(57)【要約】【課題】カメラマン及びオペレータを必要とすることなく、打球の解析を行うことができる技術を提供することを目的とする。【解決手段】打球の解析装置は、打球を高速撮影するための高速カメラ装置と、該高速カメラ装置によって撮影された画像を表示するための表示装置と、上記高速カメラ装置からの画像信号を入力して打球の運動を求めるための演算装置と、を有し、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を取り出し、該取り出した画像より合成画像を生成する。【選択図】  図１
2004248725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打球を高速撮影するための高速カメラ装置と、該高速カメラ装置によって撮影された画像を表示するための表示装置と、上記高速カメラ装置からの画像信号を入力して打球の運動を求めるための演算装置と、を有し、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を取り出し、該取り出した画像より合成画像を生成するように構成された打球の解析装置。
【請求項２】
請求項１記載の打球の解析装置において、上記高速カメラ装置は打撃を検出したときにトリガー信号を生成し、上記演算装置は、上記トリガー信号に基づいて、上記合成画像を生成する処理を開始することを特徴とする打球の解析装置。
【請求項３】
請求項２記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記トリガー信号を受信するまでは、上記高速カメラ装置より出力された高速の画像信号より間引きした信号を処理し、上記トリガー信号を受信したとき、上記高速カメラ装置より出力された高速の画像信号を処理することを特徴とする打球の解析装置。
【請求項４】
請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された画像を順次記録するためのメモリを有し、上記メモリに記録された複数の画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を取り出すことを特徴とする打球の解析装置。
【請求項５】
請求項１記載の打球の解析装置において、上記高速カメラ装置は、打球を水平方向から高速撮影するための水平高速カメラ装置と打球を垂直方向から高速撮影するための垂直高速カメラ装置とを含むことを特徴とする打球の解析装置。
【請求項６】
請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、打球の形状を楕円近似法によって楕円近似することによって打球の形状を求めることを特徴とする打球の解析装置。
【請求項７】
請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、打球の直径が与えられているとき、画像上の画素を単位とする距離と実世界上の長さを単位とする距離の換算係数を求め、該換算係数を使用して打球の運動を演算することを特徴とする打球の解析装置。
【請求項８】
請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された打撃を与える道具に付されたマーカの像から上記道具による打撃の瞬間を撮像した画像を取り出し、打撃の瞬間を解析するように構成された打球の解析装置。
【請求項９】
請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記打球に打撃を与えた道具の軌跡及び速度を求めるように構成された打球の解析装置。
【請求項１０】
打球を高速撮影するための高速撮影工程と、上記高速撮影によって得られた画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を含む複数の画像を取り出すための画像選択工程と、上記複数の画像より打球を含まない背景画像を取り出すための背景画像選択工程と、上記複数の画像より打球を含む画像を取り出し、それより打球の画像部分を切出すための打球切出し工程と、該切出した打球の画像部分を上記背景画像に合成するための合成工程と、を含む打球の解析方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の打球の解析方法において、打撃を検出したときにトリガー信号を生成するためのトリガー信号生成工程と、該トリガー信号が生成されたときに、上記画像選択工程を開始することを特徴とする打球の解析方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の打球の解析方法において、上記トリガー信号を受信するまでは、上記高速撮影によって得られた高速の画像信号より間引きした信号を処理し、上記トリガー信号を受信したとき、上記高速撮影によって得られた高速の画像信号を処理することを特徴とする打球の解析方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の打球の解析方法において、上記高速撮影によって得られた画像をメモリに順次記録するための記録工程と、を有し、上記画像選択工程は、上記メモリより上記複数の画像を取り出すことを特徴とする打球の解析方法。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれか１項記載の方法をコンピュータによって実現するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフボールの打法の解析に利用して好適な打球の運動を解析するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフボールの打法を解析する方法として、従来、ストロボカメラを使用する方法が知られている。この方法では、カメラマンがストロボカメラによって、打球を撮像して１枚の写真にする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、プレーヤ以外に、撮影を行うカメラマンと撮影された画像を解析するためのオペレータが必要であった。
従来の方法では、飛距離を求めるために、前処理又は後処理の段階で実世界と撮影された画像との比率を計算する必要があった。
【０００４】
本発明は、カメラマン及びオペレータを必要とすることなく、打球の解析を行うことができる技術を提供することを目的とする。
本発明は、球の寸法を設定するだけで実世界と撮像された画像との比率を求め、球の大きさや打撃を行う道具の状態を計測できる技術を提供することを目的とする。
本発明は、プレーヤ自身によって、打球の撮影及び解析を行うことができる解析装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、打球の解析装置は、打球を高速撮影するための高速カメラ装置と、該高速カメラ装置によって撮影された画像を表示するための表示装置と、上記高速カメラ装置からの画像信号を入力して打球の運動を求めるための演算装置と、を有し、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を取り出し、該取り出した画像より合成画像を生成する。
【０００６】
更に、本発明によると、上記高速カメラ装置は打撃を検出したときにトリガー信号を生成し、上記演算装置は、上記トリガー信号に基づいて、上記合成画像を生成する処理を開始する。
従って、本発明によると、カメラマン及びオペレータを必要とすることなく、プレーヤは、打球の解析結果を得ることができる。
【０００７】
更に、本発明によると、請求項２記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記トリガー信号を受信するまでは、上記高速カメラ装置より出力された高速の画像信号より間引きした信号を処理し、上記トリガー信号を受信したとき、上記高速カメラ装置より出力された高速の画像信号を処理する。
【０００８】
更に、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された画像を順次記録するためのメモリを有し、上記メモリに記録された複数の画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を取り出す。
従って、本発明によると、より少ない情報処理機能及び情報記憶機能によって、画像処理を行うことができる。
【０００９】
本発明によると、打球の解析装置において、上記高速カメラ装置は、打球を水平方向から高速撮影するための水平高速カメラ装置と打球を垂直方向から高速撮影するための垂直高速カメラ装置とを含む。
従って、本発明によると、水平方向の画像と垂直方向の画像を得ることができる。
【００１０】
更に、本発明によると、打球の解析装置において、上記演算装置は、打球の形状を楕円近似法によって楕円近似することによって打球の形状を求める。
更に、上記演算装置は、打球の直径が与えられているとき、画像上の画素を単位とする距離と実世界上の長さを単位とする距離の換算係数を求め、該換算係数を使用して打球の運動を演算する。
従って、打球の位置及び形状を正確に認識し、打球の速度を正確に求めることができる。
【００１１】
上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された打撃を与える道具に付されたマーカの像から上記道具による打撃の瞬間を撮像した画像を取り出す。上記演算装置は、上記打球に打撃を与えた道具の軌跡及び速度を求める。
【００１２】
本発明によると、打球の解析方法は、打球を高速撮影するための高速撮影工程と、上記高速撮影によって得られた画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を含む複数の画像を取り出すための画像選択工程と、上記複数の画像より打球を含まない背景画像を取り出すための背景画像選択工程と、上記複数の画像より打球を含む画像を取り出し、それより打球の画像部分を切出すための打球切出し工程と、該切出した打球の画像部分を上記背景画像に合成するための合成工程と、を含む。
【００１３】
更に、打撃を検出したときにトリガー信号を生成するためのトリガー信号生成工程と、該トリガー信号が生成されたときに、上記画像選択工程を開始する。
更に、上記トリガー信号を受信するまでは、上記高速撮影によって得られた高速の画像信号より間引きした信号を処理し、上記トリガー信号を受信したとき、上記高速撮影によって得られた高速の画像信号を処理する。
上記高速撮影によって得られた画像をメモリに順次記録するための記録工程と、を有し、上記画像選択工程は、上記メモリより上記複数の画像を取り出す。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本例の打球の解析システムの概要を説明する。ここでは、本例の打球の解析システムを使用して、ゴルフクラブヘッドによってゴルフボールをヒットした場合の打球の運動を解析する方法を説明する。
【００１５】
本例の打球の解析システムは、打球を水平方向から高速撮影するための水平高速カメラ装置１２と、打球を垂直方向から高速撮影するための垂直高速カメラ装置１４と、高速カメラ装置１２、１４の出力を入力して打球の運動を解析するための演算装置２０と、高速カメラ装置１２、１４によって撮像された打球の画像を表示するための表示装置２２と、キーボード、マウス等の入力装置２４とを有する。
【００１６】
演算装置２０は通常のコンピュータ装置であってよい。水平高速カメラ装置１２は光軸が水平となるように設定され、垂直高速カメラ装置１４は光軸が垂直となるように設定される。
【００１７】
本例の高速カメラ装置１２、１４は、ゴルフボール１００がクラブヘッド１０２によってヒットされたことを検出する機能、即ち、トリガーを検出する機能を有する。トリガーは、打撃音によって検出してよいが、本例では、２つの高速カメラ装置１２、１４による撮像画像における輝度の変化によって検出する。
【００１８】
高速カメラ装置１２、１４は画像信号と共にトリガー信号を演算装置２０に出力する。演算装置２０はトリガー信号を受信すると、ゴルフボールの軌跡の解析を行う。
【００１９】
尚、本例では、トリガー信号を出力する機能を有する高速カメラ装置１２、１４を使用するが、トリガー信号を出力する機能を有しない高速カメラ装置を使用してもよい。この場合、演算装置２０が、高速カメラ装置からの画像信号に基づいてトリガー信号を生成する。
【００２０】
図２及び図３を参照して本例の高速カメラ装置１２、１４及び演算装置２０の動作を説明する。本例の高速カメラ装置１２、１４は、毎秒３６０コマの画像信号を生成する、即ち、通常のＮＴＳＣ方式の画像信号の１２倍の速度にて撮影を行う。尚、毎秒２４コマ又は３６コマの映画用の画像信号を使用してもよい。
【００２１】
高速カメラ装置１２、１４は、毎秒３６０コマの画像信号を生成するが、通常、実際に出力するのは、それを間引きした毎秒３０コマの画像信号である。これをここでは低速モードと称する。高速カメラ装置１２、１４は、トリガーを検出すると、即ち、ゴルフボール１００がクラブヘッド１０２によってヒットされたことを検出すると、毎秒３６０コマの画像信号を出力する。これをここでは高速モードと称する。
【００２２】
高速カメラ装置１２、１４は、トリガーを検出するとトリガー信号を生成する。トリガー信号の生成方法として、例えば、ゴルフボールがヒットされた瞬間の画像に「Ｔ」のトリガーマークを付してよい。
【００２３】
高速カメラ装置１２、１４は、画像信号を一時的に記憶するメモリを有し、メモリに記憶された画像を順次出力する。低速モードから高速モードに切り替わったとき、メモリには、ゴルフボールがヒットされた瞬間の画像とその前後の画像が記憶されている。従って、高速モードに切り替わってから、高速カメラ装置１２、１４が最初に出力する画像は、ゴルフボールがヒットされた瞬間より前の画像となる。
【００２４】
図２は、演算装置２０が入力する信号を示す。時刻ｔ１にて、本例の打球の解析システムによる解析の準備が完了し、演算装置２０はトリガー信号待ちの状態となる。トリガー信号待ちの状態では、低速モードの画像信号、即ち、毎秒３０コマの画像信号を入力する。時点ｔ２にて、高速カメラ１２、１４はトリガーを検出し、低速モードから高速モードに切り替わる。演算装置２０は毎秒３６０コマの画像信号を入力する。時点ｔ３にて、演算装置２０は、ゴルフボールがヒットされた瞬間の画像を入力する、即ち、トリガー信号を検出する。
【００２５】
各高速カメラ装置からの信号は演算装置２０に設けられた画像キャプチャーボードに取り込まれ、画像用のメモリに保存される。画像用のメモリに記憶された画像は、古い順から、新しいものによって上書きされる。このメモリの容量は、例えば、３０コマの画像を記憶することができる。各画像がメモリに記憶されている時間は、毎秒３０コマの低速モードでは、１秒であるが、毎秒３６０コマの高速モードでは、１／１２秒である。一方、ヒットされたゴルフボールが画面から消えるまでのコマ数は、高速モードの３コマであり、これは１／１２０秒に相当する。従って、メモリの容量は、３０コマを記憶することが可能であれば十分である。
【００２６】
演算装置２０は、トリガー信号が付された画像を中心に前後各１５コマの画像、即ち、合計３０コマの画像をメモリより取り出す。具体的には、演算装置２０が、トリガー信号を検出した時点ｔ３より１／２４秒前から１／２４秒後までである。
【００２７】
上述のように、本例では、高速カメラ１２、１４がトリガーを検出し、低速モードから高速モードに切り替わった時点ｔ２と、演算装置２０が画像信号よりトリガー信号を検出した時点ｔ３は必ずしも一致していなくてもよい。
尚、演算装置２０は、時点ｔ３の前後合計３０コマの画像ではなく、例えば、時点ｔ３の前後合計２０コマの画像を取り出してもよい。
【００２８】
図３は、３０コマの画像のうち、クラブヘッド１０２がゴルフボール１００に衝突した瞬間の画像Ｇ６とその前後各５コマの画像Ｇ１〜Ｇ５、Ｇ７〜Ｇ１１を示す。本例では、クラブヘッド１０２には、所定の輝度を有する２つのマーカ１０４が付されており、各画像にはゴルフボール１００と２つのマーカ１０４が表示されている。
【００２９】
上述のように、ヒットされたゴルフボールが画面に含まれるのは、クラブヘッド１０２がゴルフボール１００に衝突した瞬間から３コマの画像Ｇ６〜Ｇ８である。この３コマの画像より後の画像にはゴルフボールが含まれていない。また、ヒットしたクラブヘッドが画面に含まれるのは、クラブヘッド１０２がゴルフボール１００に衝突した瞬間から６コマの画像Ｇ６〜Ｇ１１である。これより後の画像には、クラブヘッド１０２もゴルフボール１００も含まない。クラブヘッド１０２もゴルフボール１００も含まない画像、例えば、３０コマのうちの最後の画像を合成画像のベースとして使用してよい。
【００３０】
図４及び図５を参照して本例の打球の解析システムの動作を説明する。先ず、ステップＳ１０１にて、画像処理領域の設定を行う。図５に示すように、予め撮像されたゴルフボール１００とクラブヘッド１０２を含む画像を表示装置２２に表示する。上述のように、クラブヘッド１０２には、所定の輝度を有する２つのマーカ１０４が付される。２つのマーカは、クラブヘッドの先端と付け根近傍に付されてよい。
【００３１】
表示装置２２の画面のツールバーに表示された「画像処理領域の設定」のボタンをクリックすると、画像処理領域を指定するための長方形の枠形３０が表示される。枠形３０の内部が、画像処理の対象となる画像処理領域である。入力装置２４を操作することによって、ゴルフボール１００とクラブヘッド１０２が枠形３０内に入るように、枠型３０を縦方向及び横方向に拡大及び縮小させることができる。こうして枠形によって画像処理領域を指定することによって、不要な画像が除去され、画像処理が容易になる。画像処理の詳細については後に説明する。
【００３２】
次に、ステップＳ１０２にて、トリガー領域の設定を行う。予め撮像されたゴルフボール１００とクラブヘッド１０２を含む画像を表示装置２２に表示する。画像の上端にトリガーマーク３２が表示される。トリガー領域の設定は、ゴルフボールがヒットされた瞬間の画像にて、トリガーマーク３２を四角形の枠３４によって囲むことによって行う。
【００３３】
ステップＳ１０３にて、画像の明るさ、コントラスト、閾値の設定を行う。これらの設定は、画面に表示されたスライドバーを移動させることによってなされてよい。先ず、ゴルフボール１００とクラブヘッド１０２を含む画像を表示装置２２に表示する。ゴルフボール１００とクラブヘッド１０２又はマーカ１０４が周囲の背景より明るくなるように、「明るさ」及び「コントラスト」を調節する。
【００３４】
「閾値」は、ゴルフボール１００とクラブヘッド１０２又はマーカ１０４と周囲を区別するための輝度の基準値である。「閾値」のスライドバーを変化させると、ゴルフボールとクラブヘッド又はマーカの部分の輝度が閾値より大きくなり、赤色によって表示される。
【００３５】
「閾値」は２つの値に設定されてよい。例えば、第１の閾値は、ゴルフボール及びマーカの位置を検出することができるように、即ち、赤色が適当な大きさとなるように、設定される。第２の閾値は、ゴルフボール及びクラブヘッドの外形輪郭を検出することができるように、即ち、赤色がゴルフボール及びクラブヘッドの大きさとなるように、設定される。
【００３６】
ステップＳ１０４にて、画面のツールバーに表示された「ＲＵＮ」のボタンをクリックすると、トリガー信号待ちの状態となる。トリガー信号待ちの状態では、表示装置２２による画像表示を停止する。画像表示には、多くのコンピュータ装置の資源を必要とするため、取りこぼしが生ずる可能性を排除するためである。
【００３７】
ユーザが、ゴルフクラブを振り、ゴルフボールを打つと、トリガー信号が生成される。トリガー信号が生成されると、ステップＳ１０５に進み、画像の解析を行う。
【００３８】
図６を参照してステップＳ１０５における画像の解析を説明する。ステップＳ２０１にて、ラベリングを行い、画像中のゴルフボール及びクラブヘッドを認識する。先ず、図４のステップＳ１０１にて設定した画像処理領域をメッシュに分割し、各メッシュを２値化する。例えば、メッシュの輝度がステップＳ１０３にて設定した閾値より大きい場合には、１、閾値に等しいか又は小さい場合には、０とする。全てのメッシュが０である場合には、検出不可能となる。
【００３９】
閾値より大きい輝度のメッシュのうち、上下左右の隣接するメッシュが同一値であるものについてのみ、連結する。連結によって形成されたメッシュの塊に番号を付する。複数のメッシュの塊より大きい順に、３つの塊を選択する。最大の塊がゴルフボールを表し、他の２つの塊はクラブヘッドの２つのマーカを表すと考えてよい。
【００４０】
例えば、メッシュの塊が１００ピクセル以上のものをゴルフボールであると認識してよい。半径が６ピクセル以上の又は１辺が１２ピクセルの正方形に内接する略円形のものは、ゴルフボールであると認定してよい。
【００４１】
例えば、残りの２つの塊の間の距離が５ピクセル以下である場合には、クラブヘッドのマーカであると認定することはできない。コントラストが強すぎる場合には、マーカ以外のものを誤認識している可能性がある。
【００４２】
ステップＳ２０２にて、ゴルフボールの形状及び位置を認識する。ゴルフボールは、通常、影のため、円ではなく楕円の画像となる。本例では、ゴルフボールの画像を円として認識するのではなく、楕円近似によって認識する。ステップＳ２０２の詳細は、図９を参照して後に説明する。
【００４３】
ステップＳ２０３にて、クラブヘッドのマーカの位置を認識する。マーカの中心位置のｘ座標は、上述の２つのメッシュの塊の最左値と最右値の中点として得られ、マーカの中心位置のｙ座標は、上述の２つのメッシュの塊の最上値と最下値の中点として得られる。
【００４４】
ステップＳ２０４にて、３０コマの全ての画像に対して上述の処理が終了したかを判定する。全ての画像に対して上述の処理が完了した場合には、ステップＳ２０５に進む。
【００４５】
ステップＳ２０５にて、原点となるゴルフボールの初期位置とゴルフボールの直径を算出する。クラブヘッドがゴルフボールに衝突する前の１５コマの画像を使用する。１５コマの画像の各々にて、ゴルフボールの中心位置を求め、中心位置が最も集中している点を原点とする。１５コマの画像の各々にて、ゴルフボールの直径を求め、その平均値を直径とする。尚、ゴルフボールの画像は影を含むため、楕円として認識される。従って、直径は楕円の長軸として求められる。
【００４６】
ゴルフボールの直径が既知である場合には、その値を予め入力してもよい。この場合、画像と実世界の間の寸法比が求められる。それによって、後の打球の速度等の計算が可能となる。
【００４７】
ステップＳ２０６にて、ゴルフボールの再確認を行う。３０コマの各画像におけるゴルフボールの直径とステップＳ２０５にて求めた直径と比較する。２つの直径の間の偏差が１０％以上である場合には、ゴルフボールを検出することができなかったものと判定する。但し、ゴルフボールとクラブヘッドの画像が融合した場合を除外する。
【００４８】
ステップＳ２０７にて、合成画像を作成する。先ず、３０コマの画像より、ゴルフボール及びクラブヘッドが含まれていない画像を取り出し、それを背景画像とする。上述のように、３０コマの画像の最後の画像を用いてよい。次に、衝突後の画像よりゴルフボールが含まれる画像を取り出し、各画像よりゴルフボールの部分を切り取り、それを背景画像にコピーする。
【００４９】
本例では、ゴルフボールを楕円近似するため、正確なゴルフボールの形状を得ることができる。背景画像に、ステップＳ２０５にて求めた原点とＸ軸及びＹ軸を書き込む。
【００５０】
図７に水平高速カメラ装置１２及び垂直高速カメラ装置１４からの画像信号によって得られた合成画像の例を示す。
ステップＳ２０８にて、ゴルフボールの軌跡、速度及び軌跡角を計算する。ゴルフボールの軌跡を求めるために、図７に示すように、合成画像よりゴルフボールの中心位置を求め、原点Ｏとゴルフボールの中心位置を結ぶ線分Ｏ−Ｐｘ、Ｏ−Ｐｙがｘ軸及びｙ軸となす角を求める。複数のゴルフボールの中心位置を求め、原点Ｏと中心位置を結ぶ線分がｘ軸及びｙ軸となす角を求め、その最頻値又は平均値を求め、それを、ゴルフボールの軌跡角ｂｖ、ｂｈとしてよい。軌跡角が求められると、合成画像上にゴルフボールの軌跡を作成する。
【００５１】
次にゴルフボールの速度を求める。先ず。合成画像上の距離［ｐｉｘｅｌ］と実世界上の距離［ｍ］の換算係数を求める。合成画像上のゴルフボールの直径がＬ［ｐｉｘｅｌ］であるとする。実際のゴルフボールの直径が０．０４３［ｍ］であるとき、合成画像上の１［ｐｉｘｅｌ］は０．０４３／Ｌ［ｍ］に相当する。従って、ゴルフボールの水平面における速度ｈｓは次の式によって求められる。
【００５２】
【数１】
2004248725.tif 000003
【００５３】
但し、Ｍは合成画像上の２つのゴルフボールの中心位置の間の距離［ｐｉｘｅｌ］、Ｔは合成画像上の２つのゴルフボールの中心位置の間の時間［ｓｅｃ］、Ｌは合成画像上のゴルフボールの直径［ｐｉｘｅｌ］である。２つのゴルフボールが隣接する２つのコマの画像より得られたものである場合には、Ｔ＝１／３６０秒としてよい。
ゴルフボールの打ち上げ角ｂａは次の式によって求められる。
【００５４】
【数２】
2004248725.tif 000004
【００５５】
ｂｈは水平面上の打球の弾道角、ｂｖは垂直面上の打球の弾道角であり、それぞれ、水平高速カメラ装置１２及び垂直高速カメラ装置１４の画像より得られる。ゴルフボールの打ち上げ速度ｂｓは次の式によって求められる。
【００５６】
【数３】
2004248725.tif 000005
ゴルフボールの飛距離ｃａは次の式によって求められる。
【００５７】
【数４】
2004248725.tif 000006
但し、ｇは重力加速度である。ゴルフボールの最高位置ｈｅは次の式によって求められる。
【００５８】
【数５】
2004248725.tif 000007
【００５９】
ステップＳ２０９にて、クラブのスイングの軌跡、速度及び軌跡角を計算する。合成画像にて、クラブヘッドに付された２つのマークを結ぶ縦の線分１０２を描く。線分の上端を結ぶ円弧がスイングの軌跡である。勿論、線分の上端を結ぶ円弧の代わりに、線分の下端を結ぶ円弧又は線分の中点を結ぶ円弧を使用してもよい。クラブのスイングの軌跡角は、スイングを円軌道で近似した軌跡とｙ軸またはｚ軸との交点における接線とｘ軸のなす角から求める。クラブのスイング速度は、ゴルフボールの速度の演算と同様な方法によって求められる。
【００６０】
次に、図８を参照して、クラブヘッドの打撃角を求める。図８Ａ及び図８Ｂは、クラブヘッドがゴルフボールに接触した瞬間の垂直画像及び水平画像の概略を示す。垂直画像におけるクラブヘッドの打撃角は、クラブヘッドに付された２つのマークを結ぶ縦の線分１０２がＺ軸となす角ｃｖであり、反時計方向を正とする。水平画像におけるクラブヘッドの打撃角は、クラブヘッドに付された２つのマークを結ぶ縦の線分１０２がＹ軸となす角ｃｈであり、反時計方向を正とする。即ち、打球が右方向に飛ぶイン・アウト方向を負、打球が左方向に飛ぶアウト・イン方向を正とする。
再び図６に戻り、最後にステップＳ２１０にて、合成画像を表示装置２２に表示し、各種の演算値をファイルに記録する。
【００６１】
図９を参照して、ステップＳ２０２のゴルフボールの形状及び位置の認識処理の例を説明する。上述のように、ゴルフボールの画像は、通常、影によって、円ではなく楕円となる。本例では、ゴルフボールの形状を楕円近似によって認識するため、より正確な形状が得られる。尚、楕円近似法の詳細については、特許第２６００１１４号及び特願２００１−１１４５８１に記載されている。
【００６２】
先ずステップＳ３０１にて、ラベリングによって検出されたゴルフボールの輪郭よりエッジ検出を行いゴルフボールの楕円近似を行う。ゴルフボールの外形の輪郭より大きい四角形の領域を設定する。この四角形内の画素を上から下に向かって検索し、各列の閾値を越える最初の画素の座標を登録する。次に、この四角形内の画素を下から上に向かって検索し、各列の閾値を越える最初の画素の座標を登録する。こうして、２方向からの走査により得られた座標を使用して、楕円近似を行い、楕円のパラメータを算出する。
【００６３】
ステップＳ３０２にて、ゴルフボールの輪郭のより精密な楕円近似を求める。ステップＳ３０１にて得られた楕円パラメータを使用して、ゴルフボールの輪郭の近傍を検出する。エッジ検出は、閾値の近傍にて、画素の変化が最も大きい位置を検出する。こうして、より正確なエッジ検出によって、ゴルフボールの楕円近似が得られる。
【００６４】
ステップＳ３０３にて、ステップＳ３０２にて得られたゴルフボールの楕円近似を使用して、再度ボールの輪郭座標を追加する。ステップＳ３０４にて、左右方向から、ステップＳ３０１及びＳ３０２の処理と同様な処理を行う。
【００６５】
ステップＳ３０４にて、得られた楕円の縦方向の寸法をｔ、横方向の寸法をｋとするとき、両者の比ｔ／ｋの値がｔ／ｋ＝０．７５〜１．５であることを確認する。クラブヘッドとゴルフボールが一体的に認識された場合を排除するためである。各画像におけるゴルフボールの有無、ゴルフボールの中心位置、ゴルフボールを楕円で近似した際のパラメータ、ゴルフボールの半径等を求めて、記録する。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によると、自動的に打球の軌跡、速度、打撃角度、スイングの軌跡等を求めることができる利点がある。
本発明によると、オペレータを必要とすることなく、打球の軌跡、速度、打撃角度、スイングの軌跡等を求めることができる利点がある。
本発明によると、カメラマンを必要とすることなく、打球の軌跡、スイングの軌跡等の画像を得ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による打球の解析システムの概略を説明するための説明図である。
【図２】本発明による高速カメラ装置により出力される画像信号を説明するための説明図である。
【図３】本発明による高速カメラ装置により撮像された画像の例を説明するための説明図である。
【図４】本発明による打球の解析システムによる打球の撮影手順を説明するための流れ図である。
【図５】本発明による打球の解析システムによる各種の設定方法を説明するための説明図である。
【図６】本発明による打球の解析システムによる画像解析の手順を説明するための流れ図である。
【図７】本発明による打球の解析システムによって打球の軌跡及び速度を計算する方法を説明するための説明図である。
【図８】本発明による打球の解析システムによって打撃角度を求める方法を説明するための説明図である。
【図９】本発明による打球の解析システムによってゴルフボールの形状を認識する方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１２，１４…高速カメラ装置、  ２０…演算処理装置、  ２２…表示装置、  ２４…入力装置、  ３０…枠、  ３２…トリガーマーク、  ３４…枠、  １００…ゴルフボール及びその画像、  １０２…ゴルフクラブ及びその画像、  １０４…マーカの画像
【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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【図８】
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【図９】
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