JP2014059175A - Moving body having marker fixed thereto and method of fixing marker to moving body - Google Patents

Moving body having marker fixed thereto and method of fixing marker to moving body Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a moving body having a marker that reflects light fixed thereto and a method of fixing the marker to the moving body.SOLUTION: A moving body is used in a moving body detection method, the method including the steps of capturing an image of a moving body 2b having a marker 30 with a reflection surface that reflects light fixed thereto by means of a camera, and detecting a posture of the moving body 2b based on the marker 30 whose image has been captured. In the marker 30 a reflection surface 30A is a plane.

Description

本発明は、光を反射するマーカーが固着された移動体及び移動体にマーカーを固着する方法に関する。   The present invention relates to a moving body to which a marker that reflects light is fixed, and a method for fixing the marker to the moving body.

近年、光を反射する反射面を有するマーカーが固着された移動体をカメラで撮像する工程と、撮像された前記マーカーに基づいて前記移動体の姿勢等を計算する工程とを含む移動体の検出方法が提案されている。   2. Description of the Related Art In recent years, detection of a moving body including a step of imaging with a camera a moving body to which a marker having a reflective surface that reflects light is fixed, and a step of calculating the posture of the moving body based on the captured marker A method has been proposed.

移動体としては、例えば、プレーヤーの操作によって移動するゴルフクラブ等のスポーツ用具が採用される。マーカーには、例えば、反射テープが採用され、ゴルフクラブのヘッドの複数箇所(例えば3箇所以上)に貼り付けられる。貼り付けられた反射テープの特定の位置(例えば図心)は、既知の座標情報としてコンピュータに記憶される。   As the moving body, for example, sports equipment such as a golf club that is moved by a player's operation is employed. For example, a reflective tape is employed as the marker, and the marker is attached to a plurality of locations (for example, 3 locations or more) of the golf club head. The specific position (for example, centroid) of the attached reflective tape is stored in the computer as known coordinate information.

移動体の姿勢の計算には、コンピュータが用いられる。コンピュータは、カメラによって撮像されたマーカーの位置と前記既知の情報とに基づき、移動体の姿勢を計算する。この計算には、例えばDLT(Direct Linear Transformation)法が好適に用いられる。スイング中のゴルフクラブヘッドの姿勢を計算することは、クラブの開発、又は、スイングの指導に役立つ。関連する技術としては、次のものがある。   A computer is used to calculate the posture of the moving body. The computer calculates the posture of the moving body based on the position of the marker imaged by the camera and the known information. For this calculation, for example, a DLT (Direct Linear Transformation) method is preferably used. Calculating the posture of the golf club head during a swing is useful for club development or for teaching a swing. Related technologies include the following.

特開2004−24488号公報JP 2004-24488 A 特開2007−167549号公報JP 2007-167549 A 特開2004−61483号公報JP 2004-61483 A

移動体の姿勢が計算される際、撮影された画像から各マーカーの輪郭が抽出され、各マーカーの特定の位置、例えば図心が計算される。マーカーの図心は、以後の計算の基準になるため、正確に特定されなければならない。   When the posture of the moving body is calculated, the outline of each marker is extracted from the captured image, and a specific position of each marker, for example, the centroid is calculated. The centroid of the marker must be accurately identified because it is the basis for subsequent calculations.

しかしながら、例えば、図12(a)に示されるように、球状の凸曲面部分に沿って貼り付けられたマーカーaを斜めから撮像した場合、実際のマーカーの図心b1と、画像処理で計算されたマーカーの図心b2とは大きくずれることがある。   However, for example, as shown in FIG. 12A, when the marker a pasted along the spherical convex curved surface portion is imaged obliquely, the centroid b1 of the actual marker and the image processing are calculated. It may deviate greatly from the centroid b2 of the marker.

また、曲面部分に貼り付けられたマーカーaを斜めから撮像した場合、その一部が隠れる場合もある。このような場合にも、実際のマーカーの図心b1と、画像処理で計算されたマーカーの図心b2とは大きくずれることがある。   Moreover, when the marker a stuck on the curved surface portion is imaged from an oblique direction, a part of the marker a may be hidden. Even in such a case, the centroid b1 of the actual marker and the centroid b2 of the marker calculated by the image processing may greatly deviate.

上記のように、誤ったマーカーの図心情報に基づいて計算された移動体の姿勢にも、誤差が含まれる。   As described above, the posture of the moving body calculated based on the centroid information of the wrong marker also includes an error.

特に、近年では、マーカーが、1台のカメラで撮像される場合がある。このような場合には、マーカーを撮像する向きが限定されるため、上記不具合が生じやすくなる。   In particular, in recent years, a marker may be imaged with one camera. In such a case, since the direction in which the marker is imaged is limited, the above problem tends to occur.

本発明は、以上のような問題点に鑑み、案出なされたもので、マーカーの反射面を平面とすることを基本として、精度よく移動体の姿勢を検出することができる移動体及び移動体にマーカーを固着する方法を提供することを目的としている。   The present invention has been devised in view of the above problems, and is based on the fact that the reflecting surface of the marker is a plane, and a movable body and a movable body that can accurately detect the posture of the movable body It aims at providing the method of adhering a marker to.

本発明のうち請求項1記載の発明は、光を反射する反射面を有するマーカーが固着された移動体をカメラで撮像する工程と、撮像された前記マーカーに基づいて前記移動体の姿勢を検出する工程とを含む移動体の検出方法に用いられる移動体であって、前記マーカーは、前記反射面が平面であることを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, the step of imaging with a camera a moving body to which a marker having a reflective surface that reflects light is fixed, and the posture of the moving body is detected based on the captured marker. The marker is characterized in that the reflecting surface of the marker is a flat surface.

また請求項2記載の発明は、前記マーカーは、前記移動体の曲面部分に固着されている請求項1記載の移動体である。   The invention according to claim 2 is the moving body according to claim 1, wherein the marker is fixed to a curved surface portion of the moving body.

また請求項3記載の発明は、前記マーカーと前記移動体との間には、支持体が配されており、前記支持体は、前記マーカー側を向きかつ平面からなるマーカー支持面を含む請求項1又は2に記載の移動体である。   According to a third aspect of the present invention, a support is disposed between the marker and the movable body, and the support includes a marker support surface that faces the marker and is a flat surface. The moving body according to 1 or 2.

また請求項4記載の発明は、前記支持体は、前記移動体側を向く固着面を有し、前記固着面と前記移動体との間に接着剤が充填されている請求項3に記載の移動体である。   The invention according to claim 4 is the movement according to claim 3, wherein the support has a fixing surface facing the moving body, and an adhesive is filled between the fixing surface and the moving body. Is the body.

また請求項5記載の発明は、前記支持体は、前記移動体側を向く固着面を有し、前記固着面は、該固着面が向き合う移動体の外面の反転形状を有している請求項3又は4に記載の移動体である。   According to a fifth aspect of the present invention, the support has a fixing surface facing the moving body, and the fixing surface has an inverted shape of the outer surface of the moving body facing the fixing surface. Or it is a moving body of 4.

また請求項6記載の発明は、前記移動体は、プレーヤーの操作によって移動するスポーツ用具である請求項1乃至5のいずれかに記載の移動体である。   The invention according to claim 6 is the moving body according to any one of claims 1 to 5, wherein the moving body is a sports equipment that moves by an operation of a player.

また請求項7記載の発明は、光を反射する反射面を有するマーカーが固着された移動体をカメラで撮像する工程と、撮像された前記マーカーに基づいて前記移動体の姿勢を検出する工程とを含む移動体の検出方法に用いられる前記移動体に前記マーカーを固着するための方法であって、前記移動体の外面に、前記反射面が平面となるように前記マーカーを固着する工程を含むことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a step of imaging with a camera a moving body to which a marker having a reflecting surface that reflects light is fixed, and a step of detecting the posture of the moving body based on the imaged marker. A method for fixing the marker to the moving body used in a method for detecting a moving body, including the step of fixing the marker to an outer surface of the moving body so that the reflecting surface is a flat surface. It is characterized by that.

また請求項8記載の発明は、前記マーカーを固着する工程は、前記移動体の外面の曲面部分に、平面を含むマーカー支持面を設ける工程を含む請求項7記載の移動体にマーカーを固着する方法である。   According to an eighth aspect of the present invention, the step of fixing the marker includes the step of providing a marker support surface including a flat surface on the curved surface portion of the outer surface of the movable body. Is the method.

また請求項9記載の発明は、前記マーカー支持面は、前記マーカー及び前記移動体とは異なる別部材からなる支持体を前記移動体の曲面部分に固着することにより設けられる請求項8記載の移動体にマーカーを固着する方法である。   According to a ninth aspect of the present invention, in the movement according to the eighth aspect, the marker supporting surface is provided by fixing a supporting body made of a different member different from the marker and the moving body to a curved surface portion of the moving body. It is a method of fixing a marker to the body.

また請求項10記載の発明は、前記マーカーは、前記マーカー支持面に予め形成されているか、又は、前記支持体が移動体に固着された後に、前記マーカー支持面に固着される請求項9記載の移動体にマーカーを固着する方法である。   According to a tenth aspect of the present invention, the marker is formed in advance on the marker support surface, or is fixed to the marker support surface after the support is fixed to a moving body. This is a method of fixing a marker to the moving body.

また請求項11記載の発明は、前記マーカー支持面は、前記移動体の前記曲面部分を切削加工又は塑性変形加工することにより設けられる請求項8記載の移動体にマーカーを固着する方法である。   The invention according to claim 11 is the method of fixing the marker to the movable body according to claim 8, wherein the marker support surface is provided by cutting or plastically deforming the curved surface portion of the movable body.

請求項1に記載された発明では、光を反射する反射面を有するマーカーが固着された移動体をカメラで撮像する工程と、撮像された前記マーカーに基づいて前記移動体の姿勢を検出する工程とを含む移動体の検出方法に用いられる移動体であって、前記マーカーは、前記反射面が平面であることを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, a step of imaging with a camera a moving body to which a marker having a reflecting surface that reflects light is fixed, and a step of detecting the posture of the moving body based on the imaged marker. The marker is characterized in that the reflective surface of the marker is a flat surface.

また、請求項8に記載された発明では、光を反射する反射面を有するマーカーが固着された移動体をカメラで撮像する工程と、撮像された前記マーカーに基づいて前記移動体の姿勢を検出する工程とを含む移動体の検出方法に用いられる前記移動体に、前記マーカーを固着するための方法であって、前記移動体の外面に、前記反射面が平面となるように前記マーカーを固着する工程を含むことを特徴とする。   In the invention described in claim 8, a step of imaging with a camera a moving body to which a marker having a reflective surface that reflects light is fixed, and a posture of the moving body is detected based on the captured marker. The marker is fixed to the moving body used in the moving body detection method including the step of fixing the marker to the outer surface of the moving body so that the reflecting surface is a flat surface. Including the step of:

マーカーの反射面が平面とされることにより、マーカーが斜めから撮像された場合でも、実際のマーカーの図心と、画像処理で計算されたマーカーの図心とはほぼ一致する。また、マーカーの一部が隠されて撮像されることも少ない。従って、本発明の移動体又は方法を用いることにより、精度よく移動体の姿勢を検出することができる。   By setting the reflecting surface of the marker to be a flat surface, even when the marker is imaged obliquely, the actual centroid of the marker and the centroid of the marker calculated by image processing substantially coincide. In addition, a part of the marker is hardly hidden and imaged. Therefore, by using the moving body or method of the present invention, the posture of the moving body can be detected with high accuracy.

移動体の検出方法を実行する計測装置の全体構成図である。It is a whole block diagram of the measuring device which performs the detection method of a moving body. 図1の正面図である。It is a front view of FIG. ウッド型ゴルフクラブヘッドの正面図である。It is a front view of a wood type golf club head. ウッド型ゴルフクラブヘッドの平面図である。It is a top view of a wood type golf club head. 実空間での座標とカメラのフィルム面上の座標との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the coordinate in real space, and the coordinate on the film surface of a camera. (a)乃至(c)は、いずれも本発明の実施形態であり、クラブヘッドのクラウン部のマーカーが固着された部分の断面図である。(A) thru | or (c) are all the embodiment of this invention, and are sectional drawings of the part to which the marker of the crown part of the club head was fixed. 本発明の実施形態であり、クラブヘッドのクラウン部のマーカーが固着された部分の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a portion to which a marker of a crown portion of the club head is fixed according to the embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態を示し、(a)はシャフトの斜視図、(b)そのA−A断面図である。Other embodiment of this invention is shown, (a) is a perspective view of a shaft, (b) It is the AA sectional drawing. 本発明の他の実施形態を示し、(a)はアイアン型ゴルフクラブのヘッドの斜視図、(b)そのB−B断面図である。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which (a) is a perspective view of a head of an iron type golf club, and (b) is a BB sectional view thereof. 本発明の他の実施形態を示し、(a)はテニスラケットの正面図、(b)はそのC−C断面図である。The other embodiment of this invention is shown, (a) is a front view of a tennis racket, (b) is the CC sectional drawing. 実施例で使用されたウッド型ゴルフクラブヘッドの平面図である。It is a top view of the wood type golf club head used in the Example. (a)は従来のマーカーを撮影した画像の平面図、(b)は本実施形態のマーカーを撮影した画像の平面図である。(A) is a top view of the image which image | photographed the conventional marker, (b) is a top view of the image which image | photographed the marker of this embodiment.

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本発明では、光を反射する反射面を有するマーカーが固着された移動体をカメラで撮像する工程(撮像工程)と、撮像された前記マーカーに基づいて前記移動体の姿勢を検出する工程(計算工程)とを含む移動体の検出方法に用いられる移動体が提供される。先ず、上記撮像工程及び計算工程が、簡単に説明される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present invention, a step of capturing with a camera a moving body to which a marker having a reflecting surface that reflects light is fixed (imaging step), and a step of detecting the posture of the moving body based on the captured marker (calculation) And a moving body used in a method for detecting a moving body. First, the imaging process and the calculation process will be briefly described.

図1には、撮像工程に用いられる計測装置10の全体構成図の一例が、図2にはその正面図がそれぞれ示されている。この計測装置10は、移動体として、ゴルフクラブ1のクラブヘッド(以下、単に「ヘッド」ということがある。)2が撮像される。ゴルフクラブ1のヘッド2は、それ自体では動かないが、ゴルファMのスイングによって移動体となり得る。移動体は、ヘッド2に限定されず、移動可能な物であれば、あらゆるものが対象となる。   FIG. 1 shows an example of an overall configuration diagram of a measuring apparatus 10 used in the imaging process, and FIG. 2 shows a front view thereof. This measuring apparatus 10 images a club head (hereinafter, simply referred to as “head”) 2 of the golf club 1 as a moving body. The head 2 of the golf club 1 does not move by itself, but can become a moving body by the swing of the golfer M. The moving body is not limited to the head 2, and any object can be used as long as it can move.

図1の実施形態では、右打ちのゴルファMが示されている。ゴルファMのスイングによって、ゴルフボール3は、図1のアドレス姿勢にあるゴルファMの左向きに打ち出される。ただし、ゴルファMは、スイングロボット等で代用されても良い。   In the embodiment of FIG. 1, a right-handed golfer M is shown. With the swing of the golfer M, the golf ball 3 is launched to the left of the golfer M in the address posture of FIG. However, the golfer M may be substituted with a swing robot or the like.

計測装置10は、例えば、基台12、ゴルフクラブ1のヘッド2を撮影するための第1カメラ14、ゴルフボール3を撮影するための第2カメラ16、各カメラ14、16を制御する制御装置18、及び各カメラ14、16が撮像した情報を記録するコンピュータ20を含んで構成されている。   The measuring device 10 includes, for example, a base 12, a first camera 14 for photographing the head 2 of the golf club 1, a second camera 16 for photographing the golf ball 3, and a control device that controls the cameras 14 and 16. 18 and a computer 20 that records information captured by the cameras 14 and 16.

基台12は、板状であり、例えば、計測室の床面に置かれている。本実施形態の基台12には、ゴルファMが立ってアドレスする床板21が置かれている。床板21には、ゴルフボール3を置くためのティー23が設けられている。   The base 12 has a plate shape, and is placed, for example, on the floor surface of the measurement room. On the base 12 of this embodiment, a floor board 21 on which the golfer M stands and addresses is placed. A tee 23 for placing the golf ball 3 is provided on the floor plate 21.

基台12には、上方にのびる支柱24が設けられている。支柱24の上部には、ゴルフクラブ1のヘッド2に向けて発光するストロボ25が設けられている。   The base 12 is provided with a support column 24 extending upward. A strobe 25 that emits light toward the head 2 of the golf club 1 is provided at the top of the support 24.

なお、説明の便宜上、図1及び図2に示されるように、計測装置10に、X軸、Y軸及びZ軸を有する直交座標が定義される。X軸は、地面に平行であり、かつ、打球前のボール3と目標方向とを結ぶ直線に平行である。Z軸は、鉛直方向である。Y軸は、X軸及びZにともに垂直である。   For convenience of explanation, as shown in FIGS. 1 and 2, orthogonal coordinates having an X axis, a Y axis, and a Z axis are defined in the measurement apparatus 10. The X axis is parallel to the ground and parallel to a straight line connecting the ball 3 before hitting the ball and the target direction. The Z axis is the vertical direction. The Y axis is both perpendicular to the X axis and Z.

基台12には、トリガーセンサー26が設けられている。トリガーセンサー26は、スイングをするゴルファMの前方(腹側)に設けられた投光器26aと、ゴルファMの後方(背中側)に設けられかつ投光器26aの光を受ける受光器26bとの組み合わせである。トリガーセンサー26は、ダウンスイング時のゴルフクラブ1の通過により、投光器26aからY軸方向に発せられる光が遮られるように位置合わせされている。   A trigger sensor 26 is provided on the base 12. The trigger sensor 26 is a combination of a projector 26a provided on the front (abdominal side) of the swinging golfer M and a light receiver 26b provided on the rear (back side) of the golfer M and receiving the light of the projector 26a. . The trigger sensor 26 is aligned so that the light emitted from the light projector 26a in the Y-axis direction is blocked by the passage of the golf club 1 during the downswing.

基台12には、さらに第1センサー27が設けられている。第1センサー27は、スイングをするゴルファMの前方に設けられた投光器27aと、ゴルファMの後方に設けられかつ投光器27aの光を受ける受光器27bとを具えている。第1センサー27は、トリガーセンサー26よりもX軸方向において、スイング前方(打撃されたゴルフボール3の飛球方向)に設けられている。従って、ダウンスイング時、第1センサー27は、トリガーセンサー26よりもわずかに遅れてスイング中のゴルフクラブ1を検出する。   The base 12 is further provided with a first sensor 27. The first sensor 27 includes a projector 27a provided in front of the swinging golfer M, and a light receiver 27b provided in the rear of the golfer M and receiving the light of the projector 27a. The first sensor 27 is provided in front of the swing (the flying direction of the hit golf ball 3) in the X-axis direction than the trigger sensor 26. Accordingly, during the downswing, the first sensor 27 detects the golf club 1 that is swinging slightly behind the trigger sensor 26.

基台12には、さらに第2センサー28が設けられている。第2センサー28も、スイングをするゴルファMの前方に設けられた投光器28aと、ゴルファMの後方に設けられかつ投光器28aの光を受ける受光器28bとを具えている。第2センサー28は、第1センサー27よりもX軸方向において、スイング前方に設けられている。従って、第2センサー28は、ダウンスイング時、第1センサー27よりもわずかに遅れてスイング中のゴルフクラブ1を検出する。   A second sensor 28 is further provided on the base 12. The second sensor 28 also includes a light projector 28a provided in front of the swinging golfer M and a light receiver 28b provided in the rear of the golfer M and receiving the light from the light projector 28a. The second sensor 28 is provided in front of the swing in the X-axis direction with respect to the first sensor 27. Therefore, the second sensor 28 detects the golf club 1 during the swing slightly later than the first sensor 27 during the downswing.

第1カメラ14は、ゴルフクラブ1のヘッド2の上面部であるクラウン部を撮影可能なように、ゴルファMの上方に設けられている。   The first camera 14 is provided above the golfer M so that a crown portion that is the upper surface portion of the head 2 of the golf club 1 can be photographed.

第2カメラ16は、打ち出されたゴルフボール3を側方から撮影可能なように、ティー23よりゴルファMの前方、かつ、X軸方向において、スイング前方に設けられている。第2カメラ16の周囲には、ストロボ29が設けられている。   The second camera 16 is provided in front of the golfer M from the tee 23 and in front of the swing in the X-axis direction so that the shot golf ball 3 can be photographed from the side. A strobe 29 is provided around the second camera 16.

図3はクラブヘッド2の正面図、図4はその平面図をそれぞれ示している。該ヘッド2は、ボールを打撃する面であるフェース2aと、該フェース2aに連なりヘッド上面部を構成するクラウン部2bとを含んでいる。   FIG. 3 is a front view of the club head 2, and FIG. 4 is a plan view thereof. The head 2 includes a face 2a which is a surface for hitting a ball, and a crown portion 2b which is connected to the face 2a and forms a head upper surface portion.

該クラブヘッド2には、マーカー30が設けられている。マーカー30には、例えば、光を反射する反射テープが用いられる。ヘッド2には、複数のマーカー30、好ましくは1撮影フレーム内に3個以上のマーカー30が設けられているのが望ましい。マーカー30は、フェース3a以外の位置に設けられるのが望ましい。この実施形態では、4つのマーカー30a乃至30dが、ヘッド2のクラウン部2bに設けられている。   The club head 2 is provided with a marker 30. For the marker 30, for example, a reflective tape that reflects light is used. It is desirable that the head 2 is provided with a plurality of markers 30, preferably three or more markers 30 in one photographing frame. The marker 30 is desirably provided at a position other than the face 3a. In this embodiment, four markers 30 a to 30 d are provided on the crown portion 2 b of the head 2.

各マーカー30a乃至30dは、白い矩形状の反射テープに、対角線が描かれている。各マーカー30a乃至30dの対角線の交点は、例えば、各マーカー30の特定の位置(代表点)として定義される。なお、この特定の位置は、各マーカー30の重心と一致している。マーカー30のサイズ等は、任意に定めることができる。   Each of the markers 30a to 30d has a diagonal line drawn on a white rectangular reflective tape. The intersections of the diagonal lines of the markers 30a to 30d are defined as specific positions (representative points) of the markers 30, for example. This specific position coincides with the center of gravity of each marker 30. The size and the like of the marker 30 can be arbitrarily determined.

制御装置18には、第1カメラ14、第2カメラ16、トリガーセンサー26、第1センサー27、第2センサー28、ストロボ25、ストロボ29及び情報処理装置20が接続されている。   A first camera 14, a second camera 16, a trigger sensor 26, a first sensor 27, a second sensor 28, a strobe 25, a strobe 29, and an information processing device 20 are connected to the control device 18.

制御装置18の作用は次の通りである。ゴルファMによってゴルフスイングが開始されると、制御装置18には、トリガーセンサー26がダウンスイング中のゴルフクラブ1の検出したこと示す検出信号が入力される。この検出信号に基づき、制御装置18は、第1カメラ14及び第2カメラ16に撮影を開始させる撮影開始信号を出力する。   The operation of the control device 18 is as follows. When the golf swing is started by the golfer M, the control device 18 receives a detection signal indicating that the trigger sensor 26 has detected the golf club 1 during the downswing. Based on this detection signal, the control device 18 outputs a shooting start signal that causes the first camera 14 and the second camera 16 to start shooting.

この撮影開始信号に基づき、第1カメラ14のシャッターが、所定時間(例えば1/30秒)開かれる。シャッターが開いている間、制御装置18には、第1センサー27及び第2センサー28がゴルフクラブ1のヘッド2又はシャフトを検出したことを示す検出信号が順次入力される。制御装置18は、第1センサー27からの検出信号に基づいて、ストロボ25を発光させる信号を出力する。その後、制御装置18は、第2センサー28からの検出信号に基づき、ストロボ29を発光させる信号を出力する。   Based on this imaging start signal, the shutter of the first camera 14 is opened for a predetermined time (for example, 1/30 second). While the shutter is open, a detection signal indicating that the first sensor 27 and the second sensor 28 have detected the head 2 or the shaft of the golf club 1 is sequentially input to the control device 18. The control device 18 outputs a signal for causing the strobe 25 to emit light based on the detection signal from the first sensor 27. Thereafter, the control device 18 outputs a signal for causing the strobe 29 to emit light based on the detection signal from the second sensor 28.

従って、シャッターが開いている間に、ストロボ25及びストロボ29が順次発光する。これにより、第1カメラ14には、第1センサー27で検出されたときのクラブヘッド2と、第センサー28で検出されたときのクラブヘッド2とが含まれる1枚の画像データを撮像しうる。従って、本実施形態では、移動体としてのクラブヘッド2は、1台のカメラで撮影される。また、第2カメラ29は、打撃されたボール3を撮影する。   Therefore, the strobe 25 and the strobe 29 emit light sequentially while the shutter is open. As a result, the first camera 14 can capture one piece of image data including the club head 2 detected by the first sensor 27 and the club head 2 detected by the first sensor 28. . Therefore, in this embodiment, the club head 2 as a moving body is photographed by one camera. Further, the second camera 29 photographs the hit ball 3.

第1カメラ14及び第2カメラ16によって撮影した画像データは、コンピュータ20へと出力される。   Image data photographed by the first camera 14 and the second camera 16 is output to the computer 20.

コンピュータ20には、プログラムが記憶されている。このプログラムは、撮像工程で得られた上記画像を処理し、ヘッド2の位置及び姿勢を計算する計算工程をコンピュータ20に実行させる。   The computer 20 stores a program. This program processes the image obtained in the imaging step and causes the computer 20 to execute a calculation step for calculating the position and orientation of the head 2.

上記計算工程は、例えば、次のステップa乃至dを含む。
(a)得られたヘッド2の画像から各マーカー30を特定
(b)各マーカー30の三次元位置の算出
(c)上記三次元位置に基づき、ヘッド2の位置、姿勢等の計算
(d)計算結果の出力
The calculation process includes, for example, the following steps a to d.
(A) Identify each marker 30 from the obtained image of the head 2 (b) Calculate the three-dimensional position of each marker 30 (c) Calculate the position, posture, etc. of the head 2 based on the three-dimensional position (d) Output of calculation results

[ステップa]
ステップaは、手動又は自動で行われる。ステップaが手動で行われる場合、ユーザーは、画像の中からマーカー30を肉眼で判別し、マーカー30の位置情報等をコンピュータ20に入力する。ステップaが自動で行われる場合、一般的には、コンピュータ20が、画像の各画素に対して、輝度情報等を利用して周知のエッジ抽出処理等を行う。これにより、画像の中からマーカー30が抽出される。
[Step a]
Step a is performed manually or automatically. When step a is performed manually, the user discriminates the marker 30 from the image with the naked eye, and inputs the position information of the marker 30 to the computer 20. When step a is automatically performed, generally, the computer 20 performs a known edge extraction process or the like on each pixel of the image using luminance information or the like. Thereby, the marker 30 is extracted from the image.

[ステップb]
ステップbでは、各マーカー30の三次元の座標が計算される。この計算方法の一例として、上で述べたDLT法が知られている。DLT法は、異なる方向から見た複数の画像を用いて特定の位置の三次元の空間座標を得る方法である。DLT法では、三次元座標が既知である点(コントロールポイント)の画像に基づき、その三次元座標が再構築される。
[Step b]
In step b, the three-dimensional coordinates of each marker 30 are calculated. As an example of this calculation method, the DLT method described above is known. The DLT method is a method for obtaining three-dimensional spatial coordinates of a specific position using a plurality of images viewed from different directions. In the DLT method, three-dimensional coordinates are reconstructed based on an image of a point (control point) whose three-dimensional coordinates are known.

図5には、実空間(Object space)にある点Pをカメラで撮影した場合において、実空間での座標(X,Y,Z)と、カメラのフィルム面上(Digitizing plane)の座標(U,V)との関係が示されている。点Oはカメラのレンズ中心点である。座標系X’Y’Z’は、点Oを原点とし、フィルム面上座標系UVとX’軸及びY’軸とが平行な座標系である。距離Lは、点Oから点PまでのZ’軸上の距離である。距離Fは、点Oから点Q(点Pの写像)までのZ’軸上の距離である。点(U,V)はZ’軸を含む直線とフィルム面との交点である。この場合、以下の説明及び式(F1)が成立する。   FIG. 5 shows coordinates (X, Y, Z) in the real space and coordinates (U) on the film plane of the camera (U) when a point P in the real space (Object space) is photographed by the camera. , V). Point O is the center point of the lens of the camera. The coordinate system X′Y′Z ′ is a coordinate system in which the point O is the origin and the on-film coordinate system UV is parallel to the X ′ axis and the Y ′ axis. The distance L is a distance on the Z ′ axis from the point O to the point P. The distance F is a distance on the Z ′ axis from the point O to the point Q (mapping point P). Point (U, V) is an intersection of a straight line including the Z ′ axis and the film surface. In this case, the following explanation and formula (F1) are established.

Figure 2014059175
Figure 2014059175

上記式(F1)の11個のカメラ定数を求めるには、先ず、実空間座標(X,Y,Z)とフィルム面上座標(U,V)が既知である6点以上がカメラで撮影される。次に、各点の(X,Y,Z)と(U,V)を式(F1)に代入し、合計12個以上の方程式が設定される。そして、これらの方程式を最小二乗法によって解くことにより、11個のカメラ定数が求められる(キャリブレーション)。11個のカメラ定数が求まれば、実空間座標(X,Y,Z)が既知の点について、そのフィルム面上座標(U,V)を求めることができる。   In order to obtain the eleven camera constants of the above formula (F1), first, six or more points with known real space coordinates (X, Y, Z) and film surface coordinates (U, V) are photographed by the camera. The Next, (X, Y, Z) and (U, V) of each point are substituted into the formula (F1), and a total of 12 or more equations are set. Then, eleven camera constants are obtained by solving these equations by the method of least squares (calibration). If eleven camera constants are obtained, the coordinates (U, V) on the film plane can be obtained for points whose real space coordinates (X, Y, Z) are known.

反対に、フィルム面上座標(U,V)から、実空間座標(X,Y,Z)を求めるには、カメラ定数が既知の2台以上のカメラを用いて同じ点を撮影し、得られた(U1,V1),(U2,V2)…を上式に代入することで4個以上の方程式を設定し、最小二乗法で(X,Y,Z)が求められる。   On the other hand, in order to obtain the real space coordinates (X, Y, Z) from the coordinates (U, V) on the film plane, the same point is obtained by using two or more cameras with known camera constants. By substituting (U1, V1), (U2, V2)... Into the above equation, four or more equations are set, and (X, Y, Z) is obtained by the least square method.

上記の方法では、空間上の独立した1点の座標を求めるにはカメラが2台必要である。しかしながら、大きさのある物体に固定された複数点の座標については、各点間の位置関係(即ち、物体座標系における各点の座標)が既知であれば、その関係式が空間座標(X,Y,Z)を求めるための方程式に加わるので、複数点の座標を求めることができる。   In the above method, two cameras are required to obtain the coordinates of one independent point in space. However, with respect to the coordinates of a plurality of points fixed to an object having a size, if the positional relationship between the points (that is, the coordinates of each point in the object coordinate system) is known, the relational expression is the spatial coordinate (X , Y, Z) is added to the equation for obtaining the coordinates, so that the coordinates of a plurality of points can be obtained.

[ステップc]
物体座標系(クラブヘッド2の座標系)における各マーカー30の座標は、例えば、物体を三次元形状測定することで得られる。以下、物体の代表点の空間座標(X,Y,Z)と物体の姿勢(α,β,γ)とを未知数として解く場合について述べる。
[Step c]
The coordinates of each marker 30 in the object coordinate system (the coordinate system of the club head 2) can be obtained, for example, by measuring a three-dimensional shape of the object. Hereinafter, a case where the spatial coordinates (X, Y, Z) of the representative point of the object and the posture (α, β, γ) of the object are solved as unknowns will be described.

Figure 2014059175
Figure 2014059175

なお、上記式(F3)において、Ri(x)はRiのx成分、Ri(y)はRiのy成分、Ri(z)はRiのz成分をそれぞれ表している。   In the above formula (F3), Ri (x) represents the x component of Ri, Ri (y) represents the y component of Ri, and Ri (z) represents the z component of Ri.

未知数が6個でありかつ式の数が2n個である連立方程式(F3)は、ニュートンラフソン法(非線形連立方程式の解法)で解くことができる。これにより、6個の未知数、即ち、物体代表点の位置と物体の姿勢を求めることができる。なお、上記α、β及びγは、空間座標系から物体座標系への座標変換角度を示す。本実施形態では、空間座標系XYZを、そのZ軸回りにα°回転させて座標系Cs1が得られ、この座標系Cs1を、そのY軸回りにβ°回転させて座標系Cs2が得られ、この座標系Cs2を、そのX軸回りにγ°回転させて座標系Cs3が得られるとき、この座標系Cs3が、物体座標系に一致する。   The simultaneous equations (F3) having six unknowns and 2n equations can be solved by the Newton-Raphson method (solution of nonlinear simultaneous equations). Thereby, six unknowns, that is, the position of the object representative point and the posture of the object can be obtained. Note that α, β, and γ indicate coordinate conversion angles from the space coordinate system to the object coordinate system. In the present embodiment, the coordinate system Cs1 is obtained by rotating the spatial coordinate system XYZ about the Z axis by α °, and the coordinate system Cs2 is obtained by rotating the coordinate system Cs1 by β ° about the Y axis. When the coordinate system Cs3 is rotated by γ ° around the X axis to obtain the coordinate system Cs3, the coordinate system Cs3 coincides with the object coordinate system.

上述の2n個の連立方程式を式(F3)とする。式(F3)をニュートンラフソン法によって解く方法は、以下の通りである。   The 2n simultaneous equations described above are defined as an equation (F3). A method for solving the equation (F3) by the Newton-Raphson method is as follows.

Figure 2014059175
Figure 2014059175

以上の方法は、いわゆる勾配法の一例である。この勾配法は、例えば、上記特許文献3で用いられている遺伝的アルゴリズムと比較して計算が簡便である。このように、物体座標系における座標が既知である点同士の相対関係に基づいて、1つのヘッド画像から、そのヘッドの代表点の空間座標と、三次元姿勢(例えば、フェース角、ライ角など)とを算出することができる。そして、計算結果が出力される。   The above method is an example of a so-called gradient method. This gradient method is simpler in calculation than, for example, the genetic algorithm used in Patent Document 3 above. In this way, based on the relative relationship between points whose coordinates in the object coordinate system are known, from one head image, the spatial coordinates of the representative point of the head and the three-dimensional posture (for example, face angle, lie angle, etc.) ) Can be calculated. Then, the calculation result is output.

上述のような検出方法では、マーカー30の代表点(本実施形態ではマーカーの図心)が、計算の基準になるため、正確に特定されなければならない。そこで、本実施形態では、移動体としてのゴルフクラブ1のヘッド2には、反射面が平面であるマーカー30が固着されていることを特徴としている。   In the detection method as described above, the representative point of the marker 30 (in this embodiment, the centroid of the marker) serves as a reference for calculation, and must be accurately specified. Therefore, the present embodiment is characterized in that a marker 30 whose reflecting surface is a flat surface is fixed to the head 2 of the golf club 1 as a moving body.

マーカー30の反射面が平面とされることにより、図12(b)に示されるように、マーカー30が斜めから撮像された場合でも、実際のマーカー30の図心b1と、画像処理で計算されたマーカーの図心b2とはほぼ一致する。また、マーカーの一部が隠されて撮像されることも少ない。従って、本実施形態の移動体を用いることにより、精度よく移動体の姿勢を検出することができる。   Since the reflecting surface of the marker 30 is a flat surface, as shown in FIG. 12B, even when the marker 30 is imaged obliquely, the centroid b1 of the actual marker 30 is calculated by image processing. It almost coincides with the centroid b2 of the marker. In addition, a part of the marker is hardly hidden and imaged. Therefore, the posture of the moving body can be detected with high accuracy by using the moving body of the present embodiment.

一方、マーカー30が設けられるヘッド2のクラウン部2bは、ヘッド外方に凸となる滑らかな曲面部分として構成されている。このような曲面部分をなすクラウン部2bに、平面の反射面を有するマーカー30を固着するためには、種々の態様がある。以下、いくつかの代表的な実施形態が説明される。   On the other hand, the crown portion 2b of the head 2 provided with the marker 30 is configured as a smooth curved surface portion that protrudes outward from the head. There are various modes for fixing the marker 30 having a flat reflecting surface to the crown portion 2b having such a curved surface portion. In the following, several representative embodiments are described.

[第1実施形態]
第1の実施形態では、図6(a)に示されるように、マーカー30は、支持体32を介してヘッド2のクラウン部2bに固着されている。
[First Embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIG. 6A, the marker 30 is fixed to the crown portion 2 b of the head 2 via the support body 32.

クラウン部2bの外面は、ヘッド外方に向かって凸となる曲面部分として構成されている。   The outer surface of the crown portion 2b is configured as a curved surface portion that protrudes outward from the head.

支持体32は、マーカー30及び移動体とは異なる別の部材で構成されている。支持体32は、小さい厚さを有する板状であり、マーカー30側を向くマーカー支持面34と、移動体であるヘッド2のクラウン部2b側を向く固着面36とを有している。   The support body 32 is composed of another member different from the marker 30 and the moving body. The support body 32 is a plate having a small thickness, and has a marker support surface 34 facing the marker 30 side and a fixing surface 36 facing the crown portion 2b side of the head 2 as a moving body.

本実施形態のマーカー支持面34は、実質的にその全面が平面で形成されている。このマーカー支持面34に、反射テープからなるマーカー30が貼り付けられている。マーカー30は、マーカー支持面34に予め形成されているか、又は、支持体32がヘッド2に固着された後に、マーカー支持面34に固着されても良い。   The marker support surface 34 of the present embodiment is substantially formed entirely on a flat surface. A marker 30 made of a reflective tape is affixed to the marker support surface 34. The marker 30 may be formed in advance on the marker support surface 34, or may be fixed to the marker support surface 34 after the support 32 is fixed to the head 2.

本実施形態では、マーカー30が柔軟性を有する反射テープからなるので、支持体32の少なくともマーカー支持面34は、スイング中に、その平面の状態が容易に変形しない程度の剛性が必要である。このような観点より、支持体32は、ゴム、樹脂又は金属材料で構成されるのが望ましい。   In the present embodiment, since the marker 30 is made of a reflective tape having flexibility, at least the marker support surface 34 of the support 32 needs to have a rigidity that does not easily deform the plane state during the swing. From this point of view, the support 32 is preferably made of rubber, resin, or metal material.

本実施形態において、支持体32の固着面36も、実質的に全面が平面で形成されている。固着面36と、クラウン部2bの外面との間には、接着剤38が充填されている。接着剤38は、図6(a)に示されるように、固着面36と、クラウン部2bの外面との間の隙間を埋める。即ち、接着剤38の厚さは、中央部から端部に向かって漸増することにより、平面の固着面36が曲面部分のクラウン部2bと強固に接着されている。   In the present embodiment, the fixing surface 36 of the support body 32 is also substantially entirely flat. An adhesive 38 is filled between the fixing surface 36 and the outer surface of the crown portion 2b. As shown in FIG. 6A, the adhesive 38 fills a gap between the fixing surface 36 and the outer surface of the crown portion 2b. That is, the thickness of the adhesive 38 is gradually increased from the central portion toward the end portion, whereby the flat fixing surface 36 is firmly bonded to the crown portion 2b of the curved portion.

このような実施形態では、移動体(ヘッド2)の曲面部分に、簡単な構成で、反射面30Aが平面をなすマーカー30を固着することができる。   In such an embodiment, the marker 30 whose reflecting surface 30A forms a flat surface can be fixed to the curved surface portion of the moving body (head 2) with a simple configuration.

[第2実施形態]
第2実施形態も、図6(b)に示されるように、マーカー30は、支持体32を介してヘッド2のクラウン部2bに固着されている。第2実施形態では、支持体32の固着面36は、該固着面36が向き合うクラウン部2bの外面の反転形状を有している点で第1実施形態とは異なる。即ち、固着面36は、クラウン部2bの凸の曲面部分の反転形状である凹の曲面部分で構成されている。このような固着面36は、クラウン部2bに置いたとき、その位置が安定し、かつ、固着面36とクラウン部2bとの間に配される接着剤36の厚さも均一にすることができる。このため、固着面36とクラウン部2bとの接着強度が高められる。
[Second Embodiment]
Also in the second embodiment, as shown in FIG. 6B, the marker 30 is fixed to the crown portion 2 b of the head 2 via the support body 32. In the second embodiment, the fixing surface 36 of the support 32 is different from the first embodiment in that the fixing surface 36 has an inverted shape of the outer surface of the crown portion 2b that the fixing surface 36 faces. That is, the adhering surface 36 is configured by a concave curved surface portion that is an inverted shape of the convex curved surface portion of the crown portion 2b. When the fixing surface 36 is placed on the crown portion 2b, the position thereof is stable, and the thickness of the adhesive 36 disposed between the fixing surface 36 and the crown portion 2b can be made uniform. . For this reason, the adhesive strength between the fixing surface 36 and the crown portion 2b is increased.

上記「反転形状」とは、移動体(ヘッド2)の外面に支持体32の固着面36を嵌め合わせたときに、両者の位置が安定する程度で足りる趣旨であり、移動体(ヘッド2)の外面と支持体32の固着面36とが完全に密着しなければならないものと解釈されてはならない。   The above “reversed shape” means that it is sufficient that the position of both of them is stabilized when the fixing surface 36 of the support 32 is fitted to the outer surface of the moving body (head 2). It should not be construed that the outer surface of the support and the fixing surface 36 of the support 32 must be in complete contact.

第2実施形態は、上記の相違点を除いて、第1実施形態と同一である。また、図6(b)の実施形態では、ヘッド2の外面が凸の曲面部分からなり、これに対応する支持体32の固着面36が凹の曲面部分からなるが、このような組み合わせに限定されるものではない。即ち、ヘッド2の外面が凹の曲面部分からなり、支持体32の固着面36が凸の曲面部分からなるものでも良い。さらに、各々の面は、凸面と凹面とが混在する曲面であっても良い。   The second embodiment is the same as the first embodiment except for the above differences. In the embodiment of FIG. 6B, the outer surface of the head 2 is a convex curved surface portion, and the corresponding fixing surface 36 of the support 32 is a concave curved surface portion. However, the combination is limited to such a combination. Is not to be done. That is, the outer surface of the head 2 may be a concave curved surface portion, and the fixing surface 36 of the support 32 may be a convex curved surface portion. Furthermore, each surface may be a curved surface in which a convex surface and a concave surface are mixed.

[第3実施形態]
第3実施形態も、図6(c)に示されるように、マーカー30は、支持体32を介してヘッド2のクラウン部2bに固着されている。第3実施形態も、支持体32の固着面36は、該固着面36が向き合うクラウン部2bの外面の反転形状を有している点で第2実施形態と共通する。ただし、第3実施形態では、支持体32の固着面36は、ヘッド2のクラウン部2bに設けられた凹部40に嵌合する点で第2実施形態とは異なっている。
[Third Embodiment]
In the third embodiment as well, as shown in FIG. 6C, the marker 30 is fixed to the crown portion 2 b of the head 2 via the support body 32. The third embodiment is also common to the second embodiment in that the fixing surface 36 of the support 32 has an inverted shape of the outer surface of the crown portion 2b that the fixing surface 36 faces. However, in the third embodiment, the fixing surface 36 of the support body 32 is different from the second embodiment in that the fixing surface 36 is fitted into a recess 40 provided in the crown portion 2b of the head 2.

この実施形態によれば、移動体と支持体32との位置がより安定し、かつ、より強固な固着状態が得られる。接着剤36を併用するか否かは、嵌合力に応じて任意に定められる。その他の点については、第2実施形態と同一である。   According to this embodiment, the position of the moving body and the support body 32 is more stable, and a stronger fixing state can be obtained. Whether or not the adhesive 36 is used together is arbitrarily determined according to the fitting force. About another point, it is the same as 2nd Embodiment.

[第4実施形態]
第4実施形態では、図7(a)に示されるように、曲面部分をなすヘッド2のクラウン部2bの外面が切削加工又は塑性変形加工される。これにより、クラウン部2bの外面に、平面からなるマーカー支持面42が形成される。そして、図7(b)に示されるように、平面からなるマーカー支持面42に、マーカー30が接着剤又は粘着剤等で固着されることにより、反射面30Aが平面からなるマーカー30を移動体に固着することができる。なお、上記切削加工には、研磨加工が含まれるのは言うまでもない。また塑性変形加工には、プレスや鍛造等が含まれ得る。
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 7A, the outer surface of the crown portion 2b of the head 2 forming the curved surface portion is cut or plastically deformed. Thereby, the marker support surface 42 which consists of a plane is formed in the outer surface of the crown part 2b. Then, as shown in FIG. 7B, the marker 30 is fixed to the flat marker support surface 42 with an adhesive or an adhesive, so that the reflective surface 30A is a flat marker. It can be fixed to. Needless to say, the cutting process includes a polishing process. The plastic deformation process may include pressing, forging, and the like.

第4実施形態によれば、別部材からなる支持体32を不要とすることができるため、部品点数を減らすことができる。   According to 4th Embodiment, since the support body 32 which consists of another member can be made unnecessary, a number of parts can be reduced.

[移動体の変形例]
前記実施形態では、移動体として、ウッド型のゴルフクラブ1のヘッド2が示されたが、移動体には、様々な物が採用可能である。特に、移動体として、以下のようなスポーツ用具が好ましく用いられる。
[Modification of moving body]
In the embodiment, the head 2 of the wood-type golf club 1 is shown as the moving body, but various objects can be adopted as the moving body. In particular, the following sports equipment is preferably used as the moving body.

図8(a)には、マーカー30が固着される移動体として、ゴルフクラブのシャフト44の斜視図が示されており、図8(b)はそのA−A断面図である。シャフト44には、支持体32を介してマーカー30が固着されている。支持体32は、平面からなるマーカー支持面34と、シャフト44の円筒外面に沿うようその反転形状を有した凹曲面からなる固着面36とを有している。このような実施形態では、シャフトの動きを検出することができる。   FIG. 8A shows a perspective view of a shaft 44 of a golf club as a moving body to which the marker 30 is fixed, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line AA. The marker 30 is fixed to the shaft 44 via the support 32. The support body 32 has a marker support surface 34 formed of a flat surface and a fixing surface 36 formed of a concave curved surface having an inverted shape along the cylindrical outer surface of the shaft 44. In such an embodiment, the movement of the shaft can be detected.

図9(a)には、マーカー30が固着される移動体として、アイアン型ゴルフクラブのヘッド48の斜視図が示されており、図9(b)には、そのB−B断面図が示されている。ヘッド48のトップブレード48aには、支持体32を介してマーカー30が固着されている。支持体32は、平面からなるマーカー支持面34と、トップブレード48aの凸曲面に沿うようその反転形状を有した凹曲面からなる固着面36とを有している。このような実施形態では、アイアン型ゴルフクラブのヘッド48の動きを検出することができる。   FIG. 9A shows a perspective view of a head 48 of an iron-type golf club as a moving body to which the marker 30 is fixed, and FIG. Has been. The marker 30 is fixed to the top blade 48 a of the head 48 via the support 32. The support 32 has a marker support surface 34 that is a flat surface, and a fixing surface 36 that is a concave curved surface having an inverted shape so as to follow the convex curved surface of the top blade 48a. In such an embodiment, the movement of the head 48 of the iron type golf club can be detected.

図10(a)には、マーカー30が固着される移動体として、テニスラケット50の正面図が示されており、図10(b)には、そのC−C断面図が示されている。テニスラケット50のフレーム52の頂部には、支持体32を介してマーカー30が固着されている。支持体32は、図10(b)に示されるように、平面からなるマーカー支持面34と、フレーム52の曲面に沿うようその反転形状を有した曲面からなる固着面36とを有している。このような実施形態では、プレー中のテニスラケットの動きを検出することができる。   10A shows a front view of a tennis racket 50 as a moving body to which the marker 30 is fixed, and FIG. 10B shows a CC cross-sectional view thereof. A marker 30 is fixed to the top of the frame 52 of the tennis racket 50 via a support 32. As shown in FIG. 10B, the support body 32 has a flat marker support surface 34 and a fixed surface 36 formed of a curved surface having an inverted shape along the curved surface of the frame 52. . In such an embodiment, the movement of the tennis racket being played can be detected.

以上本発明の実施形態が、詳細に説明されたが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施され得る。例えば、移動体としては、スポーツ用具に限定されることなく、様々な物が用いられる。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be implemented with various modifications. For example, as a moving body, various things are used without being limited to sports equipment.

本発明の効果を確認するために、ウッド型ゴルフクラブのヘッドのクラウン部にマーカーを固着し、該クラブヘッドのシャフト角、フェース角及びライ角が計測された。   In order to confirm the effect of the present invention, a marker was fixed to the crown portion of the head of the wood type golf club, and the shaft angle, face angle and lie angle of the club head were measured.

[実施例]
実施例のヘッドは、第1実施形態で示した支持体を用いて白色の反射テープからなるマーカーが固着された。各マーカーの反射面はいずれも平面であった。なお、マーカーは、図11に示されるように、クラウン部に固着された。
[Example]
The head of the example was fixed with a marker made of white reflective tape using the support shown in the first embodiment. The reflective surface of each marker was a flat surface. The marker was fixed to the crown as shown in FIG.

[比較例]
一方、比較例では、白色の反射テープからなるマーカーがヘッドに直接固着された。各マーカーの反射面はいずれもクラウン部の外面に沿って凸曲面であった。マーカーの固着位置は、実施例と同じである。
[Comparative example]
On the other hand, in the comparative example, a marker made of white reflective tape was directly fixed to the head. Each of the reflective surfaces of the markers was a convex curved surface along the outer surface of the crown portion. The fixing position of the marker is the same as in the example.

[ヘッドの姿勢を固定するための固定冶具]
実施例及び比較例の各ヘッドを所望の姿勢に固定するために、固定冶具が用いられた。固定冶具とは、ヘッドを、固定冶具に固有の座標系(以下、「固定冶具座標系」という。)に対して、任意の姿勢(α、β、γ)に設置できる冶具である。なお、上記α、β及びγは、上記発明を実施するための形態の説明において、実空間座標系を固定冶具座標系とし、物体座標系をヘッド固有の座標系(以下、「ヘッド座標系」という。)とした場合の角度である。
[Fixing jig for fixing the posture of the head]
A fixing jig was used to fix each head of the example and the comparative example in a desired posture. The fixed jig is a jig in which the head can be placed in any posture (α, β, γ) with respect to a coordinate system unique to the fixed jig (hereinafter referred to as “fixed jig coordinate system”). Note that α, β, and γ in the description of the embodiment for carrying out the present invention, the real space coordinate system is a fixed jig coordinate system, and the object coordinate system is a head-specific coordinate system (hereinafter referred to as “head coordinate system” It is an angle when it says.

[キャリブレーション方法]
カメラ定数を求めるキャリブレーションは、固定冶具を用いて行われた。固定冶具座標系における座標が既知である6点をカメラで撮影し、キャリブレーションが行われた。即ち、本実施例においては、固定冶具座標系が上記発明を実施するための形態に記載された実空間座標系に相当し、ヘッド固有座標系が上記発明を実施するための形態に記載した物体座標系に相当する。
[Calibration method]
The calibration for obtaining the camera constant was performed using a fixing jig. Six points with known coordinates in the fixed jig coordinate system were photographed with a camera and calibrated. That is, in this embodiment, the fixed jig coordinate system corresponds to the real space coordinate system described in the embodiment for carrying out the invention, and the head unique coordinate system is the object described in the embodiment for carrying out the invention. Corresponds to the coordinate system.

[ヘッドの姿勢検出方法]
ヘッドの姿勢の検出は、固定治具で予め既知の姿勢に固定されたヘッドが上方から撮影され、その撮影画像からコンピュータを使用して各マーカーを特定し、各マーカー代表点間の位置関係(ヘッド座標系における各マーカー代表点の座標)に基づき、ヘッドのシャフト角、フェース角及びライ角が上記ニュートンラフソン法に従って計算された。
[Head attitude detection method]
The head posture is detected by shooting a head fixed in a known posture with a fixing jig from above, specifying each marker from the photographed image using a computer, and the positional relationship between the marker representative points ( Based on the coordinates of each marker representative point in the head coordinate system), the shaft angle, face angle, and lie angle of the head were calculated according to the Newton-Raphson method.

本実施例におけるヘッド座標系は、図3に示されるように、複数フェースラインのうち一番下側に位置するフェースラインFLのヒール側の端点が原点Oとされ、原点Oを通り、フェースラインFLのトウ側の端点を通る軸がX軸とされ、原点Oを通りかつX軸及びシャフト軸に垂直なフェースバック方向にのびる軸がZ軸とされ、原点を通りかつX軸及びZ軸に垂直なヘッド上部にのびる軸がY軸とされている。これより、シャフト角は、上記姿勢(α、β、γ)のγを、フェース角はβを、ライ角はαをそれぞれ示す。
テストの結果は表1及び表2に示される。
In the head coordinate system in this embodiment, as shown in FIG. 3, the end point on the heel side of the face line FL located at the lowermost side among the plurality of face lines is set as the origin O, passes through the origin O, and passes through the face line. The axis passing through the toe side end point of the FL is the X axis, the axis passing through the origin O and extending in the face back direction perpendicular to the X axis and the shaft axis is the Z axis, passing through the origin and the X axis and the Z axis The axis extending to the top of the vertical head is the Y axis. Accordingly, the shaft angle indicates γ of the above posture (α, β, γ), the face angle indicates β, and the lie angle indicates α.
The test results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2014059175
Figure 2014059175

Figure 2014059175
Figure 2014059175

表1及び表2において、設定値とは、上記固定治具で保持されたときのヘッドのシャフト角、フェース角及びライ角を示している。計測誤差は、設定値と計算値(ヘッドの撮影画像から上記DLT法で求められたヘッドのシャフト角、フェース角及びライ角の値)との差の絶対値である。また、表1、表2の左側の欄の「打点」とは、フェースのトウ側又はヒール側のいずれかの打点を想定していることを示している。即ち、打点が「トウ」と記載されているものは、フェースのトウ側でボールを打撃した状態が想定されており、撮影画像の下部分にヘッドが位置するように設置される。逆に、打点が「ヒール」と記載されているものは、フェースのヒール側でボールを打撃した状態が想定されており、撮影画像の上部分にヘッドが位置するように設置される。   In Tables 1 and 2, the set values indicate the shaft angle, face angle, and lie angle of the head when held by the fixing jig. The measurement error is the absolute value of the difference between the set value and the calculated value (the values of the head shaft angle, face angle, and lie angle obtained from the captured image of the head by the DLT method). In addition, the “spot” in the left column of Tables 1 and 2 indicates that a hit point on either the toe side or the heel side of the face is assumed. That is, when the hit point is described as “toe”, it is assumed that the ball is hit on the toe side of the face, and the head is placed so that the head is located in the lower part of the photographed image. On the contrary, when the hit point is described as “heel”, it is assumed that the ball is hit on the heel side of the face, and the head is placed so that the head is positioned in the upper part of the captured image.

テストの結果から明らかなように、実施例、比較例ともに計測誤差を含んではいる。しかし、実施例の計測誤差は、比較例に対し、シャフト角で55%、フェース角で26%、ライ角で66%である。従って、本発明は、移動体の検出精度を大幅に向上させることが確認された。   As is clear from the test results, both the example and the comparative example include measurement errors. However, the measurement error of the example is 55% for the shaft angle, 26% for the face angle, and 66% for the lie angle compared to the comparative example. Therefore, it was confirmed that the present invention greatly improves the detection accuracy of the moving body.

1 ゴルフクラブ
2 ヘッド(移動体)
2B クラウン部
30 マーカー
32 支持体
34 マーカー支持面
36 固着面
38 接着剤
1 golf club 2 head (moving body)
2B Crown 30 Marker 32 Support 34 Marker Support Surface 36 Adhering Surface 38 Adhesive

Claims (11)

光を反射する反射面を有するマーカーが固着された移動体をカメラで撮像する工程と、撮像された前記マーカーに基づいて前記移動体の姿勢を検出する工程とを含む移動体の検出方法に用いられる移動体であって、
前記マーカーは、前記反射面が平面であることを特徴とする移動体。
Use in a method for detecting a moving body, which includes a step of imaging a moving body to which a marker having a reflective surface for reflecting light is fixed with a camera, and a step of detecting a posture of the moving body based on the imaged marker. A movable body,
The marker is a moving body characterized in that the reflecting surface is a flat surface.
前記マーカーは、前記移動体の曲面部分に固着されている請求項1記載の移動体。   The moving body according to claim 1, wherein the marker is fixed to a curved surface portion of the moving body. 前記マーカーと前記移動体との間には、支持体が配されており、
前記支持体は、前記マーカー側を向きかつ平面からなるマーカー支持面を含む請求項1又は2に記載の移動体。
A support is disposed between the marker and the moving body,
The said support body is a moving body of Claim 1 or 2 including the marker support surface which faces the said marker side and consists of a plane.
前記支持体は、前記移動体側を向く固着面を有し、前記固着面と前記移動体との間に接着剤が充填されている請求項3に記載の移動体。   The moving body according to claim 3, wherein the support has a fixing surface facing the moving body, and an adhesive is filled between the fixing surface and the moving body. 前記支持体は、前記移動体側を向く固着面を有し、前記固着面は、該固着面が向き合う移動体の外面の反転形状を有している請求項3又は4に記載の移動体。   The moving body according to claim 3, wherein the support has a fixing surface facing the moving body, and the fixing surface has an inverted shape of an outer surface of the moving body facing the fixing surface. 前記移動体は、プレーヤーの操作によって移動するスポーツ用具である請求項1乃至5のいずれかに記載の移動体。   The moving body according to any one of claims 1 to 5, wherein the moving body is a sporting tool that moves by an operation of a player. 光を反射する反射面を有するマーカーが固着された移動体をカメラで撮像する工程と、撮像された前記マーカーに基づいて前記移動体の姿勢を検出する工程とを含む移動体の検出方法に用いられる前記移動体に前記マーカーを固着するための方法であって、
前記移動体の外面に、前記反射面が平面となるように前記マーカーを固着する工程を含むことを特徴とする移動体にマーカーを固着する方法。
Use in a method for detecting a moving body, which includes a step of imaging a moving body to which a marker having a reflective surface for reflecting light is fixed with a camera, and a step of detecting a posture of the moving body based on the imaged marker. A method for adhering the marker to the moving body, comprising:
A method for adhering a marker to a moving body, comprising the step of adhering the marker to an outer surface of the moving body so that the reflecting surface is a flat surface.
前記マーカーを固着する工程は、前記移動体の外面の曲面部分に、平面を含むマーカー支持面を設ける工程を含む請求項7記載の移動体にマーカーを固着する方法。   The method of adhering a marker to a moving body according to claim 7, wherein the step of adhering the marker includes a step of providing a marker support surface including a flat surface on a curved surface portion of an outer surface of the moving body. 前記マーカー支持面は、前記マーカー及び前記移動体とは異なる別部材からなる支持体を前記移動体の曲面部分に固着することにより設けられる請求項8記載の移動体にマーカーを固着する方法。   9. The method for fixing a marker to a moving body according to claim 8, wherein the marker supporting surface is provided by fixing a supporting body made of a different member different from the marker and the moving body to a curved surface portion of the moving body. 前記マーカーは、前記マーカー支持面に予め形成されているか、又は、前記支持体が移動体に固着された後に、前記マーカー支持面に固着される請求項9記載の移動体にマーカーを固着する方法。   The method of adhering a marker to a moving body according to claim 9, wherein the marker is formed in advance on the marker supporting surface, or is fixed to the marker supporting surface after the supporting body is fixed to the moving body. . 前記マーカー支持面は、前記移動体の前記曲面部分を切削加工又は塑性変形加工することにより設けられる請求項8記載の移動体にマーカーを固着する方法。   The method of adhering a marker to a moving body according to claim 8, wherein the marker support surface is provided by cutting or plastically deforming the curved surface portion of the moving body.
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