(57)【要約】【課題】ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの画像を撮影し、この画像に基づいてゴルフボールの運動を解析するゴルフボールの運動測定装置であって、市販の通常のゴルフボールを用いてゴルフボールの運動を解析することができるゴルフボールの運動測定装置を提供する。【解決手段】ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボール１０の複数枚の画像を撮影するカメラ１２と、上記画像においてゴルフボールの背景となるように配置された暗色の背景材１４と、カメラから上記画像が転送され、画像におけるゴルフボールの背景部分を画像処理により黒色にマスキングするとともに、この画像に基づいてゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの運動を解析する演算装置とを具備するゴルフボールの運動測定装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの複数枚の画像を撮影するカメラと、前記画像においてゴルフボールの背景となるように配置された暗色の背景材と、前記カメラから前記画像が転送され、前記画像におけるゴルフボールの背景材を除く背景部分を画像処理により黒色にマスキングするとともに、この画像に基づいて前記ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの運動を解析する演算装置とを具備することを特徴とするゴルフボールの運動測定装置。
【請求項２】
前記カメラは、１秒間に１５０〜３５０枚の画像を撮影する高速ビデオカメラであることを特徴とする請求項１に記載のゴルフボールの運動測定装置。
【請求項３】
前記ゴルフボールに光を照射する光源として、白熱灯および／またはハロゲンランプをさらに具備することを特徴とする請求項１または２に記載のゴルフボールの運動測定装置。
【請求項４】
ゴルフクラブがパターであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴルフボールの運動測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの画像を撮影し、この画像に基づいてゴルフボールの運動を解析するゴルフボールの運動測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの画像を撮影し、この画像に基づいてゴルフボールの運動を解析する方法として、特許文献１に記載されたものがある。この方法は、ボールにおける多数の拡散ドットの空間的関係を自動的に計算する方法において、（ａ）二つ以上の別個の時間にボールの少なくとも一つの画像を得る自動化段階と；（ｂ）画像の最初のグレイレベルを計算する自動化段階と；（ｃ）画像を平滑化し２進化する自動化段階と；（ｄ）画像におけるボールの数を位置決めし測定する自動化段階と；（ｅ）各ボールにおける拡散ドットの数を位置決めし測定する自動化段階と；（ｆ）計算したドットの数が各ボールにおけるドットの予定数に等しいことを確認する自動化段階と；（ｇ）ボールの運動特性を計算する自動化段階とを含むものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−６６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述した特許文献１の方法は、ゴルフボールの運動を解析するために表面に拡散ドットを印刷した特殊なゴルフボールを用いる必要があり、市販の通常のゴルフボールを用いてゴルフボールの運動を解析できるものではなかった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの画像を撮影し、この画像に基づいてゴルフボールの運動を解析するゴルフボールの運動測定装置であって、市販の通常のゴルフボールを用いてゴルフボールの運動を解析することができるゴルフボールの運動測定装置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】
【０００６】
本発明は、前記目的を達成するため、ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの複数枚の画像を撮影するカメラと、前記画像においてゴルフボールの背景となるように配置された暗色の背景材と、前記カメラから前記画像が転送され、前記画像におけるゴルフボールの背景材を除く背景部分を画像処理により黒色にマスキングするとともに、この画像に基づいて前記ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの運動を解析する演算装置とを具備することを特徴とするゴルフボールの運動測定装置を提供する。
【０００７】
本発明においては、ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールをカメラによって撮影するに当たり、予め想定されるゴルフボールの軌道部分の背景に暗色（黒色、黒褐色など）の背景材を配置したので、運動するゴルフボールを鮮明に撮影することができる。また、本発明では、演算装置内において、ゴルフボールの背景材を除く背景部分を画像処理により黒色にマスキングするので、実際の背景にかかわらず、画像におけるゴルフボールの背景部分を暗色にすることができる。したがって、本発明では、ゴルフボールの運動を解析する目印となる部分、例えばゴルフボールの輪郭、ゴルフボールに付された文字、数字、記号等などを演算装置が誤認識することなく、演算装置によってゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの運動を解析することができる。そのため、本発明によれば、特殊なゴルフボールを用いることなく、ゴルフボールの輪郭やゴルフボールに形成された文字、数字、記号等を利用してゴルフボールの運動を解析することができる。
【０００８】
本願発明に係るゴルフボールの運動測定装置によって測定するゴルフボールの運動としては、例えば、ゴルフクラブがパターの場合はゴルフボールの軌跡、速度、角速度等が挙げられ、ゴルフクラブがパター以外の場合は初速度、打ち出し角度（水平線に対する上方向角度、基準線に対する左右方向角度）、バックスピン量、サイドスピン量等が挙げられる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るゴルフボールの運動測定装置によれば、ゴルフボールの運動解析用目印を表面に印刷したような特殊なゴルフボールを用いることなく、市販の通常のゴルフボールを用いてゴルフボールの運動を解析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明は下記例に限定されるものではない。図１は本発明に係るゴルフボールの運動測定装置の一例を上方から見た配置図である。
【００１１】
本例のゴルフボールの運動測定装置は、ゴルフクラブ（本例ではパター、図示せず）よって打ち出されたゴルフボール１０の画像を撮影するカメラ１２と、上記画像においてゴルフボール１０の背景となるように配置された暗色の背景材１４と、カメラに接続されたモニタ付きコンピュータ（演算装置）１６とを具備する。本例では、ゴルフボール１０とカメラ１２との間の距離ａは７００〜９００ｍｍ程度、ゴルフボール１０の中心とカメラ１２の中心との間の距離ｂは１２０〜１４０ｍｍ程度、ゴルフボール１０の中心と背景材１４との間の距離ｂは１１０〜１３０ｍｍ程度に設定されている。なお、図１において、符号８は理想のパターヘッド軌道およびゴルフボール軌道の仮想線を示す。
【００１２】
カメラ１２は、１秒間に１５０〜３５０枚の画像を撮影することができる高速ビデオカメラ（ＣＣＤカメラ）であり、図中の線１８、２０の間はカメラ１２による撮影範囲を示す。一般的なビデオカメラは、１秒間に３０〜６０枚の画像を撮影するものであるから、上記高速ビデオカメラは、かなり高速で画像を撮るものである。レンズとしては、広角域から標準域を撮影できるように、焦点距離が６〜３５ｍｍのものを使用している。レンズの明るさは、室内でゴルフボールを撮影することがある一方、屋外でストロボを使用して高速なゴルフボールを撮影する場合もあるため、Ｆ１．０〜Ｆ４．５程度が好ましい。
【００１３】
また、本例では、カメラ１２とコンピュータ１６との間に外部メモリーを介在させず、カメラ１２からコンピュータ１６内のメモリーに直接に画像を転送するようになっている。外部メモリーを使用すると、転送速度が遅くなり、リアルタイムで解析できないなど、使用しにくくなるからである。カメラ１２からコンピュータ１６内のメモリーに直接に画像を転送する手法としては、例えば、高速なデータ転送が可能なシリアルインターフェースであるカメラ・リンク（Ｃａｍｅｒａ  Ｌｉｎｋ：高速シリアルデータ転送の規格）を利用する手法を挙げることができる。
【００１４】
背景材１４は、ゴルフボール１０側の表面が艶消しの暗色（黒色、黒褐色など）とされた板材で、ゴルフボール１０とゴルファーが立つ位置２２との間に垂直に設置されている。背景材１４の高さはゴルフボールの直径より大きい１０ｃｍ程度であり、長さ方向全体がコンピュータ１６のモニタの幅方向全体に写るように配置されている。また、モニタ画面の端の方は、画像の歪みが大きくなるため、背景材１４は、モニタの上下方向のほぼ中央の位置に映るように配置されている。
【００１５】
コンピュータ１６は、３つの機能を有する。第１の機能は、カメラ１２から転送された画像におけるゴルフボールの背景材を除く背景部分を画像処理により黒色にマスキングする機能である。この場合、図２に示すように、コンピュータ１６の内部において、ゴルフボールの背景材１４を除く背景部分２６を画像処理により黒色にマスキングする。これにより、コンピュータ１６内において、実際の背景にかかわらず、画像におけるゴルフボールの背景部分を暗色にして、コンピュータ１６がゴルフボールの運動を解析するための目印以外の目印を誤認識しないようにすることができる。この場合、ゴルフボールが存在する範囲、あるいはゴルフボールが存在することが予想される範囲を予め設定し、その外側部分のみを黒色にマスキングするようにしてもよい。なお、上記マスキングはモニタ画面に反映させてもよく、反映させなくてもよい。
【００１６】
コンピュータ１６の第２の機能は、上記複数の画像２４に基づいて、ゴルフクラブよって打ち出されたゴルフボールの運動を解析する機能である。この場合、例えば、ゴルフボールの画像からゴルフボールに印刷された文字、数字、記号等を検出し、次の画像のゴルフボールに印刷された文字、数字、記号等を次いで検出し、その変化量からゴルフボールのスピン量を求めることができる。また、各画像に映し出されたゴルフボールの輪郭を認識し、その画像から次の画像までのゴルフボール輪郭の所定箇所の移動量を計算することにより、ゴルフボール速度を計算することができる。また、図２に示すように、コンピュータ１６によりゴルフボールの両端の２点２８、２８を自動認識し、これらの中点３０を算出するとともに、中点３０の各時間における座標からゴルフボールの軌跡、速度を求め、ゴルフボールの両端の２点２８、２８と水平軸とのなす角度変化からゴルフボールの角速度を求めることができる。
【００１７】
コンピュータ１６の第３の機能は、上記ゴルフボールの画像およびゴルフボールの運動の解析結果をモニタおよび／またはプリンタに出力する機能である。
【００１８】
本例の装置では、図示していないが、ゴルフボールに光を照射する光源が設置され、これによって基準尺（後述）やゴルフボールが画像にさらに鮮明に写るようになっている。本例の装置は、パターにより打ち出されるゴルフボールを撮影するため、ストロボのような強い光源は必要ないが、ゴルフボールの画像に影が出ないように、複数方向からゴルフボールを照らすように光源を配置することが好ましい。この場合、ゴルフボールの高さと同じか下の方から光を照らすとよい。ゴルフボールは球体のため、下方が影になりやすいからである。また、パターにより打ち出されるゴルフボールを撮影する場合、光源としては、蛍光灯ではなく、白熱灯またはハロゲンランプが好ましい。蛍光灯では、放電によって流れる電子は、蛍光灯管内の水銀原子と衝突して紫外線を発生する。この紫外線が蛍光物質に照射され、可視光線になる。そのため、高速撮影では、モニタが明るくなったり、暗くなったりして不安定になり、好ましくない。一方、白熱電球は、タングステンのフィラメントに電流を流して、フィラメント自体の電気抵抗により２０００℃以上に加熱されて白熱化し、やや赤みを帯びた白色光を発する。このように、フィラメント自体が白色光を発するので、安定した光を得ることができる。また、ハロゲンランプは、一般の電球と同じように、コイル状のフィラメントを加熱して発光する。一般の電球では、高温のフィラメントからタングステンが徐々に蒸発し、バルブに付着して黒化現象を起こし、光束を低下させるが、ハロゲン電球では、封入したハロゲン元素の働きにより、蒸発したタングステンとハロゲン原子が結合し、タングステンがバルブに付着するのを防止する。これにより、発光効率を高めると同時に、点灯時間に伴う光束低下を抑え、長寿命化を実現する。このハロゲンランプには、両口金形ハロゲンランプという、蛍光管の形態に似た細長い電球がある。これを利用すると、ゴルフボールの転がりに沿って、ゴルフボールを一様な明るさで照らすことができる。
【実施例】
【００１９】
次に、図１の装置を用いてパターにより打ち出されたゴルフボールの運動を測定した実施例を示す。この場合、カメラ１２のレンズとしては焦点距離が８ｍｍ、明るさがＦ１．３のものを用いた。また、カメラ１２により、パターにより打ち出されたゴルフボールの画像を１秒間に２５０枚撮影した。本実施例では、下記手順でゴルフボールの運動を測定した。
【００２０】
（１）測定前に、画像データにおける距離や角度をコンピュータ１６に記憶させるための処理を行った。具体的には、図３に示すように、目盛が設けられた断面正方形の細長い基準尺３２をゴルフボールの配置位置を含むように仮想線８に沿って設置した。カメラ１２で基準尺３２を撮影し、その画像をコンピュータ１６に転送して、基準尺３２の複数の点の位置をコンピュータに記憶させた。具体的には、図４に示すように、カメラレンズの中心点から垂直な位置３４と、そこから左右に１５０ｍｍ離れた位置３６、３６の３点で、それぞれ４０ｃｍの長さの範囲３８をコンピュータ１６に認識させた。このように４０ｃｍの長さの範囲３８をコンピュータ１６に認識させるのは、レンズ等により画像が歪むため、各点で適当な長さの範囲をコンピュータ１６に認識させ、長さ補正を行うためである。これで距離の基準が得られた。また、この基準尺３２を利用して、コンピュータ１６に水平軸を記憶させた。図５に基準尺３２を撮影したモニタ画像３８を示す。図中４０は基準尺３２の目盛に該当する部分である。また、コンピュータ１６内においては、基準尺３２の外側部分を画像処理により黒色にマスキングしてある。
【００２１】
（２）図１に示した箇所にゴルフボール１０をセットし、ゴルファーがパターによりゴルフボール１０を打ち出し、この打ち出されたゴルフボールをカメラ１２により１秒間に２５０枚撮影した。そして、この画像を外部メモリーを介することなく直接にコンピュータ１６に転送した。
【００２２】
（３）前記のようにして、コンピュータ１６によって画像に基づいてゴルフボールの運動を解析するとともに、解析結果をモニタに表示した。本例では、図２に示したように、コンピュータ１６によりゴルフボールの両端の２点２８、２８を自動認識し、これらの中点３０を算出するとともに、中点３０の各時間における座標からゴルフボールの軌跡、速度を求めてグラフに表示し、ゴルフボールの両端の２点２８、２８と水平軸とのなす角度変化からゴルフボールの角速度を求めてグラフに表示した。上記グラフを図６、図７に示す。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るゴルフボールの運動測定装置の一例を上方から見た配置図である。
【図２】ゴルフボールのモニタ画像を示す概略図である。
【図３】図１の装置に基準尺を設置した状態を示す上方から見た配置図である。
【図４】基準尺のコンピュータに認識させる長さの範囲を示す図である。
【図５】基準尺のモニタ画像を示す概略図である。
【図６】ゴルフボールの速度および角速度を示すグラフである。
【図７】ゴルフボールの軌跡を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１０  ゴルフボール
１２  カメラ
１４  背景材
１６  コンピュータ
【図１】
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【図２】
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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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