JP2000262659A - ボール弾道の計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールの弾道を１本の連続した線で表示でき
るようにすると共に、弾道の最高点の検出と最高点仰角
の自動計測を可能とする。 【解決手段】 飛行中のボールの画像をＣＣＤカメラ２
から画像処理装置１の画像記憶媒体８に連続的にフレー
ムメモリーとして取り込み、この画像記憶媒体に取り込
まれるフレームメモリーを順に演算処理装置９で差分ピ
ークホールド演算を行って、各フレームメモリーの画素
のピークのみをホールドしていくことにより、ボールの
弾道だけが連続した一本の線として残る１枚の画像を生
成し、該画像をモニター４でリアルタイムで表示する。
かつ、モニター上の弾道の最低位置から上に向かって順
に水平走査で白黒反転判定を行うことにより弾道の最高
点を検出して最高点の仰角を自動計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボール弾道の計測装
置に関し、特に、ゴルフボールの弾道を１本の連続した
線で表示すると共に、弾道仰角を自動計測できるように
するものであるが、ゴルフボールの弾道だけに限らず、
テニス、野球等のボール競技におけるボールの弾道およ
び仰角の計測にも用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のボールの弾道および弾道
仰角の計測方法としては、目盛り板による目視計測や、
写真撮影による計測が行われている。この写真撮影は、
スチールカメラのシャッターを開放しておき、夜間に、
ライトアップされたボールの軌跡を撮影し、得られた写
真より弾道を解析するものである。

【０００３】上記目視計測では多数の計測員が必要で且
つ目視であるため測定精度が悪い問題がある。また、上
記写真計測では夜間しか行えず、かつ、フィルムを現像
した後でしか計測結果が分からず、リアルタイムでの観
測ができない問題がある。

【０００４】上記目視計測および写真計測の他に、特開
平６−３２３８５２号において、シャッター付きＣＣＤ
カメラを用い、該ＣＣＤカメラにより撮影した画像を画
像処理装置に取り込んで演算処理し、変化のあった部分
のみを多層メモリーに書き込むことにより多層化画像を
生成し、この多層化画像をモニターに表示させてボール
の弾道（軌跡）を計測する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記計測方法は、ゴル
フボールの飛翔状態を時間との対応で分析するため、シ
ャッターコントローラを備えたＣＣＤカメラを用いるこ
とにより、ゴルフボールの飛翔状態を時間の関数として
解析している。よって、ゴルフボールの弾道を表示する
多層化画像は、図６に示すように、離れた点となって表
示される。そのため、図７に示すように、下方から上に
向かって水平走査による白黒反転判定で弾道の最高点を
自動検出しようとした場合、点が離れて位置するために
最高点の自動検出が行えない。かつ、モニターに表示さ
れた点の最高位置にあるものが、弾道の実際の最高点で
あるか否かも不明である。即ち、図８に示すように、最
高点Ｐ１の時にシャッターが閉鎖されいると、この最高
点の表示がなされないこととなる。

【０００６】上記のようにシャッター付きのＣＣＤカメ
ラを用いて、時間との対応でゴルフボールの飛翔状態を
計測する場合、弾道を１本の連続した線で表示すること
ができないと共に、弾道の最高点を求めることができ
ず、よって、最高点の仰角の測定も出来ない問題があ
る。

【０００７】本発明は上記した問題に鑑みてなされたも
ので、ボール、特に、ゴルフボールの飛翔状態を時間と
の対応で分析せずに、連続した線でボールの弾道をリア
ルタイムに表示できるようにして、精度よく弾道の分析
ができるようにすると共に、弾道の最高点の計測を可能
とすることにより、弾道の仰角の自動計測も行えるよう
にすることを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、ボールの打撃位置に設置されたＣＣＤカ
メラと、上記ＣＣＤカメラに接続された画像記憶媒体
と、該画像記憶媒体に接続された演算処理装置を備えた
画像処理装置と、上記画像処理装置を制御するために接
続された制御装置と、上記画像処理装置に接続されたモ
ニターを備え、上記制御装置で指定された時間、飛行中
のボールの画像をＣＣＤカメラから上記画像記憶媒体に
連続的にフレームメモリーとして取り込み、この画像記
憶媒体に取り込まれるフレームメモリーを順に上記演算
装置で差分ピークホールド演算を行って、各フレームメ
モリーの画素のピークのみをホールドしていくことによ
り、ボールの弾道だけが連続した一本の線として残る１
枚の画像を生成し、該画像を上記モニターで表示させる
構成としているボール弾道の計測装置を提供している。

【０００９】具体的には、上記ＣＣＤカメラで撮影した
飛行中のボールのアナログ画像信号が画像処理装置内の
Ａ／Ｄコンバータを介してデジタル信号として１／３０
ｓｅｃのフレームレートで画像記憶媒体に入力される。
この画像記憶媒体に連続的に取り込まれた画像信号が演
算処理装置に出力され、演算処理装置においてフレーム
メモリー間の差分ピークホールド演算が順に行われ、各
フレームメモリーの画素のうち変化のあったピーク（ゴ
ルフボールの場合は白い反射光となるため、濃淡判定で
最も白い部分）の画素メモリーのみを残し、変化のない
背景等のメモリーが消去される。この処理がゴルフボー
ルの打撃時からボールの停止時までなされることによ
り、ボールの弾道だけが連続した一本の線として残る１
枚の画像が生成される。この演算処理装置で生成された
１枚の画像のデジタル信号はＤ／Ａコンバータを介して
アナログ信号としてモニターに出力され、生成される連
続した１本の線からなるボールの弾道をリアルタイムで
観測することができる。このように、ボールの弾道が連
続した１本の線で表示されるため、ボールの弾道を精度
よく観測することができる。

【００１０】上記画像処理装置により、上記ボールの弾
道だけが連続した線として生成された画像に対して、モ
ニター上の最低位置から上に向かって順に水平走査で白
黒反転判定を行うことにより弾道の最高点を検出して最
高点の仰角を自動計測する構成としている。

【００１１】上記水平走査される白黒反転判定による最
高点の検出は、最高点判定パラメータを設定して上記演
算処理装置に入力しておき、設定したパラメータ以上、
上下の線が離れていると、そこを弾道の最高点と判定す
る。モニター上に表示されるボールの弾道は連続した線
となるために、最低位置から上に向かって順次水平走査
で白黒反転判定を行うと、最高点に達するまでは上記パ
ラメータ以下であり、弾道の最高点に達すると上記パラ
メータ以上となり、よって、弾道の最高点を正確に検出
することができる。なお、前記した従来提案されている
離れた点による弾道の表示では、最高点に達するまで
に、点の間が最高点パラメータ以上になることがあり、
よって、弾道の最高点の検出をすることができない。

【００１２】上記のように弾道の最高点を検出できる
と、ボールの打撃位置からの仰角を、リアルタイムで自
動的に計測することが可能となる。具体的には、ボール
の打撃位置に近接した後方位置にＣＣＤカメラをボール
の飛行方向に傾斜させて設置しているため、このＣＣＤ
カメラの傾斜角度と、上記検出した弾道の最高点とを、
予め制御装置内のホストコンピュータに入力されている
関係式に変数として代入し、弾道の仰角を自動計測して
いる。

【００１３】上記のように、ＣＣＤカメラは打撃位置に
近接した後方位置（打撃位置から約３０ｃｍ後方）にセ
ットしていると共に、計測開始時のトリガー信号を発生
させるために、打撃位置に近接した前側または後側にレ
ーザ検出装置を設置し、該レーザ検出装置を上記制御装
置と接続し、該レーザ検出装置により、打撃直前の打撃
物（ゴルフクラブ）の通過または打撃されたゴルフボー
ルの通過を検出すると制御装置に検知信号を出力してい
る。制御装置はホストコンピュータと、該ホストコンピ
ュータと上記画像処理装置との間に介設される弾道測定
用のコントロール装置とから構成している。上記レーザ
検出装置はホストコンピュータに接続され、上記のよう
に、レーザ検出装置でゴルフボールが打撃されたことを
検出すると、ホストコンピュータに検知信号が出力さ
れ、ホストコンピュータよりコントロール装置に弾道計
測開始の指令が出力され、該コントロール装置により画
像処理装置にトリガ信号を出力して、ＣＣＤカメラから
の画像信号の取り込みを行っている。また、上記ホスト
コンピュータにはボール打撃開始時から計測終了時まで
の所定時間（６秒〜１０秒）を予め入力しておき、所定
時間が経過すると、ホストコンピュータからコントロー
ル装置に停止指令が出力され、コントロール装置により
画像処理装置に画像の取り込みを停止させる信号が出力
される。このように、ボールの弾道計測の開始時から終
了時までを自動設定すると、弾道を精度よく計測するこ
とができる。

【００１４】上記ボールの弾道だけが連続した１本の線
として生成された画像データを画像記憶媒体に記憶させ
ると共に、この記憶させた複数のボールの弾道を上記モ
ニター上で重ねて表示させて比較判定できる構成として
いる。このように、複数の弾道を１本の連続した線で表
示すると、複数の弾道を重ね合わせた時に、複数の弾道
の比較判定を容易に行うことができる。

【００１５】上記ＣＣＤカメラは自動絞り機能付きであ
ることが好ましい。ゴルフボールの弾道を計測する場
合、光りのコントラストが広範囲にわたって変わるが、
自動絞り機能付きであると、注視したいボール部分の画
像信号のレベル合わせが自動で行われ、最適画像を得る
ことができる。なお、カラーＣＣＤカメラを使用すると
画像記憶媒体のメモリ容量を大きくする必要が生じるの
で、モノクロＣＣＤカメラを用いるのが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、ゴルフボールの弾道計測用
の本発明にかかる実施形態を図面を参照して説明する。
図１は計測装置のブロック図であり、画像処理装置１に
自動絞り機能付きのモノクロＣＣＤカメラ２、制御装置
３、モニター４を接続している。制御装置３はホストコ
ンピュータ５と弾道測定用のコントロール装置６とから
なり、該コントロール装置６はホストコンピュータ５と
画像処理装置１の間に介設し、ホストコンピュータ５か
らの指令を画像処理装置１に出力し、かつ、画像処理装
置からの信号をコントロール装置６を介してホストコン
ピュータ５に入力できるようにしている。

【００１７】画像処理装置１は、ＣＣＤカメラ２にＡ／
Ｄコンバータ７を介して接続した画像記憶媒体８、該画
像記憶媒体８と接続した演算処理装置９、該演算処理装
置９と上記モニター４との間に介設したＤ／Ａコンバー
タ１０を備えている。

【００１８】上記ＣＣＤカメラ２は打撃位置に出来るだ
け近くに設置することが好ましく、図２に示すように、
ゴルフボールの打撃位置Ｐ２に近接した後方位置（本実
施形態では打撃位置Ｐ２より３０センチ後方）で、ゴル
ファーと反対側の側方（本実施形態では打撃位置Ｐ２よ
り３０センチ側方）の位置で、電動雲台上に設置し、パ
ン、チルトで傾斜角度を測定条件に合わせて設定できる
ようにしている。即ち、ＣＣＤカメラはゴルフボールの
飛行方向に向けて所要角度（０°〜４０°）上向きに傾
斜させる必要があり、よって、上記パンとチルトにより
測定条件に応じて傾斜させている。本実施形態で使用す
る自動絞り機能付きのモノクロＣＣＤカメラ２は、縦横
の画素数が５１２×４８０で、１／３０ｓｅｃのフレー
ムレートで、上記画像記憶媒体８に画像信号を出力する
ものである。

【００１９】また、打撃位置Ｐ２より打撃方向の前方位
置（打撃位置Ｐ２より１センチ前方）にレーザ検出装置
１１をセットし、該レーザ検出装置１１をホストコンピ
ュータ５に接続している。レーザ検出装置１１でゴルフ
ボールが打撃されたことを検出すると、ホストコンピュ
ータ５に検知信号が出力され、ホストコンピュータ５よ
りコントロール装置６に弾道計測開始の指令が出力さ
れ、該コントロール装置６により画像処理装置１にトリ
ガ信号を出力して、ＣＣＤカメラ２からの画像信号の取
り込みの開始を指示している。また、ホストコンピュー
タ５にはボール打撃開始時から計測終了時までの所定時
間（６秒〜１０秒）を予め入力しておき、所定時間が経
過すると、ホストコンピュータ５からコントロール装置
６に停止指令が出力され、コントロール装置６により画
像処理装置１に画像の取り込みを停止させる信号が出力
される。なお、レーザ検出装置１１は打撃位置の後方に
配置し、打撃する直前の移動物（ゴルフクラブ等）の通
過を検出するようにしてもよい。

【００２０】画像処理装置１に計測開始の信号が入力さ
れると、画像記憶媒体８はＣＣＤカメラ２からＡ／Ｄコ
ンバータ７を介して１／３０ｓｅｃのフレームレートで
連続的にフレームメモリの取り込みを行う。画像記憶媒
体８に接続した演算処理装置９は、フレーム間差分ピー
クホールド演算を行うと共に、弾道サーチプログラムで
設定した弾道最高点の検出と、仰角の自動計測を行うこ
とが出来るようにしている。

【００２１】上記フレーム間差分ピークホールド演算
は、１／３０ｓｅｃで連続的に入力されてくるフレーム
メモリー間で順に比較して、フレームメモリーの画素の
うち変化のあったピーク（ゴルフボールの場合は白い反
射光となるため、濃淡判定で最も白い部分）の画素メモ
リーのみを残し、変化のない背景等のメモリーを消去し
ていく処理である。この処理をゴルフボールの打撃時か
らボールが停止する所定時間行うことにより、ボールの
弾道だけが連続した一本の線として残る１枚の画像を生
成することができる。

【００２２】上記ボールの弾道を１本の連続線で示す１
枚の画像データは、Ｄ／Ａコンバータ１０を介してモニ
ター４にリアルタイムで表示できると共に、画像処理装
置１内の別の画像メモリ１２に１ボール当たりの画像デ
ータを例えば４８画面モードで１ファイルとして記憶さ
せておくことができる。

【００２３】上記弾道サーチプログラムで設定した弾道
高さ（最高点）の自動測定は、上記ボールの弾道だけが
連続した線として生成された画像に対して、モニター４
上の最低位置から上に向かって順に水平走査で白黒反転
判定を行うことにより弾道の最高点を検出している。こ
の最高点の検出は、最高点判定パラメータを設定して演
算処理装置９に入力しておき、水平走査で線が判定され
て（白）となると、上に向かって判定を続け、設定した
パラメータ以上に上下の線が離れて（黒）に反転する
と、そこを弾道の最高点と判定している。モニター４上
に表示されるＣＣＤカメラから取り込んだボールの弾道
は連続した線となるために、最低位置から上に向かって
順次水平走査で白黒反転判定を行うと、最高点に達する
までは上記パラメータ以下であり、弾道の最高点に達す
ると上記パラメータ以上となるため、弾道の最高点を精
度よく検出することができる。

【００２４】上記のように弾道の最高点を自動検出し、
この検出値に基づいて、ボールの打撃位置からの最高点
仰角を演算処理装置９および制御装置３を用いて、自動
的に計測している。其の際、仰角の計測はＣＣＤカメラ
２の傾斜角度により校正する必要がある。よって、ＣＣ
Ｄカメラ２の傾斜角度と、上記検出した弾道の最高点と
が、予め制御装置３のホストコンピュータ５に入力され
ている関係式に変数として代入され、弾道の仰角が自動
計測される。

【００２５】上記構成からなる自動計測装置によれば、
ＣＣＤカメラ２より指定された時間、飛行中のゴルフボ
ールの映像を、画像処理装置１の画像記憶媒体８に取り
込み、演算処理装置９で高速比較演算処理して、各フレ
ームメモリの画素のピークのみをホールドすることによ
り、変化のあった部分のみ、即ち、ゴルフボールの弾道
だけを線として残る１枚の画像を得ることができる。こ
の画像がモニター４で図３に示すように１本の連続した
線として、リアルタイムで表示される。このゴルフボー
ルの弾道を表示する１本の連続した線は、明暗や背景等
の影響を受けずに動いているゴルフボールのみを抽出し
て生成されるものであるため、ゴルフボールの弾道を明
確に表示することができる。

【００２６】また、ＣＣＤカメラ２として、自動絞り機
能付きＣＣＤカメラを用いているため、ゴルフボールの
飛行中も自動絞りが機能し、飛行中に急に太陽が出た
り、曇ったりして光のコントラストが変化しても、自動
的に光量のレベルを合わせて最適な画像データを得るこ
とができる。

【００２７】さらに、図４に示すように、弾道が連続し
た線として表示されるため、モニター４上で下から上へ
と順に水平走査で白黒反転判定を行うことにより、弾道
の最高点Ｐ１を自動で正確に検出できる。かつ、この検
出した最高点に基づいて最高点の仰角を自動計測するこ
とができる。

【００２８】さらにまた、図５に示すように、メモリに
記憶させている複数の画像データをモニター４上で重ね
合わせて比較判定することもできる。

【００２９】なお、上記実施形態はゴルフボールの弾道
の計測に用いているが、テニス、野球等のボールが飛ぶ
ものに対しても、このボールの弾道の計測に用いること
ができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、ＣＣＤカメラで飛行中のボールを撮影し、こ
の撮影した画像信号を画像処理装置の画像記憶媒体に１
／３０ｓｅｃのフレームレートで連続的に取り込み、高
速演算処理装置でフレーム間差分ピークホールド演算処
理を行って、各フレームメモリーの画素のうち変化のあ
った画素のみを残していくため、ボールの弾道だけが一
本の連続した線として残る１枚の画像を生成することが
できる。この画像は画像処理装置に接続したモニターで
表示されるため、リアルタイムでボールの弾道を観測す
ることができる。また、ボールの弾道以外の背景等は消
去されており、かつ、上記のように、ボールの弾道が連
続した線で表示されるため、弾道を精度よく観測するこ
とができる。

【００３１】また、弾道が連続した線としてモニター上
に表示されるため、従来提案されている弾道が離れた点
として表示される場合には出来なかった弾道の最高点の
自動計測を行うことができる。このように弾道の最高点
を計測できるため、弾道の最高点仰角の自動計測を行う
ことができる。

【００３２】さらに、記憶している複数の弾道をモニタ
ー上で重ね合わせて表示した場合、弾道が離れた点で表
示された場合には比較判定をすることが困難となるが、
本発明では各弾道が連続した線で表示されるため、容易
に比較判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の自動計測装置のブロック図である。

【図２】 ＣＣＤカメラの設置位置を示す概略図であ
る。

【図３】 上記自動計測装置のモニター上に表示された
ボールの弾道を示す図面である。

【図４】 モニター上に表示された弾道より最高点を検
出する方法を示す概略図である。

【図５】 モニター上に重ねて表示される弾道を示す図
面である。

【図６】 （Ａ）（Ｂ）は従来例のモニター上に表示さ
れる弾道を示す図面である。

【図７】 従来の問題点を示す図面である。

【図８】 従来の他の問題点を示す図面である。

【符号の説明】

１ 画像処理装置 ２ 自動絞り機能付きＣＣＤカメラ ３ 制御装置 ４ モニター ５ ホストコンピュータ ６ コントロール装置 ８ 画像記憶媒体 ９ 演算処理装置 １１ レーザ検出装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボールの打撃位置に設置されたＣＣＤカ
   メラと、 上記ＣＣＤカメラに接続された画像記憶媒体と、該画像
   記憶媒体に接続された演算処理装置を備えた画像処理装
   置と、 上記画像処理装置を制御するために接続された制御装置
   と、 上記画像処理装置に接続されたモニターを備え、 上記制御装置で指定された時間、飛行中のボールの画像
   をＣＣＤカメラから上記画像記憶媒体に連続的にフレー
   ムメモリーとして取り込み、この画像記憶媒体に取り込
   まれるフレームメモリーを順に上記演算処理装置で差分
   ピークホールド演算を行って、各フレームメモリーの画
   素のピークのみをホールドしていくことにより、ボール
   の弾道だけが連続した一本の線として残る１枚の画像を
   生成し、該画像を上記モニターで表示させる構成として
   いるボール弾道の計測装置。
2. 【請求項２】 上記画像処理装置により、上記ボールの
   弾道だけが連続した線として生成された画像に対して、
   モニター上の最低位置から上に向かって順に水平走査で
   白黒反転判定を行うことにより弾道の最高点を検出し
   て、最高点の仰角を自動計測する構成としている請求項
   １に記載のボール弾道の計測装置。
3. 【請求項３】 上記ボールの弾道だけが連続した線とし
   て生成された画像データを画像記憶媒体に記憶させてお
   くと共に、記憶させた複数のボールの弾道を上記モニタ
   ー上で重ねて表示させて比較判定できる構成としている
   請求項１に記載のボール弾道の計測装置。
4. 【請求項４】 上記ＣＣＤカメラは自動絞り機能付きで
   ある請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のボー
   ル弾道の計測装置。
5. 【請求項５】 上記ボールはゴルフボールからなり、該
   ゴルフボールの打撃位置に近接した後方位置に、上記Ｃ
   ＣＤカメラをゴルフボールの飛行方向に傾斜させて設置
   すると共に、打撃位置の打撃方向における前側または後
   側に近接した位置にレーザ検出装置を設置し、該レーザ
   検出装置により、打撃直前の打撃物の通過または打撃さ
   れたゴルフボールの通過を検出すると上記制御装置より
   画像処理装置にトリガ信号を出力してＣＣＤカメラから
   の画像信号の取り込みを行う一方、上記制御装置により
   上記トリガ信号の出力時から設定した所定時間が経過す
   ると画像信号の取り込みを停止し、さらに、 上記ＣＣＤカメラの傾斜角度と上記検出した弾道の最高
   点位置が、予め制御装置に入力されている関係式に変数
   として代入されて最高点の仰角が自動計測される構成と
   している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の
   ボール弾道の計測装置。