(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の跳躍動作を撮像手段により撮像し、撮像された画像データに基づいて跳躍動作の測定を行う跳躍動作測定装置であって、
跳躍動作開始時に立位状態から一旦しゃがみ込んで反動をつけて跳躍を行うカウンタームーブメントジャンプ動作、予めしゃがみ込んだ状態から跳躍を行うスクワットジャンプ動作、連続的に垂直跳びを繰り返すホッピングジャンプ動作、及び座った状態から立ち上がる立ち上がり動作から測定対象の跳躍動作を選択する測定動作選択手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、前記測定動作選択手段によって選択された測定対象の跳躍動作における運動成果の測定を行う測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づいた情報を出力する情報出力手段と、
前記測定動作選択手段で選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者に対して、前記撮像手段によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う情報提供手段と、
を備え、
前記測定動作選択手段によって前記カウンタームーブメントジャンプ動作又は前記スクワットジャンプ動作が選択された場合、前記測定手段は、前記画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者が立位状態の頭頂部の位置からしゃがみ込んだ状態の頭頂部の位置までの沈み込み量、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ時から被験者の離地までの時間、及び被験者が跳躍したときの跳躍量を測定し、前記沈み込み量を「ｈ１」、前記離地までの時間を「ｔ１」、前記跳躍量を「ｈ２」、重力加速度を「ｇ」、被験者の体重を「ｍ」としたときに、下記の式（Ａ）に基づいてしゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者のパワーを算出し、
パワー＝｛（ｍｇ（ｈ１））＋（ｍｇ（ｈ２））｝／ｔ１  …（Ａ）
前記情報出力手段は、前記測定手段によって算出された前記パワーを前記測定結果に基づいた情報として出力する、
ことを特徴とする跳躍動作測定装置。
【請求項２】
前記測定動作選択手段によって前記カウンタームーブメントジャンプ動作が選択された場合、前記測定手段は、前記画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、前記沈み込み量、前記離地までの時間、前記跳躍量、及び被験者が跳躍したときの離地から着地までの時間の測定を行うことを特徴とする請求項１に記載の跳躍動作測定装置。
【請求項３】
前記測定動作選択手段によって前記スクワットジャンプ動作が選択された場合、前記測定手段は、前記画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、前記沈み込み量、前記離地までの時間、前記跳躍量、及び被験者が跳躍したときの離地から着地までの時間の測定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の跳躍動作測定装置。
【請求項４】
前記測定動作選択手段によって前記ホッピングジャンプ動作が選択された場合、前記測定手段は、前記画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、跳躍から次の跳躍までの間における被験者の接地時間、及び被験者が跳躍したときの跳躍量の測定を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の跳躍動作測定装置。
【請求項５】
前記測定動作選択手段によって前記立ち上がり動作が選択された場合、前記測定手段は、前記画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の時間、及び、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態の頭頂部の位置から立ち上がり動作が完了したときの頭頂部の位置までの頭頂部変位量の測定を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の跳躍動作測定装置。
【請求項６】
前記撮像手段によって撮像された画像の一画素当たりの実距離を算出する初期値算出手段を更に備え、
前記測定手段は、前記初期値算出手段によって算出された一画素当たりの実距離に基づいて跳躍動作の測定を行う、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の跳躍動作測定装置。
【請求項７】
前記初期値算出手段は、被験者がいない状態のときに前記撮像手段で撮像された複数の画像から、画素毎に複数の画像間における輝度の最大値及び最小値を取得して輝度の最大値及び最小値の差分を仮背景差分閾値として算出し、前記仮背景差分閾値に基づいて前記画像データから被験者の頭頂部の位置を仮頭頂部位置として算出し、算出した前記仮頭頂部位置を含む所定範囲内の画像データの画像ヒストグラムに基づいて前記画像データを２値化する際の２値化閾値を算出し、
前記測定手段は、前記初期値算出手段によって算出された前記２値化閾値に基づいて前記画像データを２値化し、２値化された画像データに基づいて被験者の頭頂部の位置を測定する、
ことを特徴とする請求項６に記載の跳躍動作測定装置。
【請求項８】
前記情報提供手段は、前記測定動作選択手段によってスクワットジャンプ動作が選択されている場合、跳躍前のしゃがみ込み量に関する情報を被験者に提供することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の跳躍動作測定装置。
【請求項９】
被験者の跳躍動作を撮像手段により撮像し、撮像された画像データに基づいて跳躍動作の測定を行う跳躍動作測定装置で実行される跳躍動作測定方法であって、
跳躍動作開始時に立位状態から一旦しゃがみ込んで反動をつけて跳躍を行うカウンタームーブメントジャンプ動作、予めしゃがみ込んだ状態から跳躍を行うスクワットジャンプ動作、連続的に垂直跳びを繰り返すホッピングジャンプ動作、及び座った状態から立ち上がる立ち上がり動作から測定対象の跳躍動作を選択する測定動作選択ステップと、
前記撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、前記測定動作選択ステップで選択された測定対象の跳躍動作における運動成果の測定を行う測定ステップと、
前記測定ステップでの測定結果に基づいた情報を出力する出力ステップと、
前記測定動作選択ステップで選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者に対して、前記撮像手段によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う情報提供ステップと、
を有し、
前記測定動作選択ステップにおいて前記カウンタームーブメントジャンプ動作又は前記スクワットジャンプ動作が選択された場合、前記測定ステップでは、前記画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者が立位状態の頭頂部の位置からしゃがみ込んだ状態の頭頂部の位置までの沈み込み量、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ時から被験者の離地までの時間、及び被験者が跳躍したときの跳躍量を測定し、前記沈み込み量を「ｈ１」、前記離地までの時間を「ｔ１」、前記跳躍量を「ｈ２」、重力加速度を「ｇ」、被験者の体重を「ｍ」としたときに、下記の式（Ａ）に基づいてしゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者のパワーを算出し、
パワー＝｛（ｍｇ（ｈ１））＋（ｍｇ（ｈ２））｝／ｔ１  …（Ａ）
前記出力ステップでは、前記測定ステップにおいて算出された前記パワーを前記測定結果に基づいた情報として出力する、
ことを特徴とする跳躍動作測定方法。
【請求項１０】
被験者の跳躍動作を撮像手段により撮像し、撮像された画像データに基づいて跳躍動作の測定を行う跳躍動作測定装置であって、
跳躍動作開始時に立位状態から一旦しゃがみ込んで反動をつけて跳躍を行うカウンタームーブメントジャンプ動作、予めしゃがみ込んだ状態から跳躍を行うスクワットジャンプ動作、連続的に垂直跳びを繰り返すホッピングジャンプ動作、及び座った状態から立ち上がる立ち上がり動作から測定対象の跳躍動作を選択する測定動作選択手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、前記測定動作選択手段によって選択された測定対象の跳躍動作における運動成果の測定を行う測定手段と、
前記測定手段による測定結果に基づいた情報を出力する情報出力手段と、
前記測定動作選択手段で選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者に対して、前記撮像手段によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う情報提供手段と、
を備え、
前記測定動作選択手段によって前記立ち上がり動作が選択された場合、前記測定手段は、前記画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の時間を測定するとともに被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の被験者の重心変位を算出し、前記立ち上がり動作が完了するまでの間の時間を「ｔ１」、前記重心変位を「ｈ１’」、重力加速度を「ｇ」、被験者の体重を「ｍ」としたときに、下記の式（Ｂ）に基づいて立ち上がる際のパワーを算出し、
パワー＝（ｍｇ（ｈ１’））／ｔ１  …  （Ｂ）
前記情報出力手段は、前記測定手段によって算出された前記パワーを前記測定結果に基づいた情報として出力する、
ことを特徴とする跳躍動作測定装置。
【請求項１１】
被験者の跳躍動作を撮像手段により撮像し、撮像された画像データに基づいて跳躍動作の測定を行う跳躍動作測定装置で実行される跳躍動作測定方法であって、
跳躍動作開始時に立位状態から一旦しゃがみ込んで反動をつけて跳躍を行うカウンタームーブメントジャンプ動作、予めしゃがみ込んだ状態から跳躍を行うスクワットジャンプ動作、連続的に垂直跳びを繰り返すホッピングジャンプ動作、及び座った状態から立ち上がる立ち上がり動作から測定対象の跳躍動作を選択する測定動作選択ステップと、
前記撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、前記測定動作選択ステップで選択された測定対象の跳躍動作における運動成果の測定を行う測定ステップと、
前記測定ステップでの測定結果に基づいた情報を出力する出力ステップと、
前記測定動作選択ステップで選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者に対して、前記撮像手段によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う情報提供ステップと、
を有し、
前記測定動作選択ステップにおいて前記立ち上がり動作が選択された場合、前記測定ステップでは、前記画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の時間を測定するとともに被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の被験者の重心変位を算出し、前記立ち上がり動作が完了するまでの間の時間を「ｔ１」、前記重心変位を「ｈ１’」、重力加速度を「ｇ」、被験者の体重を「ｍ」としたときに、下記の式（Ｂ）に基づいて立ち上がる際のパワーを算出し、
パワー＝（ｍｇ（ｈ１’））／ｔ１  …  （Ｂ）
前記出力ステップでは、前記測定ステップにおいて算出された前記パワーを前記測定結果に基づいた情報として出力する、
ことを特徴とする跳躍動作測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の跳躍動作を測定する跳躍動作測定装置、及び跳躍動作測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被験者の跳躍状態を測定するために、被験者が乗っているか否かを検出するマットスイッチを用いた方法がある。このマットスイッチを用いた方法では、被験者の離地から着地までの滞空時間をマットスイッチによって検出し、跳躍高さを検出している。このようなマットスイッチとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
また、マットスイッチを用いる方法以外にも、床反力計や複数のカメラを用いて被験者の動きを検出する３次元画像解析装置がある。また、跳躍等を行う被験者を撮像し、コンピュータ画面上で、移動する部位の軌跡を追跡したり、移動距離を算出したりする方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０２９４７５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、マットスイッチを用いて被験者の跳躍状態を測定する場合には、離地及び着地のタイミングのみしか検出することができず、例えば、しゃがみ込んだ状態から反動をつけずにスクワットジャンプを行う場合に、誤って反動をつけてしまった場合等、適正なジャンプ動作が行われたか否かを検出することは困難である。また、３次元画像解析装置や、コンピュータ画面上で、移動する部位の軌跡を追跡したりする装置の場合には、そもそも跳躍動作に特化して作られたものではなく、跳躍動作の測定に適したものとは言い難いといった問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、被験者の跳躍動作をより好適に測定することができる跳躍動作測定装置及び跳躍動作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】
【０００７】
そのため本発明は、被験者の跳躍動作を撮像手段により撮像し、撮像された画像データに基づいて跳躍動作の測定を行う跳躍動作測定装置であって、跳躍動作開始時に立位状態から一旦しゃがみ込んで反動をつけて跳躍を行うカウンタームーブメントジャンプ動作、予めしゃがみ込んだ状態から跳躍を行うスクワットジャンプ動作、連続的に垂直跳びを繰り返すホッピングジャンプ動作、及び座った状態から立ち上がる立ち上がり動作から測定対象の跳躍動作を選択する測定動作選択手段と、撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、測定動作選択手段によって選択された測定対象の跳躍動作における運動成果の測定を行う測定手段と、測定手段による測定結果に基づいた情報を出力する情報出力手段と、測定動作選択手段で選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者に対して、撮像手段によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う情報提供手段と、を備え、測定動作選択手段によってカウンタームーブメントジャンプ動作又はスクワットジャンプ動作が選択された場合、測定手段は、画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者が立位状態の頭頂部の位置からしゃがみ込んだ状態の頭頂部の位置までの沈み込み量、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ時から被験者の離地までの時間、及び被験者が跳躍したときの跳躍量を測定し、沈み込み量を「ｈ１」、離地までの時間を「ｔ１」、跳躍量を「ｈ２」、重力加速度を「ｇ」、被験者の体重を「ｍ」としたときに、下記の式（Ａ）に基づいてしゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者のパワーを算出し、
パワー＝｛（ｍｇ（ｈ１））＋（ｍｇ（ｈ２））｝／ｔ１  …（Ａ）
情報出力手段は、測定手段によって算出されたパワーを測定結果に基づいた情報として出力する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、被験者の跳躍動作を撮像手段により撮像し、撮像された画像データに基づいて跳躍動作の測定を行う跳躍動作測定装置で実行される跳躍動作測定方法であって、跳躍動作開始時に立位状態から一旦しゃがみ込んで反動をつけて跳躍を行うカウンタームーブメントジャンプ動作、予めしゃがみ込んだ状態から跳躍を行うスクワットジャンプ動作、連続的に垂直跳びを繰り返すホッピングジャンプ動作、及び座った状態から立ち上がる立ち上がり動作から測定対象の跳躍動作を選択する測定動作選択ステップと、撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、測定動作選択ステップで選択された測定対象の跳躍動作における運動成果の測定を行う測定ステップと、測定ステップでの測定結果に基づいた情報を出力する出力ステップと、測定動作選択ステップで選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者に対して、撮像手段によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う情報提供ステップと、を有し、測定動作選択ステップにおいてカウンタームーブメントジャンプ動作又はスクワットジャンプ動作が選択された場合、測定ステップでは、画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者が立位状態の頭頂部の位置からしゃがみ込んだ状態の頭頂部の位置までの沈み込み量、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ時から被験者の離地までの時間、及び被験者が跳躍したときの跳躍量を測定し、沈み込み量を「ｈ１」、離地までの時間を「ｔ１」、跳躍量を「ｈ２」、重力加速度を「ｇ」、被験者の体重を「ｍ」としたときに、下記の式（Ａ）に基づいてしゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者のパワーを算出し、
パワー＝｛（ｍｇ（ｈ１））＋（ｍｇ（ｈ２））｝／ｔ１  …（Ａ）
出力ステップでは、測定ステップにおいて算出されたパワーを測定結果に基づいた情報として出力する、ことを特徴とする。
【０００９】
これらの発明にあっては、撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、カウンタームーブメントジャンプ動作、スクワットジャンプ動作、ホッピングジャンプ動作、及び立ち上がり動作の中から選択された測定対象の跳躍動作における運動成果の測定を行い、測定結果に基づいた情報を出力する。また、選択された跳躍動作となるように、被験者に対して、撮像手段によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う。これにより、画像データに基づいて、測定対象として選択された跳躍動作の測定を行うことができる。更に、選択された跳躍動作となるように情報提供が行われるため、被験者は、選択された跳躍動作を適正に行うことができるようになる。以上のように、被験者の跳躍動作をより好適に測定することができる。
【００１０】
また、測定動作選択手段によってカウンタームーブメントジャンプ動作が選択された場合、測定手段は、画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、沈み込み量、離地までの時間、跳躍量、及び被験者が跳躍したときの離地から着地までの時間の測定を行うことが好ましい。この場合には、被験者がカウンタームーブメントジャンプ動作を行ったときに、画像データに基づいて各値を測定することができ、より的確に、カウンタームーブメントジャンプ動作を測定することが可能となる。
【００１１】
また、測定動作選択手段によってスクワットジャンプ動作が選択された場合、測定手段は、画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、沈み込み量、離地までの時間、跳躍量、及び被験者が跳躍したときの離地から着地までの時間の測定を行うことが好ましい。この場合には、被験者がスクワットジャンプ動作を行ったときに、画像データに基づいて各値を測定することができ、より的確に、スクワットジャンプ動作を測定することが可能となる。
【００１２】
また、測定動作選択手段によってホッピングジャンプ動作が選択された場合、測定手段は、画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、跳躍から次の跳躍までの間における被験者の接地時間、及び被験者が跳躍したときの跳躍量の測定を行うことが好ましい。この場合には、被験者がホッピングジャンプ動作を行ったときに、画像データに基づいて各値を測定することができ、より的確に、ホッピングジャンプ動作を測定することが可能となる。
【００１３】
また、測定動作選択手段によって立ち上がり動作が選択された場合、測定手段は、画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の時間、及び、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態の頭頂部の位置から立ち上がり動作が完了したときの頭頂部の位置までの頭頂部変位量の測定を行うことが好ましい。この場合には、被験者が立ち上がり動作を行ったときに、画像データに基づいて各値を測定することができ、より的確に、立ち上がり動作を測定することが可能となる。
【００１４】
また、撮像手段によって撮像された画像の一画素当たりの実距離を算出する初期値算出手段を更に備え、測定手段は、初期値算出手段によって算出された一画素当たりの実距離に基づいて跳躍動作の測定を行うことが好ましい。この場合には、跳躍動作の測定を、画像データから容易に行うことができる。
【００１５】
また、初期値算出手段は、被験者がいない状態のときに撮像手段で撮像された複数の画像から、画素毎に複数の画像間における輝度の最大値及び最小値を取得して輝度の最大値及び最小値の差分を仮背景差分閾値として算出し、仮背景差分閾値に基づいて画像データから被験者の頭頂部の位置を仮頭頂部位置として算出し、算出した仮頭頂部位置を含む所定範囲内の画像データの画像ヒストグラムに基づいて画像データを２値化する際の２値化閾値を算出し、測定手段は、初期値算出手段によって算出された２値化閾値に基づいて画像データを２値化し、２値化された画像データに基づいて被験者の頭頂部の位置を測定することが好ましい。この場合には、まず、仮背景差分閾値を用いて仮頭頂部位置を算出する。そして、算出した仮頭頂部位置を含む所定範囲内の画像データの画像ヒストグラムに基づいて画像データを２値化する際の２値化閾値を算出する。このようにして算出された２値化閾値に基づいて画像データを２値化し、被験者の頭頂部の位置を測定する。これにより、より精度の高い閾値を求めることができ、この閾値を用いることにより、より正確に被験者の頭頂部の位置を検出することができる。
【００１６】
また、情報提供手段は、測定動作選択手段によってスクワットジャンプ動作が選択されている場合、跳躍前のしゃがみ込み量に関する情報を被験者に提供することが好ましい。この場合には、被験者がしゃがみ込み量を把握することができ、より適正なスクワットジャンプ動作を行うことができる。
また、本発明は、被験者の跳躍動作を撮像手段により撮像し、撮像された画像データに基づいて跳躍動作の測定を行う跳躍動作測定装置であって、跳躍動作開始時に立位状態から一旦しゃがみ込んで反動をつけて跳躍を行うカウンタームーブメントジャンプ動作、予めしゃがみ込んだ状態から跳躍を行うスクワットジャンプ動作、連続的に垂直跳びを繰り返すホッピングジャンプ動作、及び座った状態から立ち上がる立ち上がり動作から測定対象の跳躍動作を選択する測定動作選択手段と、撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、測定動作選択手段によって選択された測定対象の跳躍動作における運動成果の測定を行う測定手段と、測定手段による測定結果に基づいた情報を出力する情報出力手段と、測定動作選択手段で選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者に対して、撮像手段によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う情報提供手段と、を備え、測定動作選択手段によって立ち上がり動作が選択された場合、測定手段は、画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の時間を測定するとともに被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の被験者の重心変位を算出し、立ち上がり動作が完了するまでの間の時間を「ｔ１」、重心変位を「ｈ１’」、重力加速度を「ｇ」、被験者の体重を「ｍ」としたときに、下記の式（Ｂ）に基づいて立ち上がる際のパワーを算出し、
パワー＝（ｍｇ（ｈ１’））／ｔ１  …  （Ｂ）
情報出力手段は、測定手段によって算出されたパワーを測定結果に基づいた情報として出力する、ことを特徴とする。
また、本発明は、被験者の跳躍動作を撮像手段により撮像し、撮像された画像データに基づいて跳躍動作の測定を行う跳躍動作測定装置で実行される跳躍動作測定方法であって、跳躍動作開始時に立位状態から一旦しゃがみ込んで反動をつけて跳躍を行うカウンタームーブメントジャンプ動作、予めしゃがみ込んだ状態から跳躍を行うスクワットジャンプ動作、連続的に垂直跳びを繰り返すホッピングジャンプ動作、及び座った状態から立ち上がる立ち上がり動作から測定対象の跳躍動作を選択する測定動作選択ステップと、撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、測定動作選択ステップで選択された測定対象の跳躍動作における運動成果の測定を行う測定ステップと、測定ステップでの測定結果に基づいた情報を出力する出力ステップと、測定動作選択ステップで選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者に対して、撮像手段によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う情報提供ステップと、を有し、測定動作選択ステップにおいて立ち上がり動作が選択された場合、測定ステップでは、画像データから測定される被験者の頭頂部位置の変化に基づいて、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の時間を測定するとともに被験者の頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の被験者の重心変位を算出し、立ち上がり動作が完了するまでの間の時間を「ｔ１」、重心変位を「ｈ１’」、重力加速度を「ｇ」、被験者の体重を「ｍ」としたときに、下記の式（Ｂ）に基づいて立ち上がる際のパワーを算出し、
パワー＝（ｍｇ（ｈ１’））／ｔ１  …  （Ｂ）
出力ステップでは、測定ステップにおいて算出されたパワーを測定結果に基づいた情報として出力する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被験者の跳躍動作をより好適に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る跳躍動作測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】２値化画像データを示す図である。
【図３】カウンタームーブメントジャンプ動作時における頭頂点の時間的変化を表す時系列データを示す図である。
【図４】スクワットジャンプ動作時における頭頂点の時間的変化を表す時系列データを示す図である。
【図５】ホッピングジャンプ動作時における頭頂点の時間的変化を表す時系列データを示す図である。
【図６】接地時間−跳躍高関係図を示す図である。
【図７】立ち上がり動作時における頭頂点の時間的変化を表す時系列データを示す図である。
【図８】跳躍時頭頂部空間位置表示画像を示す図である。
【図９】しゃがみ込みの基準線を追加した画像データ例を示す図である。
【図１０】処理部で行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】初期値算出部で行われる処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】測定部で行われる跳躍動作測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】スクワットジャンプ動作が選択されている場合において測定部で行われる跳躍動作測定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】ホッピングジャンプ動作が選択されている場合において測定部で行われる跳躍動作測定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る跳躍動作測定装置及び跳躍動作測定方法の好適な一実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、第一の実施形態に係る跳躍動作測定装置の概略構成図である。図１に示すように、跳躍動作測定装置１は、処理部１０、カメラ（撮像手段）２０、及びモニタ３０を含んで構成され、被験者Ａが行う跳躍動作の測定を行う。
【００２１】
ここで、跳躍動作測定装置１は、被験者Ａが行う跳躍動作として、跳躍動作開始時に立位状態から一旦しゃがみ込んで反動をつけて跳躍を行うカウンタームーブメントジャンプ動作、予めしゃがみ込んだ状態から跳躍を行うスクワットジャンプ動作、連続的に垂直跳びを繰り返すホッピングジャンプ動作、及び座った状態から立ち上がる立ち上がり動作の４種類についての測定を行う。
【００２２】
カメラ２０は、被験者Ａを撮像するものであり、被験者Ａの真横から、被験者Ａの跳躍時に最頂点が撮像できるように設置される。カメラ２０によって撮像された画像データは処理部１０へ出力される。なお、処理部１０が行う画像処理（詳しくは後述する）は、被験者Ａの頂点位置、即ち被験者Ａの頭頂部のみに着目する為、カメラ２０によって必ずしも被験者Ａの足元を撮像する必要は無い。但し、被験者Ａがモニタ３０を用いて跳躍状態を確認できるようにする場合には、被験者Ａ全体が撮像されるように配置する。
【００２３】
また、カメラ２０によって被験者Ａの頭頂部がはっきりと写るように、被験者Ａの背後の壁４０は白色とする。
【００２４】
モニタ３０は、カメラ２０によって撮像された画像や処理部１０によって測定された測定結果等を表示する。
【００２５】
処理部１０は、初期値算出部１１（初期値算出手段）、測定動作選択部（測定動作選択手段）１２、測定部（測定手段）１３、情報提供部（情報提供手段）１４及び情報出力部（情報出力手段）１５を含んで構成される。
【００２６】
初期値算出部１１は、被験者Ａの跳躍の測定の前準備として、カメラ２０によって撮像された画像の一画素当たりの実距離を算出し、算出された値を記憶する。この一画素当たり実距離は、長さが既知の目盛りを付したキャリブレーション棒をカメラ２０によって撮像し、撮像された画像データから得られる目盛り間の画素数と、目盛り間の長さ（既知）とより算出することができる。
【００２７】
また、初期値算出部１１は、測定部１３において、被験者Ａの頭頂部を検出するための画像処理で用いられる２値化閾値及び背景画像データを算出する。
【００２８】
より詳細には、初期値算出部１１は、カメラ２０を用いて、予め被験者Ａが撮像範囲内に存在しない状態で、複数の画像データ（例えば３０フレーム分等）を取得する。初期値算出部１１は、取得した画像データの画素毎に、取得した複数の画像データ間における輝度値の最大値及び最小値を取得し、その差を仮背景差分閾値として算出する。本来、撮像エリア内に動体が存在しなければ、複数の画像データの画素毎の輝度値は常に一定である。しかしながら、実際には蛍光灯などの照明条件や、画像データのＡ／Ｄ変換時の誤差等により輝度値に揺らぎが生じているため、輝度値の最大値及び最小値の差分を算出する。
【００２９】
また、初期値算出部１１は、被験者Ａが撮像範囲内に存在しない状態で、撮像された複数の画像データに基づいて、画像データの画素毎に、取得した複数の画像データ間における平均値を背景画像データとして生成する。初期値算出部１１は、生成した背景画像データを記憶する。
【００３０】
次に、初期値算出部１１は、撮像範囲に被験者Ａがいる状態で、カメラ２０を用いて画像データを取得する。そして、初期値算出部１１は、被験者Ａが写った画像データと背景画像データとの差分をとり、この差分画像データから仮背景差分閾値を用いて被験者Ａのおおよその頭頂部の位置を仮頭頂部位置として算出する。そして、初期値算出部１１は、差分画像データから、仮頭頂部位置を含む所定範囲内の画像データ（例えば、仮頭頂部からプラスマイナス２０ピクセル分等）を切り出す。そして、初期値算出部１１は、切り出した画像データの画像ヒストグラムに基づいて、判別閾値決定法により、画像データを２値化する際の２値化閾値を算出する。初期値算出部１１は、算出した２値化閾値を記憶する。
【００３１】
ここで、仮背景差分閾値は、被験者Ａの影等の微小な輝度値の変化によっても変化してしまい、この仮背景差分閾値を画像データを２値化する際の値として用いることは好ましくない。そこで、実際の被験者Ａの頂点位置付近の映像から閾値を求めることにより、精度の高い閾値設定が可能となる。
【００３２】
測定動作選択部１２は、跳躍動作測定装置１によって測定する被験者Ａの４つの跳躍動作のうち、どの跳躍動作の測定を行うかを選択する。これは、被験者Ａ等による選択操作に基づいて、測定動作選択部１２が測定を行う跳躍動作を選択してもよく、プログラム等に基づいて選択してもよい。
【００３３】
測定部１３は、カメラ２０によって撮像された被験者Ａの跳躍動作の画像データから、測定動作選択部１２によって選択された跳躍動作における運動成果の測定を行う。本実施形態において測定部１３は、カメラ２０を用いて、被験者Ａの跳躍前から跳躍後までの動作を、１秒当たり３０個の画像データとして取得する。
【００３４】
跳躍動作の測定を行うため、具体的には、測定部１３は、取得された被験者Ａの跳躍動作の画像データと、初期値算出部１１によって生成された背景画像データとの差分をとり差分画像データを算出する。そして、測定部１３は、初期値算出部１１によって予め算出された２値化閾値を用いて、算出した差分画像データを２値化して２値化画像データを算出する。
【００３５】
測定部１３は、算出した２値化画像データを上から順次スキャニングし、最も頂点にある、画素の値の変化点（色の切り替わり点）を、頭頂点として算出する。ここで、図２に、２値化画像データを示す。図２に示すように、２値化画像データを上から順次スキャニングし、最も頂点にある、背景である黒色から被験者Ａを示す白色へ変化した変化点を、頭頂点Ｘとして算出する。
【００３６】
測定部１３は、被験者Ａの跳躍前から跳躍後までの動作が撮像されたすべての画像データについて頭頂点を算出する。そして、測定部１３は、算出した頭頂点の時間的変化を示す時系列データを算出し、算出した頭頂点の時系列データに基づいて、測定動作選択部１２によって選択された跳躍動作の測定を行う。
【００３７】
まず、測定動作選択部１２によってカウンタームーブメントジャンプ動作が選択されている場合に、測定部１３が行う跳躍動作の測定について説明する。図３は、カウンタームーブメントジャンプ動作時における頭頂点の時間的変化を表す時系列データを示す図である。図３に示すように、カウンタームーブメントジャンプ動作においては、頭頂点の高さが、被験者Ａのしゃがみ込みにより一旦低くなった後、跳躍によって高くなり、被験者Ａが着地することによって跳躍前の高さとなる。測定部１３は、被験者Ａが跳躍する前の立位状態の時（時刻Ｔ１）の頭頂点の高さを基準（ゼロ）として設定する。このとき、被験者Ａは、手は腰の位置に当てた状態でカウンタームーブメントジャンプ動作を行う。
【００３８】
測定部１３は、時系列データ（図３参照）に基づいて、被験者Ａが最もしゃがみ込んだ時（時刻Ｔ２）の頭頂部の沈み込み量ｈ１、被験者Ａの頭頂部が最も沈み込んだ時（時刻Ｔ２）から被験者Ａの離地（時刻Ｔ３）までの時間ｔ１（加速期間）、被験者が跳躍したときの跳躍量（跳躍高さ）ｈ２、及び被験者Ａが跳躍したときの離地（時刻Ｔ３）から着地（時刻Ｔ４）までの時間ｔ２を測定する。時間ｔ１，ｔ２のタイミング等が、時系列データの測定点の間となる場合には、線形補完を行って時間ｔ１，ｔ２等を求める。
【００３９】
測定部１３は、これらの測定結果に基づいて、跳躍時における頭頂部の位置変化量を示す頭頂跳躍高、跳躍時における被験者Ａの重心位置の変化量を示す重心跳躍高、重心跳躍高と頭頂跳躍高との差を示す跳躍高差、しゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者Ａの速度、しゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者Ａの力、しゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者Ａのパワー（仕事（Ｊ：ジュール）に対応する）を算出する。
【００４０】
頭頂跳躍高は、下記の式（１）によって算出することができる。
頭頂跳躍高＝ｈ２  …（１）
重心跳躍高は、下記の式（２）によって算出することができる。
【数１】
0005635426.tif 000002
但し、「ｇ」は重力加速度とする。
【００４１】
跳躍高差は、下記の式（３）によって算出することができる。
跳躍高差＝重心跳躍高−頭頂跳躍高  …（３）
通常は、頭頂点の跳躍高と重心高の跳躍高はほぼ一致するが、跳躍時に、例えばサッカーのヘディング動作のように、首が曲がる、背中が反るといった体を動かす動作が加わると、頭頂点の跳躍高と重心の跳躍高とに乖離が生じる。そこで、この跳躍高差を算出することにより、首が曲がる等の動作が加わることなく、正しい姿勢でカウンタームーブメントジャンプ動作が行われたか否かを把握することができる。
【００４２】
速度は、下記の式（４）によって算出することができる。
速度＝ｈ１’／ｔ１  …（４）
但し、「ｈ１’」は、しゃがみ込みから離地までの重心変位である。この重心変位は下記の式（５）によって算出することができる。
ｈ１’＝
（０．４３８×ｈ１／（被験者Ａの身長）×１００＋２．２０４）
×（被験者Ａの身長）／１００  …（５）
【００４３】
力は、下記の式（６）によって算出することができる。
【数２】
0005635426.tif 000003
【００４４】
パワーは、下記の式（７）によって算出することができる。
【数３】
0005635426.tif 000004
但し、「ｍ」は被験者Ａの体重とする。
【００４５】
そして、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーとについての評価を行う。この評価とは、所定の基準値との比較結果等とすることができる。測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーと、それぞれの評価結果とを情報出力部１５へ出力する。
【００４６】
次に、測定動作選択部１２によってスクワットジャンプ動作が選択されている場合に、測定部１３が行う跳躍動作の測定について説明する。図４は、スクワットジャンプ動作時における頭頂点の時間的変化を表す時系列データを示す図である。図４に示すように、スクワットジャンプ動作においては、頭頂点の高さが、被験者Ａがしゃがみ込み姿勢をとることにより低くなった後、跳躍によって高くなり、被験者Ａが着地することによって跳躍前の高さとなる。測定部１３は、被験者Ａがしゃがみ込む前の立位状態の時（時刻Ｔ１）の頭頂点の高さを基準（ゼロ）として設定する。
【００４７】
測定部１３は、時系列データ（図４参照）に基づいて、被験者Ａがしゃがみ込んだ時（時刻Ｔ２）の頭頂部の沈み込み量ｈ１、被験者Ａがしゃがみ込んだ状態で跳躍を開始した時（時刻Ｔ３）から被験者Ａの離地（時刻Ｔ４）までの時間ｔ１、被験者が跳躍したときの跳躍量ｈ２、及び被験者Ａが跳躍したときの離地（時刻Ｔ４）から着地（時刻Ｔ５）までの時間ｔ２を測定する。
【００４８】
測定部１３は、測定結果に基づいて、跳躍時における頭頂部の位置変化量を示す頭頂跳躍高（式（１）参照）、跳躍時における被験者Ａの重心位置の変化量を示す重心跳躍高（式（２）参照）、重心跳躍高と頭頂跳躍高との差を示す跳躍高差（式（３）参照）、しゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者Ａの速度（式（４）参照）、しゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者Ａの力（式（６）参照）、しゃがみ込んだ状態から離地までの間の被験者Ａのパワー（式（７）参照）を算出する。
【００４９】
そして、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーとについての評価を行う。測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーと、それぞれの評価結果とを情報出力部１５へ出力する。
【００５０】
次に、測定動作選択部１２によってホッピングジャンプ動作が選択されている場合に、測定部１３が行う跳躍動作の測定について説明する。図５は、ホッピングジャンプ動作時における頭頂点の時間的変化を表す時系列データを示す図である。図５に示すように、ホッピングジャンプ動作においては、立位状態から連続して跳躍を行うため、被験者Ａの頭頂部の高さが上下に繰り返し変化する。測定部１３は、被験者Ａが跳躍前の立位状態の時（時刻Ｔ１）の頭頂点の高さを基準（ゼロ）として設定する。
【００５１】
測定部１３は、時系列データ（図５参照）に基づいて、被験者Ａの跳躍が安定した時（時刻Ｔ２）以降から、跳躍を止めた時（時刻Ｔ３）までの間を跳躍の測定対象区間とする。測定部１３は、測定対象区間において、被験者Ａの頭頂部の位置が立位状態の頭頂部の位置以下となっている状態の時間ｔｘと、当該時間ｔｘの直後に行われた跳躍の跳躍量ｈｘとを測定する（但し、ｘ＝１，２，３・・・とする）。
【００５２】
測定部１３は、測定結果に基づいて、跳躍時における頭頂部の位置変化量を示す頭頂跳躍高、被験者Ａの接地時間、インデックスを算出する。一般に、連続して跳躍を行う場合、接地時間を長くすることにより高い跳躍を行うことができる。しかし、スポーツの世界では、短い接地時間で高い跳躍を行うことが求められることが多い。そこで、単位時間当たりの接地時間でどの位の高さの跳躍ができるかを示す値をインデックスとして算出する。このインデックスの値は、一般の人よりもスポーツ選手のほうが大きな値となる。
【００５３】
頭頂跳躍高は、下記の式（８）によって算出することができる。
頭頂跳躍高＝ｈ１，ｈ２，・・・ｈｘ  …（８）
但し、ｘ＝１，２・・・とする。
【００５４】
接地時間は、下記の式（９）によって算出することができる。
接地時間＝ｔ１，ｔ２・・・ｔｘ  …（９）
但し、ｘ＝１，２・・・とする。
【００５５】
インデックスは、下記の式（１０）によって算出することができる。
インデックス＝頭頂部跳躍高ｈｘ／接地時間ｔｘ  …（１０）
但し、ｘ＝１，２・・・とする。
【００５６】
そして、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、インデックスとについての評価を行う。なお、頭頂跳躍高は、跳躍量の最高値或いは平均値を用いる。また、インデックスについても、算出された各インデックスの最高値或いは平均値を用いる。
【００５７】
また、測定部１３は、接地時間と跳躍高との関係を示す接地時間−跳躍高関係図の画像データを作成する。ここで、図６に、接地時間−跳躍高関係図を示す。図６に示すように、接地時間−跳躍高関係図は、横軸を接地時間、縦軸を跳躍高とするグラフとして表すことができる。例えば、被験者Ａ１と被験者Ａ２とは、跳躍高は両者ともほぼ同じであるものの、被験者Ａ１は被験者Ａ２よりも短い接地時間で跳躍を行っている。このとき、被験者Ａ１の方が被験者Ａ２よりもインデックスは大きい値となる。
【００５８】
そして、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、インデックスと、それぞれの評価結果と、生成した接地時間−跳躍高関係図とを情報出力部１５へ出力する。
【００５９】
次に、測定動作選択部１２によって立ち上がり動作が選択されている場合に、測定部１３が行う跳躍動作の測定について説明する。図７は、立ち上がり動作時における頭頂点の時間的変化を表す時系列データを示す図である。図７に示すように、立ち上がり動作においては、イスに座った状態から立ち上がるときに一旦頭頂部の位置が沈み込み、立ち上がった後は頭頂部の位置が一定となる。測定部１３は、被験者Ａがイスに座った状態の時（時刻Ｔ１）の頭頂点の高さを基準（ゼロ）として設定する。
【００６０】
測定部１３は、時系列データ（図７参照）に基づいて、被験者Ａが立ち上がるときに、頭頂部の位置が最も沈み込んだ時（時刻Ｔ２）から立ち上がった時（頭頂部の位置の変化がなくなったとき：時刻Ｔ３）までの時間ｔ１と、被験者Ａの頭頂部が最も沈み込んだ状態の頭頂部の位置から立ち上がり動作が完了したときの頭頂部の位置までの頭頂部変位量ｈ１とを測定する。
【００６１】
測定部１３は、測定結果に基づいて、立ち上がりに要した立ち上がり時間、立ち上がる際の速度、立ち上がる際のパワーを算出する。
【００６２】
立ち上がり時間は、下記の式（１１）によって算出することができる。
立ち上がり時間＝ｔ１  …（１１）
【００６３】
立ち上がる際の速度は、下記の式（１２）によって算出することができる。
速度＝ｈ１’／ｔ１  …（１２）
但し、「ｈ１’」は、上記式（５）によって算出する。
【００６４】
立ち上がる際のパワーは、下記の式（１３）によって算出することができる。
パワー＝（ｍｇ（ｈ１’））／ｔ１  …（１３）
但し、「ｍ」は被験者Ａの体重とし、「ｇ」は重力加速度とする。
【００６５】
そして、測定部１３は、算出した立ち上がり時間と、速度と、パワーとについての評価を行う。測定部１３は、算出した立ち上がり時間と、速度と、パワーと、それぞれの評価結果とを情報出力部１５へ出力する。
【００６６】
情報提供部１４は、測定動作選択部１２で選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者Ａに対して、カメラ２０によって撮像された画像データに基づいた情報提供を行う。
【００６７】
まず、測定動作選択部１２によってカウンタームーブメントジャンプ動作が選択されている場合に、情報提供部１４が行う情報提供の詳細について説明する。情報提供部１４は、測定部１３によって算出された跳躍高差に基づいて、正しい姿勢でカウンタームーブメントジャンプ動作が行われたか否かを判定する。この判定は、跳躍高差がゼロの場合（又は、ゼロから所定値の間の場合）には、正しい姿勢での跳躍が行われたものとして判定する。一方、跳躍高差がゼロより大きい場合（又は、所定値より大きい場合）、跳躍時に首の曲がり等の動作が加わり、正しい姿勢での跳躍ではないものとして判定する。
【００６８】
また、情報提供部１４は、測定部１３によって算出された被験者Ａの頭頂点の位置に基づいて、跳躍時における頭頂部の空間的な位置変化を示す跳躍時頭頂部空間位置表示画像の画像データを生成する。ここで、図８に、跳躍時頭頂部空間位置表示画像を示す。図８に示すように、跳躍時頭頂部空間位置表示画像は、横軸を被験者Ａの頭頂部の相対位置とし、縦軸を頭頂部の変異（被験者Ａが立位状態のときの頭頂部の位置をゼロとする）とするグラフとして表すことができる。
【００６９】
そして、情報提供部１４は、跳躍高差に基づいて判定した跳躍姿勢の判定結果（以下「跳躍姿勢判定結果」という）と、生成した跳躍時頭頂部空間位置表示画像と、カメラ２０によって撮像された被験者Ａの跳躍時の画像データとをモニタ３０を通じて被験者Ａに提示する。跳躍時頭頂部空間位置表示画像や被験者Ａの跳躍時の画像データは、リアルタイムで被験者Ａに提示することもできる。被験者Ａは提示されたこれらの情報を確認することにより、跳躍時の姿勢の適否や跳躍状態を把握することができ、適正な跳躍動作を行うことができるようになる。
【００７０】
次に、測定動作選択部１２によってスクワットジャンプ動作が選択されている場合に、情報提供部１４が行う情報提供の詳細について説明する。情報提供部１４は、測定部１３によって算出された跳躍高差に基づいて、正しい姿勢でスクワットジャンプ動作が行われたか否かを判定する。この判定は、跳躍高差がゼロの場合（又は、ゼロから所定値の間の場合）には、正しい姿勢での跳躍が行われたものとして判定する。一方、跳躍高差がゼロより大きい場合（又は、所定値より大きい場合）、跳躍時に首の曲がり等の動作が加わり、正しい姿勢での跳躍ではないものとして判定する。
【００７１】
また、情報提供部１４は、測定部１３によって算出された被験者Ａの頭頂部の位置の変化に基づいて、被験者Ａがしゃがみ込み姿勢をとった時に完全停止をしているか否かを判定する。完全停止をしていない場合には、正しい姿勢の跳躍ではないものとして判定する。また、情報提供部１４は、しゃがみ込んだ姿勢から跳躍する時に、反動が付いていないか否か、即ち、しゃがみ込んだ姿勢から更に頭頂部の位置が沈み込んでいないかを判定する。しゃがみ込んだ姿勢から跳躍時に頭頂部が下がった場合には、正しい姿勢の跳躍ではないものとして判定する。
【００７２】
また、情報提供部１４は、跳躍時における頭頂部の空間的な位置変化を示す跳躍時頭頂部空間位置表示画像を生成する。
【００７３】
また、情報提供部１４は、被験者Ａが跳躍前のしゃがみ込み量を把握することができるように、カメラ２０によって撮像された画像データに、しゃがみ込み量の目安となる基準ラインのデータ（しゃがみ込み量に関する情報）を追加する。ここで、図９に、しゃがみ込みの基準線を追加した画像データ例を示す。図９に示すように、情報提供部１４は、被験者Ａが立位状態のときの頭頂部の位置を測定部１３が検出したときに、カメラ２０によって撮像された画像データに、立位状態のときの頭頂部位置を示すラインＬ１のデータを追加する。そして、情報提供部１４は、立位状態の頭頂部の高さに基づいてしゃがみ込み量の目安となる基準高さを算出する。本実施形態では、立位状態のときの頭頂部位の高さの８０％の高さを、しゃがみ込み量の目安となる基準高さとするが、その基準高さの設定は任意に変更できる。そして、情報提供部１４は、カメラ２０によって撮像された画像データに対して、算出した基準高さの位置にしゃがみ込み量の目安となる基準ラインＬ２のデータを追加する。この基準ラインＬ２の算出、及び画像データに対する基準ラインＬ２の追加の処理はリアルタイムで行われる。
【００７４】
そして、情報提供部１４は、跳躍高差に基づいて判定した跳躍姿勢判定結果と、しゃがみ込み姿勢の適否や反動の有り無しの判定結果と、生成した跳躍時頭頂部空間位置表示画像と、しゃがみ込みの基準ラインＬ２が付加された跳躍時の画像データとをモニタ３０を通じて被験者Ａに提示する。しゃがみ込み姿勢の適否の判定結果や跳躍時頭頂部空間位置表示画像、しゃがみ込みの基準ラインが付加された跳躍時の画像データは、リアルタイムで被験者Ａに提示することもできる。被験者Ａは提示された情報を確認することにより、跳躍時の姿勢の適否や跳躍状態、しゃがみ込み量を把握することができ、適正な跳躍動作を行うことができるようになる。
【００７５】
次に、測定動作選択部１２によってホッピングジャンプ動作が選択されている場合に、情報提供部１４が行う情報提供の詳細について説明する。情報提供部１４は、カメラ２０によって撮像された被験者Ａの跳躍時の画像データを、モニタ３０を通じて被験者Ａに提示する。この跳躍時の画像データは、リアルタイムで被験者Ａに提示することもできる。被験者Ａは提示された情報を確認することにより、跳躍状態を把握することができ、適正な跳躍動作を行うことができるようになる。
【００７６】
次に、測定動作選択部１２によって立ち上がり動作が選択されている場合に、情報提供部１４が行う情報提供の詳細について説明する。情報提供部１４は、カメラ２０によって撮像された被験者Ａの立ち上がり時の画像データを、モニタ３０を通じて被験者Ａに提示する。この立ち上がり時の画像データは、リアルタイムで被験者Ａに提示することもできる。被験者Ａは提示された情報を確認することにより、立ち上がり状態を把握することができ、適正な立ち上がり動作を行うことができるようになる。
【００７７】
情報出力部１５は、測定部１３によって測定された測定結果を出力する。具体的には、測定動作選択部１２によってカウンタームーブメントジャンプ動作が選択されている場合、情報出力部１５は、測定部１３から取得した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーと、それぞれの評価結果とを出力する。また、測定動作選択部１２によってスクワットジャンプ動作が選択されている場合、情報出力部１５は、測定部１３から取得した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーと、それぞれの評価結果とを出力する。
【００７８】
また、測定動作選択部１２によってホッピングジャンプ動作が選択されている場合、情報出力部１５は、測定部１３から取得した頭頂跳躍高と、インデックスと、それぞれの評価結果と、接地時間−跳躍高関係図とを出力する。また、測定動作選択部１２によって立ち上がり動作が選択されている場合、情報出力部１５は、測定部１３から取得した立ち上がり時間と、速度と、パワーと、それぞれの評価結果とを出力する。
【００７９】
なお、情報出力部１５における各測定値等の出力は、モニタ３０を通じて被験者Ａ等に提示したり、他の分析装置等に出力したりすることを含む。
【００８０】
なお、処理部１０は、ＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータシステムによって構成され、ＣＰＵやメモリ等の動作によって初期値算出部１１、測定動作選択部１２、測定部１３、情報提供部１４及び情報出力部１５の各処理が実行される。
【００８１】
次に、処理部１０で行われる各処理の流れについて説明する。図１０は、処理部１０で行われる処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示すように、処理部１０の初期値算出部１１が、被験者Ａの跳躍測定の前準備として、測定の際に用いる初期値（一画素当たりの実距離、２値化閾値及び背景画像データ）を算出する（ステップＳ１０１）。
【００８２】
次に、処理部１０の測定動作選択部１２が、測定を行う跳躍動作を選択する（ステップＳ１０２：測定動作選択ステップ）。そして、処理部１０の測定部１３が、カメラ２０によって撮像された被験者Ａの跳躍動作の画像データから、測定動作選択部１２によって選択された跳躍動作の測定を行う（ステップＳ１０３：測定ステップ）。なお、被験者Ａの跳躍動作の測定の前に、処理部１０は、図示しないスピーカ等を通じて、被験者Ａに跳躍動作の開始タイミング等を指示することもできる。
【００８３】
次に、情報提供部１４が、測定動作選択部１２で選択された跳躍動作に対応した跳躍動作となるように、被験者Ａに対して情報提供を行う（ステップＳ１０４：情報提供ステップ）。そして、情報出力部１５が、測定部１３によって算出された結果や評価結果を出力する（ステップＳ１０５：出力ステップ）。
【００８４】
次に、初期値算出部１１で行われる初期値算出処理（図１０のステップＳ１０１の処理）の詳細について説明する。図１１は、初期値算出部で行われる処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示すように初期値算出部１１は、予め被験者Ａが撮像範囲内に存在しない状態で、複数の画像データを取得する（ステップＳ２０１）。そして、初期値算出部１１は、取得した画像データの画素毎に、取得した複数の画像データ間における輝度値の最大値及び最小値を取得し、その差を仮背景差分閾値として算出する（ステップＳ２０２）。
【００８５】
次に、初期値算出部１１は、取得した複数の画像データから背景画像データを生成する（ステップＳ２０３）。そして、初期値算出部１１は、撮像範囲に被験者Ａがいる状態で、カメラ２０を用いて画像データを取得する（ステップＳ２０４）。
【００８６】
次に、初期値算出部１１は、被験者Ａが写った画像データと背景画像データとの差分をとり、この差分画像データから仮背景差分閾値を用いて仮頭頂部位置を算出する（ステップＳ２０５）。そして、初期値算出部１１は、仮頭頂部位置を含む所定範囲内の画像データを切り出す（ステップＳ２０６）。
【００８７】
次に、初期値算出部１１は、切り出した画像データの画像ヒストグラムに基づいて、判別閾値決定法により、画像データを２値化する際の２値化閾値を算出する（ステップＳ２０７）。２値化閾値算出後、上述の測定動作選択処理（図１０のステップＳ１０２の処理）に戻る。
【００８８】
次に、測定部１３で行われる跳躍動作測定処理（図１０のステップＳ１０３の処理）の詳細について説明する。まず、測定動作選択部１２によってカウンタームーブメントジャンプ動作が選択されている場合の処理について説明する。図１２は、測定部１３で行われる跳躍動作測定処理の流れを示すフローチャートである。図１２に示すように測定部１３は、初期値算出部１１から背景画像データを取得する（ステップＳ３０１）。そして、測定部１３は、カメラ２０によって撮像された被験者Ａの跳躍動作の画像データを取得する（ステップＳ３０２）。
【００８９】
次に、測定部１３は、跳躍動作の画像データと背景画像データとの差分をとり、差分画像データを算出する（ステップＳ３０３）。そして、測定部１３は、初期値算出部１１によって予め算出された２値化閾値を用いて、差分画像データから２値化画像データを算出する（ステップＳ３０４）。
【００９０】
次に、測定部１３は、２値化画像データから頭頂点を算出し、頭頂点の時系列データを算出する（ステップＳ３０５）。そして測定部１３は、算出した頭頂点の時系列データに基づいて、各パラメータ（頭頂跳躍高、重心跳躍高、跳躍高差、速度、力、パワー）を算出する（ステップＳ３０６）。
【００９１】
次に、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーとについての評価を行う（ステップＳ３０７）。そして、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーと、それぞれの評価結果とを情報出力部１５へ出力する（ステップＳ３０８）。各値及び評価結果の出力後、上述の情報提供ステップ（図１０のステップＳ１０４の処理）に戻る。
【００９２】
次に、スクワットジャンプ動作が選択されている場合に測定部１３で行われる処理について説明する。図１３は、スクワットジャンプ動作が選択されている場合において測定部で行われる跳躍動作測定処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１３において、ステップＳ４０１からステップＳ４０５までの処理は、図１２において説明したステップＳ３０１からステップＳ３０５までの処理と同様であるため、説明を省略する。
【００９３】
図１３に示すように、測定部１３は、情報提供部１４によるしゃがみ込み姿勢の適否や反動の有無の判定結果に基づいて、正しい跳躍動作が行われているか否かの判断を行う（ステップＳ４０６）。正しい跳躍動作が行われていないと判断された場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）には、ステップＳ４０２の処理へ戻る。
【００９４】
正しい跳躍動作が行われていると判断された場合（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、測定部１３は、算出した頭頂点の時系列データに基づいて、各パラメータ（頭頂跳躍高、重心跳躍高、跳躍高差、速度、力、パワー）を算出する（ステップＳ４０７）。
【００９５】
次に、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーとについての評価を行う（ステップＳ４０８）。そして、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーと、それぞれの評価結果とを情報出力部１５へ出力する（ステップＳ４０９）。各値及び評価結果の出力後、上述の情報提供ステップ（図１０のステップＳ１０４の処理）に戻る。
【００９６】
次に、ホッピングジャンプ動作が選択されている場合に測定部１３で行われる処理について説明する。図１４は、ホッピングジャンプ動作が選択されている場合において測定部で行われる跳躍動作測定処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１４において、ステップＳ５０１からステップＳ５０５までの処理は、図１２において説明したステップＳ３０１からステップＳ３０５までの処理と同様であるため、説明を省略する。
【００９７】
測定部１３は、算出した頭頂点の時系列データに基づいて、各パラメータ（頭頂跳躍高、接地時間、インデックス）を算出する（ステップＳ５０６）。そして、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、インデックスとについての評価を行う（ステップＳ５０７）。
【００９８】
次に、測定部１３は、接地時間と跳躍高との関係を示す接地時間−跳躍高関係図の画像データを作成する（ステップＳ５０８）。そして、測定部１３は、算出した頭頂跳躍高と、インデックスと、それぞれの評価結果と、生成した接地時間−跳躍高関係図とを情報出力部１５へ出力する（ステップＳ５０９）。各値及び評価結果の出力後、上述の情報提供ステップ（図１０のステップＳ１０４の処理）に戻る。
【００９９】
次に、立ち上がり動作が選択されている場合に測定部１３で行われる処理について、図１２を用いて説明する。なお、立ち上がり動作が選択されている場合において測定部１３で行われる背景画像データの取得（ステップＳ３０１）から頭頂点時系列データの算出（ステップＳ３０５）までの処理は、上述のカウンタームーブメントジャンプ動作が選択されている場合において測定部１３で行われる背景画像データの取得（ステップＳ３０１）から頭頂点時系列データの算出（ステップＳ３０５）までの処理と同様であり説明を省略する。
【０１００】
測定部１３は、算出した頭頂点の時系列データに基づいて、各パラメータ（立ち上がり時間、速度、パラー）を算出する（ステップＳ３０６）。そして、測定部１３は、算出した立ち上がり時間と、速度と、パワーとについての評価を行う（ステップＳ３０７）。そして、測定部１３は、算出した立ち上がり時間と、速度と、パワーと、それぞれの評価結果とを情報出力部１５へ出力する（ステップＳ３０８）。各値及び評価結果の出力後、上述の情報提供ステップ（図１０のステップＳ１０４の処理）に戻る。
【０１０１】
本実施形態は以上のように構成され、カメラ２０によって撮像された画像データに基づいて、測定部１３が、カウンタームーブメントジャンプ動作、スクワットジャンプ動作、ホッピングジャンプ動作、及び立ち上がり動作の中から測定動作選択部１２によって選択された測定対象の跳躍動作の測定を行い、情報出力部１５が、測定結果に基づいた情報を出力する。また、情報提供部１４が、選択された跳躍動作となるように、被験者Ａに対して、カメラ２０によって撮像された画像データに基づいた情報提供を、モニタ３０を通じて行う。これにより、画像データに基づいて、測定対象として選択された跳躍動作の測定を行うことができる。更に、選択された跳躍動作となるように情報提供が行われるため、被験者Ａは、選択された跳躍動作を適正に行うことができるようになる。以上のように、被験者の跳躍動作をより好適に測定することができる。
【０１０２】
被験者Ａがカウンタームーブメントジャンプ動作を行うときに、測定部１３は、頭頂部の沈み込み量、被験者の頭頂部が最も沈み込んだ時から被験者の離地までの時間、被験者が跳躍したときの跳躍量、及び被験者が跳躍したときの離地から着地までの時間を算出する。そして測定部１３は、算出したこれらの値に基づいて、頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーとを算出する。このように、測定部１３は、画像データに基づいて各値を測定することができ、より的確に、カウンタームーブメントジャンプ動作を測定することが可能となる。また、このカウンタームーブメントジャンプ動作の測定を行うときに、情報提供部１４は、跳躍姿勢判定結果と、跳躍時頭頂部空間位置表示画像と、カメラ２０によって撮像された被験者Ａの跳躍時の画像データとを被験者Ａに提示することにより、被験者Ａは、跳躍時の姿勢の適否や跳躍状態を把握することができ、適正な跳躍動作を行うことができるようになる。
【０１０３】
また、被験者Ａがスクワットジャンプ動作を行うときに、測定部１３は、被験者が立位状態の頭頂部の位置からしゃがみ込んだ状態の頭頂部の位置までの沈み込み量、被験者が跳躍動作を開始してから被験者の離地までの時間、被験者が跳躍したときの跳躍量、及び被験者が跳躍したときの離地から着地までの時間を算出する。そして測定部１３は、算出したこれらの値に基づいて、頭頂跳躍高と、速度と、力と、パワーとを算出する。このように、測定部１３は、画像データに基づいて各値を測定することができ、より的確に、スクワットジャンプ動作を測定することが可能となる。また、このスクワットジャンプ動作の測定を行うときに、情報提供部１４は、跳躍姿勢判定結果と、しゃがみ込み姿勢や反動の有り無しの判定結果と、跳躍時頭頂部空間位置表示画像と、しゃがみ込みの基準ラインが付加された跳躍時の画像データとを被験者Ａに提示することにより、被験者Ａは、跳躍時の姿勢の適否や跳躍状態を把握することができ、適正な跳躍動作を行うことができるようになる。
【０１０４】
また、被験者Ａがホッピングジャンプ動作を行うときに、測定部１３は、跳躍から次の跳躍までの間における被験者の接地時間、及び被験者が跳躍したときの跳躍量を算出する。そして測定部１３は、算出したこれらの値に基づいて、頭頂跳躍高と、インデックスと、接地時間−跳躍高関係図を算出する。このように、測定部１３は、画像データに基づいて各値を測定することができ、より的確に、ホッピングジャンプ動作を測定することが可能となる。また、このホッピングジャンプ動作の測定を行うときに、情報提供部１４は、カメラ２０によって撮像された被験者Ａの跳躍時の画像データを被験者Ａに提示することにより、被験者Ａは、跳躍状態を把握することができ、適正な跳躍動作を行うことができるようになる。
【０１０５】
また、被験者Ａが立ち上がり動作を行うときに、測定部１３は、被験者Ａの頭頂部が最も沈み込んだ状態から立ち上がり動作が完了するまでの間の時間、及び、被験者Ａの頭頂部が最も沈み込んだ状態の頭頂部の位置から立ち上がり動作が完了したときの頭頂部の位置までの頭頂部変位量を算出する。そして測定部１３は、算出したこれらの値に基づいて、立ち上がり時間と、速度と、パワーと、を算出する。このように、測定部１３は、画像データに基づいて各値を測定することができ、より的確に、立ち上がり動作を測定することが可能となる。また、この立ち上がり動作の測定を行うときに、情報提供部１４は、カメラ２０によって撮像された被験者Ａの立ち上がり時の画像データを被験者Ａに提示することにより、被験者Ａは、立ち上がり状態を把握することができ、適正な立ち上がり動作を行うことができるようになる。この立ち上がり動作の被験者Ａとしては、跳躍を行うことが困難な、例えば高齢者等を対象とすることができる。
【０１０６】
また、初期値算出部１１が、カメラ２０によって撮像された画像の一画素当たりの実距離を算出し、測定部１３が、算出された一画素当たりの実距離に基づいて跳躍動作の測定を行う。これにより、跳躍動作の測定を、画像データから容易に行うことができる。
【０１０７】
また、初期値算出部１１が、まず、仮背景差分閾値を用いて仮頭頂部位置を算出する。そして、初期値算出部１１が、算出した仮頭頂部位置を含む所定範囲内の画像データの画像ヒストグラムに基づいて画像データを２値化する際の２値化閾値を算出する。このようにして算出された２値化閾値に基づいて、測定部１３が、画像データを２値化し、被験者Ａの頭頂部の位置を測定する。これにより、より精度の高い閾値を求めることができ、この閾値を用いることにより、より正確に被験者Ａの頭頂部の位置を検出することができる。
【０１０８】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。例えば、初期値算出部１１が行う２値化閾値を算出する方法は、他の方法によって算出してもよい。また、測定部１３が行う各種のパラメータの算出は、上述したものに限定されず、他のパラメータを算出することもできる。情報提供部１４が被験者Ａに提示する情報も、モニタ３０を通じて提示する方法に限定されず、例えば、スクワットジャンプ動作時における、被験者Ａのしゃがみ込み姿勢が完全停止をしているか否かの判定結果を、スピーカ等を通じて提示することもできる。
【符号の説明】
【０１０９】
１…跳躍動作測定装置、１０…処理部、１１…初期値算出部（初期値算出手段）、１２…測定動作選択部（測定動作選択手段）、１３…測定部（測定手段）、１４…情報提供部（情報提供手段）、１５…情報出力部（情報出力手段）、２０…カメラ（撮像手段）、３０…モニタ、４０…壁、Ａ…被験者。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図２】
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