CN102847291A - 用于挥杆时高尔夫球杆头行为的测量分析系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供用于测量和分析高尔夫球杆头的行为的测量分析系统和方法。具体地，该测量分析系统包括测量分析装置，该测量分析装置具有用于识别至少一个标记并且获取所识别出的至少一个标记的位置信息的标记识别和位置信息获取单元，用于计算表示杆头的方向的第一矢量以及表示杆头在高尔夫挥杆期间的轨迹的切矢量的第二矢量的矢量计算单元，以及用于计算第一矢量与第二矢量之间的矢量角度并且获取所计算出的矢量角度的时间序列变化的矢量角度变化获取单元。

Description

用于挥杆时高尔夫球杆头行为的测量分析系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于测量和分析在高尔夫挥杆时高尔夫球杆头的行为的测量分析系统以及方法。
背景技术
通常，当高尔夫球员挥动高尔夫球杆以将高尔夫球笔直击出(射出)时，期望高尔夫球的飞行方向相对笔直而不(几乎不)弯曲。在每个高尔夫球员使用合适的高尔夫球杆的情况下，相对容易实现这种期望的击球。然而，作为实际问题，高尔夫球员不容易在商店选择到适合于自己的合适高尔夫球杆。
高尔夫球的飞行方向受到在高尔夫挥杆时的回旋量以及出球角度的影响。已知这些因素严重受到高尔夫球杆头(以下仅称为杆头)击打(撞击)高尔夫球时高尔夫球杆头的行为的影响。
因此，例如JP 201046539(A)所公开的杆头测量装置能够获取在上下方向上移动以及在左右方向上移动的信息。JP201046539的杆头测量装置能够获取紧挨在击打(撞击)高尔夫球之前、在相对于水平线的上下方向上的杆头移动的信息以及在相对于垂直线的左右方向上的杆头移动的信息。此外，根据JP 201046539，已提出如下的处理：在具有表示在左右方向上的接近角的垂直轴和表示在上下方向上的接近角的水平轴的图上绘制测量结果、并且显示获取到的信息。
此外，传统地，如JP2007244716(A)所述，已提出高尔夫球杆选择支持装置。该装置具有位移检测装置和运算处理器，其中，位移检测装置用于检测杆头位移以测量紧挨在球杆击打高尔夫球之前高尔夫球杆的杆头的速度和旋转速度，运算处理器用于基于位移检测装置的检测数据而获得杆头速度值和杆头旋转速度值，并且根据这些值从具有不同特性的多个高尔夫球杆中选择最佳高尔夫球杆。
发明内容
发明要解决的问题
然而，高尔夫球的飞行方向不仅受到紧挨在撞击之前杆头的行为的影响，还受到在接近撞击的过程中杆头速度和朝向的影响。JP 201046539(A)的杆头测量装置能够获取上下方向移动和左右方向移动的信息。JP 201046539(A)的杆头测量装置不能获取在接近撞击的过程中杆头旋转的信息。此外，JP2007244716(A)的用于检测高尔夫球杆头的位移的位移检测装置被用来测量高尔夫挥杆，具体地，用来测量杆头速度和接近角。通过使用JP 2007244716(A)的装置，不能获得撞击过程中杆头速度和朝向的信息。
因此，本发明的目的在于提供能够一种用于测量和分析高尔夫球杆头的行为的测量分析系统和方法，其能够获取在高尔夫球员进行高尔夫挥杆过程中直到撞击之前的杆头速度和朝向的信息。
用于解决问题的方案
为实现上述目的，根据本发明的测量分析系统是用于测量和分析当高尔夫球员利用高尔夫球杆击打高尔夫球时杆头的行为的测量分析系统；该系统包括：高尔夫球杆，高尔夫球员使用所述高尔夫球杆，并且在所述高尔夫球杆的杆头上具有至少一个标记；至少一个照相机，用于拍摄使用所述高尔夫球杆进行的高尔夫挥杆；以及测量分析装置，具有标记识别和位置信息获取单元、矢量计算单元以及矢量角度变化获取单元，其中，所述标记识别和位置信息获取单元用于识别所述至少一个标记并且获取所识别出的至少一个标记的位置信息，所述矢量计算单元用于计算表示所述杆头的方向的第一矢量以及表示所述杆头在所述高尔夫挥杆期间的轨迹的切矢量的第二矢量，以及所述矢量角度变化获取单元用于计算所述第一矢量与所述第二矢量之间的矢量角度并且获取所计算出的矢量角度的时间序列变化。
优选地，在根据本发明的测量分析系统中，所述高尔夫球杆具有至少两个标记，以及所述矢量计算单元基于由所述标记识别和位置信息获取单元所获取的所述至少两个标记的位置信息来计算所述第一矢量。
为实现上述目的，根据本发明的测量分析方法是用于测量和分析在高尔夫球员用高尔夫球杆击打高尔夫球时杆头的行为的测量分析方法；该方法包括以下步骤：针对使用杆头上具有至少一个标记的高尔夫球杆所进行的高尔夫挥杆的图像，识别所述至少一个标记，并且获取所识别出的至少一个标记的位置信息；计算表示所述杆头的方向的第一矢量以及表示所述杆头在所述高尔夫挥杆期间的轨迹的切矢量的第二矢量；以及计算所述第一矢量与所述第二矢量之间的矢量角度，并且获取所计算出的矢量角度的时间序列变化。
发明的效果
根据本发明，能够获取在高尔夫球员进行高尔夫挥杆过程中直到撞击之前的杆头速度和朝向的信息。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的用于高尔夫挥杆的测量分析系统的示意图。
图2是示出图1的系统中的测量分析装置的示意结构的功能模块图。
图3是用于说明根据本发明的实施例的测量分析方法的例子的流程图。
图4是在根据本实施例的用于高尔夫挥杆的测量分析系统中所使用的具有至少一个标记的高尔夫球杆的例子。
图5是示出击打高尔夫球的高尔夫球杆的杆头的轨迹的图。
图6是示出所获取到的高尔夫挥杆时的矢量角度变化的图。
具体实施方式
以下将参考附图说明根据本发明的一个实施例的用于高尔夫挥杆的测量分析系统和方法。
图1是示出根据本发明的实施例的用于高尔夫挥杆的测量分析系统的示意图。图1中示出的测量分析系统1包括第一照相机2A和第二照相机2B作为用于获取当高尔夫球员使用高尔夫球杆击打高尔夫球时的高尔夫挥杆的图像(运动图像)的摄像装置。此外，测量分析系统1包括用于基于所获取到的图像分析高尔夫球杆头的杆头行为的测量分析装置3。如下参考图4所述，测量分析系统1包括第一照相机2A和第二照相机2B作为用于获取安装到高尔夫球杆5的标记5A和5B的三维坐标信息的至少两个照相机。测量分析系统1是便携式的，使得可以在任何地方被不同的高尔夫球员用来进行高尔夫挥杆测量。
第一照相机2A和第二照相机2B是例如高速照相机。在第一照相机2A与第二照相机2B之间的距离是例如1100毫米。
第一照相机2A和第二照相机2B拍摄由被检者(高尔夫球员)4使用高尔夫球杆5进行的高尔夫挥杆。如下参考图3所述，高尔夫球杆5在杆头上具有标记5A和5B。第一照相机2A与第二照相机2B之间以预定距离分开，从而获取用于三维测量高尔夫挥杆轨迹的图像(运动图像)。优选地，第一照相机2A与第二照相机2B之间的距离固定，从而即使在这些照相机与被检者4之间的距离变化的情况下也便于进行高尔夫挥杆轨迹的三维测量。
此外，第一照相机2A和第二照相机2B位于被检者4上方并且与被检者4分开任意的距离，从而在被检者4进行高尔夫挥杆期间拍摄高尔夫球杆5的杆头。如上所述，优选地，第一照相机2A与第二照相机2B之间的距离固定。因此，即使在根据被检者的身高和体形而任意调整第一照相机2A和第二照相机2B相对于被检者4的距离的情况下，也可以在同一个平面内比较所测量出的挥杆轨迹。由于第一照相机2A与第二照相机2B之间的距离固定，因此第一照相机2A与第二照相机2B之间的视差是常数。因此，能够容易地将照相机坐标系统转换为世界坐标系统。
在图1中，将要由被检者4击打的高尔夫球的中心(以下称“高尔夫球位置”)确定为原点。为了说明，将XYZ轴与被检体4分开示出。将通过原点的与水平线(X轴)垂直并且沿着向下方向的轴定义为Z轴。这里，向下方向与铅垂方向相对应。此外，通过原点并且与X轴和Z轴垂直的轴被称为Y轴。Y轴方向与高尔夫挥杆所引起的高尔夫球的飞行方向大致相对应，因而Y轴被称为“飞行方向”。
第一照相机2A和第二照相机2B在水平方向(X轴方向)上的摄像范围是在被检者4的向前方向上相对于原点0.1米以及在向后方向上相对于原点0.4米。第一照相机2A和第二照相机2B在飞行方向(Y轴方向)上的摄像范围是相对于原点在-1.0米至+0.2米之间。这里，在撞击前相对于原点的距离用“-”表示，并且在撞击后相对于原点的距离用“+”表示。
图2是示出测量分析装置3的示意结构的功能模块图。测量分析装置3具有：计算单元7，其通过接口(I/F)6A和6B从第一照相机2A和第二照相机2B获取高尔夫挥杆图像并且执行计算；以及控制单元8，其用于测量分析装置3的整体控制。此外，测量分析装置3具有用于显示计算结果等的显示装置9、标记识别和位置信息获取单元11、矢量计算单元12以及矢量角度变化获取单元13。
标记识别和位置信息获取单元11用于针对从第一照相机2A和第二照相机2B获取到的运动图像数据中提取出的预定数量的帧中的每一帧，识别安装到高尔夫球杆5的标记5A和5B，并且利用三角测量方法例如针对标记5A和5B的每个位置坐标获取三维坐标信息。如上所述，第一照相机2A与第二照相机2B之间的空间固定，从而即使在这些照相机与被检者4之间的距离由于测量分析系统1的位移而变化的情况下也便于从照相机坐标转换到世界坐标。
矢量计算单元12基于由标记识别和位置信息获取单元11获取到的标记5A和5B各自的三维坐标，分别计算表示高尔夫球杆5的杆头的方向的第一矢量以及表示高尔夫球杆5的杆头在高尔夫挥杆期间的轨迹的切矢量的第二矢量。例如，矢量计算单元12分别获取标记5A和5B各自在高尔夫挥杆期间的轨迹并且计算各个轨迹在各个时刻的各自切矢量。标记5A或者5B的轨迹与高尔夫球杆5的杆头的杆头轨迹相对应。
矢量角度变化获取单元13计算由矢量计算单元12计算出的第一矢量与第二矢量之间的矢量角度，并且获取所计算出的矢量角度的时间序列变化。
图3是用于说明根据本实施例的测量分析方法的例子的流程图。图2的控制单元8用于将通过接口(I/F)6A和6B从第一照相机2A和第二照相机2B获取到的图像存储到存储器(未示出)等(步骤S01)。
然后，控制单元8控制标记识别和位置信息获取单元11，以识别标记5A和5B并且获取标记5A和5B的中心点的三维坐标(步骤S02)。控制单元8提取在步骤S01中存储在存储器(未示出)中的运动图像中所包括的各个图像(帧)，针对所提取出的每个图像识别标记5A和5B，并且重复对标记5A和5B的中心点的三维坐标的计算。
此外，控制单元8控制计算单元7的矢量计算单元12，以基于在步骤S02中由标记识别和位置信息获取单元11获取到的标记5A和5B各自的三维坐标来计算第一矢量和第二矢量(步骤S03)。以下参考图4和图5详细说明基于标记5A和5B计算第一矢量和第二矢量的计算处理。此外，控制单元8控制矢量角度变化获取单元13，以获取第一矢量与第二矢量之间的矢量角度的时间序列变化(步骤S04)。然后，控制单元8将计算出的矢量角度的时间序列变化存储到数据库10中。
图4是在根据本实施例的高尔夫挥杆测量分析系统中所使用的具有至少一个标记的高尔夫球杆的例子。标记5A和5B可以形成为类似球体的形状，优选形成为球体的形状。标记5A和5B通过使用例如反射带或者反射漆而安装到高尔夫球杆5。当然，标记5A和5B还可以由在第一照相机2A和第二照相机2B拍摄的图像内相对于周围像素表现出高于预定阈值的对比度的其它材料形成。
如图4中所示，将标记5A和5B安装到高尔夫球杆5的杆头15。标记5A位于杆头15的上表面的顶部并且直接在面18的水平中心线上。标记5B的位置使得连接标记5A与5B的线与包括面18的水平中心线并且与面18垂直的假想平面对准。换言之，标记5A与5B之间的连线垂直于面18，因而其倾斜量表示面18的倾斜量。如图4中所示，两个标记5A和5B安装到高尔夫球杆5。然而，标记的数量不限于2个，并且其配置不限于图示中的配置，只要标记被配置为能够用于检测面18的倾斜量的模式即可。
图5是示出击打高尔夫球的高尔夫球杆的杆头的轨迹的图。杆头15通过按照轨迹19移动并且逐渐旋转来击打高尔夫球20。在图5中，安装到杆头15的杆身16用黑点16表示以作说明。轨迹19是标记5B的轨迹，并且是基于测量分析装置3的标记识别和位置信息获取单元11所获取到的标记5B的时间序列位置信息来计算的。矢量Vm是由矢量计算单元12基于标记识别和位置信息获取单元11所获取的标记5A和5B的时间序列位置信息所计算出的矢量。换言之，矢量Vm是示出高尔夫球杆5的杆头的方向的第一矢量。另一方面，矢量Vn是示出在高尔夫挥杆期间的各个时刻高尔夫球杆5的杆头在轨迹19中的各个位置的切矢量的第二矢量。矢量角度变化获取单元13计算在矢量Vn与Vm之间的矢量角度，并且获取矢量角度的时间序列差。
图6是示出针对体积不同的杆头所获取到的高尔夫挥杆时的矢量角度变化的图。在图6中，在水平轴上的时间0[毫秒]与撞击相对应。通过使用图1的测量分析系统1针对体积为385cc的杆头以及体积为455cc的杆头分别获取高尔夫挥杆时的矢量角度变化。如图中所示，体积为385cc的杆头的体积相对小，其具有更大的线性近似系数，因而具有更大的角度变化，这是因为更大的杆头在高尔夫挥杆时会引起更大的惯性动量。按照这种方式，本实施例的测量分析系统1能够获取紧挨在撞击前后的杆头角度变化的信息。因此，本实施例的测量分析系统1能够求出用于定量地评估高尔夫挥杆时杆头的规格的一个指标。
此外，在本发明的一个实施例中，测量分析装置3可以实现为计算机。用于操作用作上述装置的这种计算机的程序能够记录在安装到计算机内部或者外部的存储器单元中。这样的存储器单元可以实现为外部存储器装置、或者诸如ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)等的内部存储器装置。用作上述装置的计算机能够在CPU(中央处理单元)等的控制下实现。即，CPU从存储器单元任意读取包括用于实现各个组件的功能的处理内容的程序，并且CPU实现计算机上各个组件的功能。这里，各个组件的功能可以通过硬件的一部分实现。
可以通过出售、传送或者租赁例如记录有程序的诸如DVD(数字多功能盘)或者CD-ROM等的可移动记录介质来分发程序。可选地，可以通过预先将程序存储在服务器计算机的存储器单元中并且通过网络将程序从服务器计算机发送到另一台计算机来分发程序。
例如，执行该程序的计算机还可以将可移动记录介质中记录的或者从服务器计算机传送的程序临时存储在其存储器单元中。可选地，计算机可以直接从可移动记录介质读取程序并且根据程序来执行处理，或者计算机可以在每次从服务器发送程序到计算机时根据程序来执行处理。
根据本实施例的测量分析系统和测量分析方法，能够获取相对于直到撞击为止的杆头轨迹的朝向(矢量角度)的时间序列变化。此外，上述测量分析系统和方法能够通过基于获取到的信息估计高尔夫球员的手腕的翻转量和翻转位置来提供用于支持高尔夫球员选择适当的杆身的信息。
上面已说明本发明的一个实施例。在不偏离权利要求书的范围的情况下可以进行各种修改。例如，在上述实施例中，在测量分析系统1中第一照相机2A和第二照相机2B用于拍摄被检者4。然而，可以使用单个照相机来拍摄被检者4的高尔夫挥杆，并且可以由测量分析装置3测量并且分析所获取到的图像。
此外，图3中示出两个标记5A和5B。然而，这些标记可以用形成为与面18垂直的线的一个标记来代替。如上所述，本发明中所使用的标记的必要功能在于检测高尔夫球杆的面18的倾斜量。

Claims (3)

1.一种用于对高尔夫球员利用高尔夫球杆击打高尔夫球时杆头的行为进行测量和分析的测量分析系统，包括：
高尔夫球杆，其由高尔夫球员使用，并且在杆头上具有至少一个标记；
至少一个照相机，用于拍摄通过使用所述高尔夫球杆进行的高尔夫挥杆；以及
测量分析装置，其包括：
标记识别和位置信息获取单元，用于识别所述至少一个标记，并且获取所识别出的至少一个标记的位置信息，
矢量计算单元，用于计算表示所述杆头的方向的第一矢量以及表示所述杆头在所述高尔夫挥杆期间的轨迹的切矢量的第二矢量，以及
矢量角度变化获取单元，用于计算所述第一矢量与所述第二矢量之间的矢量角度，并且获取所计算出的矢量角度的时间序列变化。
2.根据权利要求1所述的测量分析系统，其特征在于，所述高尔夫球杆具有至少两个标记，以及所述矢量计算单元基于所述标记识别和位置信息获取单元所获取到的所述至少两个标记的位置信息来计算所述第一矢量。
3.一种用于对高尔夫球员利用高尔夫球杆击打高尔夫球时杆头的行为进行测量和分析的测量分析方法，包括以下步骤：
针对通过使用杆头上具有至少一个标记的高尔夫球杆进行的高尔夫挥杆的图像，识别所述至少一个标记，并且获取所识别出的至少一个标记的位置信息；
计算表示所述杆头的方向的第一矢量以及表示所述杆头在所述高尔夫挥杆期间的轨迹的切矢量的第二矢量；以及
计算所述第一矢量与所述第二矢量之间的矢量角度，并且获取所计算出的矢量角度的时间序列变化。
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