(57)【要約】【課題】、身体上あるいは把持した器具上の点が略平面上に軌跡を描くゴルフスイングなどのスポーツ動作、その他の動作における前記平面の向きを手軽に診断、分析する装置を提供することを課題とする。【解決手段】測定対象点を１のビデオカメラまたは２以上の同期したカメラで撮像し、撮像した画像より前記測定対象点の画像上の２次元位置座標値を所定の動作範囲について検出し、検出された複数の位置座標から前記２次元平面内での近似楕円を算出した後、該近似楕円の長短軸比より測定対象点の円軌道の前記２次元平面に対する奥行き方向への傾きθを推定する。【選択図】          図７
2004208785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフスイングなどの身体の回転を伴う動作における身体または把持した器具上に任意に定めた測定対象点が動作中に描く円軌道の特徴を診断する動作診断装置であって、前記測定対象点を１のビデオカメラまたは２以上の同期したカメラで撮像し、撮像した画像より前記測定対象点の画像上の２次元位置座標値を所定の動作範囲について検出し、検出された複数の位置座標から前記２次元平面内での近似楕円を算出した後、該近似楕円の長短軸比より測定対象点の円軌道の前記２次元平面に対する奥行き方向への傾きを推定することを特徴とする動作診断装置。
【請求項２】
算出された近似平面若しくは近似円の特性値またはこれらの特性値を示す記号、直線、円弧線の少なくとも一つを、座標値算出のためにまたはこれとは別に撮像した動作の画像に重ね表示して診断結果を示すことを特徴とする請求項１に記載の動作診断装置。
【請求項３】
重ね表示する動作の画像として、前記座標値検出のために撮像した画像又はこれと同時に別途撮像した画像を多重表示処理した画像を用いることを特徴とする請求項２に記載の動作診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴルフスイングなどの身体の回転を伴う動作における個人の特徴を抽出する動作診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スポーツなどの動作を手軽に撮像し、これをコマ送りしたり、又は他の画像と比較したりして動作の分析を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、より詳細に分析を行う装置として、動作を２以上のカメラにより撮像された画像より身体あるいは器具の所定の所定の位置の３次元の位置座標を算出し、これから所定の点が描く軌跡を算出して診断、分析を行う装置が知られているが（例えば、特許文献２参照）、カメラを２台以上用いて３次元座標を得るため、大掛かりな装置となり、診断に時間がかかるという問題が有する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２８８０２６号公報
【特許文献２】
特開平０３−０２６２８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者らの研究によれば、ゴルフスイングなどのスポーツ動作、その他の動作において、身体上あるいは把持した器具上の点が略平面上に軌跡を描く場合が多く、その平面がいかなる方向を向いているのかが動作の成否を決める重要な要素であることが判明した。本願発明は、この平面の向きを手軽に診断、分析する装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はスポーツ、その他の身体の回転を従う動作における動作の特徴を分析し、動作の診断を行う装置にかかるものであり、以下の構成を有するものである。
１、ゴルフスイングなどの身体の回転を伴う動作における身体または把持した器具上に任意に定めた測定対象点が動作中に描く円軌道の特徴を診断する動作診断装置であって、前記測定対象点を１のビデオカメラまたは２以上の同期したカメラで撮像し、撮像した画像より前記測定対象点の画像上の２次元位置座標値を所定の動作範囲について検出し、検出された複数の位置座標から前記２次元平面内での近似楕円を算出した後、該近似楕円の長短軸比より測定対象点の円軌道の前記２次元平面に対する奥行き方向への傾きを推定することを特徴とする動作診断装置。
２、算出された近似平面若しくは近似円の特性値またはこれらの特性値を示す記号、直線、円弧線の少なくとも一つを、座標値算出のためにまたはこれとは別に撮像した動作の画像に重ね表示して診断結果を示すことを特徴とする前記１に記載の動作診断装置。
３、重ね表示する動作の画像として、前記座標値検出のために撮像した画像又はこれと同時に別途撮像した画像を多重表示処理した画像を用いることを特徴とする前記２に記載の動作診断装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
ゴルフスイングのクラブヘッドの軌道の特徴を診断する場合について説明する。
ゴルフスイングにおけるクラブヘッドは、ダウンスイング時に左腕が水平になった時点からインパクトの直後までほぼ円軌道を描く。ここでゴルフスイングを行う空間の座標方向を図１のように飛球水平方向をＸ0、鉛直方向をＹ0、身体正面水平方向をＺ0とすると、前記クラブヘッドの円軌道はおよそＸ0-Ｙ0平面の上部を-Ｚ0方向に傾けた平面上（以下「スイングプレーン」と言う）にあり、その傾き（以下「プレーン角度」と言う）は各人のスイングの特徴とされている。プレーン角度を診断するには、ダウンスイング中のクラブヘッドの３次元座標値を何らかの方法で計測し、平面を推測する方法が考えられるが、これを実現する装置は大掛かり且つ高価なものとなる。
【０００７】
ところで、ゴルファーの正面からゴルフスイングを撮像すると、前記クラブヘッドの軌道は前述のように傾いた平面上にあるため図２のように楕円状に見える。Ｘ0方向は傾きの影響が無いが、Ｙ0方向は傾きによってカメラからの視差が小さくなるためである。本願発明はこれを利用して軌道の画面奥行き方向への傾きを推定することで、プレーン角度の診断を、きわめて容易に且つ安価な装置で実現するものである。
【０００８】
以下、具体的にその方法を説明する。
まず、被験者の正面からゴルフスイングを撮像する。ＣＣＤカメラなどをコンピュータに接続し、直接コンピュータに動画を取り入れるのが最も簡便であるが、一般のビデオカメラなどの動画撮像機能を有するカメラで撮像した画像又は連写機能を有するデジタル式若しくはフィルム式の静止画カメラで連続撮像した画像をコンピュータに取り入れる方法もある。ゴルフのクラブヘッドを分析する場合、毎秒３０コマ以上、出来れば毎秒６０コマ以上の撮像間隔とするのが望ましいが、これより撮像間隔が長い場合は複数のスイングを撮像し、複数のスイング画像を使用してプレーン角度を求めることも出来るので、用途、必要とする精度等から適便選択すればよい。
【０００９】
次に、図３に示すようにコンピュータに取り込んだ画像から解析対象点の座標値を求め、これからプレーン角度を算出する。ここで言う座標値は撮像された画面上での２次元位置情報である。
【００１０】
以下に２次元の位置情報からプレーン角度を算出する原理を説明する。
図４に示すように、クラブヘッド部の軌道が半径Ｒでプレーン角度がθの円であるとする。実際の軌道と撮像される画像の関係は図５、図６のように表現でき、これより以下に示す数式１から４が導出される。
【数式１】
2004208785.tif 000003
【数式２】
2004208785.tif 000004
【数式３】
2004208785.tif 000005
【数式４】
2004208785.tif 000006
ｒｘ＝（ｄｘ-ｃｘ）/２  とすると数式５が導かれる。
【数式５】
2004208785.tif 000007
ｒｙ＝（ｂｙ-ａｙ）/２  とすると数式６が導かれる。
【数式６】
2004208785.tif 000008
これから数式５を用いてＲを消去して整理すると、数式７が得られる。
【数式７】
2004208785.tif 000009
ところで、ｒｘ、ｒｙは夫々画面上で楕円状になる軌跡の長半径、短半径である。また、ｌ２はカメラ固有の定数であり、所定の条件下でキャリブレーションを行えばこれを知ることができる。すなわち、軌跡の画面上における長半径、短半径さえ求めれば、数式７よりプレーン角度θを得ることが出来る。
【００１１】
実際にｒｘ、ｒｙを求める方法はいくつかあるが、最も単純な方法は画面上でスイング中のクラブヘッドの位置をプロットし、プロットされた点から近似楕円を求める方法である。動画の各コマあるいは静止画の複数の画像を多重表示してクラブヘッドの位置をプロットしていくことも可能である。また多重表示を用いる場合は、逐一プロットするのではなく、表示されているクラブヘッドの位置をおおよそ通る楕円を画面上で描き、その長半径と短半径を直接求めても良い。この場合、インパクト近傍の３点程度から最小自乗法等を用いて近似円を求め、これを画面奥行き方向に傾けた場合の楕円に変形していく画像ソフトの機能を用いて近似楕円を求めることも出来る。この場合、最初に求めた近似円の最下点部を固定し、画面上下方向の半径を縮めるように変形すると比較的近似楕円を求めやすい。なお、先にも述べたが、ゴルフスイングの診断の対象は、ダウンスイング中に左腕が略水平になった位置からインパクト直後までとするのが適切である。
【００１２】
以上はクラブヘッドの軌跡を診断する場合について述べたが、ゴルフスイングにおけるグリップ部分、左手・左手首部分なども同様に診断できるほか、同様に身体の回転運動を中心とした動作、例えば野球のバッティングスイングなどにも利用できる。
診断結果の表示は、診断対象点の軌道を含む平面の角度（クラブヘッドの場合はプレーン角度）と共にその算出に用いた近似楕円やその中心点をスイングの動画あるいは静止画に重ねて表示するのが好ましい。動画は直前の複数のコマの残像を残しつつ表示する多重表示動画を用いると一層好ましい。その他、あらかじめ記録した上級者、プロの画像や診断結果、近似楕円を重ねて表示し、正しい動作との相違を示すことも出来る。同時に異なる後方の画像を撮像して、同時に表示すれば更にゴルファーの理解を促進することも出来る。また、撮像した画像をインターネット、その他の通信回線を通じてホストコンピュータに転送し、これを診断して結果を返送するサービスを提供することも出来る。
【００１３】
尚、本発明の身体動作診断装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００１４】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の請求項１〜３記載の身体動作診断装置によれば、少なくとも１台のカメラで動作を撮像することにより、その動作の３次元的特徴を把握することが可能である。少ない機材で構成される装置のため、低コストで手軽に設置することが出来る。また、結果の表示に多重表示画像を用いることから、結果の理解を容易にし、誰もが利用しやすい装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】空間座標の方向を示す図
【図２】ゴルフスイングにおけるクラブヘッドの軌道をゴルファー正面から示す図
【図３】ゴルファーの正面から撮像した画像を示す図
【図４】ゴルフスイングにおけるクラブヘッドの軌道を飛球線後方から示す図
【図５】クラブヘッドの軌道とその撮像画像の関係を示す図
【図６】クラブヘッドの軌道とその撮像画像の関係を示す図
【図７】ゴルフスイングのクラブヘッド軌道を解析する装置の例を示す図
【符号の説明】
点Ａ：ヘッド軌道を楕円近似した場合の最上点
点Ｂ：ヘッド軌道を楕円近似した場合の最下点
点Ｃ：ヘッド軌道を楕円近似した場合の最大幅点（ダウンスイング側）
点Ｄ：ヘッド軌道を楕円近似した場合の最大幅点（フォロースルー側）
点ａ:点Ａの画像上の点
点ｂ:点Ｂの画像上の点
点ｃ:点Ｃの画像上の点
点ｄ:点Ｄの画像上の点
【図１】
2004208785.tif 000010
【図２】
2004208785.tif 000011
【図３】
2004208785.tif 000012
【図４】
2004208785.tif 000013
【図５】
2004208785.tif 000014
【図６】
2004208785.tif 000015
【図７】
2004208785.tif 000016