JP2006234485A - 空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法及び測定装置並びに空間を移動する際の回転方向と回転量測定に適した球体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 球体2に、任意の基準記号と、第1の測位ポイントと、第2の測位ポイントから構成される計測用マーク12を1個又は2個以上付す。移動する球体2の第1の画像を第1の撮影手段6で撮影し、第2の画像を第2の撮影手段8で撮影する。第1の画像と第2の画像に撮影されている計測用マーク12を検出し、計測用マーク12の位置の変化量から球体の回転方向と回転量を計算する。
【選択図】 図1
Description
請求項1の発明は、空間を移動する球体の回転方向と回転量を測定する方法であって、移動する球体の表面に、任意の基準記号と、第1の測位ポイントと、第2の測位ポイントから構成される計測用マークを付す工程と、移動する球体の第1の画像を撮影する第1の撮影工程と、第1の画像の撮影時刻よりも後に、移動する球体の第2の画像を撮影する第2の撮影工程と、第1の画像と第2の画像間の計測用マークの位置の変化量から、球体の回転方向と回転量を計算する工程を備えていることを特徴とする。
尚、本明細書及び請求の範囲中において、この「矩形領域の頂点」とは、球体に付された基準記号をその正面から撮影した画像上において基準記号を包含する適当な大きさの矩形を想定した場合にその頂点に対応する位置を言うものである。係る位置は基準記号の中心から予め定められた所定の方向及び所定の距離にあり、基準記号の中心と隣り合う矩形領域の頂点を結ぶ図形は、基準記号をその正面から撮影した画像上において二等辺三角形を構成する位置にあることを特徴とする。
請求項8の発明は、空間を移動する球体の回転方向と回転量を測定する方法であって、移動する球体の表面に、2個以上の計測用マークを付す工程と、移動する球体の第1の画像を撮影する第1の撮影工程と、第1の画像の撮影時刻よりも後に、移動する球体の第2の画像を撮影する第2の撮影工程と、第1の画像と第2の画像間の計測用マークの位置の変化量から、球体の回転方向と回転量を計算する工程を備えている。本発明の球体に付される計測用マークは、任意の基準記号と、第1の測位ポイントと、第2の測位ポイントとから構成されており、計測用マークは基準記号と第1の測位ポイントと第2の測位ポイントを結ぶ直線で囲まれる領域が互いに重なり合うことなく配置されている。
次に、第1の画像上に全体座標系を定義し、第1の画像から球体の外周を識別して、画像の中の球体の位置を特定する。第1の画像の球体の画像の範囲に含まれる全ての基準記号とモデルデータとのパターンマッチングを行って、基準記号を識別して位置を特定し、基準記号とモデルデータとの相関係数と、基準記号の種類と位置を記憶する。第1の画像に含まれる全ての基準記号について相関係数の高い順に順位付けをおこなう。第2の画像についても、第1の画像と同様の工程によって基準記号とモデルデータとの相関係数と、基準記号の種類と位置を記憶すると共に、第2の画像に含まれる全ての基準記号について相関係数の高い順に順位付けをおこなう。
次に、第1の画像から球体の外周を識別して、球体の中心を座標系の中心とする局所座標系を定義する。第1の画像の中の球体の画像の範囲に含まれる全ての計測用マークと、全てのモデルデータとのパターンマッチングを行って、計測用マークを識別して位置を特定し、モデルデータとの相関係数と、計測用マークの基準記号の種類と、第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの局所座標系における座標値を記憶する。また、特定された第1の画像の全ての計測用マークについて相関係数の高い順に順位付けを行う。第2の画像についても同様に、球体の外周を識別して、球体の中心を座標系の中心とする局所座標系を定義する。第2の画像の中の球体の画像の範囲に含まれる全ての計測用マークと、全てのモデルデータとのパターンマッチングを行って、計測用マークを識別して位置を特定し、モデルデータとの相関係数と、計測用マークの基準記号の種類と、第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの局所座標系における座標値を記憶する。また、特定された第2の画像の全ての計測用マークについて相関係数の高い順に順位付けをする。
(形態1) 第1の画像の第1及び第2の測位ポイントの位置及び第2の画像の第1及び第2の測位ポイントの位置を識別し記憶する手段は、コンピュータで構成されており、そのコンピュータの記憶装置に画像を解析して各測位ポイントを識別し、測位ポイントの位置を記憶するプログラムが記憶されている。
(形態2) 第1の画像の第1及び第2の測位ポイントの位置と第2の画像の第1及び第2の測位ポイントの位置の変化量から球体の回転方向と回転量を計算する手段は、コンピュータで構成されており、そのコンピュータの記憶装置に回転方向と回転量を計算するプログラムが記憶されている。
(形態3) 第1の画像の撮影時刻における第1の撮影手段から球体までの距離を特定し、第2の画像の撮影時刻における第2の撮影手段から球体までの距離を特定する距離特定手段は、球体の進行方向の上方に配置されて空間を移動する球体の軌跡を撮影する手段と、撮影された画像に基づいて、第1の撮影手段から空間を移動する球体までの距離と、第2の撮影手段から空間を移動する球体までの距離を特定する手段で構成される。
(形態4) パターンマッチングに使用される画像データは、拡大、縮小、特定の平面あるいは曲面への投影等によって変形させる加工が可能である。
ボール2の表面には、1個の計測用マーク12が付されている。計測用マーク12を図4に示す。計測用マーク12は、基準記号14である文字Aと、第1の測位ポイント16と、第2の測位ポイント18から構成される。基準記号14である文字Aは点対称性のない文字である。第1の測位ポイント16は、基準記号14を囲む矩形領域の頂点の1つであって、基準記号14から左上に位置する頂点に付されている。第2の測位ポイント18は、基準記号14から左下に位置する頂点に付されている。
第1の画像と第2の画像で同じ計測用マークを撮影するために、カメラ6とカメラ8に広角撮影の可能なカメラを用いて、コンピュータ10がカメラ6とカメラ8にシャッターのタイミングを短い時間間隔で設定することもできる。
プログラムが開始すると、ステップS2で基準記号の画像を数値化したモデルデータ、及び基準記号と第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの相対的な位置と距離のデータから構成される計測用マークの配置データを登録する。ここで行われるデータの登録は、初めて回転量と回転方向の測定を行う際に予め実行しておけば、以後は新たな登録作業を行うことなく同一のデータをそのまま使い続けることが可能である。また、測定の都度使用する球体に対応したデータを登録することや、球体の基準記号の種類等を一部変更した際に変更分のデータの追加することも同様に可能である。
第1の画像の局所座標系における第1及び第2の測位ポイントの座標値と、第2の画像の局所座標系における第1及び第2の測位ポイントの座標値の変化量から球体の回転方向と回転量を計算する工程は、通常のデジタル画像処理の座標変換アルゴリズムに沿って行われる。この計算工程により、3次元の球体の回転方向と回転量を得ることができる。
本実施例のボールに適用可能な計測用マークの一例を、図5から図11に挙げる。図5及び図6には、本実施例の中で使用した基準記号14と同じ文字であるAを使用した計測マークであって、第1の測位ポイント16と第2の測位ポイント18の配置が異なるものを示す。基準記号14の文字Aは点対称性がないので、基準記号14を囲む矩形領域の頂点の1つに付し、第2の測位ポイントを矩形領域の他の任意の頂点に配置することができる。図5には、第1の測位ポイント16を基準記号の左上に配置し、第2の測位ポイント18を基準記号の右上に配置した計測用マークを示す。図6には、第1の測位ポイント16を基準記号の左上に配置し、第2の測位ポイント18を基準記号の右下に配置した計測用マークを示す。
計測用マーク28と計測用マーク32は、基準記号に対して上記のような第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの配置を行うことにより、計測用マーク全体としては点対称性を有さなくなる。この結果、仮に球体が第一の撮影工程と第二の撮影工程の間で基準記号が180゜回転していたとしても、画像から第一の測位ポイントと第二の測位ポイントの位置は、基準記号との位置関係から誤りなく識別することができる。
基準記号は、アルファベット文字に限定されない。図10に、計測用マーク36を構成する基準記号38に数字3を適用した例を示す。このほかにも、ひらがな、漢字等の文字や符号を使用することができる。又、第1の測位ポイントと第2の測位ポイントは、それぞれが独立した点であるという構成には限定されない。図11の計測用マーク40に示すように、第1の測位ポイントと第2の測位ポイントを含む棒状のマークで構成し、第1の測位ポイントをその一端に定義し、第2の測位ポイントをその他端に定義することもできる。
本実施例の回転測定装置41は、1つの計測用マークの位置を計測して回転方向及び回転量を測定するものであり、他の計測用マークとの相対的な位置関係を回転方向及び回転量の測定には用いない。計測用マーク同士の相対的な位置関係を記憶することなく回転方向と回転量の測定を行うことができる。このためボール42の表面の計測用マークの位置は、必ずしも厳密に上記の位置に配置される必要はない。
一方、各計測用マークの配置を初めから極めて正確に行っている場合には、異なる計測用マークが撮影された2枚の画像を元にして球体の回転方向、回転量、及び単位時間あたりの回転量を計測することが可能となる。
実行されたプログラムは、ステップS52で、全ての計測用マークに含まれる基準記号の画像を数値化したモデルデータ、及び基準記号と第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの相対的な位置と距離のデータから構成される計測用マークの配置データを登録する。最初にステップS54で、第1の画像を読み込み、ステップS56で、第1の画像上に全体座標系を定義する。ステップS58で、第1の画像から球体の外周を識別して、画像の中の球体の位置を特定する。ステップS60からステップS66の実行ループの中で、第1の画像の球体の画像の範囲に含まれる全ての基準記号とモデルデータとのパターンマッチングを行って、基準記号を識別して位置を特定し、モデルデータとの相関係数と、基準記号の種類と位置を記憶する。更にステップS68で、第1の画像に含まれる全ての基準記号について相関係数の高い順に順位付けを行い、順位付けの結果を含む計測用マークのデータを配列X(i)に記憶する。
第2の画像についても、第1の画像におけるステップS54からステップS68の処理と同様に、ステップS70からステップS84の一連の処理により、第2の画像に含まれる全ての基準記号について、モデルデータとの相関係数と、基準記号の種類と位置を記憶し、第2の画像に含まれる全ての基準記号について相関係数の高い順に順位付けを行い、順位付けの結果を含む計測用マークのデータを配列Y(j)に記憶する。
ステップS86とステップS88において、第1の画像と第2の画像の両方に含まれ、且つモデルデータとの相関係数がいずれの画像においても可能な限り高い基準記号を選択する。その処理の手順は、以下の通りである。まず第1の画像において最もモデルデータと相関係数の高いX(1)の基準記号と、第2の画像において最もモデルデータと相関係数の高いY(1)の基準記号を選択し、両者を比較する。両者の基準記号が一致したときには、X(1)とY(1)の組み合わせを一時記憶する。以下、配列X(i)とY(j)の全ての組み合わせについて、基準記号を比較し、基準記号の一致する全ての組み合わせを一時記憶する(ステップS86)。次に、プログラムはステップS88において、基準記号の一致した全ての組み合わせの中から、モデルデータとの相関係数がいずれの画像においても可能な限り高い基準記号の選択を行う。
本実施例で使用されるボール54を図19に示す。ボール54の表面には、基準記号である文字と、第1の測位ポイントと、第2の測位ポイントから構成される14個の計測用マークが付されている。計測用マークの配置を、球に任意の中心軸を仮想した場合について説明する。中心軸と球体の交点となる場所にそれぞれ1個の計測用マークが配置され、中心軸に対して垂直方向となる球体の赤道上に6個の計測用マークが配置され、更に赤道を緯度0度とした場合の緯度+45度と緯度−45度の緯度線上に、各3個ずつの計測用マークが配置される。図19のボールは、球体の仮想の中心軸と球体の一方の交点に、基準記号Oを含む計測用マークを配置している。計測用マークは、第1の測位ポイントと第2の測位ポイントによって定義される矩形領域が重なり合う事なく配置される。
本実施例の回転測定装置51は、第2実施例と同様に、1つの計測用マークの位置を計測して回転方向及び回転量を測定するものであり、他の計測用マークとの相対的な位置関係を回転方向及び回転量の測定には用いない。計測用マーク同士の相対的な位置関係を記憶することなく回転方向と回転量の測定を行うことができるので、上記の計測用マークの位置は必ずしもボール54上に厳密に配置される必要はない。
以下に、コンピュータ52に記憶された測位ポイントの識別と位置の記憶を行うプログラムが行う一連の処理の内容を、図20と図21を参照しつつ説明する。実行されたプログラムは、ステップS132で、全ての計測用マークの第1の測位ポイントと第2の測位ポイントのパターンを数値化した補正済のモデルデータを入力し、ステップS134で第1の画像データを入力する。プログラムは、ステップS136で、第1の画像から球体の外周を識別して、球体の中心を座標系の中心とする局所座標系を定義する。ステップS138とステップS140で、第1の画像の中の球体の画像の範囲に含まれる全ての計測用マークと、全てのモデルデータとのパターンマッチングを行って、計測用マークを識別する。特定された計測用マークは、ステップS142で、モデルデータとの相関係数と、計測用マークの基準記号の種類と、第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの局所座標系における座標値を記憶する。ステップS138からステップS144の実行ループの中で、第1の画像の球体の画像の範囲に含まれる全ての計測用マークとモデルデータとのパターンマッチングを行って、計測用マークを識別して位置を特定し、データを記憶する。更にステップS146で、第1の画像に含まれる識別された全ての計測用マークについて相関係数の高い順に順位付けを行い、計測用マークのデータを配列X(i)に記憶する。
第2の画像についても、第1の画像に行ったステップS134からステップS146の処理と同様に、ステップS148からステップS160の一連の処理により、第2の画像に含まれる全ての計測用マークについて、モデルデータとの相関係数と、基準記号の種類と、第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの局所座標系における座標値を記憶し、第2の画像に含まれる全ての基準記号について相関係数の高い順に順位付けを行い、計測用マークを配列Y(j)に記憶する。
ステップS162の処理によって、配列X(i)と配列Y(j)は、配列X(1)と配列Y(1)から順に比較され、第1の画像で特定された計測用マークと第2の画像で特定された計測用マークの中から、基準記号が一致する計測用マークの組み合わせが一時記憶される。ステップS164において、一時記憶された計測用マークの組み合わせの中で、モデルデータとの相関係数の最も高い計測用マークの組み合わせが決定される。
決定された計測用マークのデータを、配列X(i)と配列Y(j)から選択し、選択された各々の計測用マークの第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの局所座標系における座標値を用いることにより、回転方向と単位時間あたりの回転量の計算を行うことができる。
本実施例における回転測定装置は、カメラ6の前をボール54が通過する際に行われる第1の撮影工程と、カメラ8の前をボール54が通過する際に行われる第2の撮影工程を記録するビデオ53を備えている。カメラ6及びカメラ8から球体までの距離は撮影の都度異なる場合があり、その場合には画像に記録されている計測用マークの大きさが画像毎に異なる結果となるが、本実施例においては、撮影工程毎に撮影手段から球体までの距離を測定して、その距離に基づいて、計測用マークとパターンマッチングを行うモデルデータを補正することにより、より精度高く計測用マークを識別可能とする。
(第4実施例) 本実施例の回転測定装置と画像の撮影工程の構成は、実施例3と同一であり、重複説明を省略する。本実施例の回転測定装置は、画像の識別と計測用マークの位置の記憶のためのプログラムの処理内容が異なっている。
本実施例の回転測定装置のコンピュータは、図22と図23に示すように、画像の識別のために使用されるモデルデータの他に、ボール表面の全計測用マークの正確な配置データを記憶している(ステップS152)。プログラムは、モデルデータと、全検索用マークの配置データを用いて、第1の画像のなかの識別された計測用マークの位置から、第1の画像撮影時のボール表面の全計測用マークの位置を計算により求めて局所座標系で記憶する(ステップS166,168)。第2の画像についても同様に、画像のなかの識別された計測用マークの位置から、第2の画像撮影時のボール表面の全計測用マークの位置を計算により求めて局所座標系で記憶する(ステップS182,184)。第1の画像撮影時の計測用マークの位置と、第2の画像撮影時の計測用マークの位置の変化量から、球体の回転方向と回転量が計算される。
同様に、第1実施例の回転測定装置において、2個以上の任意の個数の計測用マークを付した場合には、第2実施例から第4実施例に示した第1の画像と第2の画像の測位ポイントの識別と位置の記憶を行うプログラムのいずれかをコンピュータ10の上で実行することにより、他の回転測定装置の構成は何ら変更することなく、空間を移動する球体の正確な回転方向と回転量の測定を行うことができる。このように、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、実施例に記載の組み合わせに限定されるものではない。
2,42,54: ボール
4: トリガー信号発生手段
4a: トリガー信号発生器
4b: 光センサー
4c: 光源
6,8: カメラ
10,44,52: コンピュータ
12,20,22,24,28,32,36,40: 計測用マーク
14,26,30,38: 基準記号
16: 第1の測位ポイント
18: 第2の測位ポイント
46: ボール速度検出手段
48: 第1の検出手段
50: 第2の検出手段
53: ビデオ
Claims (22)
- 空間を移動する球体の回転方向と回転量を測定する方法であって、
移動する球体の表面に、任意の基準記号と、第1の測位ポイントと、第2の測位ポイントから構成される計測用マークを付す工程と、
移動する球体の第1の画像を撮影する第1の撮影工程と、
第1の画像の撮影時刻よりも後に、移動する球体の第2の画像を撮影する第2の撮影工程と、
第1の画像と第2の画像間の計測用マークの位置の変化量から、球体の回転方向と回転量を計算する工程を備えていることを特徴とする空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 第1の撮影工程と第2の撮影工程の撮影時刻を指示する工程と、
第1の画像を指示された時刻で撮影する第1の撮影工程と、
第2の画像を指示された時刻で撮影する第2の撮影工程と、
第1の画像の撮影時刻と第2の画像の撮影時刻の時間差と、第1の画像と第2の画像間の計測用マークの位置の変化量から、球体の回転方向と単位時間あたりの回転量を計算する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 第1の撮影工程と第2の撮影工程の撮影時刻を指示する工程が、
球体が、第1の球体検出手段を通過した時刻を検出する第1の球体検出工程と、
球体が、第1の球体検出手段から所定の距離を隔てて設けられた第2の球体検出手段を通過した時刻を検出する第2の球体検出工程と、
第1の球体検出手段と第2の球体検出手段の間の距離と、第1の球体検出手段が検出した時刻と第2の検出手段の検出した時刻の差から球体の移動速度を算出する工程と、
算出された球体の移動速度から第1の画像の好適な撮影時刻を計算して指示する工程と、
算出された球体の移動速度から第2の画像の好適な撮影時刻を計算して指示する工程を備えていることを特徴とする請求項2に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 計測用マークを構成する基準記号が点対称性のない文字であり、第1の測位ポイントが基準記号を囲む矩形領域の頂点の1つに付されており、第2の測位ポイントが矩形領域の他の頂点に配置されることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。
- 計測用マークを構成する基準記号が点対称性を有する文字であり、第1の測位ポイントが基準記号を囲む矩形領域の頂点の1つに付されており、第2の測位ポイントが矩形領域の第1の測位ポイントと隣り合う頂点に配置されることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。
- 第1の画像と第2の画像の中の計測用マークの位置の変化量から、移動する球体の回転方向と回転量を計算する工程が、
基準記号の画像を数値化したモデルデータ、及び基準記号と第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの相対的な位置と距離のデータから構成される計測用マークの配置データを登録する工程と、
第1の画像上に全体座標系を定義する工程と、
第1の画像から球体の外周を識別して、画像の中の球体の位置を特定する工程と、
第1の画像の球体の画像の範囲で基準記号とモデルデータのパターンマッチングを行って、基準記号の位置を特定する工程と、
特定した基準記号の位置と計測用マークの配置データに基づいて第1の測位ポイントを画像上でサーチして位置を検出し、検出した第1の測位ポイントの全体座標系における座標値を記憶する工程と、
特定した基準記号の位置と計測用マークの配置データに基づいて第2の測位ポイントを画像上でサーチして位置を検出し、検出した第2の測位ポイントの全体座標系における座標値を記憶する工程と、
第1の画像の球体の中心の位置を特定し、球体の中心を座標系の中心とする局所座標系を定義する工程と、
第1の画像の第1の測位ポイントの座標値と、第2の測位ポイントの座標値を全体座標系から局所座標系の値に変換して記憶する工程と、
第2の画像上に全体座標系を定義する工程と、
第2の画像から球体の外周を識別して、画像の中の球体の位置を特定する工程と、
第2の画像の球体の画像の範囲で基準記号とモデルデータのパターンマッチングを行って基準記号の位置を特定する工程と、
特定した基準記号の位置と計測用マークの配置データに基づいて第1の測位ポイントを画像上でサーチして位置を検出し、検出した第1の測位ポイントの全体座標系における座標値を記憶する工程と、
特定した基準記号の位置と計測用マークの配置データに基づいて第2の測位ポイントを画像上でサーチして位置を検出し、検出した第2の測位ポイントの全体座標系における座標値を記憶する工程と、
第2の画像の球体の中心の位置を特定し、球体の中心を座標系の中心とする局所座標系を定義する工程と、
第2の画像の第1の測位ポイントの座標値と、第2の測位ポイントの座標値を全体座標系から局所座標系の値に変換して記憶する工程と、
第1の画像の局所座標系における第1及び第2の測位ポイントの座標値と、第2の画像の局所座標系における第1及び第2の測位ポイントの座標値の変化量から、球体の回転方向と回転量を計算する工程を備えることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 空間を移動する球体の回転方向と回転量を測定する方法であって、
第1の撮影工程と、第2の撮影工程における撮影手段から球体までの距離を特定する工程と、
特定された第1の撮影手段から球体までの距離に基づいて、第1の画像の中の球体の正確な大きさを計算し、計測用マークを識別するためのパターンマッチングに使用するモデルデータを補正する工程と、
特定された第2の撮影手段から球体までの距離に基づいて、第2の画像の中の球体の正確な大きさを計算し、計測用マークを識別するためのパターンマッチングに使用するモデルデータを補正する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項1,2又は3に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 空間を移動する球体の回転方向と回転量を測定する方法であって、
移動する球体の表面に、任意の基準記号と、第1の測位ポイントと、第2の測位ポイントとから構成される2個以上の計測用マークを付す工程を備えており、計測用マークは基準記号と第1の測位ポイントと第2の測位ポイントを結ぶ直線で囲まれる領域が互いに重なり合うことなく配置されており、
移動する球体の第1の画像を撮影する第1の撮影工程と、
第1の画像の撮影時刻よりも後に、移動する球体の第2の画像を撮影する第2の撮影工程と、
第1の画像と第2の画像間の計測用マークの位置の変化量から、球体の回転方向と回転量を計算する工程を備えていることを特徴とする空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 第1の撮影工程と第2の撮影工程の撮影時刻を指示する工程と、
第1の画像を指示された時刻で撮影する第1の撮影工程と、
第2の画像を指示された時刻で撮影する第2の撮影工程と、
第1の画像の撮影時刻と第2の画像の撮影時刻の時間差と、第1の画像と第2の画像間の計測用マークの位置の変化量から、球体の単位時間あたりの回転量を計算する工程を更に備えていることを特徴とする請求項8に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 第1の撮影工程と第2の撮影工程の撮影時刻を指示する工程が、
球体が、第1の球体検出手段を通過した時刻を検出する第1の球体検出工程と、
球体が、第1の球体検出手段から所定の距離を隔てて設けられた第2の球体検出手段を通過した時刻を検出する第2の球体検出工程と、
第1の球体検出手段と第2の球体検出手段の間の距離と、第1の球体検出手段が検出した時刻と第2の検出手段の検出した時刻の差から球体の移動速度を算出する工程と、
算出された球体の移動速度から第1の画像の好適な撮影時刻を計算して指示する工程と、
算出された球体の移動速度から第2の画像の好適な撮影時刻を計算して指示する工程を備えていることを特徴とする請求項9に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 球体に、計測用マークが6個以上付されており、全ての計測用マークの基準記号と第1の測位ポイントと第2の測位ポイントを結ぶ直線で囲まれる領域の面積の合計値が、球体の表面積の10%以上であることを特徴とする請求項8,9又は10に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。
- 球体の表面に付される複数の計測用マークを構成する基準記号が、計測用マーク毎に全て異なる記号であり、第1の測位ポイントが基準記号を囲む矩形領域の頂点の1つに付されており、第2の測位ポイントが矩形領域の他の頂点に付されており、計測用マークの矩形領域が球体の表面に重なり合うことなく配置されることを特徴とする請求項8,9又は10に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。
- 球体の表面に付される複数の計測用マークを構成する基準記号が全て点対称性のない文字であり、第1の測位ポイントが基準記号を囲む矩形領域の頂点の1つに付されており、第2の測位ポイントが矩形領域の他の頂点に付されており、計測用マークの矩形領域が球体の表面に重なり合うことなく配置されることを特徴とする請求項8,9又は10に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。
- 球体の表面に付される複数の計測用マークを構成する基準記号は点対称性のない文字若しくは点対称性を有する文字であり、
点対称性のない文字を基準記号とする計測用マークには、第1の測位ポイントが基準記号を囲む矩形領域の頂点の1つに付され、第2の測位ポイントが矩形領域の他の頂点に付されており、
点対称性を有する文字を基準記号とする計測用マークには、第1の測位ポイントが基準記号を囲む矩形領域の頂点の1つに付され、第2の測位ポイントが矩形領域の第1の測位ポイントと隣り合う頂点に付されており、
計測用マークの矩形領域が球体の表面に重なり合うことなく配置されることを特徴とする請求項8,9又は10に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 第1の画像と第2の画像の中の計測用マークの位置の変化量から、移動する球体の回転方向と回転量を計算する工程が、
全ての計測用マークに含まれる基準記号の画像を数値化したモデルデータ、及び基準記号と第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの相対的な位置と距離のデータから構成される計測用マークの配置データを登録する工程と、
第1の画像上に全体座標系を定義する工程と、
第1の画像から球体の外周を識別して、画像の中の球体の位置を特定する工程と、
第1の画像の球体の画像の範囲に含まれる全ての基準記号とモデルデータとのパターンマッチングを行って、基準記号を識別して位置を特定し、モデルデータとの相関係数と、基準記号の種類と位置を記憶する工程と、
第1の画像に含まれる全ての基準記号について相関係数の高い順に順位付けをする工程と、
第2の画像上に全体座標系を定義する工程と、
第2の画像から球体の外周を識別して、画像の中の球体の位置を特定する工程と、
第2の画像の球体の画像の範囲に含まれる全ての基準記号とモデルデータとのパターンマッチングを行って、基準記号を識別して位置を特定し、モデルデータとの相関係数と、基準記号の種類と位置を記憶する工程と、
第2の画像に含まれる全ての基準記号について相関係数の高い順に順位付けをする工程と、
第1の画像に含まれる基準記号と第2の画像に含まれる基準記号の中から、基準記号の種類が一致し且つモデルデータとの相関係数の最も高い基準記号を選択する工程と、
選択された基準記号を含む第1の画像の計測用マークの第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの位置を特定する工程と、
第1の画像に球体の中心を座標系の中心とする局所座標系を定義する工程と、
選択された基準記号を含む第1の画像の計測用マークの第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの位置を局所座標系に変換して記憶する工程と、
選択された基準記号を含む第2の画像の計測用マークの第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの位置を特定する工程と、
第2の画像に球体の中心を座標系の中心とする局所座標系を定義する工程と、
選択された基準記号を含む第2の画像の計測用マークの第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの位置を局所座標系に変換して記憶する工程と、
第1の画像の記憶された第1及び第2の測位ポイントと、第2の画像の記憶された第1及び第2の測位ポイントの変化量から、球体の回転方向と回転量を計算する工程を備えることを特徴とする請求項8,9又は10に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 第1の画像と第2の画像の中の計測用マークの位置の変化量から、移動する球体の回転方向と回転量を計算する工程が、
全ての計測用マークの画像パターンを数値化したモデルデータを登録する工程と、
第1の画像から球体の外周を識別して、球体の中心を座標系の中心とする局所座標系を定義する工程と、
第1の画像の中の球体の画像の範囲に含まれる全ての計測用マークと、全てのモデルデータとのパターンマッチングを行って、計測用マークを識別して位置を特定し、モデルデータとの相関係数と、計測用マークの基準記号の種類と、第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの局所座標系における座標値を記憶する工程と、
特定された第1の画像の全ての計測用マークについて相関係数の高い順に順位付けをする工程と、
第2の画像から球体の外周を識別して、球体の中心を座標系の中心とする局所座標系を定義する工程と、
第2の画像の中の球体の画像の範囲に含まれる全ての計測用マークと、全てのモデルデータとのパターンマッチングを行って、計測用マークを識別して位置を特定し、モデルデータとの相関係数と、計測用マークの基準記号の種類と、第1の測位ポイントと第2の測位ポイントの局所座標系における座標値を記憶する工程と、
特定された第2の画像の全ての計測用マークについて相関係数の高い順に順位付けをする工程と、
第1の画像で特定された計測用マークと第2の画像で特定された計測用マークの中から、基準記号が一致し且つモデルデータとの相関係数の最も高い計測用マークの組み合わせを選択する工程と、
第1の画像の選択された計測用マークの第1及び第2の測位ポイントと、第2の画像の計測用マークの選択された第1及び第2の測位ポイントの変化量から、球体の回転量を計算する工程を備えることを特徴とする請求項8,9又は10に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 空間を移動する球体の回転方向と回転量を測定する方法であって、
第1の撮影工程と、第2の撮影工程における撮影手段から球体までの距離を特定する工程と、
特定された距離に基づいて第1の画像の中の球体の正確な大きさを計算することにより、計測用マークを識別するためのパターンマッチングに使用するモデルデータを補正する工程と、
特定された距離に基づいて第2の画像の中の球体の正確な大きさを計算することにより、計測用マークを識別するためのパターンマッチングに使用するモデルデータを補正する工程を備えていることを特徴とする請求項8,9又は10に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定方法。 - 空間を移動する球体の回転方向と回転量を測定する装置であって、
その球体は、任意の記号と、その記号を囲む矩形領域の頂点の1つに配置される第1の測位ポイントと、矩形領域の他の頂点に配置される第2の測位ポイントからなる計測用マークが、表面に配置されており、
移動する球体の第1の画像を撮影する第1の撮影手段と、移動する球体の第2の画像を撮影する第2の撮影手段と、第1の画像の第1及び第2の測位ポイントの位置と第2の画像の第1及び第2の測位ポイントの位置の変化量から球体の回転方向と回転量を計算する手段を備えていることを特徴とする空間を移動する球体の回転量測定装置。 - 空間を移動する球体の回転方向と回転量を測定する装置であって、
球体の移動速度を測定する手段と、球体の移動速度から第1の画像と第2の画像を撮影する好適な時刻を計算して指示する手段と、指示された時刻で第1の画像を撮影する第1の撮影手段と、指示された時刻で第2の画像を撮影する第2の撮影手段と、第1の画像の撮影時刻と第2の画像の撮影時刻の時間差と、第1の画像の第1及び第2の測位ポイントの位置と、第2の画像の第1及び第2の測位ポイントの位置の変化量から球体の回転方向と単位時間あたりの回転量を計算する手段を備えていることを特徴とする請求項18に記載の空間を移動する球体の回転量の測定装置。 - 空間を移動する球体の回転方向と回転量を測定する装置であって、
第1の画像の撮影時刻における第1の撮影手段から球体までの距離を特定し、第2の画像の撮影時刻における第2の撮影手段から球体までの距離を特定する距離特定手段と、
距離特定手段の結果を入力して、第1の画像と第2の画像の中の球体の正確な大きさを計算し、各々の画像に対してパターンマッチングに使用されるモデルデータを補正する手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項18又は19に記載の空間を移動する球体の回転方向と回転量の測定装置。 - 表面に基準記号と、第1の測位ポイントと、第2の測位ポイントとから構成される計測用マークが2個以上配置されており、基準記号は計測用マーク毎に全て異なる記号であり、
基準記号が点対称性のある文字又は記号である場合には、第1の測位ポイントが基準記号を囲む矩形領域の頂点の1つに付されており、第2の測位ポイントが矩形領域の第1の測位ポイントと隣り合う頂点に配置されており、計測用マークの矩形領域が表面に重なり合うことなく配置されており、
基準記号が点対称性のない文字又は記号である場合には、第1の測位ポイントが基準記号を囲む矩形領域の頂点の1つに付されており、第2の測位ポイントが矩形領域の他の頂点に配置されており、計測用マークの矩形領域が表面に重なり合うことなく配置されていることを特徴とする空間を移動する際の回転方向と回転量測定に適した球体。 - 複数の計測用マークが6個以上付されており、全ての計測用マークの基準記号と第1の測位ポイントと第2の測位ポイントを結ぶ直線で囲まれる領域の面積が、表面積の10%以上であることを特徴とする請求項21に記載の空間を移動する際の回転方向と回転量測定に適した球体。
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