(57)【要約】【課題】  左打ちに対応できると共に経済性に優れ、ゴルフの練習機乃至ゲーム機として適したゴルフボール試打機を提供する。【解決手段】  打席の正面側に設置されショット直後のゴルフボール１０に対して少なくとも２回の撮影操作を行う撮影部２０と、撮影部２０で撮影された画像を処理し、２以上のゴルフボール像の比較からゴルフボールの運動を解析して球道を算出する演算部３０と、演算部３０で算出された球道を２Ｄ表示又は３Ｄ表示する表示部４０とを具備する。撮影部２０は、１台のカメラ２１に複数個の発光手段２２，２３を組み合わせた多重露光方式であり、発光手段２２，２３の発光順序を変更できるように構成されると共に、設置位置を変更できるように構成される。【選択図】  図１
2006204359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打席の正面側に設置されショット直後のゴルフボールに対して少なくとも２回の撮影操作を行う撮影部と、撮影部で撮影された画像を処理し、２以上のゴルフボール像の比較からゴルフボールの運動を解析する演算部とを具備しており、前記撮影部は設置位置を変更できるように構成されると共に、撮影操作に対応する個数の発光手段を備えており、これらの発光手段の発光順序を変更できるように構成されているゴルフボール試打機。
【請求項２】
前記撮影部は、複数個の発光手段を１台のカメラに組み合わせ、そのカメラによる撮影の際に複数個の発光手段を順番に作動させて１つの撮影画像中に複数個のゴルフボール像を写し込む多重露光方式である請求項１に記載のゴルフボール試打機。
【請求項３】
前記撮影部は、撮影タイミングを決定するための基準時点を検出するタイミングセンサを装備し、そのセンサとして超音波センサを使用する請求項１に記載のゴルフボール試打機。
【請求項４】
前記演算部は、クラブの種類を選択できる機能を有し、選択したクラブの種類に応じて発光間隔を変更する請求項１に記載のゴルフボール試打機。
【請求項５】
前記演算部は、ゴルフボールの運動解析結果からその球道をシミュレートし、コース画像中に球道を３Ｄ表示させる請求項１に記載のゴルフボール試打機。
【請求項６】
前記演算部は、複数種類のコース画像を選択的に表示させる請求項５に記載のゴルフボール試打機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフショットの練習やゲーム、更にはゴルフボールやゴルフクラブの定量的な解析などに使用されるゴルフボール試打機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフボール試打機とは、ショット直後にゴルフボールを撮影し、その撮影データからゴルフボールの運動を定量的に解析するものであり、ゴルフボールやゴルフクラブの開発には不可欠の装置である。また、ショット直後の打球の運動が計測されると、その計測データから打球の軌跡（球道）を演算により求めることができ、ディスプレイ上に表示することができる。このため、このゴルフボール試打機はシミュレータの形で、ゴルフショットの練習やゲームにも使用することもできる。
【０００３】
このようなゴルフボール試打機では、通常、次のようにして打球の球道がシミュレートされる。予め所定のマークを付けたゴルフボールが用意される。これを撮影部の前の定位置に置きショットする。撮影部は、ゴルフボールにクラブヘッドが衝突した直後にゴルフボールを所定の時間間隔で２回撮影する。撮影データは解析部へ送られる。解析部はパーソナルコンピュータからなり、撮影データに対して所定の演算処理（画像処理）を行うことにより、２つの画像からゴルフボール及びゴルフボールのなかのマークを抽出し、２つのボール像及びマーク像の位置的なずれからゴルフボールの運動（ショットの方向、初速度、回転方向等）を解析する。そして解析データから打球の球道を演算して表示部に表示させる。
【０００４】
撮影部の構成としては、ゴルフボールの打ち出し線に沿って２台のカメラを配置する２カメラ方式が一般的である（特許文献１及び特許文献２）。２台のカメラはストロボからなる発光手段をそれぞれ備えており、打ち出し方向後方に配置されたクラブセンサと組み合わされている。クラブセンサは、打ち出し線に沿って配置された赤外線センサからなり、クラブヘッドの通過を光学的に検出することにより、撮影タイミングを決定する。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−０１９１８６号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４８３０号公報
【０００６】
すなわち、クラブセンサによりクラブヘッドの通過が検知された時点を基準時点として、所定時間後に第１カメラ及びこれに付随する発光手段を作動させ、更に所定時間遅れて第２カメラ及びこれに付随する発光手段を作動させる。これによりショットの直後にゴルフボールが所定の時間間隔で２回撮影される。２つの撮影画像からゴルフボールの運動が解析され、球道が演算され表示されることは、前述したとおりである。
【０００７】
従来のゴルフボール試打機における問題の一つは、左打ち（いわゆるレフティ）に対応できる構成になっていないことである。このため、ゴルフショットの練習機やゲーム機としては不適である。なぜなら、ゴルフショットの練習機やゲーム機の場合、汎用機器であることが必要なため、左打ちに対応できることは必要不可欠の設計要件となるのである。従来のゴルフボール試打機の場合、左打ちに対応できる構成になってはおらず、左打ち用の試打機を必要する場合は専用機を作製する必要があり、非常に高価となる。
【０００８】
また左打ちのことを別にしても、従来のゴルフボール試打機は非常に高価であり、このような価格の高さも、練習機やゲーム機としては適さない原因になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、左打ちに簡単に対応できるゴルフボール試打機を提供することを目的とする。本発明の別の目的は、経済性に優れたゴルフボール試打機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のゴルフボール試打機は、打席の正面側に設置されショット直後のゴルフボールに対して少なくとも２回の撮影操作を行う撮影部と、撮影部で撮影された画像を処理し、２以上のゴルフボール像の比較からゴルフボールの運動を解析する演算部とを具備しており、前記撮影部は設置位置を変更できるように構成されると共に、撮影操作に対応する個数の発光手段を備えており、これらの発光手段の発光順序を変更できるように構成されている。
【００１１】
本発明のゴルフボール試打機においては、撮影部が設置位置を変更できる。また、撮影操作に対応する個数の発光手段の発光順序を変更できる。通常は打席に右打ちの人が立ったときに正面となる側に撮影部を設置する。そして、ショット直後にゴルフボールに対して少なくとも２回の撮影操作を行う。発光手段は、ショット方向後方の撮影を担当するものから、ショット方向前方の撮影を担当するものにかけて順番に発光を行う。
【００１２】
左打ちに対応させる場合は、打席に左打ちの人が立ったときに正面となる側に撮影部を移動させる。すなわち打席の反対側へ撮影部を設置し直す。そして発光手段の発光順序を反転させる。これにより、左打ちの場合も、発光手段は、ショット方向後方の撮影を担当するものから、ショット方向前方の撮影を担当するものにかけて順番に発光することになり、簡単な切替操作のみで所定の撮影を可能にする。
【００１３】
撮影部は又、複数個の発光手段を１台のカメラに組み合わせ、そのカメラによる撮影の際に複数個の発光手段を順番に作動させて１つの撮影画像中に複数個のゴルフボール像を写し込む多重露光方式が好ましい。これにより、２台以上のカメラを撮影部に使用する試打機と比べてカメラ数が低減し、製造コストを低減できる。また、左打ちに対応させる場合の画像処理の切替が簡単になり、この点からも左打ち対応が容易となる。
【００１４】
撮影部は又、撮影タイミングを決定するための基準時点を検出するタイミングセンサを装備し、そのセンサとして超音波センサを使用する構成が好ましい。超音波センサはクラブヘッドがゴルフボールに衝突したときの打撃音を効率的に検知でき、しかも打球の方向性を問題にしない。このため、左打ち対応が容易となる。
【００１５】
演算部については、クラブの種類を選択でき、選択したクラブの種類に応じて発光間隔を変更する構成が好ましい。これにより、クラブの種類が変わってもゴルフボールを確実に撮影できる。すなわち、複数種類のクラブの使用が可能になる。
【００１６】
演算部は又、ゴルフボールの運動解析結果からその球道をシミュレートし、コース画像中に球道を３Ｄ表示させる構成が好ましく、複数種類のコース画像を選択的に表示させる構成が特に好ましい。この構成により、クラブにあった長さのコースをイメージできるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のゴルフボール試打機は、撮影部の設置位置の変更と、撮影操作に対応する個数の発光手段の発光順序の変更とにより、左打ちへの対応が容易である。このためゴルフショットの練習機やゲーム機としても適する。特に、撮影部を１カメラによる多重露光方式とした場合は、製造コストの引き下げが可能となると共に、左打ち対応が一層容易となり、ゴルフショットの練習機やゲーム機としての適性が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明のゴルフボール試打機の一例についてその全体構成及び使用状態を示す模式図、図２は同ゴルフボール試打機に使用されるゴルフボールの説明図、図３は同ゴルフボール試打機における撮影手順を示すタイミングチャート、図４及び図５は同ゴルフボール試打機の概略動作を示すフローチャート、図６はゴルフボールの撮影画像図、図７及び図８は球道の表示画像図である。
【００１９】
本実施形態のゴルフボール試打機は、例えばゴルフショットの練習機やゲームとして使用される簡易で、且つ左右両打ちに対応できる多機能の試打機である。この試打機は、図１に示すように、打席の正面側に設置されてショット直後のゴルフボール１０を２回連続して撮影する撮影部２０と、撮影部２０に接続された演算部３０と、演算部３０に接続された表示部４０とを備えている。
【００２０】
ここでゴルフボール１０は、図２に示すように、ショット時の運動解析の精度を高めるために、表面に黒色乃至は他の暗色のマーク１１が印刷されている。マーク１１は、ここでは直径が段階的に小さくなる複数の円１２〜１４を、所定の重なりをもって順番に組み合わせ、最小円１４の先端に小さな四角形１５を組み合わせた瓢箪（ひょうたん）の如き形状になっている。
【００２１】
ゴルフボール試打機の撮影部２０は、他の場所へ容易に設置し直すことが可能な可搬式であり、右打ちの場合は、打席の前のゴルフボール１０を置くショット位置を挟んで、その打席の前に設置され、左打ちの場合は打席の反対側へ設置される（図１６参照）。この撮影部２０は、打席の方を向く１台のカメラ２１と、カメラ２１の両側、すわちカメラ２１を挟んで打ち出し線の方向に配置された２つの発光手段２２，２３と、撮影タイミングを決定するための基準時点を検出するタイミングセンサ２４とを備えている。
【００２２】
カメラ２１は、ショット直後のゴルフボール１０及びその直後のゴルフボール１０の両方を１つの視野に収めることができるよう設計設置されている。２つの発光手段２２，２３は、打ち出し線に沿って配置されたストロボからなり、これらのうちのショット方向後方に位置する第１の発光手段２２は、ショット直後のゴルフボール１０の１回目の撮影を担当し、ショット方向前方に位置する第２の発光手段２３はその直後の２回目のボール撮影を担当する。
【００２３】
タイミングセンサ２４はここでは超音波センサからなり、ゴルフボール１０にクラブヘッドが当たった瞬間の打撃音を検出する。この検出により、ショットの瞬間（インパクト時点）が基準時点として検出される。超音波センサの如き音響センサは、クラブヘッドの方向性に影響されずにショットの瞬間を検出できるので左打ち対応を容易ならしめ、音響センサのなかでも特に超音波センサは、打撃音を効率的にピックアップすることができる。打撃音をより効率的に検出するために、タイミングセンサ２４は撮影部２０の本体にコードを介して接続された分離型になっており、本体から引き出されてショット位置の直近にセットされる。
【００２４】
そして、この撮影部２０は、検出されたショットの瞬間（インパクト時点）を基準時点として、図３に示すようなタイミングで撮影操作を行う。すなわち、タイミングセンサ２４が検出する打撃音によりインパクトの瞬間が検出される。この検出を契機として、直ちにカメラ２１が露光を始める。これと共に、第１の発光手段２２が作動し、所定時間Ｔをおいて第２の発光手段２３が作動し、その後にカメラ２１は露光を終える。この多重露光撮影により、撮影部２０は１つの撮影画像のなかにショット直後のゴルフボール１０の像と、これから所定時間経過した後のゴルフボール１０の像とを写し込むことができる（図６参照）。
【００２５】
第１の発光手段２２が作動してから第２の発光手段２３が作動するまでの発光間隔Ｔは、使用するゴルフクラブの種類によって変更される。すなわち、ゴルフクラブの種類として、例えばウェッジ、アイアン、ドライバーに分けることができる。これらの間では、ショット直後の打球の初速度が大きく異なり、ウェッジ、アイアン、ドライバーの順に速くなる。そこでクラブ種類に応じて発光間隔Ｔを変える。具体的にはウェッジの場合で３５０μｓｅｃ、アイアンの場合で２５０μｓｅｃ、ドライバーの場合で１５０μｓｅｃというように、ウェッジ、アイアン、ドライバーの順に発光間隔Ｔを短くする。これにより、クラブの種類に関係なく２つのゴルフボール像が一つの撮影画像内に適度に分散して写し込まれる。この一連の撮影操作は、後述する演算部３０からの指示により行われる。
【００２６】
ゴルフボール試打機の演算部３０は、ここでは市販のパーソナルコンピュータにより構成されている。この演算部３０は、予めインストールされたプログラム（ゴルフボールの運動解析・球道シミュレーションソフト）にしたがって撮影部２０を制御し、ショット直後のゴルフボール１０を撮影する。また、その撮影画像を取り込み、所定の手順で画像処理を行うことにより、ゴルフボール１０の運動を解析し、その解析結果に基づいて球道をシミュレートする。
【００２７】
そして演算部３０は、これらの処理結果を、市販のディスプレイからなる表示部４０に表示させる。具体的には、ゴルフボール１０の運動状態を数字により定量的に表示することができる。また、打球の球道を２Ｄ表示、３Ｄ表示することができる。３Ｄ表示では背景にコースが表示される。すなわち、３Ｄ表示では、コースを表示した画面のなかに球道が３Ｄ表示されるのである。
【００２８】
次に、演算部３０に予めインストールされている「ゴルフボールの運動解析・球道シミュレーションソフト」について説明し、本実施形態のゴルフボール試打機の動作を明らかにする。
【００２９】
まず右打ちの場合について説明する。撮影部２０は図１に示すように右打席の前（ショットを行う人の正面側）に設置されている。図４及び図５は演算部３０にインストールされた「ゴルフボールの運動解析・球道シミュレーションソフト」の全容である。演算部３０に接続されたキーボード５０の操作により、演算部３０にインストールされたゴルフボールの運動解析・球道シミュレーションソフトが起動される（ステップＳ１）。
【００３０】
このソフトウエアにおいては、表示部４０に表示された指示にしたがってキーボード５０を操作することにより、まず利き腕を設定する（ステップＳ２〜３）。今回は右打ちの場合を説明するので、利き腕設定が右打ちになっている場合は特に操作を必要とせず、撮影モードが右打ちのまま維持される。左打ちに設定されている場合は利き腕設定を右打ちに変更する。これにより、撮影モードは左打ちから右打ちに変わる。
【００３１】
利き腕の設定が終わると、表示部４０に表示された指示にしたがってキーボード５０を操作することにより、使用するゴルフクラブの種類を選択する（ステップＳ４〜５）。ゴルフクラブの種類としては、前述したように、ウェッジ、アイアン、ドライバーの３種類が設定されている。これらの何れかを選択することにより、発光間隔Ｔ（図３）が前記したとおりのクラブ種に対応したものに設定される。設定クラブを変更しない場合は特に操作は必要としない。
【００３２】
クラブ種の選択が終わると、表示部４０に表示された指示にしたがってキーボード５０を操作することにより、表示コースを選択する（ステップＳ６〜７）。表示コースとは、表示部４０に打球の球道を３Ｄ表示するとき、背景として表示されるコースのことであり、ここではショートコース、ミドルコース、ロングコースの３種類が用意されている。これらの何れかを選択することにより、３Ｄ表示の場合の背景コースが設定される。設定コースを変更しない場合は特に操作は必要としない。
【００３３】
初期条件の設定が終わると、主モードの選択を行う（ステップＳ８）。具体的には、試打モード、リプレイモード、終了モードの何れかを選択する。主モードとして試打モードが選択された場合は、撮影部２０がスタンバイ状態となる（ステップ９）。そして、選択したクラブを使用して実際にゴルフボール１０をショットする。具体的に説明すると、まずショット位置にゴルフボール１０を置く。このときマーク１１がカメラ２１の方（正面側）を向くようにする。そして、このゴルフボール１０を、選択したゴルフクラブによりショットする。
【００３４】
ショットに伴う打撃音が撮影部２０のタイミングセンサ２４により検出されると、その検出信号が演算部３０に伝送され、演算部３０からは撮影部２０に撮影指示信号が送られる（ステップＳ１０）。この撮影指示信号にしたがって、撮影部２０は図３に示すタイミングでカメラ２１を露光し、発光手段２２，２３を順に作動させる（ステップＳ１１）。この多重露光撮影により、ショット直後のゴルフボール１０が一つの画像内に所定の時間差をおいて２回写し込まれる。この画像の一例が図６である。
【００３５】
右打ちの場合、カメラ２１からゴルフボール１０を見ると、そのゴルフボール１０は左下から右上へ打ち出される。このため、撮影画像においては、１回目に撮影したボール像１０ａが画像の左下に表れ、２回目に撮影したボール像１０ｂが画像の右上に表れることになる。各ボール像のなかにはマーク像１１ａ，１１ｂが写っている。この撮影画像は撮影部２０から演算部３０に転送される（ステップＳ１２）。そして演算部３０は、転送された画像データを処理して打球の運動（初速度、方向及び回転角度）を解析する（ステップＳ１３）。この解析方法については後で詳しく説明する。
【００３６】
打球の運動（初速度、方向及び回転角度）の解析が終わると、その解析データから球道をシミュレートし、表示部４０に表示する（ステップＳ１４）。図７及び図８はその表示画面を示している。図７は２Ｄ画面であり、球道を打ち出し角度、初速度どの解析データと共に表示している。図８は３Ｄ画面であり、選択されたコース画像のなかに球道を解析データと共に表示している。
【００３７】
リプレイを希望する場合はステップＳ１４を繰り返す（ステップＳ１５）。解析データの保存を希望する場合はその保存を行う（ステップＳ１６〜１７）。
【００３８】
ステップＳ８における主モードの選択でリプレイが選択された場合は、保存されている解析データを選択する（ステップＳ１８) 。解析データの選択が終わると、ステップＳ１４に戻り、選択された解析データから球道をシミュレートし、表示部４０に表示する。ステップＳ８における主モードの選択で終了を選択すればこのソフトウェアは終了する。
【００３９】
以上が、演算部３０にインストールされた「ゴルフボールの運動解析・球道シミュレーションソフト」の概要であり、本実施形態のゴルフボール試打機の動作の概要である。
【００４０】
次に、撮影画像から打球の運動（初速度、方向及び回転角度）を求める方法について、図９〜図１５を参照して説明する。図９〜図１１は撮影画像からボール像の中心及び半径を求めるための処理プロセスを示す画像図、図１２〜図１５はマーク像の動きからボールの回転運動を解析する過程を示すイメージ図である。
【００４１】
ところで、本実施形態での最終目標は、ショットされたゴルフボール１０の球道をシミュレートし、表示することである。このシミュレートに必要不可欠なファクターはいくつかあり、先ずはこれを図２により説明しておく。
【００４２】
ショットされたゴルフボール１０のその後の運動を決定するのは次の６つファクターである。第１はゴルフボール１０の打ち出し角度αである。これは水平線に対する仰角で表される。第２はゴルフボール１０の初速度ｖである。第３はゴルフボール１０の横ブレ角度±βであり、ショット方向（目標方向）に対する水平方向のずれ角である。
【００４３】
残りの３つはゴルフボール１０の回転角度である。この回転角度は次の３種類に大別される。一つ目はショット方向に直角な水平軸（ｘ軸）周りの回転角度であり、いわゆるバックスピン角である。二つ目はショット方向に平行な水平軸（ｙ軸）周りの回転角度である。三つ目はショット方向に直角な鉛直軸（ｚ軸）周りの回転角度である。一つ目のバックスピン角は、ゴルフボール１０の上昇角度に影響し、打ち出し角度α及び初速度と共に飛距離を決定する。後の２つの回転角度は主にゴルフボール１０の左右方向への曲がりに影響する。
【００４４】
これらの６ファクターを測定することにより、ゴルフボール１０の球道をシミュレートすることができる。
【００４５】
先ず、ゴルフボール１０の打ち出し角度α、初速度ｖ及び横ブレ角度±βを求める方法について説明する。これらは撮影画像内のボール像１０ａ，１０ｂを処理することにより行われる。具体的に説明すると、先ず図６に示す原画像を２値化処理する。２値化処理した後の画像を図９に示す。２値化処理により主だったノイズが除去され、撮影画像内の１回目に撮影されたボール像１０ａ、２回目に撮影されたボール像１０ｂ、及び各ボール内のマーク像１１ａ，１１ｂが鮮明になる。
【００４６】
２値化処理が終わると、ボール像１０ａ，１０ｂの中心位置及び半径を求める。このために先ずボール像１０ａ，１０ｂの輪郭を抽出する。この輪郭抽出のために、２値化処理後の画像に対してラベリング処理を行い、ボール像１０ａ，１０ｂに関する画素をグループ化する。
【００４７】
ラベリングとして一般的な手法は、全ての画素につき周囲８方向に存在する画素を調べて、周囲に連続する画素があればどんどん同じグループに含めていくという手法である。この方法はパーソナルコンピュータで実行する場合、特に大きな画像ファイルでは画素の数が多いため処理に非常に長い時間がかかる。そこで本実施形態では、ランレングスを用いたラベリングを使う。ランレングスは１行ごとに連続した画素をまずグループ化し、次に行間でグループ毎の重なり具合をみて最終的な画素グループを作成する。画素の周囲を探索する手法と比べて処理時間は数十分の一に短縮される。
【００４８】
ラベリング処理が終わると、各グループ内の画素の数が分かるので、想定するゴルフボールの画素数とかけ離れた画素数のグループはノイズとして除去する。これによりグループ数はかなり少なくなる。また、周囲長を見て円形度を測り、より円に近いもののみを残す。
【００４９】
そして、残ったグループの輪郭を抽出する。この輪郭抽出には関しては一般的なラプラスやソベルフィルタを用いる。かくして、ボール像１０ａ，１０ｂの輪郭が抽出される。輪郭抽出後の画像を図１０に示す。図１０中の１６ａ，１６ｂがボール像１０ａ，１０ｂの輪郭である。
【００５０】
輪郭抽出が終わると、ボール像１０ａ，１０ｂの輪郭１６ａ，１６ｂを形成する画素に対してハフ変換を行い、輪郭１６ａ，１６ｂの中心位置及び半径を求める。ハフ変換とは、特定点を中心と見なして種々半径の円を想定し、その円上に載る輪郭画素数をカウントする。各点についてこの処理を行い、想定円上に載る輪郭画素数が最も多いときの円を真の円とする。このハフ変換は対象とする輪郭画素が多い場合、計算回数が非常に多くなる。このため、ボール像１０ａ，１０ｂの輪郭１６ａ，１６ｂが得られたとしても、全ての輪郭画素についてハフ変換を行うのは効率が悪い。
【００５１】
そこで本実施形態では、輪郭１６ａ，１６ｂの画像を形成する画素を間引いてハフ変換を行う。そうすることにより、現在のパーソナルコンピュータでも短い処理時間で輪郭１６ａ，１６ｂの中心位置及び半径を算出することができる。こうして算出された中心位置及び半径をもつ円を描写したのが図１１である。こうして、ボール像１０ａ，１０ｂの正確な中心位置（座標）及び半径（大きさ）が求まることになる。
【００５２】
ショット直後のゴルフボール像１０ａ，１０ｂの正確な中心位置が求まると、ゴルフボール像１０ａ，１０ｂの打ち出し角度αが算出される。また発光間隔Ｔを考慮することにより、単位時間あたりの飛球距離が求まり、初速度ｖが算出される。更に、ゴルフボール像１０ａ，１０ｂの各半径値を比較することにより、横ブレ角度±βも算出される。
【００５３】
すなわち、横ブレ角度±βが０の場合、ゴルフボール像１０ａ，１０ｂの各半径は同じになる。右打ちの場合に右方向へ打つと、１回目に撮影されたゴルフボール像１０ａに比べて、２回目に撮影されたゴルフボール像１０ｂは大きくなる。カメラ２１に近づくからである。逆に、右打ちの場合に左方向へ打つと、１回目に撮影されたゴルフボール像１０ａに比べて、２回目に撮影されたゴルフボール像１０ｂは小さくなる。カメラ２１から遠ざかるからである。したがって、ゴルフボール像１０ａ，１０ｂの各半径値を比較すれば、横ブレ角度±βが算出されるのである。
【００５４】
こうして、ゴルフボール像１０ａ，１０ｂの中心位置及び半径から、打ち出し角度α、初速度ｖ及び横ブレ角度±βが求まる。ただし回転角度は求まらない。そこで、前述の解析と並行して次の解析を行う。
【００５５】
２値化処理後の画像（図９）からゴルフボール像１０ａ，１０ｂ及びマーク像１１ａ，１１ｂを抽出し、ゴルフボール像１０ａ，１０ｂにおけるマーク像１１ａ，１１ｂの位置変化を解析し、これからゴルフボール１０の回転角度を求める。以下にこの回転角度の解析手順を詳細に説明する。
【００５６】
まず、１回目に撮影されたゴルフボール像１０ａのなかのマーク像１１ａの位置を探索する。その方法を図１２に示す。マーク１１は前述したとおり、直径が段階的に小さくなった複数の円を、所定の重なりをもって順番に組み合わせ、最小円の先端に小さな四角形を組み合わせた瓢箪の如き形状になっている。また、マーク像１１ａは白色のゴルフボール像１０ａのなかに黒色で表れている。ここで、マーク像１１ａの最大円に内接する正方形１７ａを想定し、ボール像１１ａのなかで正方形１７ａを順次移動させながら、正方形１３ａ内の画素数をカウントし、カウント数が最大になるときの正方形１７ａの位置を見付ける。この位置で正方形１７ａは最大円に内接することになり、このときの正方形１３ａの中心が最大円の中心である。こうしてマーク像１１ａにおける最大円の中心がマーク像１１ａの基準点として検出される。
【００５７】
マーク像１１ａの基準点が検出されると、マーク像１１ａの向きを検出する。この方法を図１３に示す。マーク像１１ａの基準点からマーク像１１ａの内側を各方向について走査する。具体的には例えば１度ごとに各方向の画素数をカウントし、長さを調べる。長さが最も大きい方向がマーク像１１ａの向きである。
【００５８】
マーク像の位置検出及び向きの検出を両方のマーク像１１ａ，１１ｂについて行う。そうした後に先ずゴルフボール１０のｘ軸周りの回転角度θｘ（バックスピン角）を求める。この方法を図１４に示す。具体的に説明すると、１回目に撮影したマーク像１１ａの向きが、２回目に撮影したマーク像１１ｂの向きと同じになるまで、マーク像１１ａをｘ軸回りに回転させるのに必要な回転角度θｘを求める。これがゴルフボール１０のｘ軸回りの回転角度、すなわちバックスピン角θｘである。
【００５９】
また、１回目に撮影したマーク像１１ａの向きが、２回目に撮影したマーク像１１ｂの向きと同じになるまで、マーク像１１ａをｘ軸回りに回転させたときのマーク像１１ａ′と、２回目に撮影したマーク像１１ｂの座標のずれを縦方向及び横方向について求める。座標のずれとゴルフボール１０の回転角度との関係を図１５に示す。図１５から分かるように、縦方向のずれはｙ軸回りの回転角度θｙに相当し、横方向のずれはｚ軸回りの回転角度θｚに相当する。このようにしてゴルフボール１０のｙ軸回りの回転角度θｙ及びｚ軸回りの回転角度θｚも算出される。
【００６０】
こうしてゴルフボール１０の３軸回りの回転角度が求まると、これに発光間隔Ｔを考慮することにより、単位時間あたりの回転角度θｘ，θｙ，θｚが求まる。そして、先に説明したゴルフボール１０の打ち出し角度α、初速度ｖ及び横ブレ角度±βを考慮することにより、ショットされたゴルフボール１０の球道がシュミレーションされる。シュミレーションされた球道が、選択されたコース画像上に３Ｄ表示されることは前述したとおりである（図８参照）。
【００６１】
図１６は同ゴルフボール試打機の別の使用状態を示す模式図、図１７は同使用状態において得られた撮影画像の画像図である。
【００６２】
前述した使用形態が右打ちの場合であるのに対し、本使用状態は左打ちの場合である。この場合は撮影部２０が打席の反対側、すなわち打席に左利きの人が立ったときに正面となる側に撮影部２０が設置される。撮影部２０が反対を向くことにより、第１の発光手段２２はショット方向前方に位置し、第２の発光手段２３はショット方向後方に位置することになる。
【００６３】
そして、演算部３０にインストールされた「ゴルフボールの運動解析・球道シミュレーションソフト」を起動し、利き腕設定（ステップＳ２〜３）を行う際に左利きを設定する。そうすると、撮影モードが左利き用に変わり、撮影部２０のタイミングセンサ２４の出力に応答して、第２の発光手段２３が先に作動し、その後から第１の発光手段２２が作動する（図３参照）。すなわち、右打ちのときに比べて発光順序が逆になる。このため、左打ちの場合も、右打ちの場合と同じ撮影部２０を使用して、ショット直後にゴルフボール１０を２回撮影することができる。
【００６４】
撮影された画像（図１７）においては、ショット直後のゴルフボール１０が一つの画像内に所定の時間差をおいて２回写し込まれている。撮影部２０から見た場合、ゴルフボール１０は右下から左上へ打ち出される。このため、１回目に撮影されたボール像１０ａは撮影画像の右下に表れており、２回目に撮影されたボール像１０ｂは撮影画像の左上に表れている。
【００６５】
左打ちの場合も右打ちの場合と同様に、撮影画像（図１７）を処理してゴルフボール１０の打ち出し角度α、初速度ｖ、横ブレ角度±β、ｘ軸回りの回転角度、ｙ軸回りの回転角度、及びｚ軸回りの回転角度を算出し、ゴルフボール１０の球道をシミュレートするが、その処理における違いは、１つの画像を処理するために、ボール像１０ａ，１０ｂの位置反転に起因して解析順序を逆転する程度となり、ソフトウエア上の変更は僅かである。ちなみに、２カメラ方式で２画像を得る場合は、利き腕変更によるソフトウエア上の変更は相当の負担となる。
【００６６】
本実施形態のゴルフボール試打機は以下の特徴を有する。
【００６７】
第１に、撮影部２０を可搬式として２つの発光手段２２，２３の作動順序を逆転できるようにしたので、左打ちに対応できる。
【００６８】
第２に、撮影部２０が一つのカメラ２１を有する１カメラによる多重露光方式（１カメラ１画像方式）であるため、２カメラ２画像方式と比べて製造コストが安く、経済性に優れる。
【００６９】
第３に、１カメラによる多重露光方式（１カメラ１画像方式）によると、利き腕を変更する際のソフトウエアの変更が僅かで済み、この点からも左打ち対応が容易となる。
【００７０】
第４に、撮影タイミングを決定するための基準時点を検出するタイミングセンサ２４として超音波センサを使用している。超音波センサは方向性がなく、しかも打撃音を効率的に検知できる。このため、超音波センサの採用も左打ち対応を容易にしている。また、光学的センサと比べて安価であり、この点からも経済性に優れる。
【００７１】
第５に、１カメラによる多重露光方式（１カメラ１画像方式）の場合、２カメラ２画像方式と比べて画像処理自体は複雑となる。しかし、ボール像１０ａ，１０ｂの輪郭を抽出するためのラベリング処理による画素のグループ化にあたって、ランレングスを用いたラベリング処理を行う。また、ボール像１０ａ，１０ｂの輪郭からその中心及び半径を求める際のハフ変換において輪郭画素を間引く。これらにより、１画像方式であるにもかかわらず、処理時間を短く抑制できる。
【００７２】
第６に、使用するクラブの種類を選択でき、選択クラブに応じて発光間隔Ｔを変更する。このため、使用するクラブの種類に関係なく確実にゴルフボール１０を撮影できる。また、表示部４０においては、コース画像中に球道が３Ｄ表示されるだけでなく、クラブにあった長さのコースをイメージしやすいように、そのコース画像をショート、ミドル、ロングというように任意に選択できる。
【００７３】
第７に、左打ちに対応できると共に、クラブ選択及びコース選択が可能で、クラブにあった長さのコースをイメージできるという付加機能もあり、非常に高機能である。また、構造がシンプルで低価格である。このため、ゴルフボールやゴルフクラブの開発補助機としてだけでなく、練習機やゲーム機としての適性も非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明のゴルフボール試打機の一例についてその全体構成及び使用状態を示す模式図である。
【図２】同ゴルフボール試打機に使用されるゴルフボールの説明図である。
【図３】同ゴルフボール試打機における撮影手順を示すタイミングチャートである。
【図４】同ゴルフボール試打機の概略動作を示すフローチャートである。
【図５】同ゴルフボール試打機の概略動作を示すフローチャートである。
【図６】ゴルフボールの撮影画像例を示す画像図で、原画像を示す。
【図７】球道の表示画像図で２Ｄ表示を示す。
【図８】球道の表示画像図で３Ｄ表示を示す。
【図９】撮影画像からボール像の中心及び半径を求めるための処理プロセスを示す画像図で２値化処理後の画像を示す。
【図１０】同処理プロセスを示す画像図で輪郭抽出後の画像を示す。
【図１１】同処理プロセスを示す画像図で求めた中心及び半径の円を示す。
【図１２】マーク像の動きからボールの回転運動を解析する過程を示すイメージ図でマーク像の基準点を求める過程を示す。
【図１３】同イメージ図でマーク像の向きを求める過程を示す。
【図１４】同イメージ図でマーク像の回転角度を求める過程を示す。
【図１５】同イメージ図でマーク像の別の回転角度を求める過程を示す。
【図１６】同ゴルフボール試打機の別の使用状態を示す模式図である。
【図１７】同使用状態において得られた撮影画像の画像図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  ゴルフボール
１１  マーク
１０ａ，１０ｂ  ボール像
１１ａ，１１ｂ  マーク像
２０  撮影部
２１  カメラ
２２，２３  発光手段
２４  タイミングセンサ（超音波センサ）
３０  演算部
４０  表示部
５０  キーボード
【図１】
2006204359.tif 000003
【図３】
2006204359.tif 000004
【図４】
2006204359.tif 000005
【図５】
2006204359.tif 000006
【図２】
2006204359.tif 000007
【図６】
2006204359.tif 000008
【図７】
2006204359.tif 000009
【図８】
2006204359.tif 000010
【図９】
2006204359.tif 000011
【図１０】
2006204359.tif 000012
【図１１】
2006204359.tif 000013
【図１２】
2006204359.tif 000014
【図１３】
2006204359.tif 000015
【図１４】
2006204359.tif 000016
【図１５】
2006204359.tif 000017
【図１６】
2006204359.tif 000018
【図１７】
2006204359.tif 000019