CN104225899A - 运动分析方法以及运动分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种运动分析方法以及运动分析装置。在运动分析方法中，击打时分析部(48)使用惯性传感器(12)的输出，来确定击打时的运动器具的击球面的姿态。判断部(55)使用所确定的击球面的姿态的信息，而对击球的弹道的种类进行判断。击球的弹道通过击打时的击球面的姿态来进行推断。根据击球面的姿态来决定弹道的种类。

Description

运动分析方法以及运动分析装置

技术领域

本发明涉及一种高尔夫挥杆等的运动分析方法以及运动分析装置。

背景技术

如专利文献1所述，挥杆的显示方法被广泛公知。在该显示方法中，球杆头的进入角θ被分配到x轴上，杆面角φ被分配到y轴上。按照这种二维坐标系，在画面上显示右曲球(slice)区域、小右曲球(fade)区域、直球(straight)区域、小左曲球(draw)区域以及左曲球(hook)区域。根据击打时(击打时的)杆面角φ与球杆头的进入角θ，描绘出在挥杆动作所测量出的杆面角φ以及进入角θ。

在专利文献1所记载的显示方法中，在测量杆面角φ以及进入角θ时，通过摄像机而对挥杆动作进行拍摄。此时，在拍摄出的三维空间中确定连结高尔夫球的中心与目标的目标线。以目标线为基准而对杆面角φ以及进入角θ进行计测。当击球从高尔夫球手预期的击球方向上偏离时，无法区分是瞄球时的身体的朝向所造成的影响还是挥杆动作本身所造成的影响。考虑到如果对于这种各个影响因素实施分析，则高尔夫球手能够更有效地对挥杆的姿态加以改进。

专利文献1：日本特开2011-110164号公报

专利文献2：日本特开2008-73210号公报

发明内容

根据本发明的至少一个方式，能够提供一种不受身体的朝向影响而根据挥杆动作来确定击球方向的运动分析方法。

(1)本发明的一个方式涉及一种运动分析方法，包括：使用惯性传感器的输出，来确定击打时的运动器具的击球面的姿态的工序；使用所确定的所述击球面的姿态的信息，而对击球的弹道的种类进行判断的工序。

击球的弹道通过击打时的击球面的姿态来进行推断。根据击球面的姿态来决定弹道的种类。在判断弹道的种类时使用了惯性传感器的输出。与由拍摄到的三维空间所确定的目标线不同，惯性传感器的输出能够反映出用户的身体的朝向。因此，当击球从预期的击球方向偏离时，能够推断出身体的朝向的影响。从而在不受身体的朝向的影响的情况下，根据挥杆动作来确定弹道的种类。如此，由于不受身体的朝向的影响而实施挥杆动作的分析，因此用户能够更有效地对挥杆的姿态加以改进。

(2)本发明的其他方式涉及一种运动分析方法，包括：使用惯性传感器的输出，来确定从击打前到击打时的运动器具的移动轨迹的工序；使用所确定的移动轨迹的信息，而对击球的弹道的种类进行判断的工序。

击球的弹道通过击打时的运动器具的移动轨迹的姿态来进行推断。根据移动轨迹来决定弹道的种类。在判断弹道的种类时使用了惯性传感器的输出。与由拍摄到的三维空间所确定的目标线不同，惯性传感器的输出能够反映出用户的身体的朝向。因此，当击球从预期的击球方向偏离时，能够推断出身体的朝向的影响。从在不受身体的朝向影响的情况下，根据挥杆动作来确定弹道的种类。如此，由于不受身体的朝向的影响而实施挥杆动作的分析，因此用户能够更有效地对挥杆的姿态加以改进。

(3)本发明的另一其他方式涉及一种运动分析方法，包括：使用惯性传感器的输出，来确定击打时的运动器具的击球面的姿态的工序；使用所述惯性传感器的输出，来确定从击打前到击打时的所述运动器具的移动轨迹的工序；使用所确定的所述击球面的姿态以及所述运动器具的移动轨迹的信息，而对击球的弹道的种类进行判断的工序。

击球的弹道通过击打时的击球面的姿态以及移动轨迹来进行推断。根据击球面的姿态以及移动轨迹的组合来决定弹道的种类。在判断弹道的种类时使用了惯性传感器的输出。与由拍摄到的三维空间所确定的目标线不同，惯性传感器的输出能够反映出用户的身体的朝向。因此，当击球从预期的击球方向偏离时，能够推断出身体的朝向的影响。从而在不受身体的朝向的影响的情况下，根据挥杆动作来确定弹道的种类。如此，由于不受身体的朝向的影响而实施挥杆动作的分析，因此用户能够更有效地对挥杆的姿态加以改进。

(4)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括使用惯性传感器的输出，来确定运动开始前的运动器具的击球面的初始姿态的工序。此时，运动分析方法能够确定相对于所述击球面的初始姿态的、所述击打时的所述击球面的姿态。通常情况下，在进行挥杆动作时，用户预先在击打的位置处采取确认运动器具的击球面的姿态。此时，确立了击球面的初始姿态。根据击球面的初始姿态而设定了击球的目标地点。由于以这种初始姿态的击球面为基准来确定击打时的击球面的姿态，因此不受用户的身体的朝向影响，而根据挥杆动作来确定弹道的种类。如此，由于不受身体的朝向的影响而实施挥杆动作的分析，因此用户能够有高效地对挥杆的姿态加以改进。

(5)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括使用惯性传感器的输出，来确定运动开始前的运动器具的击球面的初始位置的工序。通常情况下，在进行挥杆动作时，用户预先在击打的位置处采取确认运动器具的击球面的姿态。此时，确立了击球面的初始位置。根据击球面的初始位置而设定了击球的目标地点。由于以这种初始位置为基准来确定击打时的移动轨迹，因此不受用户的身体的朝向影响，而根据挥杆动作来确定弹道的种类。如此，由于不受身体的朝向的影响而实施挥杆动作的分析，因此用户能够有高效地对挥杆的姿态加以改进。

(6)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括对相对于所述运动开始时的所述击球面的、所述击打时的所述击球面的角度的变化进行计算的工序。根据这种角度的计算，击球的弹道根据角度的正负及大小而被非常细致地分类。其结果为，用户能够更有效地对挥杆的姿态加以改进。

(7)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括在确定所述移动轨迹时确定第一坐标点和第二坐标点的工序，所述第一坐标点为，表示所述击打时的所述击球面的位置的坐标点，所述第二坐标点为，通过所述击打之前的采样点来表示所述击球面的位置的坐标点。在计算移动轨迹的角度时，确定第一坐标点以及第二坐标点。在包含第一坐标点以及第二坐标点的平面(或者线段)中确定移动方向上的矢量。如此，能够切实地计算出移动轨迹的角度。

(8)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括对相对于如下线段的、所述击打时的所述移动轨迹的入射角度进行计算的工序，所述线段为，在所述静止时的所述击球面的所述位置处与所述击球面正交的线段。根据这种入射角度的计算，击球的弹道根据角度的正负及大小而被非常细致地分类。其结果为，用户能够更有效地对挥杆的姿态加以改进。

(9)在运动分析方法中，可以采用许下方式，即，包括对判断所述击球的弹道的种类的结果进行显示的工序。当在视觉上提示了弹道的种类时，用户能够针对每个弹道的种类而产生弹道的影像。与单纯的数值的提示相比，能够更有效地向用户传递弹道的影像。根据这种影像，用户能够有效地对挥杆的姿态加以改进。

(10)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括用一个坐标轴来表示所述击球面的姿态，用另一个坐标轴来表示所述击打时的所述移动轨迹的状态的工序。当实施挥杆动作时，根据击球面的姿态以及移动轨迹来决定该挥杆动作的弹道。弹道被描绘在正交坐标上。因此，用户能够根据击球面的姿态及移动轨迹而容易地识别出弹道的种类。与单纯的数值的提示相比，能够有效地向用户传递弹道的影像。

(11)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括将所述一个坐标轴分割为多个区域，并将所述另一个坐标轴分割为多个区域，从而进行矩阵显示的工序。用户能够根据击球面的姿态及移动轨迹而容易地识别出弹道的种类。与单纯的数值的提示相比，能够有效地向用户传递弹道的影像。

(12)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括向所述矩阵显示中的中央的区域分配直线前进方向的击球的弹道并进行显示的工序。用户能够根据击球面的姿态及移动轨迹而容易地识别出弹道的种类。与单纯的数值的提示相比，能够有效地向用户传递弹道的影像。

(13)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括以重叠的方式对包含目标区域的图像进行显示的工序，所述目标区域为，对被用户设为目标的击球的弹道进行确定的区域。用户能够在挥杆动作的计测之前设定成为目标的弹道。当实施挥杆动作时，用户能够容易地观察到由挥杆动作确定的弹道与设为目标的弹道一致或偏差。如此，用户能够通过试行错误而对挥杆的姿态加以改进。

(14)在运动分析方法中，可以采用如下方式，即，包括在根据最新的挥杆动作而对描绘点进行显示时，以在视觉上区别于过去的描绘点的方式而对最新的描绘点进行显示的工序。在图像中残留有过去的描绘点。因此，用户能够在视觉上确认击球面的姿态以及移动轨迹的履历。在确认履历时，最新的弹道的描绘点在视觉上被区别于过去的弹道的描绘点。即使残留有多个描绘点，用户也能够容易地提取出由最新的挥杆动作形成的描绘点。

(15)本发明的另一其他方式涉及一种运动分析装置，具备：击打时分析部，其使用惯性传感器的输出，来确定击打时的运动器具的击球面的姿态，并且确定从击打前到击打时的所述运动器具的移动轨迹；判断部，其使用所确定的所述击球面的姿态以及所述运动器具的移动轨迹的信息，而对击球的弹道的种类进行判断。

附图说明

图1为示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的高尔夫挥杆分析装置的结构的概念图。

图2为示意性地表示运动分析模型与高尔夫球手以及高尔夫球杆之间的关系的概念图。

图3为示意性地表示球杆头的构造的放大主视图。

图4为示意性地表示一个实施方式所涉及的运算处理电路的结构的框图。

图5为表示杆面的角度以及移动轨迹的角度的概念的图。

图6为表示图像的一个具体例的图。

图7为表示弹道的种类的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。此外，以下所说明的本实施方式并非对权利要求书所记载的本发明的内容进行不当限定的方式，并且在本实施方式中所说明的所有结构未必都是作为本发明的解决方案所必需的。

(1)高尔夫挥杆分析装置的结构

在图1中，示意性地图示了本发明的一个实施方式所涉及的高尔夫挥杆分析装置(运动分析装置)11的结构。高尔夫挥杆分析装置11例如具备惯性传感器12。在惯性传感器12上例如安装有加速度传感器以及陀螺传感器。加速度传感器能够分别对相互正交的三轴方向上的加速度进行检测。陀螺传感器能够分别对围绕相互正交的三轴的各个轴的角速度进行检测。惯性传感器12输出检测信号。通过检测信号对于各个轴而确定加速度以及角速度。加速度传感器以及陀螺传感器相对高精度地对加速度以及角速度的信息进行检测。惯性传感器12被安装在高尔夫球杆(运动器具)13上。高尔夫球杆13具备杆身13a以及握柄13b。握柄13b由手握持。握柄13b以与杆身13a的轴同轴的方式而形成。在杆身13a的顶端结合有球杆头13c。优选为，惯性传感器12被安装于高尔夫球杆13的杆身13a或者握柄13b上。惯性传感器12只要以无法相对移动的方式被固定在高尔夫球杆13上即可。在此，在安装惯性传感器12时，惯性传感器12的检测轴的一个轴与杆身13a的轴一致。

高尔夫挥杆分析装置11具备运算处理电路14。在运算处理电路14中连接有惯性传感器12。在连接时，在运算处理电路14中连接有预定的接口电路15。该接口电路15可以以有线的方式与惯性传感器12连接，也可以以无线的方式与惯性传感器12连接。检测信号从惯性传感器12被供给至运算处理电路14。

在运算处理电路14中连接有存储装置16。在存储装置16中例如可以存储有高尔夫挥杆分析软件程序(运动分析程序)17以及相关的数据。运算处理电路14执行高尔夫挥杆分析软件程序17从而实现高尔夫挥杆分析方法。在存储装置16中，可以包括DRAM(动态随机存取存储器)或大容量存储装置单元、非易失性存储器等。例如在DRAM中，在实施高尔夫挥杆分析方法时暂时保存高尔夫挥杆分析软件程序17。在硬盘驱动装置(HDD)的大容量存储装置单元中，保存有高尔夫挥杆分析软件程序以及数据。在非易失性存储器中存储有BIOS(基本入输出系统)的相对小容量的程序及数据。

在运算处理电路14中连接有图像处理电路18。运算处理电路14向图像处理电路18输送预定的图像数据。图像处理电路18与显示装置19相连接。在连接时，在图像处理电路18中连接有预定的接口电路(未图示)。图像处理电路18根据所输入的图像数据而向显示装置19输送图像信号。在显示装置19的画面上显示有由图像信号确定的图像。对于显示装置19，利用了液晶显示器、其他的平板显示器。在此，运算处理电路14、存储装置16以及图像处理电路18例如作为计算机装置而被提供。

运算处理电路14与输入装置21相连接。输入装置21至少具备字母键以及数字键。从输入装置21向运算处理电路14输入文字信息及数值信息。输入装置21例如只需由键盘构成即可。计算机装置以及键盘的组合例如可以置换为智能电话。

(2)运动分析模型

运算处理电路14规定假想空间。假想空间由三维空间形成。三维空间确定实际空间。如图2所示，三维空间具有绝对基准坐标系(整体坐标系)Σ_xyz。在三维空间中按照绝对基准坐标系Σ_xyz而构建了三维运动分析模型26。三维运动分析模型26的直线27通过支点28(坐标x)而被点约束。直线27围绕支点28作为振子而进行三维动作。支点28的位置可以移动。在此，按照绝对基准坐标系Σ_xyz，直线27的重心29的位置由坐标x_g确定，球杆头13c的位置由坐标x_h确定。

三维运动分析模型26相当于将挥杆时的高尔夫球杆13模型化后的模型。振子的直线27反映高尔夫球杆13的杆身13a。直线27的支点28反映握柄13b。惯性传感器12被固定于直线27上。按照绝对基准坐标系Σ_xyz，惯性传感器12的位置由坐标x_s确定。惯性传感器12输出加速度信号以及角速度信号。加速度信号中，确定去除了重力加速度g的影响后而得到的加速度，

数学式1

$({\stackrel{\·\·}{x}}_s-g)$

在角速度信号中确定角速度ω₁、ω₂。

运算处理电路14同样在惯性传感器12上固定局部坐标系Σ_s。局部坐标系Σ_s的原点被设定在惯性传感器12的检测轴的原点上。局部坐标系Σ_s的y轴与杆身13a的轴一致。局部坐标系Σ_s的x轴与由杆面(击球面)的朝向所确定的击球方向一致。因此，按照该局部坐标系Σ_s，支点的位置l_sj由(0，l_sjy，0)确定。同样，在该局部坐标系Σ_s上，重心29的位置l_sg由(0，l_sgy，0)确定，球杆头13c的位置l_sh由(0，l_shy，0)确定。

如图3所示，运算处理电路14按照局部坐标系Σ_s来确定球杆头13c上的杆面31的姿态以及位置。在确定姿态以及位置时，在杆面31上设定第一测量点32以及第二测量点33。第一测量点32以及第二测量点33被配置在相互分离的位置上。在此，第一测量点32位于杆面31的根部34侧端，第二测量点33位于杆面31的前部35侧端。第一测量点32以及第二测量点33被配置在与地面G平行的水平面36内。因此，将第一测量点32以及第二测量点33相互连结的线段37在被投影到地面G上时能够确定杆面31的朝向。第一测量点32以及第二测量点33只需被设定在与刻线38平行的线段上即可。

(3)运算处理电路的结构

在图4中，示意性地图示了一个实施方式所涉及的运算处理电路14的结构。运算处理电路14具备位置检测部41以及姿态检测部42。位置检测部41以及姿态检测部42与惯性传感器12连接。加速度信号从惯性传感器12被供给至位置检测部41。位置检测部41根据三轴方向上的加速度针对每个采样点即而对惯性传感器12的位置进行计算。在计算位置时，针对每个检测轴而对加速度进行二阶积分。如此，对于每个检测轴而确定位移的方向成分(x轴方向位移、y轴方向位移以及z轴方向位移)。惯性传感器12的位置由惯性传感器12所固有的局部坐标系Σ_s的原点位置确定。

姿态检测部42根据围绕三轴的角速度针对每个采样点而对惯性传感器12的姿态进行计算。在计算时，根据角速度来确定旋转矩阵Rs。

数学式2

$\mathrm{Rs}=\left(\begin{array}{ccc}{w}^2+x^2-y^2-z^2& 2(\mathrm{xy}-\mathrm{wz})& 2(\mathrm{xz}+\mathrm{wy})\\ 2(\mathrm{xy}+\mathrm{wz})& w^2-x^2+y^2-z^2& 2(\mathrm{yz}-\mathrm{wx})\\ 2(\mathrm{xz}-\mathrm{wy})& 2(\mathrm{yz}+\mathrm{wx})& w^2-x^2-y^2+z^2\end{array}\right)$

在此，在确定旋转矩阵Rs时确定四元数Q。

数学式3

Q＝(w，x，y，z)

$w=\cos \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

$x=\frac{{\mathrm{\ω}}_x}{\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|}\·\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

$y=\frac{{\mathrm{\ω}}_y}{\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|}\·\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

$z=\frac{{\mathrm{\ω}}_z}{\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|}\·\sin \frac{\mathrm{\θ}}{2}$

在此，角速度的大小通过下式来进行计算，

数学式4

$\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|=\sqrt{{{\mathrm{\ω}}_x}^2+{{\mathrm{\ω}}_y}^2+{{\mathrm{\ω}}_z}^2}$

其中，计测出的角速度[rad/s]由下式表示，

数学式5

$\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}=({\mathrm{\ω}}_x,{\mathrm{\ω}}_y,{\mathrm{\ω}}_z)$

每单位时间Δt的变化角度[rad]通过下式来进行计算。

数学式6

$\mathrm{\θ}=\left|\stackrel{\→}{\mathrm{\ω}}\right|$

运算处理电路14具备静止判断部43以及击打判断部44。静止判断部43以及击打判断部44例如与惯性传感器12连接。静止判断部43根据惯性传感器12的输出来确定高尔夫球杆13的静止状态。当惯性传感器12的输出低于阈值时，静止判断部43判断为高尔夫球杆13的静止状态。对于阈值而言，只需设定能够排除表示体动的微小振动的检测信号的影响的值即可。当静止判断部43在预定期间内确认了静止状态时，输出静止通知信号。阈值例如只需被预先存储于存储装置16中即可。只需通过输入装置21的操作而在存储装置16中获取阈值即可。

击打判断部44根据惯性传感器12的输出来确定击打的瞬间。在击打的瞬间，与空挥时不同在高尔夫球杆13上作用有加速度及角速度。因此，在击打的瞬间，惯性传感器12的输出将会紊乱。例如在确定的方向上观察到较大的加速度。根据这种加速度的阈值来确定击打的瞬间。当击打判断部44检测到击打时，输出击打通知信号。阈值例如只需被预先存储于存储装置16中即可。只需通过输入装置21的操作而在存储装置16中获取阈值即可。

运算处理电路14具备坐标变换部45。坐标变换部45与位置检测部41、姿态检测部42、静止判断部43以及击打判断部44连接。从位置检测部41、姿态检测部42、静止判断部43以及击打判断部44向坐标变换部45供给输出。坐标变换部45通过确定实际空间的绝对基准坐标系Σ_xyz来确定球杆头13c的杆面31的姿态以及位置。在确定姿态以及位置时，坐标变换部45按照局部坐标系Σ_s来确定杆面31上的第一测量点32以及第二测量点33。第一测量点32以及第二测量点33的坐标值例如只需被预先存储于存储装置16中即可。只需通过输入装置21的操作而在存储装置16中获取阈值即可。坐标变换部45对局部坐标系Σ_s的坐标值实施坐标变换，并按照绝对基准坐标系Σ_xyz来确定第一测量点32以及第二测量点33。在坐标变换时，坐标变换部45针对每个采样点来确定旋转矩阵Rs。从计测开始起的惯性传感器12的姿态变化相当于从计测开始起到计算时为止的旋转矩阵Rs的累计值。坐标变换部45能够针对每个采样的时刻而将坐标变换后的第一测量点32的坐标值以及第二测量点33的坐标值保存在临时保存存储器46中。

运算处理电路14具备静止时分析部47以及击打时分析部48。静止时分析部47以及击打时分析部48与坐标变换部45连接。从坐标变换部45向静止时分析部47以及击打时分析部48供给输出。坐标变换部45根据来自静止判断部43的静止通知信号的接收，而向静止时分析部47供给坐标变换后的第一测量点32的坐标值以及第二测量点33的坐标值。同样，坐标变换部45根据来自击打判断部44的击打通知信号的接收，而向击打时分析部48供给坐标变换后的第一测量点32的坐标值以及第二测量点33的坐标值。

静止时分析部47具备姿态确定部51以及位置确定部52。姿态确定部51在静止时(即瞄球时)通过绝对基准坐标系Σ_xyz来确定杆面31的姿态。在确定姿态时，例如如图5所示，姿态确定部51通过第一线段L1而将静止时的第一测量点32＝r_h(0)以及第二测量点33＝r_t(0)相互连结。通过第一线段L1来确定杆面31的姿态。此时，第一线段L1在绝对基准坐标系Σ_xyz内被投影到与y轴正交的水平面(沿与地面G平行延展的面)上。

位置确定部52确定在静止时在绝对基准坐标系Σ_xyz内与杆面31正交的第二线段L2。第二线段L2在第一测量点32＝r_h(0)处与杆面31垂直交叉。在确定第二线段L2时，位置确定部52确定第一线段L1。位置确定部52在第一测量点32沿第一线段L1的垂直方向设定第二线段L2。第二线段L2表示所谓的瞄准线。即，第二线段L2表示与击球的目标地点相连的直线前进方向。此时，第二线段L2与第一线段L1相同，在绝对基准坐标系Σ_xyz内被投影到与y轴正交的水平面上。

击打时分析部48具备姿态确定部53以及轨迹确定部54。姿态确定部53在击打时在绝对基准坐标系Σ_xyz中确定杆面31的姿态。在确定姿态时，例如如图5所示，姿态确定部53通过第三线段L3连结击打时的第一测量点32＝r_h(imp)以及第二测量点33＝r_t(imp)。通过第三线段L3来确定击打时的杆面31的姿态。此时，与上述情况相同，第三线段L3在绝对基准坐标系Σ_xyz内被投影到与y轴正交的水平面上。

轨迹确定部54在击打时在绝对基准坐标系Σ_xyz中确定第一测量点32的移动轨迹。在确定移动轨迹时，轨迹确定部54确定在击打时表示第一测量点32的位置r_h(imp)的绝对基准坐标系Σ_xyz上的第一坐标点P1、和在击打前由采样点表示第一测量点32的位置r_h(imp－1)的绝对基准坐标系Σ_xyz上的第二坐标点P2。在此，即将击打前的采样点被分配到第二坐标点P2上。第一坐标点P1与第二坐标点P2通过第四线段L4而被相互连结。通过第四线段L4来确定移动轨迹的方向。此时，与上述情况相同，第四线段L4在绝对基准坐标系Σ_xyz内被投影到与y轴正交的水平面上。

运算处理电路14具备判断部55。判断部55根据杆面31的姿态的信息以及高尔夫球杆13的移动轨迹的信息而对击球的弹道的种类进行判断。在此，判断部55包括杆面角计算部56以及入射角计算部57。杆面角计算部56与静止时分析部47的姿态确定部51以及击打时分析部48的姿态确定部53连接。从姿态确定部51、53向杆面角计算部56供给输出。杆面角计算部56相对于静止时的杆面31而对击打时的杆面31的角度(杆面角)φ进行计算。在计算角度φ时，在绝对基准坐标系Σ_xyz的水平面内在由姿态确定部51确定的第一线段L1和由姿态确定部53确定的第三线段L3之间对角度进行测量。杆面角计算部56输出第一角度信息数据。第一角度信息数据确定杆面31的角度φ。

入射角计算部57与静止时分析部47的位置确定部52以及击打时分析部48的轨迹确定部54连接。从位置确定部52以及轨迹确定部54向入射角计算部57供给输出。入射角计算部57对相对于静止时在杆面31的第一测量点32处与杆面31正交的线段即第二线段L2的、相对的移动轨迹的角度θ进行计算。在计算角度θ时，在绝对基准坐标系Σ_xyz的水平面内在由位置确定部52确定的第二线段L2和由轨迹确定部54确定的第四线段L4之间对角度进行测量。入射角计算部57输出第二角度信息数据。第二角度信息数据确定移动轨迹的角度θ。

判断部55包括图像数据生成部58。图像数据生成部58与杆面角计算部56以及入射角计算部57连接。供给第一角度信息数据以及第二角度信息数据被供给至图像数据生成部58。图像数据生成部58根据所供给的杆面31的角度以及移动轨迹的角度而生成图像数据，所述图像数据确定在视觉上表示所分配的弹道的种类的图像。在生成图像数据时，图像数据生成部58从存储装置16中取得背景图像数据。背景图像数据确定正交坐标的图像。在正交坐标中，例如如图6所示，杆面31的角度φ被分配到一个的坐标轴(x轴)上，移动轨迹的角度θ被分配到另一个坐标轴(y轴)上。正交坐标被分割成三行三列的九个区域S1～S9。针对每个区域S1～S9而分配弹道的种类。直线前进方向的弹道“直球(Straight)”被分配到九个区域S1～S9之中的中央的区域S5。在此，对于右手击球的高尔夫球手而言，当从中央的区域S5起在维持杆面31的角度的同时移动轨迹的角度朝正方向增加时，分配弹道“推球(Push)”(区域S4)，同样当从中央的区域S5起在维持杆面31的角度的同时移动轨迹的角度朝负方向减少时，分配弹道“拉球(Pull)”(区域S6)。如此，对中央三列的区域S4、S5、S6分配了弹道的种类。当分别维持“推球”“直球”“拉球”的移动轨迹不变而杆面31的角度朝正方向增加时，“右推右曲球(Push Slice)”“右曲球(slice)”“小右曲球(fade)”分别被分配至右三列的区域S1、S2、S3，当分别维持“推球”“直球”“拉球”的移动轨迹不变而杆面31的角度朝负方向增加时，“小左曲球(Draw)”“左曲球(Hook)”“左拉左曲球(Pull Hook)”分别被分配至左三列的区域S7、S8、S9。如图7所示，如果是右手击球的高尔夫球手，随着击球的拐曲程度向外侧增大，而确定“推球”的弹道61、“小右曲球”的弹道62以及“右曲球”的弹道63，随着击球的拐曲程度向内侧逐渐增大，而规定了“拉球”的弹道64、“小左曲球”的弹道65以及“左曲球”的弹道66。

图像数据生成部58在正交坐标的图像上描绘计测值。如图6所示，描绘的图像与九个区域S1～S9重叠。在每次确定了杆面31的角度φ以及移动轨迹的角度θ时，图像数据生成部58根据杆面31的角度φ以及移动轨迹的角度θ而在正交坐标上形成表示描绘点68a的图像。此时，在视觉上区别于过去的描绘点68b而描绘出最新的描绘点68a。在此，最新的描绘点68a在视觉上以第一特征而被标注，过去的描绘点68b以区别于第一特征的第二特征而被标注。在标注这种特征时，例如只需使描绘点的形状或颜色不同即可。在此，最新的描绘点68a以“叉形”标记而被标注，相当于履历的过去的描绘点68b以四方框标记而被标注。当以第一特征来描绘最新的描绘点68a时，之前以第一特征描绘的描绘点68b将被改写为第二特征。如此，能够始终将最新的描绘点68a与其他描绘点68b区别开。

在此，图像数据生成部58形成目标区域69的图像，所述目标区域69与九个区域S1～S9重叠，并确定用户设为目标的弹道。这种目标区域69例如能够通过输入装置21的操作而从存储装置16中获取。如此，能够在正交坐标的图像上显示用户设为目标的弹道。

(4)高尔夫挥杆分析装置的动作

对高尔夫挥杆分析装置11的动作进行简单说明。首先，对高尔夫球手的高尔夫挥杆进行测量。在计测之前，所需的信息从输入装置21被输入至运算处理电路14。在此，按照三维运动分析模型26，加快基于局部坐标系Σ_s的支点28的位置l_sj、第一测量点32的位置及第二测量点33的位置、以及惯性传感器12的初始姿态的旋转矩阵R⁰、高尔夫球手设为目标的弹道等的输入。所输入的信息例如通过特定的标识符而被管理。标识符只需对特定的高尔夫球手进行识别即可。

在测量之前，将惯性传感器12安装于高尔夫球杆13的杆身13a上。惯性传感器12以无法相对位移的方式被固定在高尔夫球杆13上。在此，惯性传感器12的检测轴中的一个与杆身13a的轴一致。惯性传感器12的检测轴中的一个与由杆面31的朝向确定的击球方向一致。

在执行高尔夫挥杆之前，开始惯性传感器12的计测。在动作开始时，惯性传感器12被设定为预定的位置以及姿态。这些位置以及姿态相当于由初始姿态的旋转矩阵R⁰确定的位置及姿态。惯性传感器12以确定的采样间隔持续对加速度以及角速度进行计测。采样间隔规定计测的分辨率。惯性传感器12的检测信号被实时发送至运算处理电路14。运算处理电路14接收确定惯性传感器12的输出的信号。

高尔夫挥杆由瞄球开始，从上挥杆起挥落，经由击打，送杆，然后收杆。高尔夫球杆13被挥动。当被挥动时，高尔夫球杆13的姿态随着时间轴而发生变化。惯性传感器12根据高尔夫球杆13的姿态沿局部坐标系Σ_s的三个轴对加速度进行检测，并围绕局部坐标系Σ_s的三个轴而对角速度进行检测。输出确定加速度以及角速度的检测信号。位置检测部41在绝对基准坐标系Σ_xyz内对惯性传感器12的位置即局部坐标系Σ_s的原点的位置进行计算。姿态检测部42根据角速度针对每个采样点而对旋转矩阵Rs进行计算。坐标变换部45根据旋转矩阵Rs而对局部坐标系Σ_s的第一测量点32以及第二测量点33的坐标值实施坐标变换，以绝对基准坐标系Σ_xyz的坐标值来确定第一测量点32以及第二测量点33。

当在瞄球时高尔夫球杆13静止时，静止判断部43检测出高尔夫球杆13的静止状态。静止判断部43输出静止通知信号。坐标变换部45根据静止通知信号的接收，将按照绝对基准坐标系Σ_xyz确定第一测量点32以及第二测量点33的坐标值的位置信号向静止时分析部47输出。静止时分析部47根据第一测量点32以及第二测量点33的坐标值，通过第一线段L1来确定杆面31的姿态。同样，静止时分析部47根据第一测量点32以及第二测量点33的坐标值来确定第二线段L2即瞄准线。

在挥杆动作中，击打判断部44对击打进行检测。击打判断部44输出击打通知信号。坐标变换部45根据击打通知信号的接收，将按照绝对基准坐标系Σ_xyz确定击打时的第一测量点32以及第二测量点33的坐标值的位置信号、和按照绝对基准坐标系Σ_xyz确定由即将击打前的采样确定的第一测量点32的坐标值的位置信号向击打时分析部48输出。击打时分析部48根据第一测量点32以及第二测量点33的坐标值，通过第三线段L3来确定杆面31的姿态。同样，击打时分析部48根据第一坐标点P1以及第二坐标点P2来确定第四线段L4。

杆面角计算部56对第一线段L1与第三线段L3之间的角度进行计算。所计算出的角度被发送至图像数据生成部58。入射角计算部57对第二线段L2与第四线段L4之间的角度进行计算。所计算出的角度被发送至图像数据生成部58。图像数据生成部58生成确定正交坐标的图像的图像数据。其结果为，如图6所示，针对每个描绘点68a、68b而确定了弹道的种类。

击球的弹道通过击打时的杆面31的姿态以及移动轨迹来进行推断。根据杆面31的姿态以及移动轨迹的组合来决定弹道的种类。当在视觉上提示了弹道的种类时，高尔夫球手能够针对每种弹道而产生弹道的影像。与单纯的数值的提示相比，能够有效地向高尔夫球手传递弹道的影像。根据这种影像，高尔夫球手能够有效地对挥杆的姿态加以改进。

在该高尔夫挥杆分析装置11中，在击打时确定杆面31的姿态以及移动轨迹。在确定时，惯性传感器12的输出根据旋转矩阵Rs从惯性传感器12所固有的局部坐标系Σ_s被坐标变换为绝对基准坐标系Σ_xyz。此时，绝对基准坐标系Σ_xyz由静止时的杆面31确定。通常情况下，在进行挥杆动作时，高尔夫球手预先在击打的位置处以确认高尔夫球杆13的杆面31的姿态而静止。根据杆面31的姿态来设定瞄准线。由于以这种静止时的杆面31为基准来确定击打时的杆面31的姿态以及移动轨迹，因此不受高尔夫球手的身体的朝向的影响，根据挥杆动作来确定弹道的种类。如此，由于不受身体的朝向影响地实施挥杆动作的分析，因此高尔夫球手能够更有效地对挥杆的姿态加以改进。

特别是，在区分弹道时，相对于静止时的杆面31而对击打时的杆面31的角度进行计算。根据这种角度的计算，击球的弹道根据角度的正负及大小而被非常细致地分类。另外，由于相对于由静止时的杆面31决定的瞄准线而对移动轨迹进行的角度进行计算，因此，同样击球的弹道根据角度的正负及大小而被非常细致地分类。其结果为，高尔夫球手能够更有效地对挥杆的姿态加以改进。

在确定第一测量点32的移动轨迹时，确定在击打时表示杆面31的位置的绝对基准坐标系Σ_xyz上的第一坐标点P1、和在击打之前由采样点表示第一测量点32的位置的绝对基准坐标系Σ_xyz上的第二坐标点P2。在计算瞄准线与移动轨迹的角度时，确定第一坐标点P1以及第二坐标点P2。通过含有第一坐标点P1以及第二坐标点P2的第四线段L4来确定移动方向上的矢量。如此，可靠地计算出移动轨迹的角度。

如上所述，在计算杆面31的角度以及移动轨迹的角度时，第一线段L1、第二线段L2、第三线段L3以及第四线段L4在绝对基准坐标系Σ_xyz内被投影到水平面上。如此，与水平面正交的z轴在计算处理中被省略。从而计算处理被简化。

在由图像数据确定的正交坐标中，通过一个坐标轴来表示杆面31的角度，并通过另一个坐标轴来表示移动轨迹的角度。此外，正交坐标被分割为三行三列的九个区域S1～S9，弹道的种类被分别分配到各个区域S1～S9。此时，直线前进方向的弹道被分配至九个区域S1～S9中的中央的区域S5。当实施挥杆动作时，根据杆面31的角度以及移动轨迹的角度来决定该挥杆动作的弹道。弹道被描绘在正交坐标上。因此，高尔夫球手能够根据杆面31的角度及移动轨迹的角度而容易地识别出弹道的种类。与单纯的数值的提示相比，能够有效地向高尔夫球手传递弹道的影像。

在由图像数据确定的正交坐标中，还包含与九个区域S1～S9重叠，并确定高尔夫球手设为目标的弹道的目标区域69。高尔夫球手能够在挥杆动作的测量之前设定成为目标的弹道。当实施挥杆动作时，高尔夫球手能够通过图像容易地观察到由挥杆动作确定的弹道与设为目标的弹道的一致或偏差。如此，高尔夫球手能够通过试行错误而对挥杆的姿态加以改进。

另外，在由图像数据确定的正交坐标中，当基于最新的挥杆动作并根据杆面31的角度以及移动轨迹的角度而对描绘点68a、68b进行显示时，以在视觉上区别于过去的描绘点68b的方式对最新的描绘点68a进行显示。在图像中残留有过去的描绘点68b。因此，高尔夫球手能够在视觉上确认杆面31的角度以及移动轨迹的角度的履历。在确认履历时，最新的弹道的描绘点68a在视觉上区别于过去的弹道的描绘点68b。即使残留有多个描绘点68a、68b，高尔夫球手也能够容易地提取出由最新的挥杆动作形成的描绘点68a。

例如，左手击球的高尔夫球手的弹道相对于右手击球的高尔夫球手的弹道相当于是互换了外侧以及内侧的弹道。因此，优选为，对正交坐标的区域S1～S9分配与左手击球的高尔夫球手一致的显示。在左手击球的高尔夫球手用的情况下，“拉球”“直球”“推球”的弹道被分配至中央三列的区域S4、S5、S6。当在分别维持“拉球”“直球”“推球”的移动轨迹不变的同时杆面31的角度朝正方向增加时，“左拉左曲球”“左曲球”“小左曲球”分别被分配至右三列的区域S1、S2、S3，当在分别维持“拉球”“直球”“推球”的移动轨迹不变的同时杆面31的角度朝负方向增加时，“小右曲球”“右曲球”“右推右曲球”分别被分配至左三列的区域S7、S8、S9。

除此以外，击球的弹道也可以被简单分类。例如，弹道可以根据杆面31的角度φ而被分类为“左曲球”“直球”“右曲球”。在这种情况下，只需将正交坐标沿一个坐标轴三分即可。或者弹道也可以根据移动轨迹的角度θ而被分类为“推球”“直球”“拉球”。在这种情况下，只需将正交坐标沿着一个坐标轴三分即可。

另外，击球的弹道的通知并不限定于上述的画面显示，在通知弹道的种类时，例如还可以使用声音或振动。只需针对每一个弹道分配不同种类的声音或不同种类的震度模式即可。在实施基于声音的通知时，高尔夫挥杆分析装置11只需具备例如被装配在高尔夫球杆13或者被佩戴于用户上的扬声器即可。在实施基于振动的通知时，高尔夫挥杆分析装置11只需具备例如被装配在高尔夫球杆13的握柄13b上或被佩戴于用户上的振动器即可。

此外，在以上的实施方式中，运算处理电路14的各个功能模块根据高尔夫挥杆分析软件程序17的执行而被实现。但是，各个功能模块也可以不依赖于软件处理而由硬件来实现。除此以外，高尔夫挥杆分析装置11也可以被应用于以手握的方式进行摆动的运动器具(例如，网球拍、乒乓球拍、棒球棍)的挥击分析中。

虽然如上所述对本实施方式进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说能够很容易理解出未实质脱离本发明的创新部分以及效果的多种改变。因此，这种变形例全部包含于本发明的范围内。例如，在说明书或者附图中，至少一次与更广义或者同义的不同用语一起记载的用语，在说明书或者附图的任何部位均能够被替换为不同的用语。另外，惯性传感器12、高尔夫球杆13、运算处理电路14、三维运动分析模型26的结构以及动作也不限定于本实施方式中所说明的情况，能够进行各种改变。

符号说明

11 运动分析装置(高尔夫挥杆分析装置)；12 惯性传感器；13 运动器具(高尔夫球杆)；14 计算机(运算处理电路)；17 运动分析程序(高尔夫挥杆分析软件程序)；31 击球面(杆面)；48 击打时分析部；55 判断部；68a 最新的描绘点；68b 过去的描绘点；L2 线段(第二线段)；P1第一坐标点；P2 第二坐标点；S1～S9 区域；φ  击球面的角度；θ 移动轨迹的角度。

Claims (16)

1.一种运动分析方法，其特征在于，包括：

使用惯性传感器的输出，来确定击打时的运动器具的击球面的姿态的工序；

使用所确定的所述击球面的姿态的信息，而对击球的弹道的种类进行判断的工序。

2.一种运动分析方法，其特征在于，包括：

使用惯性传感器的输出，来确定从击打前到击打时的运动器具的移动轨迹的工序；

使用所确定的移动轨迹的信息，而对击球的弹道的种类进行判断的工序。

3.一种运动分析方法，其特征在于，包括：

使用惯性传感器的输出，来确定击打时的运动器具的击球面的姿态的工序；

使用所述惯性传感器的输出，来确定从击打前到击打时的所述运动器具的移动轨迹的工序；

使用所确定的所述击球面的姿态以及所述运动器具的移动轨迹的信息，而对击球的弹道的种类进行判断的工序。

4.如权利要求1或3所述的运动分析方法，其特征在于，

包括使用惯性传感器的输出，来确定运动开始前的运动器具的击球面的初始姿态的工序，并且包括确定相对于所述击球面的初始姿态的、所述击打时的所述击球面的姿态的工序。

5.如权利要求2或3所述的运动分析方法，其特征在于，

包括使用惯性传感器的输出，来确定运动开始前的运动器具的击球面的初始位置的工序。

6.如权利要求4所述的运动分析方法，其特征在于，

包括对相对于所述运动开始时的所述击球面的、所述击打时的所述击球面的角度的变化进行计算的工序。

7.如权利要求5所述的运动分析方法，其特征在于，

包括在确定所述移动轨迹时，确定第一坐标点和第二坐标点的工序，所述第一坐标点为表示所述击打时的所述击球面的位置的坐标点，所述第二坐标点为通过所述击打之前的采样点来表示所述击球面的位置的坐标点。

8.如权利要求5所述的运动分析方法，其特征在于，

包括对相对于如下线段的、所述击打时的所述移动轨迹的入射角度进行计算的工序，所述线段为，在所述静止时的所述击球面的所述位置处与所述击球面正交的线段。

9.如权利要求7所述的运动分析方法，其特征在于，

包括对相对于如下线段的、所述击打时的所述移动轨迹的入射角度进行计算的工序，所述线段为，在所述静止时的所述击球面的所述位置处与所述击球面正交的线段。

10.如权利要求3所述的运动分析方法，其特征在于，

包括对判断所述击球的弹道的种类的结果进行显示的工序。

11.如权利要求10所述的运动分析方法，其特征在于，

包括用一个坐标轴来表示所述击球面的姿态，用另一个坐标轴来表示所述击打时的所述移动轨迹的状态的工序。

12.如权利要求11所述的运动分析方法，其特征在于，

包括将所述一个坐标轴分割为多个区域，并将所述另一个坐标轴分割为多个区域，从而进行矩阵显示的工序。

13.如权利要求12所述的运动分析方法，其特征在于，

包括向所述矩阵显示中的中央的区域分配直线前进方向的击球的弹道并进行显示的工序。

14.如权利要求11所述的运动分析方法，其特征在于，

包括以重叠的方式对包含目标区域的图像进行显示的工序，所述目标区域为，对被用户设为目标的击球的弹道进行确定的区域。

15.如权利要求11所述的运动分析方法，其特征在于，

包括在根据最新的挥杆动作而对描绘点进行显示时，以在视觉上区别于过去的描绘点的方式而对最新的描绘点进行显示的工序。

16.一种运动分析装置，其特征在于，具备：

击打时分析部，其使用惯性传感器的输出，来确定击打时的运动器具的击球面的姿态，并且确定从击打前到击打时的所述运动器具的移动轨迹；

判断部，其使用所确定的所述击球面的姿态以及所述运动器具的移动轨迹的信息，而对击球的弹道的种类进行判断。