(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水泳中の泳者を撮像し、所定時間毎の画像データを出力する撮像手段と、
前記各画像データにおいて、前記泳者の身体の像から前記泳者の進行方向側の先端部を検出する先端部検出手段と、
前記各先端部のうち、前記先端部検出手段により検出された第１の先端部と前記第１の先端部が検出されてから前記所定時間経過後に検出された第２の先端部との変位量が、減少から増加に変わる際の先端部を検出するストロークポイント検出手段と
を備えたことを特徴とするストローク情報測定装置。
【請求項２】
前記先端部検出手段は、
前記撮像手段から出力された各画像データにおいて、色相、彩度又は明度の少なくとも１つに基づいて前記身体の像の候補となる画素を判別する判別手段と、
前記身体の像の候補となる画素が互いに隣接して形成される領域毎に前記領域の周長を算出し、前記周長が所定の周長以下の領域をノイズとして除去する除去手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のストローク情報測定装置。
【請求項３】
前記先端部検出手段は、
前記撮像手段から出力された各画像データにおいて、色相、彩度又は明度の少なくとも１つに基づいて前記身体の像の候補となる画素を判別する判別手段と、
前記進行方向又は前記進行方向に垂直な方向のいずれか一方又は双方向に沿って前記身体の像の候補となる画素を積算し、前記積算方向に垂直な方向の全長が最大の領域を前記身体の像として抽出する抽出手段と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のストローク情報測定装置。
【請求項４】
水泳中の泳者を撮像し、所定時間毎の画像データを出力する撮像ステップと、
前記各画像データにおいて、前記泳者の身体の像から前記泳者の進行方向側の先端部を検出する先端部検出ステップと、
前記各先端部のうち、前記先端部検出ステップにおいて検出された第１の先端部と前記第１の先端部が検出されてから前記所定時間経過後に検出された第２の先端部との変位量が、減少から増加に変わる際の先端部を検出するストロークポイント検出ステップと
を備えたことを特徴とするストローク情報測定方法。
【請求項５】
前記先端部検出ステップは、
前記撮像ステップで出力された各画像データにおいて、色相、彩度又は明度の少なくとも１つに基づいて前記身体の像の候補となる画素を判別する判別ステップと、
前記身体の像の候補となる画素が互いに隣接して形成される領域毎に前記領域の周長を算出し、前記周長が所定の周長以下の領域をノイズとして除去する除去ステップと
を備えたことを特徴とする請求項４に記載のストローク情報測定方法。
【請求項６】
前記先端部検出ステップは、
前記撮像ステップで出力された各画像データにおいて、色相、彩度又は明度の少なくとも１つに基づいて前記身体の像の候補となる画素を判別する判別ステップと、
前記進行方向又は前記進行方向に垂直な方向のいずれか一方又は双方向に沿って前記身体の像の候補となる画素を積算し、前記積算方向に垂直な方向の全長が最大の領域を前記身体の像として抽出する抽出ステップと
を備えたことを特徴とする請求項４に記載のストローク情報測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水泳中の泳者を撮像することにより、泳者のストローク時間やストローク距離等のストローク情報を測定するストローク情報測定装置及びストローク情報測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
競泳において、泳者のペース配分は、競技力向上のための重要な要素の１つとなっている。そのため、泳者の各ストロークにおいて１ストロークに要する時間（以下、「ストローク時間」とする。）や１ストロークで進む距離（以下、「ストローク距離」とする。）等のストローク情報の測定が求められている。
【０００３】
このようなストローク情報を測定する技術として、特開２０００−４２１６１号公報（文献１）には、オペレータが、被測定者（例えば水泳競技者）の運動を見ながら、被測定者の周期的に繰り返される動作の所定位相毎にスイッチを押して、周期的動作の周期等を算出する技術が記載されている。
【０００４】
また、特開平１１−１５９１７３号公報（文献２）には、水泳中の泳者を撮像し、泳者の手の動きをモーションキャプチャで捉えて、ストローク情報を測定する技術が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、文献１に記載された技術にあっては、被測定者の周期的動作における所定位相の検出をオペレータに依存しているため、周期的動作の周期等に誤差が生じるおそれがある。特に水泳においては、泳者の身体の各部位が水飛沫で隠れたり、水中に潜ったりするため、上記誤差がより大きくなるおそれがある。
【０００６】
また、文献２に記載された技術にあっては、水飛沫で隠れたり、水中に潜ったりする泳者の手の動きをモーションキャプチャで捉え連続抽出するための具体的な手段が開示されていない。
【０００７】
これらの技術の他に、ビデオテープ等に水泳中の泳者を記憶した後にストローク情報を測定する方法もあるが、泳者に結果をフィードバックするのに時間がかかるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水泳中の泳者のストローク時間やストローク距離等のストローク情報を正確に、また、即座に測定することができるストローク情報測定装置及びストローク情報測定方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るストローク情報計測装置は、水泳中の泳者を撮像し、所定時間毎の画像データを出力する撮像手段と、各画像データにおいて、泳者の身体の像から泳者の進行方向側の先端部を検出する先端部検出手段と、各先端部のうち、先端部検出手段により検出された第１の先端部と第１の先端部が検出されてから所定時間経過後に検出された第２の先端部との変位量が、減少から増加に変わる際の先端部を検出するストロークポイント検出手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
競泳の近代４種目（フリースタイル、バック、ブレスト、バタフライ）すべてにおいて、泳者の片手または両手が進行方向に向かって伸び、そして、水を掻くことにより縮むという点で、それらのストロークに共通性がある。したがって、上述したような構成により、泳者の身体の像から泳者の進行方向側の先端部を検出し、各先端部のうち、第１の先端部と第１の先端部が検出されてから所定時間経過後に検出された第２の先端部との変位量が、減少から増加に変わる際の先端部を検出すれば、泳者が各ストロークにおいて所定の姿勢となった際の先端部を正確に検出することができ、泳者のストローク時間やストローク距離等のストローク情報を正確に、また、即座に測定することができる。
【００１３】
また、先端部検出手段は、撮像手段から出力された各画像データにおいて、色相、彩度又は明度の少なくとも１つに基づいて身体の像の候補となる画素を判別する判別手段と、身体の像の候補となる画素が互いに隣接して形成される領域毎に領域の周長を算出し、周長が所定の周長以下の領域をノイズとして除去する除去手段とを備えることが好ましい。
【００１４】
水飛沫や波による反射等が身体の像の候補となる画素として判別されても、これらにより形成される領域は身体の像の領域に比べ周長が短いため、各領域の周長に基づいてノイズを除去することができ、身体の像の先端部を正確に検出することができるからである。
【００１５】
また、先端部検出手段は、撮像手段から出力された各画像データにおいて、色相、彩度又は明度の少なくとも１つに基づいて身体の像の候補となる画素を判別する判別手段と、進行方向又は進行方向に垂直な方向のいずれか一方又は双方向に沿って身体の像の候補となる画素を積算し、積算方向に垂直な方向の全長が最大の領域を前記身体の像として抽出する抽出手段とを備えることが好ましい。
【００１６】
プールの底に引かれたライン等が身体の像の候補となる画素として判別されても、進行方向又は進行方向に垂直な方向のいずれか一方又は双方向に沿って、身体の像の候補となる画素を積算すると、身体の像の領域が最大となるため、身体の像の領域を抽出することができ、すなわち、身体の像の先端部を正確に検出することができるからである。
【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明はストローク情報測定方法にも係り、水泳中の泳者を撮像し、所定時間毎の画像データを出力する撮像ステップと、各画像データにおいて、泳者の身体の像から泳者の進行方向側の先端部を検出する先端部検出ステップと、各先端部のうち、先端部検出ステップにおいて検出された第１の先端部と第１の先端部が検出されてから所定時間経過後に検出された第２の先端部との変位量が、減少から増加に変わる際の先端部を検出するストロークポイント検出ステップとを備えたことを特徴としている。
【００１９】
また、先端部検出ステップは、撮像ステップで出力された各画像データにおいて、色相、彩度又は明度の少なくとも１つに基づいて身体の像の候補となる画素を判別する判別ステップと、身体の像の候補となる画素が互いに隣接して形成される領域毎に領域の周長を算出し、周長が所定の周長以下の領域をノイズとして除去する除去ステップとを備えることが好ましい。
【００２０】
さらに、先端部検出ステップは、撮像ステップで出力された各画像データにおいて、色相、彩度又は明度の少なくとも１つに基づいて身体の像の候補となる画素を判別する判別ステップと、進行方向又は進行方向に垂直な方向のいずれか一方又は双方向に沿って身体の像の候補となる画素を積算し、積算方向に垂直な方向の全長が最大の領域を身体の像として抽出する抽出ステップとを備えることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係るストローク情報測定装置１０における撮像部１２の配置の説明図であり、図２は、ストローク情報測定装置の１０の構成を示すブロック図である。
【００２３】
図１に示すように、ストローク情報測定装置１０は、撮像部１２（撮像手段）から出力される画像データを処理し、ストローク時間やストローク距離等のストローク情報を測定するためのものである。撮像部１２は、天井に設置された固定カメラであり、水泳中の泳者を連続的に撮像できるように、プールのコース方向に沿って等間隔に複数台設置されている。
【００２４】
図２に示すように、ストローク情報測定装置１０は、撮像した画像データをフレーム毎（すなわち、１／３０秒毎）に出力する撮像部１２と、出力された画像データを記憶する画像メモリ部１４と、画像メモリ部１４内の画像データの処理タイミングを制御する制御部１６と、各画像データにおいて泳者の身体の像が存在すると推定される探索領域を記憶する探索領域メモリ部１８と、各画像データ毎に設定された探索領域内の画素について、色相、彩度及び明度の各値を検出するＲＧＢ／ＨＳＶ（Red，Green，Blue／Hue，Saturation，Value）変換回路２０とを備えている。
【００２５】
さらに、ストローク情報測定装置１０は、ＲＧＢ／ＨＳＶ変換回路２０により検出された色相及び彩度に基づいて画像データの探索領域内の画素を３値化し、泳者の身体の像から、泳者の進行方向側の先端部の画像データ内における座標を検出する先端部検出部２２（先端部検出手段）と、先端部の画像データ内における座標を実際の位置（以下、「実位置」とする。）に変換する座標変換部２４と、変換された実位置をフレーム毎に記憶する先端部位置メモリ部２６と、先端部位置メモリ部２６内の各先端部の実位置から、泳者が各ストロークにおいて所定の姿勢となった際の先端部の実位置及び時間をストロークポイントとして検出するストーロークポイント検出部２８（ストロークポイント検出手段）と、検出されたストロークポイント等を出力する出力部３０とを備えている。
【００２６】
上述した撮像部１２、制御部１６、探索領域メモリ部１８、座標変換部２４、ストロークポイント検出部２８及び先端部検出部２２の各構成について詳細に説明する。
【００２７】
撮像部１２は、それぞれの撮像範囲１２ａに各コースにおける探索領域が一部でも存在する場合に、同期信号を加えてフレーム毎（すなわち、１／３０秒毎）に、画像データを画像メモリ部１４にＤＭＡ（Direct Memory Access）転送する。図１に示すように、撮像部１２は、水面から５ｍの距離をとってプールの天井に設置されており、その撮像範囲１２ａは２コース分、プールのコース方向に７．７ｍである。なお、撮像部１２には、倍率０．６のワイドコンバージョンレンズが装着されている。また、ビデオ信号としてはＮＴＳＣ（National Television System Committee）コンポジットビデオ信号が使用され、画像データのサイズは６４０×４８０、ＲＧＢ２４ｂｉｔである。
【００２８】
制御部１６は、画像メモリ部１４内の画像データの取込み状況を監視し、取込みが終了している場合に、座標変換部２４からの処理の終了を示す信号に基づいて、ＲＧＢ／ＨＳＶ変換回路２０に対し、次フレームの画像データの処理を開始させる。
【００２９】
探索領域メモリ部１８は、各画像データにおいて、泳者の身体の像が存在すると推定される領域を探索領域として各コース毎に記憶する。探索領域は、飛び込み台直後から進行方向に５０画素、進行方向に垂直な方向に２００画素（各コースにおけるコースロープ内側の画素数相当）の長方形の領域を初期領域とし、泳者に追従し各コース毎に更新される。この探索領域の更新については後述する。
【００３０】
座標変換部２４は、撮像部１２にワイドコンバージョンレンズを用いたことによる樽型歪みの補正を行い、撮像部１２の位置やズーム状況に基づいて、先端部検出部２２により検出された先端部の画像データ内における座標を実位置に変換する。本実施形態においては、実位置は飛び込み台からの進行方向に沿った距離とし、１画素当たり１．２ｃｍの条件で変換する。
【００３１】
ストロークポイント検出部２８は、先端部位置メモリ部２６に記憶された先端部の実位置において、連続するフレーム間（すなわち、１／３０秒経過前後）の先端部の実位置の変位量が減少から増加に変わる際の先端部の実位置及び時間を、ストロークポイントとして検出する。
【００３２】
本発明におけるストロークポイント検出の原理は、競泳の近代４種目（フリースタイル、バック、ブレスト、バタフライ）すべてにおける、泳者の片手または両手が進行方向に向かって伸び、そして、水を掻くことにより縮むという、ストロークの共通性を利用したものである。図３は、フリースタイルの動作を示す説明図である。図示するように、フリースタイルにおいては、一方の手が進行方向側に延び（図３（ａ））、着水し（図３（ｂ））、水を掻き（図３（ｃ））、次に、他方の手が進行方向側に延びる（図３（ｄ））という動作が繰り返される。そのため、図４に示すように、縦軸を時間、横軸を距離とした時間距離マップに、泳者の身体の先端部の位置（例えば、飛び込み台からの進行方向に沿った距離）をプロットすると、各ストロークに対応して極大値Ｐ１や極小値Ｐ２が現れる。極大値Ｐ１は片手が着水した姿勢に対応し、極小値Ｐ２は片手が水を掻き終えた姿勢に対応する。したがって、泳者が各ストローク動作において所定の姿勢となった際の先端部の位置及び時間をストーロークポイントとして検出すれば、泳者のストローク時間やストローク距離等のストローク情報を正確に、また、即座に測定することができる。
【００３３】
図５は、ストロークポイント検出部２８によるストロークポイントＰ０の検出処理を示すフローチャートである。まず、先端部の実位置が、前フレームにおける先端部の実位置から閾値ｄ以上変位したか否かが判断される（ステップ６０）。この閾値ｄは、泳者の動作として実現不可能な泳速度であり、本実施形態では４．５ｍ／秒に設定されている。そして、変位量が閾値ｄ以上であれば、先端部の実位置は、暫定値として前フレームにおける先端部の実位置＋閾値ｄに設定され（ステップ６２）、ストロークポイントＰ０の設定が行われず終了となる。また、変位量が閾値ｄ未満であれば、先端部の実位置は正常値とされ、前フレームにおける先端部の実位置が正常値であったか否かが判断される（ステップ６４）。
【００３４】
正常値でなければ、すなわち、暫定値であれば、正常値と判断された先端部の実位置まで溯って、今回の先端部の実位置まで線形補完して暫定値を修正し（ステップ６６）、ステップ６８に移行する。例えば図４に示すように、Ｑ１が暫定値であれば、前後の正常値を直線で補完し、この直線上のＱ２に修正する。また、正常値であれば、今回、前回及び前々回の先端部の実位置に基づいて、前回のスムージングデータを算出する（ステップ６８）。そして、前々回のスムージングデータの、前後のスムージングデータとの曲率が閾値ｃ以上か否かが判断される（ステップ７０）。
【００３５】
曲率が閾値ｃ未満であれば、ストロークポイントＰ０の設定が行われず終了となる。また、曲率が閾値ｃ以上であれば、ストロークポイントＰ０に設定され（ステップ７２）、過去時間ｔ以内にストロークポイントＰ０が設定されたか否かが判断される（ステップ７４）。この時間ｔは、本実施形態では４５０ミリ秒に設定されている。そして、過去時間ｔ以内にストロークポイントＰ０が設定されていなければ、終了となる。また、過去時間ｔ以内にストロークポイントＰ０が設定されていれば、過去時間ｔ以内のストロークポイントＰ０が除外され（ステップ７６）、終了となる。
【００３６】
このように、ストロークポイント検出部２８は、曲率に基づいて、先端部の実位置の変位量が減少から増加に変わる際、すなわち、泳者が各ストロークにおいて水を掻き終えた姿勢となった際の先端部の実位置及び時間をストロークポイントＰ０として検出している。片手が水を掻き終えた姿勢時に比べ、片手が着水した姿勢時の方が水飛沫等の影響が大きく、先端部検出部２２により検出される先端部の座標に誤差が生じるおそれがある。したがって、泳者が各ストロークにおいて水を掻き終えた姿勢となった際の先端部の実位置及び時間をストロークポイントＰ０として検出することにより、泳者のストローク時間やストローク距離等のストローク情報をより正確に測定することができる。
【００３７】
図２に示すように、先端部検出部２２は、ＲＧＢ／ＨＳＶ変換回路２０により検出された色相、彩度及び明度のうち色相及び彩度に基づいて、画像データの探索領域内の画素を３値化する判別部３２（判別手段）と、３値化された画像データを記憶する３値化画像メモリ部３４と、３値化画像メモリ部３４内の３値化された画像データからノイズを除去する除去部３６（除去手段）とを備えている。
【００３８】
さらに、先端部検出部２２は、除去部３６によりノイズが除去され後の３値化された画像データから身体の像を含む領域（以下、「身体領域」とする。）を身体の像として抽出する抽出部３８（抽出手段）と、抽出された身体領域から、泳者の進行方向側の先端部を画像データ内における座標として検出する先端部座標検出部４０と、各コース毎に探索領域の更新を行い、次フレームの画像データにおける探索領域として探索領域メモリ部１８に出力する探索領域更新部４２とを備えている。
【００３９】
上述した判別部３２、除去部３６、抽出部３８、先端部座標検出部４０及び探索領域更新部４２の各構成について詳細に説明する。
【００４０】
判別部３２は、色相処理回路４４及び彩度処理回路４６により、泳者の身体の像の候補となる画素を判別する。色相処理回路４４は、明らかにプールの色相値ではない画素を第１の身体の像の候補となる画素（以下、「第１身体候補画素」とする。）として判別する。本実施形態においては、標準カラーホイールにおいて１８０°〜２６０°の色相値を有する画素を第１身体候補画素とする。また、彩度処理回路４６は、第１身体候補画素を除いた画素のうち彩度の低い画素を第２の身体の像の候補となる画素（以下、「第２身体候補画素」とする。）として判別する。本実施形態においては、彩度が１０％未満の画素を第２身体候補画素とする。このように、判別部３２は、探索領域内の全画素を第１身体候補画素、第２身体候補画素及びその他の画素（以下、「背景画素」とする。）の３値に判別し、３値化された画像データを３値化画像メモリ部３４に記憶する。
【００４１】
除去部３６は、輪郭追跡回路４８、セグメント回路５０及び小領域除去回路５２により、３値化画像メモリ部３４に記憶された３値化された画像データからノイズを除去する。輪郭追跡回路４８は、第１身体候補画素及び第２身体候補画素について輪郭の追跡を行い、第１身体候補画素及び第２身体候補画素が互いに隣接して形成される領域毎にその領域の周長を算出する。そして、セグメント回路５０は、形成された各領域毎にセグメント処理を行い、小領域除去回路５２は、輪郭追跡回路４８により算出された各領域の周長が所定の周長以下となる領域をノイズとして除去する。
【００４２】
このように、除去部３６によれば、水飛沫や波による反射等が身体の像の候補となる画素、すなわち、第１身体候補画素及び第２身体候補画素として判別されても、これらにより形成される領域は身体の像を含む領域に比べ周長が短いため、各領域の周長に基づいてノイズを除去することができる。
【００４３】
抽出部３８は、身体領域を身体の像として抽出する。図６は、抽出部３８による進行方向に垂直な方向の抽出処理を示すフローチャートであり、図７は、プロファイルデータの説明図である。図７に示すように、探索領域３８ａ内に、第１身体候補画素及び第２身体候補画素により形成された領域である、身体領域３８ｂとその進行方向側にプールの底に引かれたラインによる領域３８ｃとが存在する場合について説明する。
【００４４】
図６、図７に示すように、抽出部３８は、探索領域３８ａ内の第１身体候補画素及び第２身体候補画素を泳者の進行方向に垂直な方向に積算し、進行方向に沿った一次元のＨプロファイルデータを算出する（ステップ８０）。次に、積算して形成された各領域毎にセグメント処理を行い（ステップ８２）、進行方向の全長が最大の領域に対応する領域を身体領域３８ｂとして抽出する（ステップ８４）。そして、Ｈプロファイルデータの最大領域の範囲となるＨｍｉｎ、Ｈｍａｘを算出する（ステップ８６）。
【００４５】
このように、抽出部３８によれば、プールの底に引かれたライン等が身体の像の候補となる画素、すなわち、第１身体候補画素及び第２身体候補画素として判別されても、泳者の進行方向に垂直な方向に沿って第１身体候補画素及び第２身体候補画素を積算すれば、身体領域３８ｂが最大となるため、身体領域３８ｂを身体の像として抽出することができる。
【００４６】
また、図７に示すように、進行方向についても、第１身体候補画素及び第２身体候補画素を積算する方向を進行方向に変えるだけで、その他は上述した進行方向に垂直な方向の抽出処理と同様の処理ステップにより、進行方向に垂直な方向に沿った一次元のＶプロファイルデータの作成、及び、Ｖプロファイルデータの最大領域の範囲となるＶｍｉｎ、Ｖｍａｘの算出が行われる。バタフライやブレスト等の場合には、Ｖプロファイルデータの最大領域の範囲の変位量に基づいて、ストロークポイントを検出することもできる。
【００４７】
先端部座標検出部４０は、図７に示すように、抽出部３８により抽出された身体領域３８ｂから泳者の進行方向側の先端部４０ａを、画像データ内における座標として検出する。なお、身体領域３８ｂにおいて、進行方向側の先端となる画素が進行方向に垂直な方向に沿って複数存在する場合には、進行方向に垂直な方向の座標はそれらの平均値とする。
【００４８】
探索領域更新部４２は、各コース毎に探索領域３８ａの更新を行い、次フレームの画像データにおける探索領域３８ａとして探索領域メモリ部１８に出力する。図８は、探索領域の更新の説明図である。図示するように、抽出部３８により算出されたＨプロファイルデータの最大領域の範囲となるＨｍｉｎ、Ｈｍａｘ及びＶプロファイルデータの最大領域の範囲となるＶｍｉｎ、Ｖｍａｘにより囲まれる長方形の領域４２ａの周囲にそれぞれ５０画素ずつ増加した長方形の範囲を、次フレームの画像データにおける探索領域３８ａとする。
【００４９】
以上のように構成されたストロークポイント測定装置１０により、出力部３０から、図９に示すようなストロークポイントＰ０等を得ることができる。図９は、フリースタイルにおける先端部の実位置の推移及びストロークポイントＰ０の検出結果を示す時間距離マップである。なお、図９に示すデータは、泳者が飛び込み台に向かって泳いでいる際のデータである。また、検出されたストロークポイントＰ０に基づいて、図１０、図１１に示すように、泳者のストローク時間やストローク距離等のストローク情報を正確に、また、即座に測定することができる。図１０は、図９におけるストローク時間の推移を示すグラフであり、図１１は、図９におけるストローク距離の推移を示すグラフである。
【００５０】
次に、ストローク情報測定装置１０の動作について説明し、併せて、本発明の一実施形態に係るストローク情報測定方法について説明する。なお、本発明に係るストローク情報測定方法は、ストローク情報測定装置１０を用いた場合に限定されないことは言うまでもない。
【００５１】
まず、撮像部１２により、撮像された水泳中の泳者の画像データがフレーム毎（すなわち、１／３０秒毎）に出力され、画像メモリ部１４に記憶される。制御部１６からの処理の開始を示す信号に基づいて、ＲＧＢ／ＨＳＶ変換回路２０により、探索領域メモリ部１８に設定された探索領域内について、画像データ内の画素の色相、彩度及び明度の各値が検出されて先端部検出部２２の判別部３２に出力される。
【００５２】
そして、判別部３２において、色相処理回路４４により第１身体候補画素が判別され、彩度処理回路４６により第２身体候補画素が判別されることにより、探索領域内の全画素が第１身体候補画素、第２身体候補画素及び背景画素の３値に判別され、３値化画像メモリ部３４に３値化された画像データが記憶される。
【００５３】
この３値化画像メモリ部３４内の３値化された画像データは、除去部３６において、輪郭追跡回路４８により第１身体候補画素及び第２身体候補画素について輪郭の追跡が行われ、第１身体候補画素及び第２身体候補画素が互いに隣接して形成される領域毎にその領域の周長が算出される。そして、セグメント回路５０により、形成された各領域毎にセグメント処理され、小領域除去回路５２により輪郭追跡回路４８で算出された各領域の周長が所定の周長以下となる領域がノイズとして除去される。
【００５４】
除去部３６によりノイズが除去された後、抽出部３８において、３値化された画像データから身体領域３８ｂが身体の像として抽出される。また、同時に、Ｈプロファイルデータの最大領域の範囲となるＨｍｉｎ、Ｈｍａｘ及びＶプロファイルデータの最大領域の範囲となるＶｍｉｎ、Ｖｍａｘが算出される。
【００５５】
そして、先端部座標検出部４０により、抽出部３８で抽出された身体領域３８ｂから泳者の進行方向側の先端部４０ａが、画像データ内における座標として検出される。また、探索領域更新部４２により、各コース毎に探索領域３８ａの更新が行われ、次フレームの画像データにおける探索領域３８ａとして探索領域メモリ部１８に記憶される。
【００５６】
そして、座標変換部２４により、先端部座標検出部４０で検出された先端部４０ａの画像データ内における座標が実位置に変換され、先端部位置メモリ部２６に、フレーム毎（すなわち、１／３０秒毎）に記憶される。そして、ストロークポイント検出部２８により、曲率に基づいて、先端部位置メモリ２６に記憶された連続するフレーム間（すなわち、１／３０秒経過前後）の先端部の実位置の変位量が減少から増加に変わる際の先端部の実位置及び時間がストロークポイントＰ０として検出され、出力部３０によりストロークポイントＰ０等が出力される。
【００５７】
以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００５８】
本実施形態では、ストロークポイント検出部２８により、曲率に基づいてストロークポイントの検出を行ったが、図９に示す先端部の実位置の波形において、期間を複数設定し、それぞれの周期間隔（すなわち、ストロークポイント）をフーリエ解析法により算出してもよい。また、ニューラルネット等の学習型モデルを用いて、上記波形に対する周期間隔を算出してもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、撮像部がプールの天井に設置された複数台の固定カメラである場合について説明したが、プールサイドや水中に設置された複数台の固定カメラ、プールサイド等に設置されたレール上をコース方向に移動可能なカメラ、或いは雲台に装着されたカメラ等、水泳中の泳者を連続的に撮像できるものであればよい。プールサイド等横からの撮像の場合、ブレストにおいては両手が常に水中にあるため、泳者の身体の像から泳者の進行方向側の先端部として泳者の頭が検出される。ブレストにおいては泳者の頭も各ストロークにおいて周期的な動きをするため、ストロークポイントの検出を行うことができる。また、水中に設置されたカメラの場合にも、泡等によるノイズを除去することにより、同様にストロークポイントの検出を行うことができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、競泳の近代４種目（フリースタイル、バック、ブレスト、バタフライ）すべてにおける、泳者の片手または両手が進行方向に向かって伸び、そして、水を掻くことにより縮むという、ストロークの共通性を利用することにより、泳者の身体の像から泳者の進行方向側の先端部を検出すれば、それらの先端部から、泳者が各ストロークにおいて所定の姿勢となった際の先端部を求めることにより、泳者のストローク時間やストローク距離等のストローク情報を正確に、また、即座に測定することができる。
【００６１】
また、泳者の身体の進行方向側の先端部を検出しているため、泳速度や、特定距離におけるラップタイム等も同期して算出することができる。また、各泳者それぞれのフォームに基づいて、その泳者の身体の先端部と任意の部位との位置関係は一定であるため、例えば泳者の腰等、身体の任意の部位における泳速度等も算出することができる。そして、これらのデータについて、過去のデータや他の泳者のデータとの比較を容易に行うことができ、解析システムへの応用も可能となる。
【００６２】
さらに、ストローク時間やストローク距離等の目標値を設定し、水泳中の泳者に対し、測定値との差を音や光等により伝えることも可能となる。これは、泳者が泳ぎながらその差を体感し、修正することを可能とし、効率的に泳者の競技力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像部の配置の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るストローク情報測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）  フリースタイルにおける一方の手が進行方向側に伸びる際の姿勢を示す説明図である
（ｂ）  フリースタイルにおける一方の手が着水する際の姿勢を示す説明図である
（ｃ）  フリースタイルにおける一方の手が水を掻く際の姿勢を示す説明図である
（ｄ）  フリースタイルにおける他方の手が進行方向側に伸びる際の姿勢を示す説明図である
【図４】フリースタイルにおける泳者の身体の先端部の位置を示す時間距離マップである。
【図５】本発明の実施の形態に係るストロークポイント検出部によるストロークポイント検出処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係る抽出部による抽出処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に係るプロファイルデータの説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る探索領域の更新の説明図である。
【図９】本実施の形態に係るフリースタイルにおける先端部の実位置の推移及びストロークポイントの検出結果を示す時間距離マップである。
【図１０】図９におけるストローク時間の推移を示すグラフである。
【図１１】図９におけるストローク距離の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…ストローク情報測定装置、１２…撮像部、２２…先端部検出部、２８…ストロークポイント検出部、３２…判別部、３６…除去部、３８…抽出部、４０…先端部座標検出部。
【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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【図１０】
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【図１１】
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