(57)【要約】  アライメントスティックと共に使用可能なゴルフボール打ち出しモニタが開示される。モニタは初期位置および、アライメントスティックの画像を取り込み、その画像をプロセッサに伝達するよう構成されたセンサを有する。プロセッサは、以下のステップ（ａ）大幅なコントラスト変化を検出することでアライメントスティックを表す画像内に水平な端部を検出し、（ｂ）各端部を、センサを始点とするベクトルに変換して、センサの較正に基づく空間に投影し、（ｃ）標準外れ値除外および最良当てはめ解析を適用することにより、複数のベクトルにより形成される平面を特定し、（ｄ）この平面と地表接平面の交点を決定し、（ｅ）この直線とモニタの初期位置に基づき方位角調整角補正値を算出する、を実行するよう構成される。算出された方位角調整角はボール飛行軌道の算出に使用され得る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントスティックと共に使用されるゴルフボール打ち出しモニタであって、
初期位置と、
各々が前記アライメントスティックの画像を取り込み、その画像をプロセッサに伝達するよう構成され、各センサが既知の較正を有する少なくとも２つのセンサと、
プロセッサであって、
ａ．大幅なコントラスト変化を検出することで、前記アライメントスティックを表す画像内に水平な端部を検出し、
ｂ．第１センサに対して、（１）各端部を、第１センサの焦点を始点とするベクトルに変換し、第１センサの前記較正に基づく空間に投影し、（２）標準外れ値除外および最良当てはめ解析を適用することにより、複数のベクトルにより形成される第１平面を特定し、
ｃ．第２センサに対して、（１）各端部を、第２センサの焦点を始点とするベクトルに変換し、第２センサの前記較正に基づく空間に投影し、（２）標準外れ値除外および最良当てはめ解析を適用することにより、複数のベクトルにより形成される第２平面を特定し、
ｄ．第１および第２平面の交点を決定し、
ｅ．前記交点と前記初期位置に基づき方位角調整角補正値を算出する、
ステップを実行するよう構成されたプロセッサ、
を有するモニタ。
【請求項２】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記ステップ（ａ）で検出された端部の一組が、所定の閾値より大きいかを判断し、
ｇ．前記ステップ（ｆ）の判断が肯定的である場合に、前記ステップ（ｅ）で算出された前記方位角調整角補正値に基づきボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を含む、請求項１に記載のモニタ。
【請求項３】
信号を前記プロセッサに送信するよう構成されたボタンを更に有し、前記プロセッサは前記ステップ（ａ）乃至（ｅ）の開始前に前記信号を待機することを特徴とする、請求項２に記載のモニタ。
【請求項４】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記ステップ（ｅ）で算出された方位角調整角補正値が所定の範囲内であるかを判断し、
ｇ．前記ステップ（ｆ）の判断が肯定的である場合に、前記ステップ（ｅ）で算出された前記方位角調整角補正値に基づきボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を含む、請求項１に記載のモニタ。
【請求項５】
前記所定の範囲は、前記初期位置から±２０度であることを特徴とする、請求項４に記載のモニタ。
【請求項６】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記ステップ（ａ）を所定の時間内に複数の画像に対して実行し、
ｇ．前記ステップ（ａ）で検出された端部が前記複数の画像に対して存在するかを判断し、
ｈ．前記ステップ（ｇ）の判断が肯定的である場合に、前記ステップ（ｅ）で算出された前記方位角調整角補正値に基づきボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を含む、請求項１に記載のモニタ。
【請求項７】
前記所定の時間は少なくとも０．５秒であることを特徴とする、請求項６に記載のモニタ。
【請求項８】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記方位角調整角補正値に基づきボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を含む、請求項１に記載のモニタ。
【請求項９】
前記モニタは更に、インジケータ、ディスプレイ、およびスピーカから成る組から選択された情報出力装置を有し、
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記方位角調整角補正値が算出された後に前記情報出力装置を起動すること、
を含む、請求項１に記載のモニタ。
【請求項１０】
前記モニタは更に、前記プロセッサに接続される傾斜センサを有し、
前記傾斜センサは地表接線に対する前記モニタの方向に基づき調整補正値を生成し、前記プロセッサは前記調整補正値に基づき前記方位角調整角補正値を算出することを特徴とする、請求項１に記載のモニタ。
【請求項１１】
前記初期位置は水平位置を含み、前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記ステップ（ｄ）の交点を、地表接平面に直交する平面上に投影し、
ｇ．前記交点および前記水平位置に基づき仰角調整角補正値を算出すること、
を含む、請求項１に記載のモニタ。
【請求項１２】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記ステップ（ａ）にて前記アライメントスティックを表す画像内に、前記プロセッサが水平な端部を検出出来ない場合、前記プロセッサは直近に算出された方位角調整角補正値を用いてボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を含む、請求項１に記載のモニタ。
【請求項１３】
前記アライメントスティックは、再帰反射性の棒またはゴルフクラブの柄であることを特徴とする、請求項１に記載のモニタ。
【請求項１４】
アライメントスティックと共に使用されるゴルフボール打ち出しモニタであって、
初期位置と、
前記アライメントスティックの画像を取り込み、その画像をプロセッサに伝達するよう構成されたセンサであって、既知の較正を有するセンサと、
プロセッサであって、
ａ．大幅なコントラスト変化を検出することで、前記アライメントスティックを表す画像内に水平な端部を検出し、
ｂ．各端部を、前記センサを始点とするベクトルに変換し、前記センサの較正に基づく空間に投影し、
ｃ．標準外れ値除外および最良当てはめ解析を適用することにより、複数のベクトルにより形成される平面を特定し、
ｄ．前記平面と地表接平面の交点を決定し、
ｅ．前記直線と前記初期位置に基づき方位角調整角補正値を算出する、
ステップを実行するよう構成されたプロセッサ、
を有するモニタ。
【請求項１５】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記ステップ（ａ）で検出された端部の一組が、所定の閾値より大きいかを判断し、
ｇ．前記ステップ（ｆ）の判断が肯定的である場合に、前記ステップ（ｅ）で算出された前記方位角調整角補正値に基づきボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を含む、請求項１４に記載のモニタ。
【請求項１６】
信号を前記プロセッサに送信するよう構成されたボタンを更に有し、前記プロセッサは前記ステップ（ａ）乃至（ｆ）の開始前に前記信号を待機することを特徴とする、請求項１５に記載のモニタ。
【請求項１７】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記ステップ（ｅ）で算出された方位角調整角補正値が所定の範囲内であるかを判断し、
ｇ．前記ステップ（ｆ）の判断が肯定的である場合に、前記ステップ（ｅ）で算出された前記方位角調整角補正値に基づきボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を含む、請求項１４に記載のモニタ。
【請求項１８】
前記所定の範囲は、前記初期位置から±２０度であることを特徴とする、請求項１７に記載のモニタ。
【請求項１９】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記ステップ（ａ）を所定の時間内に複数の画像に対して実行し、
ｇ．前記ステップ（ａ）で検出された端部が前記複数の画像に対して存在するかを判断し、
ｈ．前記ステップ（ｇ）の判断が肯定的である場合に、前記ステップ（ｅ）で算出された前記方位角調整角補正値に基づきボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を含む、請求項１４に記載のモニタ。
【請求項２０】
前記所定の時間は少なくとも０．５秒であることを特徴とする、請求項１９に記載のモニタ。
【請求項２１】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記方位角調整角補正値に基づきボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を含む、請求項１４に記載のモニタ。
【請求項２２】
前記モニタは更に、インジケータ、ディスプレイ、およびスピーカから成る組から選択された情報出力装置を有し、
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記方位角調整角補正値が算出された後に前記情報出力装置を起動すること、
を含む、請求項１４に記載のモニタ。
【請求項２３】
前記プロセッサが実行するステップは更に、
ｆ．前記ステップ（ａ）にて前記アライメントスティックを表す画像内に、前記プロセッサが水平な端部を検出出来ない場合、前記プロセッサは直近に算出された方位角調整角補正値を用いてボール飛行軌道算出の計算を行うこと、
を有する、請求項１４に記載のモニタ。
【請求項２４】
前記アライメントスティックは、再帰反射性の棒またはゴルフクラブの柄であることを特徴とする、請求項１４に記載のモニタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフボール測定システムに関する。より詳細には、本発明は、ゴルフボール打ち出しモニタをゴルフピンのような目標に対して位置調整（ａｌｉｇｎ）するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、２０１６年１１月１７日出願の米国仮出願第６２／４２２９７１号「ゴルフボール打ち出しモニタ位置調整方法およびシステム」、２０１７年２月１日出願の米国仮出願第６２／４５３４５４号「ゴルフボール打ち出しモニタ目標位置調整方法およびシステム」、２０１７年３月２７日出願の米国仮出願第６７／４７７４１８号「ゴルフボール打ち出しモニタ目標位置調整方法およびシステム」、および２０１７年４月２９日出願の米国出願第１５／５８２６５７号「ゴルフボール打ち出しモニタ目標位置調整方法およびシステム」の優先権を主張するものであり、これらの出願全てはここに参照により援用される。
【０００３】
ゴルフボール打ち出しモニタとは、ゴルフプレイヤーの技量向上を支援するための電子機器である。より詳細には、ゴルフクラブにより打撃された後のゴルフボールの初期軌道を解析し、ボールの予想される飛行経路情報をゴルフプレイヤーに示すために用いられる。飛行経路情報とは主に、ボールの速度、ボールの方向、回転、および予測飛行経路や距離を含む。打ち出しモニタは主に、プロセッサおよびディスプレイに連結する画像処理部を有する。該画像処理部は、プレイヤーがボールを打つとされる場所の近辺に、画像処理部のセンサをボールまたはティに向けた状態で位置調整される。
【０００４】
通常、ゴルフプレイヤーは使用前にモニタを手動にて位置調整する。モニタは、初期飛行パラメータおよびその時点での位置調整に基づき、ゴルフボールの最終的な位置を含む飛行の特徴を算出する。このようなモニタは、２００９年１月２９日発行の米国特許第７,３２４，６６３号「飛行パラメータ測定システム」、２００７年１１月６日発行の米国特許第７，２９２，７１１号「飛行パラメータ測定システム」、２０１０年１月５日発行の米国特許第７，６４１，５６５号「打ち出しモニタ用ゴルフボールの位置調整検出方法および装置」、２００９年３月３日発行の米国特許第７，４９７，７８０号「統合型ゴルフボール打ち出しモニタ」、２００９年６月２日発行の米国特許第７，５４０，５００号「ゴルフ用折り畳み式打ち出しモニタ」、および２０１５年２月１０日発行の米国特許第８，９５１，１３８号「ゴルフクラブヘッド測定システム」を含む多数の特許出願において本願発明の発明者によって開示されており、これらの特許の全部について、ここに参照により援用する。
【０００５】
望ましいパラメータには、一般的に方位角と呼ばれるボールの左右の軌道がある。方位角は、定めた目標の近くにボールが終着するかを決定する上で特に重要なパラメータの一つであり、その他の要因にはボールの速度、回転、打ち出し角度、および風が含まれる。光学系であれば、測定は通常、打ち出しモニタの外装筐体に対して行われる。プレイヤーが目標（例えばピン）への到達を試みるうえで、ボールの飛行経路および最終位置を正確に予測するために、モニタは目標に向けて正確に位置調整される必要がある。従って、適切な方位角に向けた位置調整なしでは、モニタによるボール飛行計算は不正確なものとなる。通常ユーザは、外装筐体の前面が、目標に繋がる直線経路と平行になるようモニタを位置調整する。モニタは、自身が目標に向けて正しく位置調整されているという前提に基づきその計算を行う。しかし、モニタの筐体は比較的幅狭（１０インチ未満）の場合もあり、入念に位置調整しても数度のずれを生じ得る。ティの位置で最初に生じたこのような誤差は、グリーンにおいては非常に大きな誤差となり得る。それにもかかわらず多くのユーザは、可能な限り正確な位置調整を行なおうともせずに、ただゴルフバッグからモニタ取り出して大まかに位置調整して設定を済ますに留まる。
【０００６】
そこで必要とされているものは、より正確なボール飛行軌道を得るための計算の一部として、モニタが方位角調整補正値（ａｚｉｍｕｔｈ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）を使用することにより、ユーザが簡単かつ正確にゴルフボール打ち出しモニタを位置調整可能にするシステムおよび方法である。
【発明の概要】
【０００７】
ゴルフボール打ち出しモニタを位置調整するためのシステムおよび方法がここに開示される。当該モニタは、初期位置（ｄｅｆａｕｌｔ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）と、アライメントスティック（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｓｔｉｃｋ）の画像を取り込みその画像をプロセッサへ伝達するよう構成された画像センサと、を有する。プロセッサは、以下のステップを実行するよう構成される。（ａ）アライメントスティックを表す画像内に、大幅なコントラスト変化を検出することで水平な端部を検出、（ｂ）各端部を、センサの焦点を始点とするベクトルに変換し、センサの較正（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）に基づく空間に投影、（ｃ）標準外れ値除外および当てはめ解析により、複数のベクトルにより形成された平面を特定、（ｄ）この平面と地表接平面との交点を決定し、（ｅ）この直線とモニタの初期位置とに基づき方位角調整角補正値（ａｚｉｍｕｔｈ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ａｎｇｌｅ  ｏｆｆｓｅｔ）を算出する。算出された方位角調整角は、その後ボール飛行軌道算出の調整に使用してもよい。
【０００８】
当該システムおよび方法は、複数のセンサを備えるモニタに拡張してもよい。この場合各画像センサがアライメントスティックの画像を取り込み、取り込んだ画像をプロセッサに伝達するよう構成される。プロセッサは、以下のステップを実行するよう構成される。（ａ）アライメントスティックを表す画像内に、大幅なコントラスト変化を検出することで水平な端部を検出し、（ｂ）各端部を、センサの焦点を始点とするベクトルに変換し、センサの較正に基づく空間に投影、これを両センサに対して実行、（ｃ）標準外れ値除外および当てはめ解析により、複数のベクトルにより形成された複数の平面を特定、（ｄ）この複数の平面と地表接平面との複数の交点を決定し、（ｄ）この直線とモニタの初期位置に基づき方位角調整角補正値を算出する。算出された方位角調整角は、その後ボール飛行軌道算出の調整に使用してもよい。
【０００９】
単一センサ型および複数センサ型の両システムにおいて、ステップ（ａ）における端部一組が所定の閾値より大きいかを判断させてもよい。これにより、アライメントスティックであると見なされる物の端部の数に満たない人工物やその他の物体を画像として取り込まないように出来る。これらの両システムにおいて、算出された方位角調整角補正値を所定の範囲と対比させ、画像内に検出された物がアライメントスティックと見なせるものであるかを確認してもよい。
【００１０】
本発明のその他のシステム、方法、特徴、および特長は、以下の図面および詳細な説明の検討により当業者にとって自明となるべきものである。本開示はそのような更なるシステム、方法、特徴、および特長を、本発明の範囲内に含むことも意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、打ち出しモニタの初期位置と実際の目標の方位との差を示す図である。
【図２】図２は、打ち出しモニタの各部の概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、アライメントスティックの提示を待機する打ち出しモニタを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、アライメントスティックを検出する打ち出しモニタを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、ゴルフボールの提示を待機する打ち出しモニタの図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ゴルフボールを検出する打ち出しモニタを示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、複数センサ型モニタにおいてアライメントスティックを検出し方位角調整補正値を算出する方法の詳細を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、単一センサ型モニタにおいてアライメントスティックを検出し方位角調整補正値を算出する方法の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図６は、２つの異なる目標方位を含むゴルフコースホールの平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、２センサを備えたシステムの右上斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、２センサを備えたシステムの上面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、２センサを備えたシステムの正面図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、２センサを備えたシステムの左上斜視図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、２センサを備えたシステムの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ここに、本発明を実施するために発明者により考慮されたいかなるベストモードをも含む、本発明の特定の例を複数示す。これら特定の実施形態は添付の図面に例示される。本発明はこれら特定の実施形態と併せて説明されるものであるが、本発明を、記述または図示された実施形態に限定することを意図するものではないと理解されるべきである。むしろ、添付する請求項にて定義する本発明の精神と範囲に含まれ得る代替物、変更、同等物を含むことが意図されている。
【００１３】
以下の記述において、本発明に対する充分な理解を得るべく多数の事柄が詳述されている。本発明の特定の実施例は、これらのうち一部または全ての特定項目がなくても実施可能である。また別の例においては、本発明を不必要に不明瞭にすることのないよう、当業者に周知の処理工程の詳細は記述されていない。本発明の各種技術および機構は、明確化のため場合により単数形で記述される。しかしながら、一部の実施例は、特に断りのない限り、一つの技術や機構の複数回の重複を含むものである。同様に、ここに図示および記述された方法の各ステップは、特定の実施形態において必ずしも記述の順に実行されるものでもなく、あるいは全く実行されなくてもよい。すなわち、ここに説明する方法を実現するために含まれる行程は、記述のものよりも多くても少なくてもよい。更に、本発明の技術および機構は、２以上の物体間における連携、関係、および通信を表す場合もある。物体間の連携または関係とは、必ずしも直接的で阻害されない連携を意味する物ではなく、当該２つの物体間に常駐または発生し得る他の各種物体または処理も含むものである。すなわち、特に断りのない限り、ここに記された連携とは必ずしも直接的で阻害されない連結を意味するものではない。
【００１４】
下の構成例の一覧は、図１乃至６に対応し、参照符号は明細書および図面を通じて対応する特徴を示すものであって参照を容易にするために設けられる。
【００１５】
打ち出しモニタ  １０
【００１６】
プロセッサ  １５
【００１７】
バッテリー  ２０
【００１８】
画像センサ  ２５、２５−１、２５−２
【００１９】
光源  ３０、３５
【００２０】
調整探索インジケータ  ４０
【００２１】
調整完了インジケータ  ４５
【００２２】
ボール探索インジケータ  ５０
【００２３】
待機インジケータ  ５５
【００２４】
キーパッド  ６０
【００２５】
ディスプレイ  ６５
【００２６】
スピーカ  ７０
【００２７】
マイク  ７５
【００２８】
傾斜センサ  ７８
【００２９】
センサ走査領域  ８０
【００３０】
アライメントスティック  ８５
【００３１】
ゴルフボール  ９０
【００３２】
打撃領域  ９５
【００３３】
目標への実際の方向  １００
【００３４】
モニタの初期位置  １０５
【００３５】
方位角調整角補正値  １１０
【００３６】
アライメントスティック検出および調整補正値算出実行方法の処理（複数センサ型システム）  １３５−１９５
【００３７】
アライメントスティック検出および調整補正値算出実行方法の処理（単一センサ型システム）  ２００−２６０
【００３８】
低ハンディキャップ目標線  ３０２
【００３９】
高ハンディキャップ目標線  ３０４
【００４０】
水平端部  ３０５
【００４１】
地面  ３０７
【００４２】
ベクトル  ３１０−１、３１０−２
【００４３】
第１面  ３１５−１
【００４４】
第２面  ３１５−２
【００４５】
交点  ３２０
【００４６】
本出願では、ゴルフプレイヤーが場内目標物に対して打ち出しモニタの方位角調整を確定させることが出来る新たな方法を説明する。この方法では、プレイヤーにより一般的に使用されるゴルフ用アライメントスティックを利用する。このスティックは、長尺で直線的、かつゴルフバッグに容易に収納される。開示の方法において、プレイヤーはアライメントスティックをセンサ走査領域内に配置する（通常、目標を指すように地面に配置する）だけで、スティックはモニタのセンサ機構により自動的に検出される。プレイヤーは、スティックが検出されたことを可聴音やディスプレイ、インジケータによって報知されるが、ボタンを押す等、方位角調整を完了させるために打ち出しモニタに働きかける必要は一切ない。スティックを取り除くと、装置は、センサ走査領域にそれまで配置されていたスティックの方位角に対するボールおよびクラブの方位角を報知する。要求により、スティックの方向に対するボール打ち出し角も報知可能である。モニタによる検出をより簡単に行うため、スティックは再帰反射性の材質を有していてもよく、これが望ましい実施形態でもある。
【００４７】
この打ち出しモニタにより、モニタの位置調整、ゴルフボールの適正な位置への配置、ゴルフボールが打ち出し可能であることのゴルフプレイヤーへの表示、および打ち出されたゴルフボールに関する測定および飛行経路の情報の提示を行うための自動化処理が可能になる。現在の技術で適正な打撃位置を確定するためには、試行錯誤、物理的な測定支援、または複数回の試験的打撃とそれに続く位置やパラメータの調整が求められる。更に、現在の技術では、望まない外部要因やボールとクラブ間の接点の変化が要因で、誤って起動する場合や、全く起動しない場合もある。
【００４８】
打ち出しモニタは、様々な場所で使用可能な単体携帯装置として構成されることが望ましい。例えば、練習場、チップショットを打つような場所、パット用グリーン、屋内練習施設、またはクルーズ船上でも使用可能である。当然ながら、当該打ち出しモニタはこれらの場所のために限られたものではない。通常プレイヤーは、自身のスイング動作に対する即座の反応を得るためにこの打ち出しモニタを使用する。また、打ち出しモニタは、プレイヤーが、標準的なゴルフボール、練習用ゴルフボール、練習場所にあるボール、または自身の普段のゴルフクラブで使用出来るように構成されている。このため、この打ち出しモニタの便益を得るための特別な設備や設定は、プレイヤー自身に必要ない。
【００４９】
この打ち出しモニタには、使用前の設定および準備が簡便に行えるという利点があり、プレイヤー当人に求められる入力は最低限のものである。また、プレイヤーの入力を全く必要としない場合もある。更に、この打ち出しモニタは、概ね全種のゴルフボールとクラブ（パター、チッパー、ショートアイアン、ロングアイアン、ウッド、ドライバ）に対応している。例えば、プレイヤーはこの打ち出しモニタを練習場のティ脇に配置し、起動、ボールを配置、そしていずれかのクラブでボールを打てばよい。どのボールを打撃するか、またどのクラブを使用するか、等をプレイヤーがモニタに知らせる必要はない。更に、予定する打撃の種類がチップであるかドライブであるかをモニタに知らせる必要もない。この簡便性のため、プレイヤーは設定の手間なく自らのゴルフの練習に集中可能になる。
【００５０】
この打ち出しモニタは、練習場における指導支援としての使用が可能である。ただし、例えばチッピング指導、パッティング指導、クラブ試用、またはゴルフシミュレーション用ゲームやコンピュータの入力装置として等、多くの目的のために有益に使用可能であり、その目的は必ずしも限定されない。この打ち出しモニタは、打ち込み練習場付近のグラウンド上に配置する場合も対応可能である。打ち込み練習場は、各プレイヤーに対して間隔を空けて設けられ、人工芝によるマットか間仕切りで互いに隔てられていることが多い。或いは、比較的自由な形式に設けられている練習場もあり、プレイヤーに自由に場所を選ばせ、打ち出しモニタの自由な配置を許容している場合もある。多くの場合練習場のスペースが限られているため、打ち出しモニタは、プレイヤーがボールを打ち込むとする場所から１乃至２フィート程度の距離に配置される。
【００５１】
図１は、ボール９０と併せたモニタ１０の配置を示している。目標への実際の方向は矢印１００にて示し、モニタの初期位置は矢印１０５にて示す。方位角調整角補正値１１０はこの場合、約２２度である。この補正により、モニタからユーザに出すべき指示の量が抑制される。モニタは、定めた目標への実際の方向がなければ、例えば、定めたゴルフボールの飛行経路情報からのずれを出すことが出来ない。そしてこれは、目標線の右か左へ打ち込みをしようとしているユーザにそれを示すことが出来るため、役立つ。
【００５２】
ここで、方位角調整補正値を決定するシステムおよび方法について説明する。図２は打ち出しモニタ１０の各部を示している。モニタ１０は、ゴルフボールの動きおよび配置を検出可能なセンサ２５、典型的なゴルフボール打撃音を検出するマイク７５、地表接線（水平線）に対する打ち出しモニタ１０を較正するための傾斜センサ７８、およびユーザによる情報入力やプロセッサ１５の制御を可能にするキーパッド６０等の入力装置と接続されている、プロセッサ１５を含む。これらの入力装置のうち使用されるものは一部であっても全部であってもよい。センサ２５は、画像走査領域を立体的に観測するため、実際には２つのセンサを備えて、モニタによる演算の正確性を向上させてもよい。モニタは、センサ２５が鮮明な画像を生成し処理出来るように、打ち込み箇所を照射する光源３０および３５を備えていてもよい。これらのランプは可視光スペクトルによるものであってもよく、或いは赤外スペクトル等のその他のスペクトルによるものであってもよい。これらのランプは、周囲が特に暗い場合に、低価格であるＣＭＯＳシャッター系を使用可能にするための補助として用いられてもよい。プロセッサ１５はＬＣＤ画面等のディスプレイ６５、インジケータ４０、４５、５０、５５、およびスピーカ７０へ情報を出力可能である。これらの情報出力装置のうち使用されるものは一部であっても全部であってもよい。なお、より高性能な光源、ランプ、ＬＣＤディスプレイ、音声インジケータが使用されてもよい。
【００５３】
プロセッサ１５は、ボールの配置検出（例えば米国特許第７，６４１，５６５号や第７，４９７，７８０号に開示）、飛行パラメータの算出（例えば米国特許第７，３２４，６６３号に開示）、装置の地表接平面に対する位置調整（例えば米国特許第７，２９２，７１１号に開示）、およびインパクト中のゴルフクラブのヘッドの位置（例えば米国特許第８，９５１，１３８号に開示）、を含む複数の演算を実行可能に構成され得る。
【００５４】
ここで図３Ａを参照し、プレイヤーの視点による目標位置調整方法を説明する。打ち出しモニタ１０は、ボールが打ち出しされる場所の正面に配置される。本実施形態において、センサ２５には、センサ２５による物体検出が可能であるセンサ走査領域８０がある。打ち出しモニタ１０は、位置調整探索インジケータ４０を点灯し、ユーザにアライメントスティック８５をセンサ走査領域８０内へ移動させるよう指示する。システムはアライメントスティック８５を自動的に探すことも可能であり、或いはユーザが位置調整モードを起動しモニタ１０にスティック８５を検出させてもよい。いずれの場合も、ユーザはアライメントスティック８５を走査領域８０に移動させ、スティック８５が目標を指すようにする。スティック８５は打ち出しモニタ１０の前面よりも長さがあるため、より正確に目標に位置合わせすることができる。アライメントスティック８５は、位置調整の目的のみに使用されるものであってもよい。そのような単目的のアライメントスティックは、ゴルフ指導支援に従来から用いられ，ゴルフプレイヤーの持ち物に含まれることが多い。ゴルフクラブをアライメントスティック８５として用いてもよい。一旦スティック８５がセンサ走査領域８０内に配置されると、モニタ１０はこのスティックを検出し、後にゴルフボールの弾道算出に用いられる方位角調整補正値の算出を行う。これについては図５Ａおよび５Ｂを用いて詳細を後述する。打ち出しモニタ１０は、調整完了インジケータ４５（図３Ｂ）を点灯して打ち出しモニタ１０が位置調整されたことを報知し、続いてユーザは、図４Ａに示すようにゴルフボール９０を提示する。このとき、ユーザはスティック８５を動かさないままゴルフボールを提示しても、スティックをセンサ走査領域８０外に移動させてゴルフボールを提示してもよい。モニタ１０は算出されたばかりの方位角調整角補正を記憶し、ボール飛行軌道の計算に使用出来るようにする。
【００５５】
通常、センサ２５は、ボルフボールの特性を適正に識別し測定するための速度と分解能特性の組み合わせを備えている。これにより、センサ走査領域８０において打ち出しモニタ１０が確実かつ安定的にゴルフボールを検出することが出来る。例えば、図４Ａに示すように、ゴルフボール９０が走査領域８０外にあると、打ち出しモニタ１０はゴルフボール９０の存在を確実に検出することが出来ない。打ち出しモニタ１０は、プレイヤーに状態情報を示すためのボール探索インジケータ５０も備えている。図４Ａに示すような場合、打ち出しモニタ１０はゴルフボール９０を探索しても位置を特定できない。そのため、プレイヤーはゴルフボール９０をセンサ２５の真正面付近の位置に手で動かすことになる。打ち出しモニタ１０は、図４Ｂに示すようにゴルフボール９０が打撃領域６５内にあると判断すると、待機インジケータ光５５により、プレイヤーがボールを打撃開始してもよい状態であることが示される。音声インジケータ等、その他のインジケータを使用して、ボールが適正な打撃領域にあることを示してもよい。ボール９０が打撃領域９５に入ったところで、プレイヤーはゴルフボール９０を場内に打ち出す。ゴルフボール９０が打ち出されると打ち出しモニタ１０はこれを検出し、ゴルフボール９０の速度と方向、そして回転を測定する。打ち出しモニタ１０は、これらの測定値を使用してプレイヤーに飛行経路情報を示すが、これらの情報は方位角調整角補正値により補正されてもよい。この飛行経路情報は、ディスプレイ６５にて視覚的に表示しても、スピーカ７０により音声で示してもよく、或いはゴルフシミュレーションゲームやトレーニングプログムの一部としてデータを使用可能な別のコンピュータシステムに出力されてもよい。また、プレイヤー毎に定義された制限に従って合否インジケータを表示するよう設定されていてもよい。この場合、プレイヤーは直近のスイングの質に関する簡易評価を短時間で受け取ることができる。ゴルフボール９０の配置を検出するより詳細な方法およびシステムと、打ち出しパラメータを捕捉する装置の設定に関しては、本願と同一の発明者による特許であり同一の譲受人に譲渡されている米国特許第７，６４１，５６５号および第７，４９７，７８０号に開示されている。打ち出しモニタ１０はインジケータ４０、４５、５０、５５を伴うものとして説明されたが、各種表示・報知・指示はこれらに代えてディスプレイ６５やスピーカ７０によりユーザに提示されてもよい。
【００５６】
図５Ａおよび５Ｂを参照し、アライメントスティックを検出する方法および調整補正値算出の実行について詳細を述べる。図３Ａおよび３Ｂを参照し前述したとおり、アライメントスティック８５の導入のため、センサ２５システムは打撃領域を走査する。プロセッサ１５はセンサからの画像を解析し、アライメントスティック８５の存在の有無を検出する。アライメントスティック８５の検出は、次のような既知の条件に基づく。すなわち、アライメントスティック８５は長く直線的である、アライメントスティック８５は通常草かマットである背景に対して際立っている、また場合により、打ち出しモニタ１０に対してスティック８５は既知の位置関係にて提示される。これらのうち最後の条件については、プレイヤーが過去に、打ち出しモニタを目標に対して概ね位置合わせされた向きに配置した経験から導かれる。アライメントスティック８５が検出されると、プロセッサ１５はスティック８５が所定の時間同じ位置にあることを確認、その配置を記録し、モニタが位置調整されボール打ち出しの記録開始が可能であることをユーザに通知する。
【００５７】
アライメントスティック８５の検出は、スティックにより形成される３次元直線を検出する２つの独立したセンサで行われる形態が望ましいが、測定の正確性は低下するものの単一のセンサを使用することも可能である。２つのセンサは、レンズの歪曲収差と、互いに対する相対的な位置が既知であるものとして較正を行ってもよい。この較正により、センサの焦点を始点として発せられる、各画素についてのベクトルをシステムが認識する。ここに記述の実施形態の場合、打ち出しモニタ１０は、図１に示すように打撃軌道に対してほぼ直角の位置に配置されている。センサ２５は打撃領域の画像を所定の時間取り込む。アライメントスティック８５が提示されると、スティック８５はセンサ走査領域内にて略水平に映る。プロセッサ１５は以下の方法１３５（図５Ａ）を実行する。
ａ．ステップ１４０：センサ走査領域の画像を２つのセンサから取り込む。
ｂ．ステップ１４５：各センサからの各画像について、各画像列に対して周辺の画素を除き（ｓｕｂｔｒａｃｔ）、水平な端部を表す大幅なコントラスト変化を検出する。
ｃ．ステップ１５０：各センサからの各画像について、各端部を、センサの焦点を始点とするベクトルに変換し、センサの較正に基づき該端部と交差する空間に投影し、標準外れ値除外および当てはめアルゴリズムを用いて、これらのベクトルにより形成される平面を検出する。
ｄ．ステップ１５５：処理を続行する上で充分な数の端部があるかを判断する。端部の数が不十分であった場合、ステップ１４０に戻る。このステップにより、アライメントスティック８５に求められる端部の数に満たない人工物やその他の物体を画像内に捉えないようにする。実施形態によっては、全打撃領域に対する平均的空間分解能が既知である。これらの情報により、ボール、クラブ、靴等の視野に入り得る典型的な物体の大きさが判断可能になる。スティックは長尺で、その配置は概ね既知である（水平方向が望ましい）ことから、既知の物体に対して充分に多い数の点が用いられる。例えば、ボールは１．６８インチとして知られており、またクラブは概ね３乃至５インチであるので、１２インチ以上に相当する点に近似する数を、この閾値を設定する上での適正な数とすることが出来る。
ｅ．ステップ１６０：充分な数の端部があれば、センサから得られる後続の画像にこの端部が所定の時間維持されているかを判断する。これにより、センサ走査領域の水平方向の物体は実際に意図的に配置されたものであって、アライメントスティック８５である可能性が高いとの判断が出来る。所定の時間とは、少なくとも０．５秒であることが望ましい。
ｆ．ステップ１６５：２つの面の交点を検出する。これがアライメントスティックの３次元直線を表す。
ｇ．ステップ１７０：この３次元直線を地表接平面、すなわち図１に示すような上面図に投影する。地表接平面をより正確に特定するため、モニタの傾斜センサ７８を使用してもよく、これにより最終的な方位角調整角補正値算出の精度が向上する。
ｈ．ステップ１７５：この３次元直線と、打ち出しモニタ座標系の自然姿勢すなわちモニタの初期位置１０５との間の方位角調整角補正値１１０を算出する。
ｉ．ステップ１８０：方位角調整角補正値が方位角の所定範囲内であるかを判断する。この角度は、モニタの初期位置から±２０度の範囲が望ましい。所定範囲内でない場合、ステップ１４０に戻る。このステップにより、検出される物体がアライメントスティックとは全く異なるものであるかが判断される。例えば、ユーザが不用意に、自然姿勢における打ち出しモニタの座標系から大きく外れるようにゴルフクラブを置いたような場合、位置調整に使用する意図のものではないと判断可能である。更に、ステップ１８５として、目標に対しより正確に並んだ配置となるようモニタの位置を調整するように、モニタがユーザに指示してもよい。これは、ユーザによるモニタの初期配置が位置合わせから大きく外れ、補正係数が大きくなりがちな際に有益となり得る。立体画像処理において、目標への実際の方向が打ち出しモニタの座標系の自然姿勢に近いほど、方位角調整角補正値の算出は正確なものとなる。
ｊ．ステップ１９０：角度を記録しユーザに通知する。
ｋ．ステップ１９５：算出された方位角調整角補正値を、ボール飛行軌道算出に使用する。
ｌ．また、ステップ１４０に戻り、アライメントスティックの存在についてセンサからの画像を検索してもよい。何も検出されない場合は、直近の調整角補正値を引き続き用いてボール飛行軌道算出を行う。
【００５８】
スティックを含む平面を特定する別の技術として、ステップ１５０で検出されたベクトルとセンサ較正空間における任意の平面とのの交点を検出してもよい。この平面はどの平面でもよいが、センサから発するベクトルに略直交し、システム較正の座標軸のうちの一方の上に配置されるものが最適である。複数のベクトルが任意の平面上で２次元の複数の点に変換されると、外れ値除外および直線当てはめの扱いが格段に容易になる。直線当てはめが行われた後、スティックを含む平面は、検出された当該直線上の任意の２点とセンサの焦点によって形成される。
【００５９】
別の方法として、標準外れ値除外および直線当てはめ法を用いて、取り込んだ画像に直線を直接配置する方法がある。この方法は、レンズが整流型であり歪曲収差が小さい場合に効果がある。歪曲収差が大きいシステムの場合、スティックは湾曲して映るため直線の検出が困難な場合がある。センサ画素空間に直線を検出した後、当該直線上の２点が３次元空間に投影され、スティックを含む平面を検出することが出来る。
【００６０】
またこの方法で、モニタ１０の相対仰角補正値を算出することも出来る。上述のステップ（１７０）からの情報を用い、この方法で地表接平面に直交する平面上に３次元直線を投影することが出来る。この３次元直線とモニタの初期位置との間で、仰角調整角補正値が算出される。方位角に対する初期位置は上述したが、初期位置は打ち出しモニタ座標系の自然高度位置（すなわち、水平方向の位置調整）を含むものであってもよい。これは、モニタが傾斜センサを備えていない場合に有効となり得る。この場合、モニタは方位角調整角補正値だけでなく仰角調整角補正値も算出可能である。これら算出された補正値はボール飛行軌道の生成に使用され、より正確なボール飛行算出結果につながる。
【００６１】
上述のとおり、モニタはセンサ画像を検索して、アライメントスティックの可能性がある物体を自動的に検出するようプログラムされている。モニタの起動に伴い、打ち出しモニタの座標系の自然姿勢、すなわちモニタの初期位置１０５を初期値として選択することも、ユーザにアライメントスティックを提示させるよう求める指示を表示して、位置調整の誤差を算出しボール飛行軌道の算出に使用することも出来る。
【００６２】
上述の方法は、単一のセンサを備えたモニタに適用することも出来る。図５Ｂに示すこの方法２０５は、以下のステップを含む。
ａ．ステップ２１０：センサ走査領域の画像を１つのセンサから取り込む。
ｂ．ステップ２１５：アライメントスティックを表す画像から、大幅なコントラスト変化を検出し、水平な端部を検出する。
ｃ．ステップ２２０：各端部を、センサの焦点を始点とするベクトルに変換し、センサの較正に基づき各端部と交差する空間に投影し、標準外れ値除外および当てはめアルゴリズムを用いて、これらのベクトルにより形成される平面を検出する。
ｄ．ステップ２２５：処理を続行する上で充分な数の端部があるかを判断する。端部の数が不十分であった場合、ステップ２１０に戻る。このステップにより、アライメントスティック８５に求められる端部の数に満たない人工物やその他の物体を画像内に捉えないようにする。
ｅ．ステップ２３０：センサから得られる後続の画像にこの端部が所定の時間維持されているかを判断する。
ｆ．ステップ２３５：平面と地表接平面との交点を検出する。これがアライメントスティックの直線を表す。
ｇ．ステップ２４０：この直線とモニタの初期位置に基づき、方位角調整角補正値を算出する。
ｈ．ステップ２４５：方位角調整角補正値が所定範囲内であるかを判断する。所定範囲内でない場合、ステップ２１０に戻る。更に、ステップ２５０として、目標に対しより正確に並んだ配置となるようモニタの位置を調整するように、モニタがユーザに指示してもよい。
ｉ．ステップ２５５：角度を記録しユーザに通知する。
ｊ．ステップ２６０：算出された方位角調整角補正値を、ボール飛行軌道算出に使用する。
ｋ．また、ステップ２１０に戻り、アライメントスティックの存在についてセンサからの画像を検索してもよい。何も検出されない場合は、直近の調整角補正値を引き続き用いてボール飛行軌道演算を行う。
【００６３】
ここに説明されたシステムおよび方法を用いることにより得られる更なる利益としては、異なる目標が選択された場合にモニタを動かす必要がない点が挙げられる。例えば図６において、ハンディキャップの数値が低いプレイヤーであれば、グリーンに一打で打ち込むよう試みるために、モニタを目標線３０２に定めるような場合がある。一方、ハンディキャップの数値が高いプレイヤーであれば、一打目でフェアウェイの中程まで飛ばし、グリーンまで二打で到達させる方がよいと考える場合もある。そのため、後者のプレイヤーは目標線３０４にモニタを定める。アライメントスティック８５を僅かに異なる向きで示すことにより、モニタ１０を動かさずとも、どちらの目標に対してもモニタを位置合わせすることが出来る。
【００６４】
図７Ａ乃至７Ｅは、センサの既知の較正の使用により、方位角調整角補正値および相対仰角補正値の算出に使用可能な平面の生成を示すものである。図７Ａは２つの画像センサ２５−１および２５−２を示すシステムの右上斜視図である。センサ（２５−１、２５−２）は地面３０７上に置かれたアライメントスティック８５を表す水平方向端部３０５を検出する（ステップ１４５参照）。その後、第１センサ２５−１の較正に基づき、第１センサ２５−１の焦点を始点とする複数のベクトル（３１０−１）を、水平端部３０５と交差する空間に投影する（ステップ１５０参照）。ベクトル３１０−１に基づき、システムは第１平面３１５−１を決定する（ステップ１５０参照）。これを第２センサ２５−２に対しても繰り返し、ベクトル３１０−２を使用して第２平面３１５−２を決定する。これら２つの平面の交点３２０が、アライメントスティックの３次元直線を表す（ステップ１６５参照）。図７Ｂに示すように、この交点が地表接平面（通常、地面３０７）に投影され、方位角調整角補正値が算出される。この交点は、図７Ｃに示すように、地表接平面に直交する平面にも投影されてもよく、それにより相対仰角補正値が算出出来る。図７Ｄおよび７Ｅはそれぞれ左上斜視図および側面図であり、第１および第２平面と各ベクトルをより明確に示すため、参照符号は省略されている。
【００６５】
上の例示的実施形態の記述は、当業者による本発明の実施または利用を可能にするために開示されるものである。これらの例示的実施形態に対する各種の変更は当業者に容易に認識されるものであり、ここに記載の包括的な原理は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の例示的実施形態にも適用可能である。従って、ここに開示の記載および図面は、本発明の公的な例示的実施形態の例であり、よって、本発明により広く考慮される主題の代表例として理解されるべきである。また、本発明の範囲は当業者に自明となり得る他の例示的実施形態も完全に含むものであり、従って本発明の範囲は添付の請求項によってのみ限定されるものであると理解されるべきである。
【図１】
2019536064.tif 000002
【図２】
2019536064.tif 000003
【図３Ａ】
2019536064.tif 000004
【図３Ｂ】
2019536064.tif 000005
【図４Ａ】
2019536064.tif 000006
【図４Ｂ】
2019536064.tif 000007
【図５Ａ】
2019536064.tif 000008
【図５Ｂ】
2019536064.tif 000009
【図６】
2019536064.tif 000010
【図７Ａ】
2019536064.tif 000011
【図７Ｂ】
2019536064.tif 000012
【図７Ｃ】
2019536064.tif 000013
【図７Ｄ】
2019536064.tif 000014
【図７Ｅ】
2019536064.tif 000015
【国際調査報告】
2019536064.tif 000016
2019536064.tif 000017