(57)【要約】      （修正有）【課題】ゴルファーのパッテッィング技能のレベルを計測して評価するパッティング計測装置を提供する。【解決手段】平面１上に定めたボール２のセット位置の上方に、パッティングの全景を撮像する高速カメラ３を設置している。高速カメラ３は、制御演算部４と任意の通信ケーブルで接続され、制御演算部４は、撮像制御ユニット５、画像演算ユニット６、計測画像選択ユニット７、およびデータ保存ユニット８、バス１３を備え、入力ユニット９、出力ユニット１０、通信ユニット１１、および表示ユニットを介して、入出力および表示を行う。カメラ３と制御演算部４間の通信には無線通信手段を使用することも可能である。計測はすべて、高速カメラ３が獲得した画像のみにより用うので、従来例が別途備えたごとき専用センサ等を用いた撮像トリガー装置を必要としない点が、本考案の特徴である。【選択図】図１
0003192493.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
セットされたボールとその周辺の光景を上方からパッティング直前の時点以降連続的に撮像する高速カメラを備えた撮像手段と、
獲得した連続画像を保存するデータ保存手段と、
獲得した画像中に計測ウィンドウを設定し、連続画像内の計測ウィンドウ画像同士を比較演算し、ボール画像が移動し始めた初動ウィンドウ画像と、ボール画像が計測ウィンドウから消滅した消滅ウィンドウ画像を検出して、初動ウィンドウ画像の少なくとも２フレーム前のウィンドウ画像から消滅ウィンドウ画像の１フレーム前のウィンドウ画像までの連続画像を計測画像として選択する計測画像選択手段と、
演算手段と、
表示手段を備え、
演算手段が、前記の計測画像を用いて、ボールに関しては、打撃直後の速度、打球の角度、及び移動軌跡を、またパターヘッドに関しては、ヘッドの始動速度、打撃時の速度、及び移動軌跡を、更にパターフェースに関しては、打撃直前と打撃時点と打撃直後の法線角度を計測し、
これらの計測データを用いて、ボールのグリーン上の到達推定距離と打撃直後のボール速度と打撃時のパターヘッド速度の比率を算出し、
表示手段がこれらの諸データを表示してパッティング動作評価に供することを特徴とするパッティング計測装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ゴルファーのパッテッィング技能のレベルを計測して評価する装置に関するものであり、特に装置の構成と基本機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフプレイヤーは、パッティングのステージにおいて、カップへのコースと距離を見定めて打球を行うが、ボールが進むコースと距離は、グリーンの形状や性状に大きく依存するため、往々にして意図しない結果となる。よってプレイヤーにおいては、目標方向に向って正しく構え、パターヘッドのボール接触面（以後パターフェースという）の法線を目標方向に向け、パターヘッドが目標へ向う線上を動き、想定される距離に応じた初速度でボールを打ち出す技量が必要とされている。
【０００３】
従来から、ボールを打撃する技量を測定して評価し、技量の向上を図る試みがあった。非特許文献１はその１例を示している（図５）。この例では、計測センサを、パターのグリップ先端から１０ｃｍ程度の位置に、ボール進行方向と平行シャフトと垂直にクロスさせたバーの両端に取り付け、また、ボール進行方向と水平にした被センシングボードを設置し、パッティングにおけるボール打撃前後のパターヘッドの軌道とパターフェースの開閉等の挙動から、シミュレーション演算によってアドレス時のフェース向き、インパクト時のフェース向き、上から見たスイング軌道、インパクト時の打点位置、横からみたスイング軌道、クラブフェースの回転、リズムとタイミングの７項目を類推計測している。
しかしながら、この例においては、パターに大きな質量のセンサを装着したので、通常のパターとは慣性モーメントが大きく異なってしまっており、プレイヤーは通常と異なるパッティング動作を強制されるので、ヘッドの軌道やフェイス面の開閉の挙動も通常とは異なってしまうという看過できない問題があった。
【０００４】
ボールショットに関しては、このほかにもいくつかの測定技術がすでに開示されている（特許文献１〜４）が、すべてティーショット測定を主たる目的として考案された技術である。ただそのうち特許文献２だけは、パッティング測定への適用を記載しているが、パッティング測定に特有な、ティーショット測定と異なる要素についての記載はまったくない。
特許文献１で開示された技術は、真上と打撃直角方向の２個の撮像手段によってティーショット時のプレイヤー姿勢とボールを２回以上撮像する。特許文献２の技術は、プレイヤーのショット動作を検出してトリガー信号として、シャッター付カメラで獲得したショット時の多層画像で、ボールの打出し角度、速度、方向、仰角、落下角、リバウンドを測定している。特許文献３の技術は、センサによってクラブヘッドの通過を検知してトリガー信号となし、２台のカメラでボール速度、スピン、角度、ヘッドスピードを測定している。また、上方に設置したカメラで打球の左右偏り角を測定している。特許文献４の技術は、クラブによるセンサ遮断をトリガーとして多重シャッターカメラでストロボ同期撮像して獲得した複数のボール画像と、センサでボール上の２本の検知線を捉え、ボールの振れ角、回転量、打出し速度、仰角、クラブヘッド速度を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開Ｈ３−２１０２８２号公報
【特許文献２】特開Ｈ６−３２３８５２号公報
【特許文献３】特開Ｈ１０−１８６４７４号公報
【特許文献４】特開２００１−２６４０１６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】オデッセイパットラボホームページ：http://www.callawaygolf.jp/trial/puttlab 所載
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
パッティング技量を評価するためには、定量的に正確な計測が必要であり、パターフェースの法線方向とフェースの軌道及び速度の計測、打ち出されたボールの打ち出し方向及び初速とボールの軌道を記録計測しなければならない。
また、ボールの打ち出し初速は、パターヘッドがボールを打つ瞬間の速度と強さ（厳密には力=質量×加速度）によって決まり、この初速に応じてボールの到達距離が決まるので、パターフェース面の打撃直前の速度と打撃後のボール速度を同時に計測し、両者の相関関係を演算することが必要である。
解決しようとする問題点は、従来のパッティング測定技術（非特許文献１）では、実際のパターを用いた測定ができないというて点である。また、従来のティーショット測定技術では、パッティング測定に必要な項目の測定ができないという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案にかかるパッティング計測装置は、セットされたボールとその周辺の光景を上方からパッティング直前の時点以降連続的に撮像する高速カメラを備えた撮像手段と、獲得した連続画像を保存するデータ保存手段と、獲得した画像中に計測ウィンドウを設定し、連続画像内の計測ウィンドウ画像同士を比較演算し、ボール画像が移動し始めた初動ウィンドウ画像と、ボール画像が計測ウィンドウから消滅した消滅ウィンドウ画像を検出して、初動ウィンドウ画像の少なくとも２フレーム前のウィンドウ画像から消滅ウィンドウ画像の１フレーム前のウィンドウ画像までの連続画像を計測画像として選択する計測画像選択手段と、演算手段と、表示手段を備え、演算手段が、前記の計測画像を用いて、ボールに関しては、打撃直後の速度、打球の角度、及び移動軌跡を、またパターヘッドに関しては、ヘッドの始動速度、打撃時の速度、及び移動軌跡を、更にパターフェースに関しては、打撃直前と打撃時点と打撃直後の法線角度を計測し、これらの計測データを用いて、ボールのグリーン上の到達推定距離と打撃直後のボール速度と打撃時のパターヘッド速度の比率を算出し、表示手段がこれらの諸データを表示してパッティング動作評価に供することを特徴とする。
【考案の効果】
【０００９】
本考案のパッティング計測装置は、１台のカメラで撮影した連続画像によって、パッティングにおけるボール打撃直前のヘッド速度パターヘッドの軌道とパターフェースの向きと開閉の角度やボールの打ち出し速度や打ち出し方向の角度を計測できるため、プレイヤーがパッティングにおいて意図する方向に意図する速度で打ち出すという技術スキルを、低コストで正確に計測することが出来るだけでなく、パッティングにおける技術向上のための要因分析に役立てることが出来る。さらにプレイヤーにとって最適な様々な素状のパターから最適な計測結果を出せるパターを選定することもできるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は実施の形態のパッティング計測装置の構成を示した説明図である。（実施例１）
【図２】図２は実施の形態の計測画像選択の方法を説明した説明図である。（実施例１）
【図３】図３は実施の形態の計測ウィンドウと計測方法を説明した説明図である。（実施例１）
【図４】図４は実施例のパッティング計測装置の表示画面を示した画像である。（実施例１）
【図５】図５は従来のパッティング計測装置の測定状況を示した画像である。（非特許文献１より引用）
【考案を実施するための形態】
【００１１】
本考案の１実施形態の構成について図１に基づいて説明する。この実施の形態では、図１に示したように、平面１上に定めたボール２のセット位置の上方に、パッティングの全景を撮像する高速カメラ３を設置している。高速カメラ３は、制御演算部４と任意の通信ケーブルで接続され、制御演算部４は、撮像制御ユニット５、画像演算ユニット６、計測画像選択ユニット７、およびデータ保存ユニット８、バス１３を備え、入力ユニット９、出力ユニット１０、通信ユニット１１、および表示ユニットを介して、入出力および表示を行う。カメラ３と制御演算部４間の通信には無線通信手段を使用することも可能である。
【００１２】
この実施の形態は、獲得した画像によって打撃のタイミングを検出するので、高速カメラ３には、少なくとも１秒に５０フレーム以上の速度で連続撮像できる（ＦＰＳ＝５０）カメラを適用することが必要である。
【００１３】
計測はすべて、高速カメラ３が獲得した画像のみにより用うので、従来例が別途備えたごとき専用センサ等を用いた撮像トリガー装置を必要としない点が。本考案の特徴である。
高速カメラ３とボール２のセット位置は固定であるから、ボール２が静置されている間は、高速カメラ３が獲得する平面１の光景のすべての連続画像は同一である。
【００１４】
次に、この実施の形態の計測画像選択方法について説明する。図２のＡ〜Ｆは、図１の高速カメラ３が獲得した連続画像を模式的に示した図である。
図２において、１は図１の高速カメラ３が撮像した光景中の平面を、２は図１の計測画像選択ユニット７が画像の中に設定した計測ウィンドウを、３はパターヘッド画像を、また４はボール画像をそれぞれ示す。この実施の形態は、すべての計測をウィンドウ２内の画像データによって行っている。
【００１５】
まず、高速カメラ３（図１）の撮像速度と計測ウィンドウ２画像との関係について説明する。
例えば、計測ウィンドウ２が、平面１上で縦横それぞれ２００ｍｍ×４８０ｍｍの実寸に対応し、ボールを、その中心が、計測ウィンドウ２の左端 から３００ｍｍの位置に合うようにセットすると、最大秒速５メートルの打球の場合、計測ウィンドウ２の左端に到達する時間は０．０６秒であるか ら、高速カメラ３の撮像速度がＦＰＳ＝５０の場合、静止画像と１００ｍｍごとに撮像した３フレームと、ボールが動き出す前の２フレームの計５画 像が計測に利用できる。より高速なＦＰＳ＝１００のカメラを適用すれば、６フレームの画像が獲得でき、利用できるフレーム数は８であ
るから、カ メラの撮像速度は高速であるほど好ましい。
これらの撮像は、環境照度に応じて、１／１０００秒までの電子シャッター露光で行っている。
【００１６】
この実施の形態では、図１の入力ユニット９からスタート信号を入力すると、高速カメラ３が平面１の光景を撮像し始め、Ａ〜Ｇの連続画像を獲得する。
計測ウィンドウ画像２内には当初、パター３と静止した状態のボール４の画像が含まれている（Ａ）。プレイヤーがボールを打撃する際に、まずパター画像３がボール画像４から離れ打撃方向の反対方向に始動する（図示せず）そこから任意の位置でパター画像３の方向が切替り（Ｂ）パター画像３がボール画像４に当接した（Ｃ）の後、ボール４の画像が移動し始め（Ｄ）、計測ウィンドウ画像２内を左方向に移動し（Ｅ）、左端に到達した後（Ｆ），計測ウィンドウ画像２から消滅する（Ｇ）。そこで、図１の入力ユニット９からエンド信号を入力して、撮像を完了する。
図１の計測画像選択ユニット７は、獲得したこれらの連続画像のうちで、ボール画像が移動し始めた初動画像（Ｄ）より２フレーム前の画像（Ｂ）からボール画像が消滅した消滅画像フレームよりも１フレーム前の画像（Ｆ）までの連続画像を、計測画像として選択する。
【００１７】
この実施の形態は、獲得した画像から打撃のタイミングを検出するので、別途センサによってショットの動作を検出し、その信号トリガーとしで撮像を開始する従来技術に比べて構成要素が少なく、このことが取り扱いの容易さ、コストの低減、装置信頼性の向上に役立っている。
【００１８】
次に、このようにして選択した計測画像について、図１の画像演算ユニット６が行う計測項目の計測方法を、図３によって説明する。
まず、打球直後にボールの初動を検出した画像フレームの２フレーム前の画像〈図２のＢ）に対応する図３のＩのボール画像４において、その重心位置を検出する。
次に最終の計測画像〈図２のＦ）に対応するボール画像４’の重心位置を検出し、初動画像より１フレーム前の当接画像（図２のＣ）から最終画像〈図２のＦ）までのボールの実移動距離（画像のイに対応）を撮像時間（＝フレーム数／ＦＰＳ）で除算することにより、ボールの速度を算出する。
目標方向からの打球方向の角度ずれ（ウ）は、目標方向を計測ウィンドウ２の水平軸として設定し、ボール画像の軌跡ベクトル・イ（４−４’）の水平成分と垂直成分とから、三角法演算によって算出する。
【００１９】
パターヘッドの始動速度は、初動画像（図２のＡ）図３のＨにおけるヘッド画像３のフェースエッジ中心点より１フレーム後のタイミングの図３−Ｈにおける図３のＨにおけるヘッド画像３’のエッジの中心点を検出し、この中心点の移動距離を撮像時間で除算することにより算出する。
また、パターヘッドの打撃時の速度は、当接画像のタイミング（図２のＣ）の図３のＩにおけるヘッド画像３’のフェースエッジ中心点と打球直前のタイミング（図２のＢ）図３のＩのヘッド画像３のエッジの中心点を検出し、この中心点の移動距離（エ）を撮像時間で除算することにより算出する。
フェース面の向きについては、当接直前の画像（図２のＢ）と当接画像（図２のＣ）と打撃直後の画像（図２のＤ）において、ヘッド左端のエッジを検出し、エッジラインの水平成分と垂直成分とから、三角法演算によってそれぞれ、打撃前と打撃時と打撃後のずれ角度（オ）を算出する。
【００２０】
この実施の形態では、以上の計測データを図１のデータ保存ユニット８に保存し、データを用いて更に、同図画像演算ユニット６が、ボールのグリーン上の到達推定距離と、打撃直後のボール速度と打撃時のパターヘッド速度の比率を算出し、表示ユニット１２に表示する。
【実施例１】
【００２１】
図４は、本考案装置の１実施例の表示画面を示した画像である。
「Ｂａｌｌ  Ｓｐｅｅｄ」は、打撃直後のボールの速度を示す。
「（１２）Ｇｒｅｅｎ推定距離」は、この初速度のボールが１２  ｆｅｅｔ  Ｇｒｅｅｎ上で到達する距離の推定値を示している。この推定距離は、１０  ｆｅｅｔ  Ｇｒｅｅｎと８  ｆｅｅｔ  Ｇｒｅｅｎについても表示できる。
「Ｌｉｎｅ  Ａｎｇｌｅ」は、打出されたボールの方向と目標方向とのずれ角度である。
「ヘッド始動速度」は、打撃反対方向に始動時のパターヘッドの速度である。
「Ｉｍｐａｃｔヘッド速度」は、打撃時のパターヘッドの速度である。
「Ｉｍｐａｃｔ前Ｆａｃｅ  Ａｎｇｌｅ」と「Ｉｍｐａｃｔ後Ｆａｃｅ  Ａｎｇｌｅ」は、それぞれ打撃前後のパターフェースの角度である。
「Ｉｍｐａｃｔ係数」は、Ｉｍｐａｃｔヘッド速度に対するＢａｌｌ  Ｓｐｅｅｄの比率である。
「Ｆａｃｅ  Ａｎｇｌｅ」は、目標方向に対するパターフェース法線方向のズレ角度である。
【００２２】
また、この実施例の表示画面では、ヘッドとボールの動きを表示する動画再生ウィンドウ、ボール軌道表示ウィンドウ、ヘッド軌道表示ウィンドウ、およびボールのずれ角度と距離に応じたずれ幅（センチメートル）を表示して、ユーザの直感的理解に供している。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本考案のパッティング計測装置は、ゴルフのパッティングにおいて、プレイヤーの打撃を客観的に計測し、そのデータを提示するので、プレイヤーが自らの打撃を定量的に評価できるので、種々のレッスンや個人練習や更にはパターの性能評価にも適用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１    平面
２    ゴルフボール
３    高速カメラ
４    制御演算部
【図１】
0003192493.tif 000003
【図２】
0003192493.tif 000004
【図３】
0003192493.tif 000005
【図４】
0003192493.tif 000006
【図５】
0003192493.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月13日(2014.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
0003192493.tif 000008
【図２】
0003192493.tif 000009
【図３】
0003192493.tif 000010
【図４】
0003192493.tif 000011
【図５】
0003192493.tif 000012