal shape from a plurality of surfaces having the vertices of the coordinate point group of the plurality of parts at an arbitrary time and the coordinate point group of the plurality of parts at a time immediately before the arbitrary time, and It is characterized in that a part of the swing motion is expressed as a motion expression polygonal shape by a polygonal shape. At this time, the coordinates of the plurality of parts are measured as three-dimensional data,
By expressing the polygonal shape as a three-dimensional shape generated from a plurality of polygon surfaces and expressing the motion-representing polygonal shape as a motion-representing three-dimensional shape, the accuracy of measurement and evaluation can be further improved.
【0014】また、本発明に掛かるスイング測定装置
は、前記動作表現立体形状の任意時刻におけるポリゴン
面の面積、各辺長、内角、法線ベクトル、あらかじめ決
められた基準点座標値を特徴情報セットとし、前記任意
時刻の特徴情報セットとその直前直後時刻の特徴情報セ
ットとの変化量を算出した数値群を利用して、動作表現
立体形状を様々な表現方法で表すことを特徴として構成
されている。Further, the swing measuring apparatus according to the present invention includes a feature information set including a polygon surface area, each side length, an interior angle, a normal vector, and a predetermined reference point coordinate value at any time of the motion expression three-dimensional shape. The feature information set at the arbitrary time and the numerical value group calculated from the change amount of the feature information set immediately before and after the arbitrary time are used to represent the motion expression three-dimensional shape by various expression methods. I have.
【0015】さらに、本発明に掛かるスイング測定装置
は、前記動作表現立体形状の表示において、前記器具を
使ったスイング動作の時系列実写映像を、記録時刻で同
期させて表示することを特徴として構成されている。Further, the swing measuring apparatus according to the present invention is characterized in that, in the display of the three-dimensional shape representing the motion, a time-series actual image of a swing motion using the device is displayed in synchronization with a recording time. Have been.
【0016】さらにまた、本発明に掛かるスイング測定
装置は、前記動作表現立体形状の表示において、保持す
る器具、スイングする人物、時刻、場所の条件を変えて
計測した複数組の前記特徴情報セットを用いて同一画面
上に表示し比較することを特徴として構成されている。Further, the swing measuring apparatus according to the present invention, in the display of the three-dimensional shape of the motion expression, includes a plurality of sets of the feature information sets measured by changing conditions of a holding device, a swinging person, a time, and a place. And display on the same screen for comparison.
【0017】さらにまた、本発明に掛かるスイング測定
装置は、スイングに関して重要な複数部位の3次元座標
を時系列で測定する手段を有し、任意時刻における前記
複数部位の座標点群と前記任意時刻の直前時刻における
前記複数部位の座標点群を頂点とする複数のポリゴン面
の形状を取得し、その面積、各辺長、内角、法線ベクト
ル、基準点座標値を特徴情報セットとし、前記遷移要素
特徴情報セットを用いてスイングの一部または全体を定
量的に評価する手法を持つことを特徴として構成されて
いる。Further, the swing measuring apparatus according to the present invention has means for measuring three-dimensional coordinates of a plurality of important parts with respect to a swing in a time series, and a coordinate point group of the plurality of parts at an arbitrary time and the arbitrary time. The shape of a plurality of polygon surfaces having the vertices at the coordinate points of the plurality of parts at the immediately preceding time is obtained, and the area, each side length, the interior angle, the normal vector, and the reference point coordinate value are set as a feature information set, and the transition is performed. It is characterized by having a method of quantitatively evaluating a part or the whole of a swing using an element feature information set.
【0018】[0018]
【実施例】以下、本発明の実施の形態について図面を参
照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0019】本発明によるスイング測定システムの構成
について、実施例を図6に示す。本実施例は、同図に示
すように被験者102を撮影する撮影装置101と、前
記撮影装置101により撮影した画像から測定部位の3
次元座標を計算する3次元座標計算手段103と、前記
3次元座標計算手段103により計算された3次元座標
群を記憶させる3次元座標群データ記憶手段104と、
前記3次元座標群データ記憶手段104に記憶された座
標群データより0013にて述べた動作表現立体形状を
生成する動作表現立体形状生成手段105と、前記動作
表現立体形状生成手段105にて生成された動作表現立
体形状を出力する画像出力手段106と、前記3次元座
標群データ記憶手段104に記憶された座標群データよ
り0014にて述べた特徴情報セットを計算する特徴情
報セット計算手段107と、前記特徴情報セット計算手
段107にて計算された特徴情報セットを表示出力する
特徴情報セット出力手段108にて構成されている。FIG. 6 shows an embodiment of the configuration of the swing measurement system according to the present invention. In the present embodiment, as shown in the figure, a photographing device 101 for photographing a subject 102, and 3
Three-dimensional coordinate calculation means 103 for calculating three-dimensional coordinates, three-dimensional coordinate group data storage means 104 for storing the three-dimensional coordinate groups calculated by the three-dimensional coordinate calculation means 103,
The motion expression three-dimensional shape generation means 105 for generating the motion expression three-dimensional shape described in 0013 from the coordinate group data stored in the three-dimensional coordinate group data storage means 104, and the motion expression three-dimensional shape generation means 105 Image output means 106 for outputting the obtained motion representation three-dimensional shape; feature information set calculation means 107 for calculating the feature information set described in 0014 from the coordinate group data stored in the three-dimensional coordinate group data storage means 104; A feature information set output unit 108 for displaying and outputting the feature information set calculated by the feature information set calculation unit 107 is provided.
【0020】図6に示す本実施例において、撮影装置1
01は被験者102が行うスイング動作を撮影する複数
台のカメラと複数台の照明装置を保有している。測定対
象となる部位の正確な座標値を撮影した画像から抽出し
やすくするために、被験者102が把持する器具および
身体の部位にはマーカを装着する。前記照明装置によ
り、各撮影フレームの画像に被験者が装着したマーカか
らの反射光が強調されて映るような撮影環境を整える。
撮影装置101は撮影した画像を電子的な画像データと
して3次元座標計算手段103に送る。被験者102に
は、コンピュータで画像処理を行うのに十分な画像を撮
影装置101にて撮影するに足りる反射特性を有する1
乃至複数のマーカを固定してある。3次元座標計算手段
103は撮影装置101から受け取った画像データをも
とに、画像処理で一般的に使用されるラベリング、ステ
レオ画像処理の手法を用いて前記マーカの3次元座標値
を算出する。3次元座標計算手段103で算出された数
値データ群は3次元座標群データ記憶手段104に記録
される。動作表現立体形状生成手段105は前記3次元
座標群データを用いて動作表現立体形状を生成し、その
動作表現立体形状は画像出力手段106により画面上に
表示されたり、もしくは紙に印刷されたり、もしくは3
次元プリンタで立体として形成されたり、もしくは電話
回線や電波を通じて測定場所から離れた所にある情報通
信端末に送られる。また、特徴情報セット計算手段10
7は3次元座標群データ記憶手段104に記憶された3
次元座標群データから特徴情報セットを計算し、その特
徴情報セットは特徴情報セット出力手段108により数
値もしくは図もしくは文章もしくは音声等の形式で画面
上に表示されたり、もしくは紙に印刷されたり、もしく
は電話回線や電波を通じて測定場所から離れた所にある
情報通信端末に送られる。前記情報通信端末の例として
は、コンピュータ、携帯電話、ファックス、テレビ、ラ
ジオなどがある。In the present embodiment shown in FIG.
01 has a plurality of cameras and a plurality of lighting devices for photographing the swing motion performed by the subject 102. In order to make it easier to extract accurate coordinate values of the part to be measured from the photographed image, markers are attached to instruments and body parts held by the subject 102. The illumination device prepares an imaging environment in which the reflected light from the marker worn by the subject is emphasized and reflected in the image of each imaging frame.
The photographing device 101 sends the photographed image to the three-dimensional coordinate calculation means 103 as electronic image data. The subject 102 has a reflection characteristic enough for the image capturing apparatus 101 to capture an image sufficient for performing image processing by a computer.
Or a plurality of markers are fixed. The three-dimensional coordinate calculation means 103 calculates three-dimensional coordinate values of the marker based on image data received from the photographing apparatus 101 by using labeling and stereo image processing techniques generally used in image processing. The numerical data group calculated by the three-dimensional coordinate calculation means 103 is recorded in the three-dimensional coordinate group data storage means 104. The motion expression three-dimensional shape generation unit 105 generates a motion expression three-dimensional shape using the three-dimensional coordinate group data, and the motion expression three-dimensional shape is displayed on a screen by the image output unit 106 or printed on paper, Or 3
It is formed as a three-dimensional image by a three-dimensional printer, or sent to an information communication terminal located away from the measurement place via a telephone line or radio waves. Further, the feature information set calculation means 10
7 is 3 stored in the three-dimensional coordinate group data storage unit 104
A feature information set is calculated from the dimensional coordinate group data, and the feature information set is displayed on a screen in the form of a numerical value, a figure, a sentence, a voice, or the like by the feature information set output unit 108, or printed on paper, or It is sent to an information communication terminal located away from the measurement location via a telephone line or radio waves. Examples of the information communication terminal include a computer, a mobile phone, a fax, a television, and a radio.
【0021】また、本発明によるスイング測定システム
に使用する装置類について、実施例を図7に示す。本実
施例は、同図に示すように2台のカメラ202および2
05と、2台の光源203および204と、コンピュー
タ201で構成されている。FIG. 7 shows an embodiment of devices used in the swing measurement system according to the present invention. In the present embodiment, as shown in FIG.
05, two light sources 203 and 204, and a computer 201.
【0022】図7において、2台のカメラ202と20
5は前述の撮影装置に該当し、これら2台のカメラは3
次元座標を計測するために必要な間隔をおいて設置さ
れ、さらにシャッターを切るタイミングが同期されてい
る。カメラを同期させるだけでなく、コンピュータ20
1に装備した画像取り込みボードの同期も必要であり、
そのためには2枚の画像取り込みボード同士を同期させ
るか、または2台のカメラ映像を同時に取り込み可能な
1枚の画像取り込みボードを使用するなどの工夫が必要
である。また、前記カメラには、人物の一連の動きと器
具の一連の動きが収まるような画角のレンズが装着され
ている。スイングの動きを詳細に取り込むためには、速
いシャッタースピードで1秒間に撮影できる画像の枚数
が多いカメラと画像取り込みボードが必要であり、スイ
ングの形態によっては最低でも秒間120枚程度の取り
込み能力が求められる。また、各カメラには近赤外光の
みを透過する光学フィルターを装着し、赤外光を多く含
むマーカの反射光のみを明るく撮影できるようにしてあ
る。In FIG. 7, two cameras 202 and 20
5 corresponds to the above-mentioned photographing device, and these two cameras are 3
The shutters are installed at intervals necessary for measuring the dimensional coordinates, and the timings for releasing the shutter are synchronized. In addition to synchronizing the cameras, the computer 20
It is also necessary to synchronize the image capture board equipped with 1,
For this purpose, it is necessary to synchronize the two image capturing boards or use a single image capturing board capable of capturing two camera images simultaneously. Further, the camera is equipped with a lens having an angle of view that can accommodate a series of movements of a person and a series of movements of an appliance. In order to capture the swing movement in detail, a camera and an image capture board that can capture a large number of images per second at a high shutter speed are required. Depending on the form of the swing, a capture capability of at least about 120 images per second is required. Desired. Each camera is equipped with an optical filter that transmits only near-infrared light so that only the reflected light of the marker containing much infrared light can be brightly photographed.
【0023】照明装置203と204は近赤外光を含む
光を発光する。マーカには光再帰性の高い素材を使用す
るため、照明装置203の設置位置は該照明装置の反射
光を取り込むカメラ202の間近としてある。同様に、
照明装置204も該照明装置の反射光を取り込むカメラ
205の間近に設置してある。The lighting devices 203 and 204 emit light including near-infrared light. Since a material having high light recursion is used for the marker, the installation position of the illumination device 203 is close to the camera 202 that captures the reflected light of the illumination device. Similarly,
The lighting device 204 is also installed near the camera 205 that captures the reflected light of the lighting device.
【0024】スイング動作の最中に、マーカを設置する
部位によりマーカがカメラ202もしくは205の視野
から隠れてしまうことが起こりえる。したがって、前記
カメラ202および205は、スイング測定中に常に全
マーカがカメラ202および205の視野に入る位置に
設置しなければならない。また、測定の対象とする部位
によっては、カメラと照明のセット数を増やしたり、マ
ーカの装着部位を増やしたり、コンピュータの台数を増
やしたりすることも考えられる。カメラ、照明、コンピ
ュータの台数を増やす場合にはカメラおよび画像取り込
みボードの同期調整やカメラの位置調整が別途必要とな
る。During the swing operation, the marker may be hidden from the field of view of the camera 202 or 205 depending on the position where the marker is set. Therefore, the cameras 202 and 205 must be installed at a position where all markers are always in the field of view of the cameras 202 and 205 during the swing measurement. Further, depending on the part to be measured, it is conceivable to increase the number of sets of cameras and lights, increase the number of parts to which markers are attached, or increase the number of computers. To increase the number of cameras, lights, and computers, it is necessary to separately adjust the synchronization of the cameras and the image capturing board and adjust the positions of the cameras.
【0025】コンピュータ201には前述の3次元座標
測定手段および3次元座標群データ記憶手段および動作
表現立体形状生成手段および画像出力手段および特徴情
報セット計算手段および特徴情報出力手段が組み込まれ
ている。The computer 201 incorporates the above-described three-dimensional coordinate measuring means, three-dimensional coordinate group data storage means, action expressing three-dimensional shape generating means, image output means, feature information set calculation means, and feature information output means.
【0026】なお、図6に示す構成にスイングの実画像
の撮影手段とその画像を取り込み画像表示する手段を加
えることにより、測定結果を評価する時にスイング実写
画像と動作表現立体形状を同一画面上に表示できるよう
になり、より評価容易性が増す。By adding a means for photographing the actual image of the swing and a means for taking in the image and displaying the image in the configuration shown in FIG. Can be displayed at the same time, and the easiness of evaluation is further increased.
【0027】本実施例のスイング測定システムを評価す
るにあたり、本発明者らはゴルフスイングを研究の対象
として選んだ。なぜならゴルフスイングは、スイング動
作中の身体の延べ回転角度が他のスイング動作を伴う運
動に比べて比較的大きく、かつスイング時に把持する器
具のスイング中の動きや変形が他のスイング動作を伴う
運動で用いる器具に比べて比較的大きくかつ複雑であ
り、かつスポーツとしての特性上スイングの安定性に対
する要求が他のスイング動作を伴う運動に比べて比較的
強いからである。In evaluating the swing measurement system of this embodiment, the present inventors selected a golf swing as a subject of study. Because, in a golf swing, the total rotation angle of the body during the swing operation is relatively larger than that of the exercise involving other swing operations, and the movement or deformation of the equipment gripped during the swing during the swing involves the other swing operation. This is because it is relatively large and complicated as compared with the equipment used in the above, and the demand for the stability of the swing is relatively stronger than the exercise involving other swing motions due to the characteristics as a sport.
【0028】本発明者らは前述の測定機を用い、複数の
ゴルファ−を被験者として実際にスイングを測定した。
この測定にあたり、被験者に装着したマーカの位置を図
8に示す。図8において、マーカ301は被験者の左肩
に固定し、マーカ302は被験者の左肘に固定し、マー
カ303は被験者の左手首に固定し、マーカ304はゴ
ルフクラブシャフトの手元側に固定し、マーカ305は
ゴルフクラブシャフトの先端側に固定した。The present inventors actually measured swings using a plurality of golfers as subjects using the above-described measuring device.
In this measurement, the positions of the markers attached to the subject are shown in FIG. In FIG. 8, a marker 301 is fixed to the subject's left shoulder, a marker 302 is fixed to the subject's left elbow, a marker 303 is fixed to the subject's left wrist, a marker 304 is fixed to the hand side of the golf club shaft, 305 was fixed to the tip side of the golf club shaft.
【0029】この時、スイング撮影中常に各マーカから
十分な反射光が得られるように、マーカの形状は球に
し、マーカ表面には高い光再帰性を持つ反射素材を貼り
付けた。また、マーカをクラブまたは身体の一部に固定
する際には、ゴムひも、ゴム帯、面ファスナー、針金な
どを使用して着脱を容易にし、かつ位置がズレないよう
にマーカと取り付け位置との接触面にゴムやスポンジな
どの滑り止め素材を取り付けた。さらに、マーカの大き
さ、重さはスイングに支障のないよう留意した。また、
ゴルフクラブの金属部分等光を反射しやすい部分には、
反射を抑えるために塗装する、反射性の低いテープでマ
スキングするなどの工夫を行った。At this time, the shape of the marker was spherical, and a reflective material having high light recursive property was attached to the marker surface so that sufficient reflected light was always obtained from each marker during the swing photographing. Also, when fixing the marker to the club or a part of the body, use a rubber cord, rubber band, hook-and-loop fastener, wire, etc. to facilitate attachment and detachment, and to make the position between the marker and the mounting position so as not to shift. Non-slip material such as rubber or sponge was attached to the contact surface. Furthermore, the size and weight of the marker were noted so as not to affect the swing. Also,
For parts that reflect light easily, such as metal parts of golf clubs,
We worked on painting such as to suppress reflection and masking with low reflective tape.
【0030】また、スイング動作中にマーカがカメラ2
02もしくは205の視野から隠れることを防ぐため
に、例えば手首にマーカを固定する際は、親指の根元あ
たりに装着しアドレスの状態で正面から映りやすいよう
にするなど固定位置の工夫を行った。また、例えば手首
の軸を正確に測定したい場合、骨の存在する位置を直接
マーキングすることは不可能なので、複数のマーカを手
首の周囲に取り付けそれらの位置重心を測定するなどの
工夫が必要である。Further, during the swing operation, the marker is
In order to prevent the marker from being hidden from the field of view 02 or 205, for example, when fixing the marker to the wrist, the fixing position was devised such that the marker is attached to the base of the thumb so that the address can be easily seen from the front. In addition, for example, when it is desired to accurately measure the axis of the wrist, it is impossible to directly mark the position where the bone is present, so it is necessary to devise measures such as mounting multiple markers around the wrist and measuring their position center of gravity. is there.
【0031】ところで、より正確な測定を行うためには
各マーカの反射光を明瞭に取り込むことが必要である。
その方法として、カメラのシャッタースピードを速くす
ること、もしくは照明の光度を大きくすること、もしく
はマーカのサイズを大きくすることが考えられるが、シ
ャッタースピードの速いカメラは高価であり、照明の光
度が大きすぎると熱により精密機器であるカメラの動作
に支障をきたし、マーカが大きすぎると自然なスイング
動作に支障をきたす、など経済的もしくは物理的な弊害
を考慮し、適当な条件を用意する必要がある。Incidentally, in order to perform more accurate measurement, it is necessary to clearly capture the reflected light of each marker.
As a method for this, it is possible to increase the shutter speed of the camera, increase the luminous intensity of the illumination, or increase the size of the marker, but a camera with a high shutter speed is expensive and the luminous intensity of the illumination is large. If the temperature is too high, it will interfere with the operation of the camera, which is a precision device, and if the marker is too large, it will interfere with the natural swing operation. is there.
【0032】図9に、カメラ202で撮影しコンピュー
タ201に画像データとして取り込んだスイングの映像
を示す。図9において、からの番号は、撮影画像の
時系列順位を示す。なお、測定においてはカメラ205
で撮影したスイングの映像も同時にコンピュータ201
に画像データとして取り込まれている。FIG. 9 shows an image of a swing taken by the camera 202 and taken into the computer 201 as image data. In FIG. 9, the numbers starting from indicate the time-series order of the captured images. In the measurement, the camera 205
Of the swing taken by the computer at the same time
Is captured as image data.
【0033】図9の画像において、輝度の高い部分が各
マーカである。一般的に画像処理で使用されるラベリン
グの手法により、輝度の高いピクセルの塊を抽出し重心
を求めることで、マーカの当該画像上の2次元座標値が
自動的に取得できる。この際、マーカ以外の物体、例え
ば照明設備や太陽の反射光などが画像に映り込む可能性
があるが、それらマーカ以外の物体に対応するピクセル
群を除去する処理を行った上でラベリング処理を行う必
要がある。また、測定中のマーカ固定部の速度とカメラ
のシャッタースピードの関係により、例えば図9のに
示す映像における最下部マーカのように、マーカの軌跡
が比較的長い斜線として撮影されることがある。こうし
た部分は輝度が低いため塊をとらえにくくなるので、ラ
ベリングで採用するしきい値を一時的に低くする処理を
施して塊をとらえる必要がある。In the image of FIG. 9, the high luminance portions are the respective markers. Generally, a two-dimensional coordinate value of the marker on the image can be automatically obtained by extracting a cluster of pixels having high luminance and calculating the center of gravity by a labeling method generally used in image processing. At this time, objects other than the markers, such as lighting equipment and reflected light from the sun, may be reflected in the image, but after performing the process of removing the pixel group corresponding to the objects other than the markers, the labeling process is performed. There is a need to do. Further, depending on the relationship between the speed of the marker fixing unit during measurement and the shutter speed of the camera, the locus of the marker may be photographed as a relatively long oblique line, for example, as the bottom marker in the image shown in FIG. Since such a portion has low luminance, it is difficult to catch a lump. Therefore, it is necessary to perform a process of temporarily lowering a threshold value used in labeling to catch a lump.
【0034】一連のスイングにおけるマーカの座標値を
取得した後、どのマーカがどの部位に装着したものであ
るかを認識する必要がある。この処理を誤ると、左カメ
ラの画像で得られたクラブ先端の2次元座標値と、右カ
メラの画像で得られたクラブ手元の2次元座標値を用い
て誤った3次元座標値を求めてしまう事態が考えられ
る。そこで、2次元画像の段階で取得したマーカ座標値
に対応する部位を特定するために、記録時刻、各部位の
座標値、全部位の重心などを参考に、特別な計算処理を
行う必要がある。After acquiring the coordinate values of the markers in a series of swings, it is necessary to recognize which marker is attached to which part. If this process is mistaken, an erroneous three-dimensional coordinate value is obtained by using the two-dimensional coordinate value of the club tip obtained from the image of the left camera and the two-dimensional coordinate value of the club at hand obtained from the image of the right camera. It is conceivable that it will happen. Therefore, in order to specify a part corresponding to the marker coordinate value acquired at the stage of the two-dimensional image, it is necessary to perform a special calculation process with reference to the recording time, the coordinate value of each part, the center of gravity of all parts, and the like. .
【0035】2台のカメラにより得られた2つの2次元
座標値から空間上の3次元座標値(X,Y,Z)を算出する
ために下記の計算式を利用した。 zw = 1÷(XR-XL)・・・式(1) Z = kA×zw×zw + kB×zw + kC・・・式(2) X = (XL - kXA)÷kXB*Z・・・式(3) Y = (YR - kYA)÷kYB*Z・・・式(4) 但し、式(1)乃至(4)において、 X : 計算により取得する三次元空間X座標値 Y : 計算により取得する三次元空間Y座標値 Z : 計算により取得する三次元空間Z座標値 XL : 左の二次元画像で取得したX座標値 YL : 左の二次元画像で取得したY座標値 XR : 右の二次元画像で取得したX座標値 YR : 右の二次元画像で取得したY座標値 kA : 係数A kB : 係数B kC : 係数C kXA : 係数XA kXB : 係数XB kYA : 係数YA kYB : 係数YB なお、前記係数kA、kB、kC、kXA、kXB、kYA、kYBは画像
上の位置と実際の空間座標との関係に関する係数であ
る。The following formula was used to calculate three-dimensional coordinate values (X, Y, Z) in space from two two-dimensional coordinate values obtained by two cameras. zw = 1 ÷ (XR-XL) ・ ・ ・ Equation (1) Z = kA × zw × zw + kB × zw + kC ・ ・ ・ Equation (2) X = (XL−kXA) ÷ kXB * Z ・ ・ ・Equation (3) Y = (YR−kYA) ÷ kYB * Z Equation (4) where, in equations (1) to (4), X: a three-dimensional space X coordinate value obtained by calculation Y: by calculation Acquired 3D space Y coordinate value Z: Acquired 3D space Z coordinate value XL: X coordinate value acquired in left 2D image YL: Y coordinate value acquired in left 2D image XR: Right coordinate X coordinate value acquired in 2D image YR: Y coordinate value acquired in right 2D image kA: Coefficient A kB: Coefficient B kC: Coefficient C kXA: Coefficient XA kXB: Coefficient XB kYA: Coefficient YA kYB: Coefficient YB The coefficients kA, kB, kC, kXA, kXB, kYA, and kYB are coefficients relating to the relationship between the position on the image and the actual spatial coordinates.
【0036】前記3次元座標値の算出において用いられ
る係数kA乃至kYBを求めるために、ステレオ画像処
理において一般的に使用されるキャリブレーションの手
法を用いた。具体的には、あらかじめ測定された何箇所
かの3次元空間位置にマーカを置いて撮影を実施し、そ
の2次元画像におけるマーカの位置と実際にマーカを設
置した空間座標値を比較して係数を算出した。In order to obtain the coefficients kA to kYB used in the calculation of the three-dimensional coordinate values, a calibration method generally used in stereo image processing is used. Specifically, a marker is placed at a number of three-dimensional spatial positions measured in advance, and imaging is performed. The position of the marker in the two-dimensional image is compared with the spatial coordinate value at which the marker is actually placed, and the coefficient is calculated. Was calculated.
【0037】本発明者らは前述の手順により、各被験者
のスイングの3次元座標点群データを得た。図1は被験
者Aのスイングを測定した結果得られた3次元座標点群
をX-Y座標系で示した図であり、図2は図1を従来一般
的な表示方法として用いられているスティックピクチャ
−化した図である。The present inventors obtained three-dimensional coordinate point group data of the swing of each subject by the above-described procedure. FIG. 1 is a diagram showing a three-dimensional coordinate point group obtained as a result of measuring the swing of the subject A in an XY coordinate system, and FIG. 2 is a diagram showing FIG. 1 as a stick picture used as a conventional general display method. FIG.
【0038】さらに本発明者らは、従来一般的に行なわ
れている動作解析の手順に基づき、前記3次元座標点群
データの数値解析を行った。数値解析を行う場合は、最
初にどのような評価パラメータを算出し評価を行うかを
決める必要がある。本発明者らの過去のゴルフスイング
に関する知見から、スイングの動作分析を評価するにあ
たって重要な意味をもつ評価要素はスイング中の各部位
の時系列的な速度変化であると考え、その数値解析を行
った。図10は前記被験者Aのスイングにおけるスイン
グ中の各測定部位の時系列的な速度変化を示したグラフ
であり、横軸は時刻、縦軸は速度を示している。Further, the present inventors performed numerical analysis of the three-dimensional coordinate point group data based on a procedure of motion analysis conventionally generally performed. When performing a numerical analysis, it is necessary to first determine what evaluation parameters to calculate and evaluate. From the knowledge of the golf swings of the present inventors in the past, it is considered that an evaluation factor having an important meaning in evaluating a swing motion analysis is a time-series speed change of each part during the swing, and a numerical analysis thereof is performed. went. FIG. 10 is a graph showing a time-series speed change of each measurement site during the swing of the subject A, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents speed.
【0039】本発明者らは、被験者A、B各々のスイン
グについて前記図2に示すようなスティックピクチャー
と前記図10に示すようなグラフを被験者毎に作成し、
それらをゴルフレッスンを業とするゴルフインストラク
タ−らに見せ各被験者のスイング特性を個別評価および
比較評価させる実験1を行った。実験1の結果、それら
の図を時間をかけて見ればスイング特性を個別評価およ
び比較評価することは可能であるが、実際にスイング評
価を必要とするゴルフレッスンの現場においてそれらの
図を用いて評価判定を行うのは時間がかかりすぎるため
に実現性に欠け、不適切であるとの評価を得た。The present inventors created a stick picture as shown in FIG. 2 and a graph as shown in FIG. 10 for each of the subjects A and B for each subject,
Experiment 1 was conducted in which the golf clubs were shown to golf instructors who work in golf lessons, and the swing characteristics of each subject were individually evaluated and compared. As a result of Experiment 1, it is possible to individually evaluate and compare the swing characteristics by looking at the figures over time, but using the figures at a golf lesson site that actually requires a swing evaluation. It took too much time to perform the evaluation judgment, and thus lacked feasibility and was evaluated as inappropriate.
【0040】次に、本発明者らは前記被験者A、B各々
のスイングの各3次元座標点群のデータから0013に
て述べた動作表現立体形状を生成した。図11に被験者
Aのスイングの動作表現立体形状を示す。図11におい
て401は動作表現立体形状の正面図であり、402は
被験者を示す定形のイラストである。前記定形イラスト
401の代わりにスイング実写画像やコンピュータグラ
フィックを表示することも可能である。また、同図にお
いて動作表現立体を構成する各ポリゴン面は各測定部位
の速度の大小により色分けされている。なお、各ポリゴ
ン面の色分けは速度のみならず加速度や角度など001
4にて述べたスイング特性を表現する特徴情報の値の大
小により行うことができる。また、色分けをする場合の
色調設定も任意に設定することができ、例えばインパク
ト近くの速度変化を把握したいときには速度が一定以上
の大きさの数フレームのみを対象に色調が大きく変化す
るようにすると最大速度を得る位置がインパクトの手前
なのか後なのかを認識しやすくなるなど、より評価の容
易性を高めることができる。Next, the present inventors generated the motion expression three-dimensional shape described in 0013 from the data of each three-dimensional coordinate point group of the swings of the subjects A and B. FIG. 11 shows a three-dimensional shape representing the motion of the subject A in the swing. In FIG. 11, reference numeral 401 denotes a front view of a motion expression three-dimensional shape, and reference numeral 402 denotes a fixed-form illustration showing a subject. Instead of the standard illustration 401, it is also possible to display an actual swing image or a computer graphic. Also, in the figure, each polygon surface constituting the motion expression solid is color-coded according to the magnitude of the speed of each measurement site. Note that the color classification of each polygon surface is not limited to speed, such as acceleration and angle.
This can be performed according to the magnitude of the value of the feature information expressing the swing characteristics described in 4 above. In addition, the color tone can be arbitrarily set when performing color classification.For example, when it is desired to grasp the speed change near the impact, the color tone is largely changed only for a few frames whose speed is a certain size or more. This makes it easier to recognize whether the position where the maximum speed is obtained is before or after the impact.
【0041】また、本システムにおいて動作表現立体形
状を画面上に表示する場合、評価者はコンピュータに接
続されたキーボードもしくはマウスからの操作で、あら
ゆる視野角度から動作表現立体形状を観察することや、
任意の測定部位のみの動作表現立体形状を表示すること
や、任意の測定時刻のみの動作表現立体形状を表示する
ことや、スティックピクチャー表示を併記することなど
表示方法の切り替えが可能である。図12および図13
は前記図11に示す動作立体形状を異なる視野角度にて
表示したもので、図12は被験者の頭上から観察した平
面図であり、図13は被験者の飛球線後方から観察した
側面図である。また、図12における動作表現立体形状
501はゴルフクラブシャフトのみの動作表現立体形状
を表示しており、図13における動作表現立体形状60
1はスイングのトップからインパクト直前までの時刻間
のゴルフクラブシャフトのみの動作立体表現にその他測
定部位のスティックピクチャーを併記して表示してい
る。図12における501および図13における602
は、各視野角度における被験者の位置や姿勢を示す定形
イラストもしくは実写画像もしくはコンピュータグラフ
ィックである。When displaying the three-dimensional shape of the motion expression on the screen in the present system, the evaluator can observe the three-dimensional shape of the motion expression from any viewing angle by operating the keyboard or mouse connected to the computer.
It is possible to switch the display method such as displaying a motion expression three-dimensional shape only for an arbitrary measurement site, displaying a motion expression three-dimensional shape only for an arbitrary measurement time, and displaying a stick picture display together. 12 and 13
Shows the three-dimensional shape of the action shown in FIG. 11 at different viewing angles, FIG. 12 is a plan view observed from above the subject, and FIG. 13 is a side view observed from behind the subject's flight line. . The motion expression three-dimensional shape 501 in FIG. 12 shows the motion expression three-dimensional shape of only the golf club shaft, and the motion expression three-dimensional shape 60 in FIG.
Reference numeral 1 denotes a motion stereoscopic representation of only the golf club shaft during the time from the top of the swing to immediately before the impact, together with stick pictures of other measurement sites. 501 in FIG. 12 and 602 in FIG.
Is a standard illustration, a real image, or a computer graphic indicating the position and posture of the subject at each viewing angle.
【0042】本発明者らは、前記被験者A、B各々のス
イングについて前記図11乃至図13に示すような動作
表現立体形状をコンピュータの画面上で前述のゴルフイ
ンストラクタ−らに見せ各被験者のスイング特性を評価
させる実験2を行った。実験2において動作表現立体形
状はコンピュータの画面上に表示し、0041にて記述
したようにコンピュータに接続されたキーボードもしく
はマウスからの操作で表示方法を切り替えられるように
した。実験2の結果、被験者A、B各々のスイング特性
は、動作表現立体形状から直感的に判断することが可能
であり、スイングの即時評価が求められるゴルフレッス
ン現場での利用が十分に可能であるとの評価を得た。The present inventors show the three-dimensional shape of the motion expression as shown in FIG. 11 to FIG. Experiment 2 for evaluating the characteristics was performed. In Experiment 2, the motion expression three-dimensional shape was displayed on a computer screen, and as described in 0041, the display method could be switched by an operation from a keyboard or mouse connected to the computer. As a result of Experiment 2, the swing characteristics of each of the subjects A and B can be intuitively determined from the three-dimensional shape of the motion expression, and can be sufficiently used in a golf lesson site where an immediate evaluation of the swing is required. And got the evaluation.
【0043】実験2において、前記ゴルフインストラク
タ−らが動作表現立体形状から直感的に判断し得た具体
的な内容は下記(1)乃至(7)に示す事項であるが、
その内容は何れも前記実験1では瞬時に判定することが
困難と評価された内容である。 (1)図11における動作表現立体形状を形成する各ポ
リゴン面の色の違いから、スイング中の各部位の速度変
化が直感的に判断できる。たとえば被験者Aはインパク
ト時にシャフト部の速度が最大値となっており理想的で
ある。 (2)図11における動作表現立体形状を形成する各ポ
リゴン面の色の違いから、スイング中の各部位の速度の
関係が直感的に判断できる。たとえば被験者Aは腕が最
大速度に達した2撮影時刻後にシャフト先端側の速度が
最大となっている。これは、インパクトする前に腕を減
速させヒンジ効果を用いてシャフト先端側を走らせてい
ることの表れである。 (3)図11からシャフト先端側の水平方向に対する軌
道が容易に判定できる。例えば、被験者Aのインパクト
時におけるシャフト先端側の軌道は、水平方向に対して
上側から下側へ抜けていくいわゆるダウンブローの軌道
である。 (4)図11からシャフト先端側およびシャフト手元側
が描く軌道の楕円度合いの違いで、スイング動作に含ま
れる並進運動と回転運動の度合いがわかる。例えば、被
験者Aはダウンスイングからフォロースルーにかけての
前記軌道は飛球線方向に長い楕円形状に近いが、これは
被験者Aのスイング動作に飛球線後方から前方に向かう
並進運動が含まれていることを示す。 (5)図11から手首とシャフト手元側の座標を結んだ
線とシャフト先端側とシャフト手元側を結んだ線のなす
角度から、いわゆるコック動作が判定できる。例えば、
被験者Aの場合、ダウンスウィングでは前記角度の大き
さが小さく、インパクト直前から角度が大きくなりイン
パクト直後には再び小さくなっているが、これは被験者
Aが比較的強めのコック動作を行っていることの表れで
ある。 (6)図12からシャフト先端側の飛球線方向に対する
軌道が容易に判定できる。例えば、被験者Aのインパク
ト時におけるシャフト先端側の軌道は、飛球線方向に対
して内側(被験者側)から外側へ抜けていくいわゆるイ
ンサイドアウトの軌道である。 (7)図13からシャフト先端側軌道いわゆるスイング
プレーンといわれるものが容易に判定できる。例えば、
被験者Aのバックスイングにおけるスイングプレーンの
水平方向に対する角度は比較的小さく、フラットな軌道
であり、バックスイング時に腕を上方に振り上げる量が
比較的少なめであることがわかる。In Experiment 2, the specific contents that the golf instructors and others could intuitively judge from the three-dimensional shape of the motion expression are the following (1) to (7).
All of the contents are contents that were evaluated to be difficult to judge instantly in Experiment 1. (1) The speed change of each part during the swing can be intuitively determined from the difference in the color of each polygon surface forming the motion expression three-dimensional shape in FIG. For example, the subject A is ideal because the speed of the shaft portion is at the maximum value at the time of impact. (2) The relationship between the speeds of the respective parts during the swing can be intuitively determined from the difference in the color of each polygon surface forming the three-dimensional action expressing shape in FIG. For example, the subject A has the maximum speed on the shaft tip side after two photographing times when the arm reaches the maximum speed. This is an indication that the arm is decelerated before impact and the shaft is driven on the tip end side using the hinge effect. (3) From FIG. 11, the trajectory of the shaft tip side in the horizontal direction can be easily determined. For example, the trajectory on the tip end of the shaft at the time of impact of the subject A is a so-called down-blow trajectory that goes down from the upper side to the lower side in the horizontal direction. (4) From FIG. 11, the degree of the translational motion and the degree of the rotational motion included in the swing motion can be understood from the difference in the degree of the ellipse of the trajectory drawn by the shaft tip side and the shaft proximal side. For example, the trajectory of the subject A from the downswing to the follow-through is close to an elliptical shape that is long in the direction of the trajectory. Indicates that (5) From FIG. 11, the so-called cock operation can be determined from the angle formed by the line connecting the coordinates of the wrist and the shaft proximal side and the line connecting the shaft tip side and the shaft proximal side. For example,
In the case of test subject A, the magnitude of the angle was small in the down swing, the angle increased immediately before the impact, and decreased again immediately after the impact.
This indicates that A is performing a relatively strong cock operation. (6) The trajectory of the tip of the shaft with respect to the direction of the flying ball can be easily determined from FIG. For example, the trajectory on the tip end of the shaft at the time of impact of the subject A is a so-called inside-out trajectory that passes from the inside (subject side) to the outside with respect to the direction of the flying ball. (7) From FIG. 13, it is possible to easily determine what is called a swing plane on the shaft tip side orbit. For example,
It can be seen that the angle of the subject A in the backswing with respect to the horizontal direction of the swing plane is relatively small, the trajectory is flat, and the amount of arms raised upward during the backswing is relatively small.
【0044】さらに本発明者らは、前記ゴルフインスト
ラクターらに前記被験者A、Bのスイング特性を比較評
価させる実験3を行った。実験3において、本発明者ら
は比較評価の容易性を高めるために、被験者A、B各々
のスイング測定の結果得られた各動作表現立体形状をコ
ンピュータの同一画面上に左右並列に表示し、コンピュ
ータに接続したキーボードもしくはマウスからの操作で
あらゆる視野角度から両動作表現立体形状を観察できる
ようにした。図14に被験者A、B各々の前記動作表現
立体形状の正面図を同一画面上に表示した例を示す。実
験3の結果、前記ゴルフインストラクターらは被験者
A、Bのスイング特性を瞬時に比較評価することが可能
であり、スイングの即時評価が求められるゴルフレッス
ン現場での利用が十分に可能であるとの評価を得た。Further, the present inventors conducted Experiment 3 in which the golf instructors compared and evaluated the swing characteristics of the subjects A and B. In Experiment 3, the present inventors, in order to enhance the ease of comparative evaluation, display the three-dimensional shape of each motion expression obtained as a result of the swing measurement of each of the subjects A and B on the same screen of the computer in the left and right side, By using a keyboard or mouse connected to a computer, the three-dimensional shape of both motion expressions can be observed from any viewing angle. FIG. 14 shows an example in which front views of the three-dimensional shape of motion representation of subjects A and B are displayed on the same screen. As a result of Experiment 3, the golf instructors were able to instantly compare and evaluate the swing characteristics of the subjects A and B, and said that the golf instructors could be sufficiently used in a golf lesson where immediate evaluation of the swing was required. I got an evaluation.
【0045】実験3において、前記ゴルフインストラク
ターらが前記被験者A、Bのスイング特性の差を「被験
者Aは、ダウンスイング時に体重移動させながら体を回
転させてスイングするタイプであり、腕を振る動作は余
り強くないが、被験者Bは、いわゆるスイングの軸を固
定したまま体を回転させるとともに腕を強く振ってスイ
ングするタイプである」と評価した。In Experiment 3, the golf instructors described the difference between the swing characteristics of the subjects A and B as follows: "Subject A is a type that swings while rotating his body while moving his weight during a downswing. Is not so strong, but the subject B is a type of swinging while swinging his body and swinging his arm strongly while keeping the so-called swing axis fixed. "
【0046】実験2もしくは実験3にて得られたスイン
グ特性に関する評価結果から、ゴルフインストラクター
は各被験者に対し、スイングの効率をより高めるスイン
グ方法を指導することや、スイングを改善しなくてもよ
り好ましい結果を得ることのできるゴルフクラブを選定
することが可能である。例えば、前記ゴルフインストラ
クターらは被験者Aに対しては「バックスイングにおい
て体重を右サイドに十分に移動させ、かつダウンスイン
グにおいて体重が左方向に移りすぎないように注意をう
ながす必要がある。また、ゴルフクラブは長さが比較的
長いものを選択した方が飛距離が伸びるはずである。」
という指導方針を得、また被験者Bに対しては「ダウン
スイング時に身体の回転運動をスムーズに行ない、イン
パクト直前に身体の回転運動が止まらないように注意を
うながす必要がある。また、ゴルフクラブは重さが比較
的重めのものを選択した方が弾道の安定性が増すはずで
ある。」との指導方針を得た。From the evaluation results on the swing characteristics obtained in Experiment 2 or Experiment 3, the golf instructor can instruct each subject on a swing method for increasing the swing efficiency, or without improving the swing. It is possible to select golf clubs that can achieve favorable results. For example, the golf instructors need to give attention to the subject A that "the weight must be sufficiently moved to the right side in the backswing, and the weight must not shift too much to the left in the downswing. Golf clubs with longer lengths should fly longer. "
It is necessary to obtain a guidance policy to the subject B, saying, "It is necessary to perform the rotational movement of the body smoothly during the downswing, and to be careful not to stop the rotational movement of the body immediately before the impact. Choosing a relatively heavy weight should increase ballistic stability. "
【0047】また、本発明者らは、前記実験2および実
験3において前記ゴルフインストラクターらがスイング
特性について判定しえた内容を定量的な数値として把握
することは、例えばあるゴルファーにゴルフレッスンを
行う場合、どのような内容を優先して指導するか、もし
くはレッスンを行った結果スイングがどの程度変化した
かを判断するのに有効であると考えた。本発明者らは、
動作表現立体形状を構成するポリゴン面の特性を解析す
ることによりこの課題を解決した。In addition, the present inventors need to grasp, as a numerical value, the content determined by the golf instructors in the swing characteristics in the Experiments 2 and 3, for example, when performing a golf lesson for a golfer. We thought that it was effective to judge what kind of content was given priority and how much the swing changed as a result of the lesson. We have:
This problem has been solved by analyzing the characteristics of the polygon surface that constitutes the motion expression three-dimensional shape.
【0048】図15は上述したゴルフスイング中の器具
の動作表現立体を構成するポリゴン面の拡大図である。
このポリゴン面は、前記図6において器具に取り付けら
れた2つのマーカの座標点群から生成されている。図1
5において点Aと点Bはスイング中のある時刻Tにおけ
る器具に取り付けた2つのマーカ座標であり、点Cと点
Dはその直後の時刻T’における前記2つのマーカ座標
である。これら4つの座標点を直線で結ぶと面ABDC
が得られるが、スイングの特性上前記4つの座標点は同
一平面上には存在しないので、面ABDCは立体面すな
わちポリゴン面となる。前記ポリゴン面は2つの三角形
平面により構成される。点ABDによる三角形と点AC
Dによる三角形で構成するか、または点ABCによる三
角形と点BCDによる三角形で構成する。本発明者ら
は、このポリゴン面の特性を解析することにより、前記
時刻T-T’間の器具の動き方の特徴を得ることができ
ると考えた。例えば、辺ABは時刻Tにおける器具の姿
勢を示し、辺CDは時刻T’における器具の姿勢を示
す。また、辺ACの長さを(T’―T)の値で割った値
は器具の把持側の速度を示し、辺BDの長さを(T’―
T)の値で割った値は器具の先端側の速度を示す。ま
た、前記ポリゴン面ABCDの面積は時刻T-T’間の
器具全般の移動量を表現することができる。また、前記
ポリゴン面ABCDの面積を時刻TとT’の差で割った
値は器具全般の移動速度を表現することができる。ま
た、ポリゴン面の内角∠BACと∠DCAの関係から器具の回
転運動の中心がどの方向にあるかがわかる。又、ポリゴ
ン面内に存在する4つの三角形、すなわち△ABD、△BD
C、△DCA、△CABの各法線ベクトルから、器具の姿勢及
び動いた方向の詳細を知ることができる。FIG. 15 is an enlarged view of a polygon surface constituting a three-dimensional motion representation of the equipment during the golf swing described above.
This polygon surface is generated from the coordinate point group of the two markers attached to the instrument in FIG. FIG.
In 5, the points A and B are the two marker coordinates attached to the instrument at a certain time T during the swing, and the points C and D are the two marker coordinates at the time T 'immediately after the point. When these four coordinate points are connected by a straight line, the surface ABDC
However, since the four coordinate points do not exist on the same plane due to the characteristics of the swing, the plane ABDC is a three-dimensional plane, that is, a polygon plane. The polygon surface is constituted by two triangular planes. Triangle by point ABD and point AC
It is composed of a triangle by D or a triangle by point ABC and a triangle by point BCD. The present inventors considered that by analyzing the characteristics of the polygon surface, it is possible to obtain the characteristics of the movement of the appliance during the time TT ′. For example, side AB indicates the posture of the appliance at time T, and side CD indicates the posture of the appliance at time T ′. The value obtained by dividing the length of the side AC by the value of (T′−T) indicates the speed of the gripping side of the device, and the length of the side BD is (T′−T).
The value divided by the value of T) indicates the velocity on the tip side of the instrument. In addition, the area of the polygon surface ABCD can represent the movement amount of the entire appliance between times TT ′. Also, a value obtained by dividing the area of the polygon surface ABCD by the difference between the times T and T 'can express the moving speed of the entire appliance. In addition, from the relationship between the inner angles ∠BAC and ∠DCA of the polygon surface, it is possible to determine in which direction the center of the rotational movement of the appliance is. Also, there are four triangles existing in the polygon plane, ie, △ ABD, △ BD
From the normal vectors of C, △ DCA, and △ CAB, it is possible to know the details of the posture and the moving direction of the device.
【0049】さらに本発明者らはより直感性を高めるこ
とや、測定評価行動に娯楽的要素を加え楽しみながら測
定評価を行うことができ子供や高齢者もしくは3次元コ
ンピュータグラフィックスに慣れてない観察者でも容易
にスイング評価ができる画像表示方法を考えた。例え
ば、複数のスイングを比較評価する場合は、図16に示
すように各スイングの動作表現立体形状を同一画面上に
重ね合わせて表示することも効果的である。図16は2
つの動作表現立体形状を透過画像として重ね合わせてい
る。また、図17に示すものは、被験者のスイングの実
写画像もしくはスイングアニメーションと動作表現立体
形状を同期させたアニメーションとして表示する方法で
ある。図17において動作表現立体形状はアニメーショ
ン化された動作立体形状アニメーション701になって
おり、かつ被験者を示す画像もしくはコンピュータグラ
フィックスもアニメーション化されスイングアニメーシ
ョン702となっている。動作立体形状アニメーション
701とスイングアニメーション702の表示タイミン
グは同期されており、表示尺度や表示位置座標も一致し
ている。また、図18に示すものは、ある任意の時刻に
おける動作表現立体形状のみをアニメーション表示する
方法である。図18における動作表現立体形状アニメー
ション801は任意の特定時刻間のみの動作表現立体形
状を表示するようになっている。図18に示す被験者表
示定形イラスト802は、前記図17におけるスウィン
グアニメーション701と同じ形態を取ることも可能で
ある。本発明者らの行った実験の過程で、動作表現立体
は評価者の慣れや視点設定によって手前のものと奥のも
のを逆に認識してしまうことがあるという問題点も認め
られたが、前記図17もしくは図18に示す表示方法に
よりこの問題は解決し、測定結果の理解もしくは認識の
効率が飛躍的に向上した。Furthermore, the present inventors can enhance the intuitiveness and perform the measurement evaluation while having fun by adding an entertaining element to the measurement evaluation behavior, so that the observations that are not accustomed to children, the elderly, or three-dimensional computer graphics can be made. An image display method that allows a person to easily evaluate a swing was considered. For example, when comparing and evaluating a plurality of swings, it is also effective to superimpose and display the action expression three-dimensional shape of each swing on the same screen as shown in FIG. FIG.
Three motion expression three-dimensional shapes are superimposed as a transmission image. The method shown in FIG. 17 is a method of displaying a real image of a subject's swing or an animation in which a swing animation and a motion expression three-dimensional shape are synchronized. In FIG. 17, the motion expression three-dimensional shape is an animated motion three-dimensional animation 701, and an image or computer graphics showing the subject is also animated to a swing animation 702. The display timings of the action three-dimensional shape animation 701 and the swing animation 702 are synchronized, and the display scale and the display position coordinates also match. The method shown in FIG. 18 is a method of animation-displaying only a motion expression three-dimensional shape at an arbitrary time. The motion expression three-dimensional shape animation 801 in FIG. 18 displays a motion expression three-dimensional shape only during an arbitrary specific time. The subject display fixed illustration 802 shown in FIG. 18 can also take the same form as the swing animation 701 in FIG. In the course of experiments conducted by the present inventors, there was also recognized a problem that the motion expression solid might recognize the front object and the back object in reverse depending on the evaluator's familiarity and viewpoint setting, This problem was solved by the display method shown in FIG. 17 or FIG. 18, and the efficiency of understanding or recognizing the measurement results was dramatically improved.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かるスイング測定システムによれば、スイング動作の特
性が動作表現立体として表示されるので、評価者が工学
的ノウハウを持ち合わせていなくてもスイング動作の特
性を画面上で容易にかつ直感的に判定することができる
ようになる。As described above in detail, according to the swing measurement system of the present invention, the characteristics of the swing motion are displayed as a motion expression solid, so that the evaluator does not have the engineering know-how. The characteristics of the swing motion can be easily and intuitively determined on the screen.
【0051】また、本発明にかかるスイング測定システ
ムによれば、測定マーカ各々により生成される数多い動
作表現立体群の中から評価を行いたい任意の部分のかつ
任意のスイング時刻における動作表現立体のみを容易に
表示させることができるので、評価者が数学的ノウハウ
を持ち合わせていなくてもスイング動作の特性を示す評
価値抽出が容易に行えるようになる。Further, according to the swing measurement system of the present invention, only the motion expression solid at an arbitrary part and at an arbitrary swing time, which is to be evaluated, is selected from among a large number of motion expression solid groups generated by the measurement markers. Since the display can be easily performed, it is possible to easily extract the evaluation value indicating the characteristic of the swing motion even if the evaluator does not have mathematical know-how.
【0052】さらにまた、本発明にかかるスイング測定
システムによれば、複数のスイングの動作表現立体を同
一画面上に重ね合わせて表示しても評価の容易性が確保
できるため、複数のスイング比較評価が容易に行えるよ
うになる。Further, according to the swing measurement system of the present invention, the ease of evaluation can be ensured even when a plurality of action representation solids of a plurality of swings are displayed on the same screen. Can be easily performed.
【0053】さらにまた、本発明にかかるスイング測定
システムによれば、スイング測定器に求められる精度の
高さおよび評価判定の容易性および比較評価の容易性の
全てを満足しているので、スイング測定器として最適な
製品を供給することができるようになる。Further, according to the swing measurement system of the present invention, since the swing measurement device satisfies all of the high accuracy, the ease of evaluation judgment, and the ease of comparative evaluation, the swing measurement system can be used. It will be possible to supply products that are optimal as containers.
【図1】測定座標点群FIG. 1 Measurement coordinate point group
【図2】被験者Aのスティックピクチャー[Fig. 2] Stick picture of subject A
【図3】被験者Aと被験者Bのスティックピクチャーを重
ね合わせて表示した例FIG. 3 shows an example in which stick pictures of subject A and subject B are superimposed and displayed.
【図4】被験者Aと被験者Bのスティックピクチャーの並
列表示した例FIG. 4 is an example in which stick pictures of subject A and subject B are displayed in parallel.
【図5】被験者Aと被験者Bの器具の動きのみのスティッ
クピクチャーを重ね合わせて表示した例FIG. 5 is an example in which stick pictures of only the movements of the subject A and the subject B are superimposed and displayed.
【図6】本発明によるスイング測定システムの構成FIG. 6 shows the configuration of a swing measurement system according to the present invention.
【図7】本発明によるスイング測定システムに使用する
装置類FIG. 7 shows devices used in the swing measurement system according to the present invention.
【図8】実験にて被験者に固定したマーカの位置FIG. 8 shows the position of a marker fixed on a subject in an experiment.
【図9】カメラで撮影しコンピュータに画像データとし
て取り込んだスイング画像FIG. 9 is a swing image captured by a camera and captured as image data by a computer.
【図10】スイング中の各測定部位の時系列速度変化を
示すグラフFIG. 10 is a graph showing a time-series speed change of each measurement site during a swing.
【図11】被験者Aのスイングの動作表現立体形状(正
面図)FIG. 11 shows a three-dimensional shape expressing the motion of the swing of subject A (front view).
【図12】被験者Aのスイングにおける器具の動作表現
立体形状(平面図)FIG. 12 is a three-dimensional shape (plan view) representing the motion of the device during the swing of the subject A;
【図13】被験者Aのトップからインパクト直前の時刻
範囲における器具の動作表現立体形状(側面図)FIG. 13 is a three-dimensional shape (side view) of the motion of the appliance in the time range from the top of subject A to immediately before impact.
【図14】被験者Aと被験者Bの各動作表現立体形状を並
列表示した例FIG. 14 shows an example in which the three-dimensional shapes representing the motions of subject A and subject B are displayed in parallel.
【図15】動作表現立体形状を構成するポリゴン面の拡
大図FIG. 15 is an enlarged view of a polygon surface forming a three-dimensional action expression shape;
【図16】2つのスイングの動作表現立体形状を重ね合
わせて表示した例FIG. 16 shows an example in which two-dimensional motion representation three-dimensional shapes of two swings are superimposed and displayed.
【図17】スイングの実写画像もしくはアニメーション
と動作表現立体形状アニメーションの同期表示FIG. 17: Synchronous display of a swing image or animation and a motion expression three-dimensional shape animation
【図18】スイングの実写画像もしくはアニメーション
と任意時刻範囲の動作表現立体形状アニメーションの同
期表示FIG. 18: Synchronous display of a real image or animation of a swing and a motion expression three-dimensional shape animation in an arbitrary time range
101 撮影装置 102 被験者 103 3次元座標計算手段 104 3次元座標群データ記憶手段 105 動作表現立体形状生成手段 106 画像出力手段 107 特徴情報セット計算手段 108 特徴情報セット出力手段 201 コンピュータ 202 カメラ1 203 カメラ2 204 光源1 205 光源2 301 マーカ1:左肩部 302 マーカ2:左肘部 303 マーカ3:左手首部 304 マーカ4:シャフト手元部 305 マーカ5:シャフト先端部 401 動作表現立体形状の正面図 402 被験者を表すイラストもしくは実写画像の正面
図 501 器具の動作表現立体形状の平面図 502 被験者を表すイラストもしくは実写画像の平面
図 601 器具の動作表現立体形状とその他部位のスティ
ックピクチャーの側面図 602 被験者を表すイラストもしくは実写画像の側面
図 701 器具の動作表現立体形状のアニメーション 702 スイングの実写画像もしくはアニメーション 801 2撮影時刻毎の器具の動作表現立体形状 802 被験者を表す定形イラストもしくはスイングの
実写画像もしくはスイングアニメーションReference Signs List 101 imaging device 102 subject 103 three-dimensional coordinate calculation means 104 three-dimensional coordinate group data storage means 105 motion representation three-dimensional shape generation means 106 image output means 107 feature information set calculation means 108 feature information set output means 201 computer 202 camera 1 203 camera 2 204 Light Source 1 205 Light Source 2 301 Marker 1: Left Shoulder 302 Marker 2: Left Elbow 303 Marker 3: Left Wrist 304 Marker 4: Shaft Hand 305 Marker 5: Shaft Tip 401 Front View of Motion Expression 3D Shape 402 Subject A front view of an illustration or a photographed image representing the object 501 A plan view of a three-dimensional shape representing the motion of the appliance 502 A plan view of an illustration or a photographed image representing the subject 601 A side view of the three-dimensional shape representing the motion of the appliance and a stick picture of other parts 602 To illustrations or amorphous illustrations or swing photographed image or swing animation representing the action expression three-dimensional shape 802 subjects the photographed image or animation 801 2 shooting time for each instrument of the animation 702 swing operation expressions three-dimensional shape of a side view 701 instrument photographed image
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 雅修 千葉県松戸市松飛台288番地 マルマンゴ ルフ株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA09 AA53 BB15 FF05 JJ03 JJ05 JJ26 QQ01 QQ17 QQ21 QQ23 SS13 5B057 BA02 CA12 CA16 CB13 DB02 DC05 5L096 AA09 CA02 CA05 FA14 GA08 HA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masaharu Minami 288 Matsuhidai, Matsudo-shi, Chiba F-term (reference) in Marmangolf Co., Ltd. 2F065 AA09 AA53 BB15 FF05 JJ03 JJ05 JJ26 QQ01 QQ17 QQ21 QQ23 SS13 5B057 BA02 CA12 CA16 CB13 DB02 DC05 5L096 AA09 CA02 CA05 FA14 GA08 HA01
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