JP2009294048A - Behavior measuring device of moving body, and behavior measuring method of moving body - Google Patents

Behavior measuring device of moving body, and behavior measuring method of moving body Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a behavior measuring device of a moving body and a behavior measuring method of the moving body for measuring highly accurately the behavior of the moving body. <P>SOLUTION: This device includes: a photographing part for performing multiple photographing by changing brightness of a marker image provided on the moving body, continuously at fixed time intervals from at least two different directions, and acquiring a plurality of marker images; an extraction part for correlating each marker photographed based on a marker having different brightness in the order of photographing, and extracting the position of a center point of each marker; a data storage part for storing and preserving a three-dimensional shape model wherein the moving body is reproduced, and the position of a corresponding point on the three-dimensional shape model corresponding to a marker characteristic point on the three-dimensional shape model; and a calculation part for calculating the position and the direction of the three-dimensional shape model so that the position of each corresponding point of the plurality of markers agrees with the position of the image of the marker extracted by the extraction part, and calculating time series data of the position and the direction of the three-dimensional shape model wherein the behavior of the moving body is reproduced. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、設けられたマーカを少なくとも2方向の異なる方向から一定の時間間隔で連続的に多重撮影し、移動体の挙動を計測する移動体の挙動計測装置および移動体の挙動計測方法に関し、特に、移動体の挙動を高い精度で計測できる移動体の挙動計測装置および移動体の挙動計測方法に関する。   The present invention relates to a moving body behavior measuring apparatus and a moving body behavior measuring method that continuously multiplex-shoots a provided marker from at least two different directions at constant time intervals and measures the behavior of the moving body, In particular, the present invention relates to a moving body behavior measuring apparatus and a moving body behavior measuring method capable of measuring the behavior of a moving body with high accuracy.

現在、複数のカメラを移動体の経路に沿って設け、移動体を撮像して移動体の移動(運動および挙動)を計測し、移動速度および回転量等の移動情報を求める計測装置が提案されている。
このような移動体の計測装置のうち、実際にゴルファがゴルフクラブを試打した際におけるゴルフクラブヘッドの挙動、特に、打ち出し前後のゴルフクラブヘッドの打撃面の挙動を計測するものがある(特許文献1、2参照)。
Currently, a measuring device has been proposed in which a plurality of cameras are provided along a path of a moving body, the moving body is imaged to measure movement (movement and behavior) of the moving body, and movement information such as a moving speed and a rotation amount is obtained. ing.
Among such moving body measuring devices, there are devices that measure the behavior of a golf club head when a golfer actually hits a golf club, in particular, the behavior of the striking surface of the golf club head before and after launch (Patent Document). 1 and 2).

特許文献1には、ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッドの挙動を計測する装置が開示されている。この特許文献1においては、ゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面に設けられたマーカを、少なくとも2方向の異なる方向から連続的に撮影する撮影部と、撮影された画像中のマーカから、マーカを特徴付けるマーカ特徴点の位置を抽出する抽出部と、ゴルフクラブヘッドを再現した3次元形状モデルと、3次元形状モデル上のマーカ特徴点に対応する3次元形状モデル上の対応点の位置を記憶保存するデータ記憶部と、対応点の位置が抽出部で抽出されるマーカ特徴点の3次元座標系における位置と一致するように、3次元形状モデルの位置および向きを算出することで、ゴルフクラブヘッドの挙動を再現した3次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出する算出部とを有する。   Patent Document 1 discloses an apparatus for measuring the behavior of a golf club head during golf swing. In Patent Document 1, a marker provided on the surface of a golf club head or a golf club shaft is continuously captured from at least two different directions, and a marker is selected from markers in the captured image. An extraction unit for extracting the position of the marker feature point to be characterized, a three-dimensional shape model reproducing the golf club head, and the position of the corresponding point on the three-dimensional shape model corresponding to the marker feature point on the three-dimensional shape model And calculating the position and orientation of the three-dimensional shape model so that the position of the corresponding point matches the position of the marker feature point extracted by the extraction unit in the three-dimensional coordinate system. A calculation unit that calculates time-series data of the position and orientation of the three-dimensional shape model that reproduces the above behavior.

また、特許文献2は、ゴルフクラブヘッドを撮影することによってショット時のゴルフクラブヘッドの挙動を解析するゴルフクラブヘッド挙動解析装置が開示されている。
この特許文献2においては、ショット時のヘッドスピードを検出するヘッドスピード検出器と、ヘッドスピード検出器よりもスイング方向における後方側において、ゴルフクラブの通過方向と交差する方向に少なくとも2箇所でレーザ光を照射し、各々の前記レーザ光が前記ゴルフクラブの通過によって遮断されたことを検出するトリガーセンサと、トリガーセンサの検出結果を入力として、複数のレーザ光が遮断された速度および順序によりスイング速度およびスイング方向を検出し、ショットが行なわれたか否かを判断するショット判定手段と、ショット時のスイング方向の一定の領域において、ゴルフクラブに含まれるゴルフクラブヘッドを照明し得る少なくとも2つのストロボ照明具と、ショット判定手段により検出されたスイング速度に応じたタイミングで複数のストロボ照明具を順次発光させるストロボ発光設定手段と、ストロボ照明具によって照射されたゴルフクラブヘッドを領域における複数箇所で視野角の異なる方向から撮影して、撮影画面内に複数個のゴルフクラブヘッドの画像を多重撮影する少なくとも2台のカメラ装置と、カメラ装置による撮影をショット判定手段により検出されたスイング速度に応じたタイミングで行なわせるカメラ駆動手段と、カメラ装置により撮影された複数のゴルフクラブヘッド画像情報を取り込み、ショット時のゴルフクラブヘッドの挙動を求めるヘッド挙動演算手段と、ヘッド挙動演算手段による演算結果を出力する出力手段とを備えている。特許文献2では、フェイス部に少なくとも3つのマークが設けられている。
Patent Document 2 discloses a golf club head behavior analysis device that analyzes the behavior of a golf club head during a shot by photographing the golf club head.
In Patent Document 2, a head speed detector that detects a head speed at the time of a shot, and a laser beam at least at two locations in the direction crossing the passing direction of the golf club on the rear side in the swing direction with respect to the head speed detector. , A trigger sensor that detects that each of the laser beams is blocked by the passage of the golf club, and a detection result of the trigger sensor as an input, and a swing speed according to the speed and sequence in which the plurality of laser beams are blocked And a shot determining means for detecting a swing direction and determining whether or not a shot has been performed, and at least two strobe lights capable of illuminating a golf club head included in the golf club in a certain region in the swing direction at the time of the shot Tool and swing detected by shot judging means In the shooting screen, the strobe lighting setting means that sequentially emits a plurality of strobe illuminators at a timing according to the degree, and the golf club head irradiated by the strobe illuminator are photographed from different directions of viewing angles at a plurality of locations in the area. And at least two camera devices that multiplex-shoot images of a plurality of golf club heads, camera driving means for performing shooting by the camera device at a timing according to the swing speed detected by the shot determining means, and a camera device. Head behavior calculating means for capturing a plurality of photographed golf club head image information and obtaining the behavior of the golf club head at the time of a shot, and output means for outputting a calculation result by the head behavior calculating means are provided. In Patent Document 2, at least three marks are provided on the face portion.

特開2005−34619号公報JP-A-2005-34619 特開2007−167549号公報JP 2007-167549 A

しかしながら、特許文献1においては、ゴルフクラブヘッドに設けたマーカを、少なくとも2方向から撮影して、マーカの特徴点を抽出することが記載されているものの、このマーカの撮影には何ら考慮されていない。このため、特許文献1では、各方向で撮影されたマーカを対応付ける際に、基準がなく、対応付けの際に間違える可能性があり、必ずしも、所定の精度でゴルフクラブヘッドの挙動を計測することができない虞がある。   However, although Patent Document 1 describes that a marker provided on a golf club head is photographed from at least two directions and a feature point of the marker is extracted, no consideration is given to photographing of this marker. Absent. For this reason, in Patent Document 1, there is no reference when associating markers photographed in each direction, and there is a possibility of mistakes in association, and the behavior of the golf club head is necessarily measured with a predetermined accuracy. There is a possibility of not being able to.

また、特許文献2においても、ストロボを用いて多重撮影しているものの、撮影には何ら考慮されていない。このため、2台のカメラ装置により、撮影画面内に複数個のゴルフクラブヘッドの画像を多重撮影しても、各マークを対応つける際には、基準がなく、対応付けの際に間違える可能性がある。このため、必ずしも、所定の精度でゴルフクラブヘッドの挙動を計測することができない虞がある。   Also in Patent Document 2, although multiple shooting using a strobe is performed, no consideration is given to shooting. For this reason, even if multiple images of a plurality of golf club heads are shot in the shooting screen by two camera devices, there is no reference when associating each mark, and there is a possibility that a mistake may occur during the association. There is. For this reason, there is a possibility that the behavior of the golf club head cannot be measured with a predetermined accuracy.

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、移動体の挙動を高い精度で計測できる移動体の挙動計測装置および移動体の挙動計測方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a moving body behavior measuring apparatus and a moving body behavior measuring method capable of solving the problems based on the prior art and measuring the behavior of the moving body with high accuracy.

上記目的を達成するために、本発明の第1の態様は、移動体の挙動を計測する移動体の挙動計測装置であって、少なくとも2方向の異なる方向から、前記移動体に設けられた複数のマーカを一定の時間間隔で連続的に多重撮影することにより、少なくとも2方向の異なる方向から見た複数のマーカの像を取得するとともに、前記多重撮影する際、前記マーカの像の輝度を変えて撮影する撮影部と、多重撮影した画像の複数のマーカの像のうち、輝度を変えて撮影したマーカの像を検出し、前記検出されたマーカの像を基準として、撮影されたマーカの像同士を撮影順に対応付け、各対応付けたマーカの像について、多重撮影した画像の各マーカの像の中心点の位置を抽出する抽出部と、前記移動体を再現した3次元形状モデルと、前記3次元形状モデル上の前記マーカに対応する前記3次元形状モデル上の対応点の位置を記憶保存するデータ記憶部と、前記複数のマーカについて前記対応点の位置が、前記抽出部で抽出された前記マーカの像の位置と一致するように、前記3次元形状モデルの位置および向きを算出することで、移動体の挙動を再現した3次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出する算出部とを有することを特徴とする移動体の挙動計測装置を提供するものである。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a moving body behavior measuring apparatus for measuring the behavior of a moving body, wherein the plurality of moving bodies are provided on the moving body from at least two different directions. The multiple markers are continuously photographed at regular time intervals to obtain images of a plurality of markers viewed from at least two different directions, and the brightness of the marker image is changed during the multiple photography. An image of the marker photographed on the basis of the detected marker image is detected by detecting an image of the marker photographed while changing the luminance among a plurality of marker images of the multiple photographed images. Each of the associated marker images, for each associated marker image, an extraction unit that extracts the position of the center point of each marker image of the multiple photographed image, a three-dimensional shape model that reproduces the moving body, 3D A data storage unit that stores and saves the position of the corresponding point on the three-dimensional shape model corresponding to the marker on the shape model, and the marker in which the position of the corresponding point is extracted by the extraction unit for the plurality of markers A calculation unit that calculates time-series data of the position and orientation of the three-dimensional shape model that reproduces the behavior of the moving body by calculating the position and orientation of the three-dimensional shape model so as to coincide with the position of the image of It is intended to provide a moving body behavior measuring apparatus characterized by having

本発明においては、前記撮影部が連続的に多重撮影するとき、前記撮影部は前記撮影時における露光時間を、少なくとも1回、他の撮影時より短くまたは長くすることにより、撮影される前記マーカの像の輝度を変えることが好ましい。
この場合、前記撮影時における露光時間を少なくとも1回、他の撮影時より短くまたは長くする場合、前記移動体の速度をV(m/s)とし、露光時間をT(μs)とし、前記マーカの移動方向の長さをL(mm)とするとき、前記露光時間Tは、T≦0.5L/V×10(T≦500L/V)であることが好ましい。
In the present invention, when the photographing unit continuously performs multiple photographing, the photographing unit takes the exposure time at the time of photographing at least once and shortens or lengthens the marker to be photographed. It is preferable to change the brightness of the image.
In this case, when the exposure time at the time of shooting is at least once and shorter or longer than at the time of other shooting, the speed of the moving body is V (m / s), the exposure time is T (μs), and the marker The exposure time T is preferably T ≦ 0.5 L / V × 10 3 (T ≦ 500 L / V), where L is the length in the moving direction.

また、本発明においては、前記撮影部が連続的に多重撮影するとき、前記撮影部は前記撮影時における光の強度を、少なくとも1回、他の撮影時より高くまたは低くすることにより、撮影される前記マーカの像の輝度を変えることが好ましい。   Further, in the present invention, when the photographing unit continuously performs multiple photographing, the photographing unit is photographed by increasing or lowering the light intensity at the time of photographing at least once more than at the time of other photographing. It is preferable to change the brightness of the marker image.

ここで、前記移動物体は、ゴルフクラブであって、前記マーカは、ゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面の少なくとも3箇所以上に設けられていることが好ましい。
また、前記マーカは、ゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面の少なくとも3箇所以上に設けられ、前記抽出部は前記マーカの中心点をマーカ特徴点として抽出することが好ましい。
また、前記マーカは、例えば、ゴルフクラブヘッドの打撃面と接する上端面および側端面の少なくとも1つ以上の面上に設けられる。また、前記マーカは、例えば、ゴルフクラブヘッドのホーゼル部に少なくとも1つ以上設けられる。
Here, it is preferable that the moving object is a golf club, and the markers are provided in at least three places on the surface of the golf club head or the golf club shaft.
Moreover, it is preferable that the marker is provided at least at three or more locations on the surface of the golf club head or the golf club shaft, and the extraction unit extracts a center point of the marker as a marker feature point.
The marker is provided on at least one of an upper end surface and a side end surface that are in contact with the striking surface of the golf club head, for example. Further, at least one marker is provided on the hosel part of the golf club head, for example.

また、本発明においては、算出した前記3次元形状モデルの位置および向きの時系列データから、前記打撃面のゴルフボールの打点位置の特定、この打点位置でのヘッドスピードの算出およびゴルフクラブヘッドの実効ロフト角度の算出の少なくとも1つ以上を行う解析部を有することが好ましい。   Further, in the present invention, from the time-series data of the calculated position and orientation of the three-dimensional shape model, the hitting point position of the golf ball on the hitting surface is determined, the head speed at the hitting point position is calculated, and the golf club head It is preferable to have an analysis unit that performs at least one calculation of the effective loft angle.

本発明の第2の態様は、移動体の挙動を計測する移動体の挙動計測方法であって、少なくとも2方向の異なる方向から、前記移動体に設けられた複数のマーカを一定の時間間隔で連続的に多重撮影することにより、少なくとも2方向の異なる方向から見た複数のマーカの像を取得するとともに、前記多重撮影する際、前記マーカの像の輝度を変えて撮影する工程と、多重撮影した画像の複数のマーカの像のうち、輝度を変えて撮影したマーカの像を検出し、前記検出されたマーカの像を基準として、撮影されたマーカの像同士を撮影順に対応付け、各対応付けたマーカの像について、多重撮影した画像の各マーカの像の中心点の位置を抽出する工程と、前記移動体を再現した3次元形状モデルと、前記3次元形状モデル上の前記マーカ特徴点に対応する前記3次元形状モデル上の対応点の位置が予め記憶保存されており、前記複数のマーカについて前記対応点の位置が、前記抽出部で抽出される前記マーカの像の位置と一致するように、前記3次元形状モデルの位置および向きを算出することで、移動体の挙動を再現した3次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出する工程とを有することを特徴とする移動体の挙動計測方法を提供するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a moving body behavior measuring method for measuring the behavior of a moving body, wherein a plurality of markers provided on the moving body are set at a constant time interval from at least two different directions. A process of acquiring a plurality of marker images viewed from at least two different directions by continuously performing multiple shooting, and changing the brightness of the marker image when performing the multiple shooting, and multiple shooting Among the plurality of marker images in the captured image, the marker image captured at different brightnesses is detected, and the captured marker images are associated with each other in the order of capturing, based on the detected marker image. A step of extracting a position of a center point of each marker image of the multiple captured image, a three-dimensional shape model reproducing the moving body, and the marker feature points on the three-dimensional shape model The position of the corresponding point on the corresponding three-dimensional shape model is stored and saved in advance, and the position of the corresponding point for the plurality of markers matches the position of the image of the marker extracted by the extraction unit. And calculating the time series data of the position and orientation of the three-dimensional shape model that reproduces the behavior of the moving body by calculating the position and orientation of the three-dimensional shape model. It is intended to provide a behavior measurement method.

本発明においては、前記撮影部が連続的に多重撮影するとき、前記撮影部は前記撮影時における露光時間を、少なくとも1回、他の撮影時より短くまたは長くすることにより、撮影される前記マーカの像の輝度を変えることが好ましい。
この場合、前記撮影時における露光時間を少なくとも1回、他の撮影時より短くまたは長くする場合、前記移動体の速度をV(m/s)とし、露光時間をT(μs)とし、前記マーカの移動方向の長さをL(mm)とするとき、前記露光時間Tは、T≦0.5L/V×10であることが好ましい。
In the present invention, when the photographing unit continuously performs multiple photographing, the photographing unit takes the exposure time at the time of photographing at least once and shortens or lengthens the marker to be photographed. It is preferable to change the brightness of the image.
In this case, when the exposure time at the time of shooting is at least once and shorter or longer than at the time of other shooting, the speed of the moving body is V (m / s), the exposure time is T (μs), and the marker When the length in the moving direction is L (mm), the exposure time T is preferably T ≦ 0.5 L / V × 10 3 .

また、本発明においては、前記撮影部が連続的に多重撮影するとき、前記撮影部は前記撮影時における光の強度を、少なくとも1回、他の撮影時より高くまたは低くすることにより、撮影される前記マーカの像の輝度を変えることが好ましい。   Further, in the present invention, when the photographing unit continuously performs multiple photographing, the photographing unit is photographed by increasing or lowering the light intensity at the time of photographing at least once more than at the time of other photographing. It is preferable to change the brightness of the marker image.

本発明によれば、移動体に設けられた複数のマーカを一定の時間間隔で連続的に多重撮影し、多重撮影する際、マーカの像の輝度を変えて撮影する撮影部と、多重撮影した画像の複数のマーカの像のうち、輝度を変えて撮影したマーカの像を検出し、検出されたマーカの像を基準として、撮影されたマーカの像同士を撮影順に対応付け、各対応付けたマーカの像について、多重撮影した画像の各マーカの中心点の位置を抽出する抽出部とを設けることにより、同じタイミングで撮影されたマークの像を特定することができる。これにより、各方向で撮影されたマークの像同士を対応付けることができ、移動体の挙動計測の精度を高くすることができる。例えば、ゴルフクラブヘッドにおいては、ゴルフボールの打ち出し直前の極めて重要な打撃面の位置と向きを正確に計測することができる。   According to the present invention, when a plurality of markers provided on a moving body are continuously multiplex-photographed at a constant time interval, and the multiplex photographing is performed, the photographic unit that shoots by changing the brightness of the marker image and the multiplex photographing Among the plurality of marker images in the image, the marker image captured by changing the brightness is detected, and the captured marker images are associated with each other in the order of capturing with the detected marker image as a reference. By providing an extraction unit that extracts the position of the center point of each marker in the multiple captured image, the image of the mark captured at the same timing can be specified. Thereby, the images of the marks photographed in each direction can be associated with each other, and the accuracy of behavior measurement of the moving body can be increased. For example, in a golf club head, it is possible to accurately measure the position and orientation of a very important hitting surface immediately before launching a golf ball.

以下、本発明の移動体の挙動計測装置および移動体の挙動計測方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
図1は、本発明の実施家形態に係る移動体の挙動計測装置を示す模式図である。図2(a)は、本発明の実施形態の移動体の挙動計測装置の照射・撮像部を示す模式図であり、(b)は、図2(a)に示す本実施形態の移動体の挙動計測装置に用いられるコンピュータの処理構成を示すブロック図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a mobile object behavior measuring apparatus and a mobile object behavior measuring method according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a moving body behavior measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a schematic diagram illustrating an irradiation / imaging unit of the moving body behavior measuring apparatus according to the embodiment of the present invention, and FIG. 2B illustrates the moving body according to the present embodiment illustrated in FIG. It is a block diagram which shows the processing structure of the computer used for a behavior measuring device.

図1に示す移動体の挙動計測システム(以下、計測システムという)10は、ゴルファ40がゴルフクラブ50aを把持し打撃方向aに向かってゴルフボールbを打ち出すゴルフスウィング時の、ゴルフボールbの打ち出し前後のゴルフクラブヘッドの挙動を計測する装置である。   A moving body behavior measurement system (hereinafter, referred to as a measurement system) 10 shown in FIG. 1 launches a golf ball b during a golf swing in which a golfer 40 grips a golf club 50a and strikes the golf ball b in the striking direction a. An apparatus for measuring the behavior of front and rear golf club heads.

本実施形態のシステム10においては、ゴルフクラブヘッド54の挙動を計測する挙動計測ユニット12と、挙動計測ユニット12の制御および挙動計測ユニット12で得られた画像データなどを画像処理する機能を備える処理装置14とを有する。
照射・撮像部12aは、処理装置14の処理ユニット16に接続されている。この処理ユニット16は、後述するように照射・撮像部12aを制御するとともに、照射・撮像部12aで撮像された画像のデータを取り込み信号処理、画像処理および動作解析を行う。処理ユニット16については、後詳細に説明する。
In the system 10 of the present embodiment, a behavior measurement unit 12 that measures the behavior of the golf club head 54, and a process that has a function of controlling the behavior measurement unit 12 and performing image processing on image data obtained by the behavior measurement unit 12 and the like. Device 14.
The irradiation / imaging unit 12 a is connected to the processing unit 16 of the processing device 14. As will be described later, the processing unit 16 controls the irradiation / imaging unit 12a, captures data of an image captured by the irradiation / imaging unit 12a, and performs signal processing, image processing, and operation analysis. The processing unit 16 will be described in detail later.

挙動計測ユニット12は、異なる2方向からゴルフクラブヘッド54を撮像する照射・撮像部12aを備え、照射・撮像部12aは、この照射・撮像部12aによる撮像範囲に透明な部材が設けられたケース12b内に収納されており、地面にケース12bが設置されている。
挙動計測ユニット12は、照射・撮像部12aをケース12bに収納して、ポータブル化して運搬を容易にしている。これにより、挙動計測ユニット12を、持ち運んで、室内、屋外を問わず、所定の環境で、ゴルフボールの打ち出し前後におけるゴルフクラブヘッド54の挙動を計測することができる。
なお、本実施形態では、ゴルフボールbの打ち出し前後のゴルフクラブヘッド54を、異なる2方向から撮影するが、本発明では、異なる3方向、4方向、・・・のように、異なる少なくとも2方向からゴルフクラブヘッド54を撮影すればよい。
The behavior measurement unit 12 includes an irradiation / imaging unit 12a that images the golf club head 54 from two different directions, and the irradiation / imaging unit 12a is provided with a transparent member in an imaging range of the irradiation / imaging unit 12a. The case 12b is installed on the ground.
The behavior measurement unit 12 houses the irradiation / imaging unit 12a in a case 12b and is portable to facilitate transportation. Accordingly, the behavior measuring unit 12 can be carried and the behavior of the golf club head 54 before and after the golf ball is launched can be measured in a predetermined environment regardless of indoors or outdoors.
In this embodiment, the golf club head 54 before and after launching the golf ball b is photographed from two different directions. In the present invention, at least two different directions such as three different directions, four directions,... The golf club head 54 may be photographed.

図2(a)に示すように、照射・撮像部12aは計測対象を照射する照射光源20と、境界面に入射した光を透過および反射させる性質を持つハーフミラー22と、カメラ24と、全反射を行う全反射面を有し、前記全反射面の反射方向(角度)および位置等の調整機能を有する反射ミラー26、26a、26bとを有する。
照射光源20、ハーフミラー22、カメラ24、および反射ミラー26、26a、26bが、平板の基板28の表面28aに取り付けられている。
As shown in FIG. 2A, the irradiation / imaging unit 12a includes an irradiation light source 20 that irradiates a measurement target, a half mirror 22 that transmits and reflects light incident on a boundary surface, a camera 24, Reflecting mirrors 26, 26a, and 26b each having a total reflection surface for reflection and having a function of adjusting the reflection direction (angle) and position of the total reflection surface.
The irradiation light source 20, the half mirror 22, the camera 24, and the reflection mirrors 26, 26 a, and 26 b are attached to the surface 28 a of the flat substrate 28.

ここで、図3(a)は、ウッド系のゴルフクラブヘッドに設けられるマーカの配置位置の一例を示す模式図であり、(b)は、アイアン系のゴルフクラブヘッドに設けられるマーカの配置位置の一例を示す模式図であり、(c)は、マーカの例を示す模式図である。
例えば、図3(a)に示すように、ゴルフクラブシャフト52と、ゴルフクラブヘッド54とを有するウッド系のゴルフクラブ50aにおいては、このゴルフクラブヘッド54のクラウン54aに、マーカ60a〜60cが正三角形の頂点を成すように配置されている。
また、図3(b)に示すように、ゴルフクラブシャフト52と、ゴルフクラブヘッド56とを有するアイアン系のゴルフクラブヘッド50bにおいては、このゴルフクラブヘッド56の打撃面76aと接するゴルフクラブヘッド56の上端面56bおよびホーゼル部58にマーカ60a〜60cが設けられている。
Here, FIG. 3A is a schematic diagram showing an example of the arrangement position of the marker provided on the wood-based golf club head, and FIG. 3B is the arrangement position of the marker provided on the iron-based golf club head. (C) is a schematic diagram which shows the example of a marker.
For example, as shown in FIG. 3A, in a wood-based golf club 50 a having a golf club shaft 52 and a golf club head 54, markers 60 a to 60 c are positioned on the crown 54 a of the golf club head 54. They are arranged to form the vertices of a triangle.
Further, as shown in FIG. 3B, in an iron-based golf club head 50 b having a golf club shaft 52 and a golf club head 56, the golf club head 56 that contacts the striking surface 76 a of the golf club head 56. Markers 60 a to 60 c are provided on the upper end surface 56 b and the hosel part 58.

マーカは、例えば、ゴルフボールを打撃する打撃面と接するゴルフクラブヘッドの上端面および側端面の少なくとも1つの面上に設けられ、また、ゴルフクラブヘッドのホーゼル部に設けられる。更には、マーカは、ゴルフクラブヘッドに少なくとも3箇所以上に設けられ、これらのマーカが三角形の頂点を成し、1つの直線上に載らないように配置位置が設定される。   The marker is provided, for example, on at least one of the upper end surface and the side end surface of the golf club head that is in contact with the striking surface that strikes the golf ball, and is provided on the hosel portion of the golf club head. Furthermore, the markers are provided in at least three or more places on the golf club head, and the arrangement positions are set so that these markers form a vertex of the triangle and do not rest on one straight line.

カメラ24で撮影した際、マーカ60a、60b、60cの像が常時識別できるように、例えば、マーカ60a、60b、60cは、照射光源20の照射光を照射方向に反射する再帰反射機能を有する構成となっている。マーカ60a、60b、60cは、例えば、公知の再帰反射シートを所定の形状に切り取ったものである。   For example, the markers 60a, 60b, and 60c have a retroreflection function of reflecting the irradiation light of the irradiation light source 20 in the irradiation direction so that the images of the markers 60a, 60b, and 60c can be always identified when the image is taken by the camera 24. It has become. For example, the markers 60a, 60b, and 60c are obtained by cutting a known retroreflective sheet into a predetermined shape.

本実施形態においては、後述するようにマーカの位置を求めるため、例えば、マーカから求めたマーカ特徴点を用いる。このマーカ特徴点は、マーカを特徴づける点である。
例えば、図3(c)に示すように、マーカ60a〜60cが円形形状を成す場合、その円形形状の中心点をマーカ特徴点61a〜61cとし、後述する画像処理部32においてその位置が抽出される。
In the present embodiment, in order to obtain the marker position as will be described later, for example, marker feature points obtained from the marker are used. This marker feature point is a point that characterizes the marker.
For example, as shown in FIG. 3C, when the markers 60a to 60c have a circular shape, the center points of the circular shapes are set as marker feature points 61a to 61c, and the positions are extracted by the image processing unit 32 described later. The

なお、本発明では、図3(c)に示す本実施形態の円形状のマーカ60a、60b、60cの形態のほかに、例えば、正三角形、または正方形などの正多角形等とすることができる。この場合、抽出されるマーカ特徴点の位置は各正多角形の場合、マーカの中心点(重心点)とすることができる。
また、各マーカの形状は同一にする必要は無く、前述の形状のものを自在に組み合せることもできる。この場合も各マーカの各マーカ特徴点は、例えば、マーカの中心点(重心点)である。
In the present invention, in addition to the circular markers 60a, 60b, and 60c of the present embodiment shown in FIG. 3C, for example, a regular polygon such as a regular triangle or a square can be used. . In this case, the position of the extracted marker feature point can be the center point (centroid point) of the marker in the case of each regular polygon.
Moreover, the shape of each marker does not need to be the same, The thing of the above-mentioned shape can also be combined freely. Also in this case, each marker feature point of each marker is, for example, the center point (center of gravity) of the marker.

照射・撮像部12aの照射光源20は、連続光を射出することができるとともに、所定のタイミングで光量を増加または減少することができるものである。照射光源20は、平板の基板28の表面28aに設けられ、ハーフミラー22を介してゴルフクラブヘッド54のマーカ60a〜60cに照射するように配されている。   The irradiation light source 20 of the irradiation / imaging unit 12a can emit continuous light and can increase or decrease the amount of light at a predetermined timing. The irradiation light source 20 is provided on the surface 28 a of the flat substrate 28, and is arranged so as to irradiate the markers 60 a to 60 c of the golf club head 54 via the half mirror 22.

ハーフミラー22は、平板状であり、一方の側より入射した光を出射(反射および透過)する境界面を有する。ここで、ハーフミラー22は、基板28の表面28aに対して垂直に立設され、照射光源20の射出する光の光路がハーフミラー22の境界面に略45(°)の入射角を成して入射する方向に境界面が向けられている。   The half mirror 22 is flat and has a boundary surface that emits (reflects and transmits) light incident from one side. Here, the half mirror 22 is erected perpendicular to the surface 28 a of the substrate 28, and the optical path of the light emitted from the irradiation light source 20 forms an incident angle of approximately 45 (°) with respect to the boundary surface of the half mirror 22. The boundary surface is directed in the incident direction.

カメラ24は、レンズ等の受光部を有し、この受光部へ入射した像の撮像を行うものである。カメラ24の視線軸は、照射光源20のハーフミラー22へ射出した光が透過する位置に向き、ハーフミラー22を透過してゴルフクラブヘッド54(図2(a)では図示せず)のマーカ60a〜60cに照射する照射光の光路と略90(°)の角度を成すように、基板28の表面28aに設けられている。   The camera 24 has a light receiving portion such as a lens and picks up an image incident on the light receiving portion. The line of sight of the camera 24 is directed to a position where light emitted to the half mirror 22 of the irradiation light source 20 is transmitted, passes through the half mirror 22, and is a marker 60a of the golf club head 54 (not shown in FIG. 2A). It is provided on the surface 28a of the substrate 28 so as to form an angle of approximately 90 (°) with the optical path of the irradiation light irradiated to ˜60c.

図2(a)に示すように、照射・撮像部12aにおいては、照射光源20がハーフミラー22の境界面に向けて連続光を射出する。この射出された光はハーフミラー22を透過し、ハーフミラー22の境界面上の位置Aを透過する透過光が出射される。この出射された透過光はゴルフクラブヘッド54(図2(a)では図示せず)に設けられたマーカ60a〜60cに照射されると共に、このマーカ60a〜60cからの反射光(以下、マーカ反射光1という)がハーフミラー22に戻るように反射ミラー26aおよび26bが設けられている。この反射ミラー26aおよび26bは、マーカ反射光1がハーフミラー22の境界面に入射するように、その反射面の方向及び位置が調整されている。   As illustrated in FIG. 2A, in the irradiation / imaging unit 12 a, the irradiation light source 20 emits continuous light toward the boundary surface of the half mirror 22. The emitted light is transmitted through the half mirror 22, and transmitted light that is transmitted through the position A on the boundary surface of the half mirror 22 is emitted. The emitted transmitted light is applied to the markers 60a to 60c provided on the golf club head 54 (not shown in FIG. 2A) and reflected light from the markers 60a to 60c (hereinafter referred to as marker reflection). Reflective mirrors 26 a and 26 b are provided so that the light 1) returns to the half mirror 22. The directions and positions of the reflecting surfaces of the reflecting mirrors 26 a and 26 b are adjusted so that the marker reflected light 1 enters the boundary surface of the half mirror 22.

マーカ反射光1は、照射光と逆向きに進み、照射光と光路が一致した反射光であるので、ハーフミラー22の境界面からマーカ60a〜60cへ照射される光がハーフミラー22の境界面と成す出射角度と、マーカ反射光1がハーフミラー22の境界面へ入射する入射角度とは略一致する。こうして、ハーフミラー22に入射した反射光は、カメラ24へ向けて反射され、カメラ24のレンズ等の受光部に入射する。   Since the marker reflected light 1 is reflected light that travels in the opposite direction to the irradiation light and the optical path of the irradiation light coincides, the light irradiated from the boundary surface of the half mirror 22 to the markers 60 a to 60 c is the boundary surface of the half mirror 22. And the incident angle at which the marker reflected light 1 is incident on the boundary surface of the half mirror 22 are substantially the same. Thus, the reflected light incident on the half mirror 22 is reflected toward the camera 24 and is incident on a light receiving unit such as a lens of the camera 24.

一方、図2(a)に示すように、照射・撮像部12aが出射した光のうちハーフミラー22で反射した光が反射ミラー26の全反射面に入射し、ここで、全反射された光は、ゴルフクラブヘッド54に設けられたマーカ60a〜60cに照射光として照射する。
このときのマーカ60a〜60cからの反射光(以下、マーカ反射光2とする)は、反射ミラー26から全反射されて再帰反射マーカに照射する照射光の光路と重なり、反射ミラー26の全反射面に向かう。そして、反射ミラー26の全反射面において、マーカ反射光2はハーフミラー22方向へ向けて反射される。ハーフミラー22では、ハーフミラー22から射出して反射ミラー26に向かう光の反射角度(射出角)と、マーカ反射光2がハーフミラー22に入射する入射角度は略同一である。
さらに、ハーフミラー22を透過したマーカ反射光2はハーフミラー22で反射されたマーカ反射光1とともにカメラ24のレンズ等の受光部に入射する。
したがって、異なる2方向から反射した照射光の光路と略一致したマーカ60a〜60cからの2つの反射光による反射マーカの像がカメラ24で撮像される。
On the other hand, as shown in FIG. 2 (a), the light reflected by the half mirror 22 out of the light emitted from the irradiation / imaging unit 12a is incident on the total reflection surface of the reflection mirror 26, and the light totally reflected here. Irradiates the markers 60 a to 60 c provided on the golf club head 54 as irradiation light.
Reflected light from the markers 60 a to 60 c (hereinafter referred to as marker reflected light 2) at this time overlaps with the optical path of irradiation light that is totally reflected from the reflecting mirror 26 and irradiates the retroreflective marker, and is totally reflected by the reflecting mirror 26. Head to the surface. The marker reflected light 2 is reflected toward the half mirror 22 on the total reflection surface of the reflection mirror 26. In the half mirror 22, the reflection angle (emission angle) of the light emitted from the half mirror 22 toward the reflection mirror 26 and the incident angle at which the marker reflected light 2 enters the half mirror 22 are substantially the same.
Further, the marker reflected light 2 transmitted through the half mirror 22 is incident on a light receiving unit such as a lens of the camera 24 together with the marker reflected light 1 reflected by the half mirror 22.
Therefore, the camera 24 captures an image of the reflected marker by the two reflected lights from the markers 60 a to 60 c that substantially match the optical path of the irradiation light reflected from two different directions.

この場合、マーカ反射光2による像とマーカ反射光1による像が異なる位置で撮像されるように、反射ミラー26の位置および向きが調整される。
こうして、1つのカメラで移動物体の反射マーカの像をステレオ画像として撮像することができる。2つの像の取り込み方は、例えば、画像の上下方向で二分割等として取り込む。
In this case, the position and orientation of the reflection mirror 26 are adjusted so that the image by the marker reflected light 2 and the image by the marker reflected light 1 are captured at different positions.
Thus, the image of the reflection marker of the moving object can be taken as a stereo image with one camera. The two images are captured in, for example, a two-divided manner in the vertical direction of the image.

反射ミラー26a、26bをマーカ反射光1の光路に設けることにより、マーカ反射光1がマーカ60a〜60cからハーフミラー22に至る光路を長くして、マーカ反射光2の光路に揃えることができる。つまり、図2(a)に示す構成とすることにより、マーカ反射光1,2のカメラ24までの光路長を略揃えることができる。
このように光路長を近づけることにより、カメラ24は、マーカの2つの像についてピントを合わせて撮像することができる。
By providing the reflection mirrors 26 a and 26 b in the optical path of the marker reflected light 1, the optical path from which the marker reflected light 1 reaches the half mirror 22 from the markers 60 a to 60 c can be lengthened and aligned with the optical path of the marker reflected light 2. That is, with the configuration shown in FIG. 2A, the optical path lengths of the marker reflected lights 1 and 2 to the camera 24 can be substantially uniform.
By bringing the optical path length closer in this way, the camera 24 can focus and image two images of the marker.

この場合、2つの異なる方向から照射する光がハーフミラー22の境界面から出射するときのそれぞれの出射角度は、マーカから反射した2つの反射光(マーカ反射光1、2)がハーフミラー22の境界面に入射するときの対応する反射光の入射角度と略一致する。したがって、ゴルフクラブヘッド54に設けられたマーカ60a〜60cの2つの反射光の像をそれぞれ高いコントラストで撮像できる。   In this case, when the light irradiated from two different directions is emitted from the boundary surface of the half mirror 22, the respective reflected angles of the two reflected lights (marker reflected lights 1 and 2) reflected from the marker are It substantially coincides with the incident angle of the corresponding reflected light when entering the boundary surface. Therefore, the two reflected light images of the markers 60a to 60c provided on the golf club head 54 can be taken with high contrast.

なお、光路に反射ミラーを設ける場合、マーカからの2つの反射光がカメラ24に至るまでの光路には、ハーフミラー22における反射を含めて、反射回数がいずれも奇数回、あるいはいずれも偶数回となるように反射ミラー26a、26b、・・・が設けられていることが好ましい。2つの反射光における反射の回数を偶数あるいは奇数に揃えることで、カメラ24で撮像する2つの反射光の像を正像あるいは虚像の一方に揃えることができ、撮像された画像内でマーカ60a〜60cが移動する方向(上下または左右等)を統一することができる。
この場合、マーカ反射光1の光路に設けられる反射鏡が反射ミラー26a、26bの2枚であるため、マーカ反射光1の反射は反射ミラー26b、反射ミラー26a、ハーフミラー22の順に計3回行われ、マーカ反射光2の反射はミラー26で1回行われる。つまり、2つの反射光(マーカ反射光1、2)がマーカ60a〜60cからカメラまでの光路で反射される回数は奇数回になっている。
In the case where a reflection mirror is provided in the optical path, the number of times of reflection including the reflection at the half mirror 22 is included in the optical path until the two reflected lights from the marker reach the camera 24, or both are even times. It is preferable that reflection mirrors 26a, 26b,. By aligning the number of reflections of the two reflected lights to an even number or an odd number, the images of the two reflected lights captured by the camera 24 can be aligned to one of a normal image and a virtual image. The direction (up / down or left / right, etc.) in which 60c moves can be unified.
In this case, since there are two reflecting mirrors 26a and 26b provided in the optical path of the marker reflected light 1, the marker reflected light 1 is reflected three times in the order of the reflecting mirror 26b, the reflecting mirror 26a, and the half mirror 22. The marker reflected light 2 is reflected once by the mirror 26. That is, the number of times the two reflected lights (marker reflected lights 1 and 2) are reflected on the optical path from the markers 60a to 60c to the camera is an odd number.

なお、ハーフミラー22の代わりに境界面において双方向に入射した光を反射および透過させる光学部材であれば、例えば、ハーフプリズムや各種ビームスプリッター等を用いることができる。ここで、境界面における反射率の比は特に限定されないが、略1対1とすることが好ましい。   For example, a half prism, various beam splitters, or the like can be used as long as it is an optical member that reflects and transmits light incident in both directions on the boundary surface instead of the half mirror 22. Here, the ratio of the reflectance at the boundary surface is not particularly limited, but is preferably approximately 1: 1.

なお、照射光源20は、連続光を射出することができるとともに、所定のタイミングで光量を増加または減少することができるものであれば、特に限定されるものではない。照射光源20としては、例えば、撮像中に連続光を照射することができる水銀蛍光ランプ、キセノン蛍光ランプ、LED等と、カメラ24の撮像中、所定のタイミングで間欠的に光を射出するストロボ光源等とを組み合せたものを用いることができる。これにより、カメラ24は、マーカ60a〜60cの反射光による像の多重露光による撮像を行うことができる。   The irradiation light source 20 is not particularly limited as long as it can emit continuous light and can increase or decrease the amount of light at a predetermined timing. Examples of the irradiation light source 20 include a mercury fluorescent lamp, a xenon fluorescent lamp, and an LED that can irradiate continuous light during imaging, and a strobe light source that emits light intermittently at a predetermined timing during imaging by the camera 24. Etc. can be used in combination. Thereby, the camera 24 can perform imaging by multiple exposure of images by reflected light of the markers 60a to 60c.

また、ゴルフクラブヘッド54のマーカ60a〜60cを撮像する場合、カメラ24には、例えば、2000分の1秒の時間間隔で撮影する高速度ビデオカメラあるいは高速シャッタカメラが用いられる。この場合、カメラ24は、一定の時間間隔でマーカ60a〜60cの反射光による像の多重露光による撮像を行うことができる。もちろん、計測対象であるゴルフクラブヘッド54の移動速度等に応じ、高速度ビデオカメラ・高速シャッタカメラの撮像速度を自在に設定することができる。   Moreover, when imaging the markers 60a to 60c of the golf club head 54, for example, a high-speed video camera or a high-speed shutter camera that captures images at a time interval of 1/2000 second is used as the camera 24. In this case, the camera 24 can perform imaging by multiple exposure of images with the reflected light of the markers 60a to 60c at regular time intervals. Of course, the imaging speed of the high-speed video camera / high-speed shutter camera can be freely set according to the moving speed of the golf club head 54 as the measurement target.

図2(b)に示す処理装置14は、コンピュータにより構成されており、モニタ18a、処理ユニット16、および操作手段18bを有する。   The processing device 14 shown in FIG. 2B is configured by a computer, and includes a monitor 18a, a processing unit 16, and an operation means 18b.

モニタ18aは、後述するように照射・撮像部12aで多重撮影された画像(撮影画像)、信号処理された画像、図6(a)、(b)に示すようなマーカの移動の時間履歴、3次元形状モデル、あるいは3次元形状モデルを用いて表したゴルフクラブヘッドの挙動等を表示し、さらに、画像に施す処理の条件を設定するための入力画面や各部分で求めた結果を表示する。
操作系18bは、マウスやキーボードであって、画像に施す処理の条件の設定やモニタ18aに表示する表示画面の設定等の各種入力設定に用いられる。
As will be described later, the monitor 18a has an image (captured image) that has been captured by the irradiation / imaging unit 12a, a signal-processed image, a marker movement time history as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), Displays the three-dimensional shape model or the behavior of the golf club head expressed using the three-dimensional shape model, and further displays the input screen for setting the processing conditions to be applied to the image and the results obtained in each part. .
The operation system 18b is a mouse or a keyboard, and is used for various input settings such as setting of processing conditions for an image and setting of a display screen displayed on the monitor 18a.

処理ユニット16は、ゴルフスイング中のゴルフクラブヘッド54の画像データから、各マーカ60a、60b、60cの各マーカ特徴点61a、61b、61cの位置を特定し、この特定した位置を、それぞれ用いてゴルフクラブヘッド54の挙動を算出するものである。   The processing unit 16 specifies the positions of the marker feature points 61a, 61b, 61c of the markers 60a, 60b, 60c from the image data of the golf club head 54 during the golf swing, and uses the specified positions, respectively. The behavior of the golf club head 54 is calculated.

処理ユニット16(CPU38)は、一定間隔、すなわち、同じタイミングで所定の時間間隔で、連続的に撮影するようにカメラ24を制御するとともに、カメラ24の撮影タイミングに合わせて、光量を増加または減少させるなどして照射光源20(ストロボ光源)による光量を変化させるものである。
例えば、処理ユニット16(CPU38)は、多重撮影する際に、少なくとも1回、ある撮影タイミングにおける露光時間を他の撮影時の露光時間よりも長くするか、または短くして、撮影画像におけるマーカの像の輝度を変える。
また、例えば、処理ユニット16(CPU38)は、多重撮影する際に、少なくとも1回、ある撮影タイミングにおいて、照射光源20による光の強度を高くするか、または低くして、マーカ60a〜60cをカメラ24に撮影させ、マーカ60a〜60cの像の輝度を変える。
The processing unit 16 (CPU 38) controls the camera 24 so as to continuously shoot at a constant interval, that is, at a predetermined time interval at the same timing, and increases or decreases the amount of light according to the shooting timing of the camera 24. The amount of light emitted from the irradiation light source 20 (strobe light source) is changed.
For example, when performing multiple shooting, the processing unit 16 (CPU 38) makes the exposure time at a certain shooting timing longer or shorter than the exposure time at the other shooting time at least once so that the marker in the shot image is displayed. Change the brightness of the image.
Further, for example, when performing multiple imaging, the processing unit 16 (CPU 38) increases or decreases the intensity of light from the irradiation light source 20 at least once at a certain imaging timing, and moves the markers 60a to 60c to the camera. 24, the brightness of the images of the markers 60a to 60c is changed.

処理ユニット16は、信号処理部30、画像処理部32、解析部34、出力部36、CPU38およびメモリ39を有し、モニタ18aおよび操作手段18bと接続されている。
処理ユニット16において、信号処理部30、画像処理部32、解析部34および出力部36は、プログラムを実効することで機能する部分であるが、本発明では、これらの部分は、回路等のハードウェアで構成されたものであってもよい。
The processing unit 16 includes a signal processing unit 30, an image processing unit 32, an analysis unit 34, an output unit 36, a CPU 38, and a memory 39, and is connected to the monitor 18a and the operation means 18b.
In the processing unit 16, the signal processing unit 30, the image processing unit 32, the analysis unit 34, and the output unit 36 are portions that function by executing a program. In the present invention, these portions are hardware such as a circuit. It may be configured by wear.

信号処理部30は、画像内の各マーカ60a、60b、60cの像からマーカ特徴点61a、61b、61cがそれぞれ抽出できるように、例えば、各マーカ60a、60b、60cの部分のデータ値のみがそれ以外の部分のデータ値と区別されるように、所定の処理条件で画像データの明度補正、コントラスト補正を行い、さらに、所定の階調数の階調処理を行う部分である。   For example, only the data values of the portions of the markers 60a, 60b, and 60c can be extracted from the signal processing unit 30 so that the marker feature points 61a, 61b, and 61c can be extracted from the images of the markers 60a, 60b, and 60c in the image. This is a part that performs brightness correction and contrast correction of image data under predetermined processing conditions and further performs gradation processing of a predetermined number of gradations so as to be distinguished from data values of other parts.

画像処理部32は、ゴルフスイング中のゴルフクラブヘッド54の画像データからマーカ特徴点61a、61b、61cの位置を特定し、この特定した位置を用いてゴルフクラブヘッド54の挙動を算出する部分である。画像処理部32は、各マーカ60a、60b、60cの各マーカ特徴点61a、61b、61cを特定して3次元座標系における位置を抽出する抽出部32aと、抽出された各マーカ特徴点の3次元座標位置を用いて、ゴルフクラブヘッド54の位置と向きの時系列データを算出する算出部32bとを有する。   The image processing unit 32 is a part that specifies the positions of the marker feature points 61a, 61b, 61c from the image data of the golf club head 54 during the golf swing, and calculates the behavior of the golf club head 54 using the specified positions. is there. The image processing unit 32 specifies the marker feature points 61a, 61b, and 61c of the markers 60a, 60b, and 60c and extracts positions in the three-dimensional coordinate system, and 3 of the extracted marker feature points. A calculation unit 32b that calculates time-series data of the position and orientation of the golf club head 54 using the dimensional coordinate position.

抽出部32aは、所定の階調数の階調処理がされた画像の中から各マーカ60a、60b、60cの像の部分を識別してその位置を抽出する。
照射・撮像部12aで撮影された、同時刻における異なる方向から撮影された各マーカ60a、60b、60cの像について、各マーカ特徴点61a、61b、61cの位置座標をそれぞれ求め、この求められた各マーカ特徴点61a、61b、61cの位置座標を用いてゴルフクラブヘッド54が通過する空間を定めた3次元座標系における位置座標を求め、各マーカ特徴点61a、61b、61cの3次元座標系における位置を抽出するように構成される。
そして、後述するように、多重撮影する際に、少なくとも1度、ある撮影タイミングにおいて、輝度を高くして各マーカ60a、60b、60cを撮影している。多重撮影されたマーカの像のうち、この輝度が高いマーカの像を基準として、2方向で撮影されたそれぞれの各マーカ60a、60b、60cの像の対応付けを行う。このようにして、同時刻にカメラ24で撮影された各マーカ60a、60b、60cの像を特定する。
The extraction unit 32a identifies image portions of the markers 60a, 60b, and 60c from the image that has been subjected to the gradation processing of a predetermined number of gradations, and extracts the position thereof.
With respect to the images of the markers 60a, 60b, and 60c taken from different directions at the same time, taken by the irradiation / imaging unit 12a, the position coordinates of the marker feature points 61a, 61b, and 61c are obtained, respectively. Using the position coordinates of each marker feature point 61a, 61b, 61c, the position coordinate in the three-dimensional coordinate system that defines the space through which the golf club head 54 passes is obtained, and the three-dimensional coordinate system of each marker feature point 61a, 61b, 61c. Configured to extract a position at.
As will be described later, at the time of multiple shooting, the markers 60a, 60b, and 60c are shot at a certain shooting timing with increasing brightness. The markers 60a, 60b, and 60c that are photographed in two directions are associated with each other using the marker image having a high luminance among the multiple photographed marker images. In this way, the images of the markers 60a, 60b, 60c photographed by the camera 24 at the same time are specified.

次に、同時刻にカメラ24で撮影された、同時刻における異なる方向から撮影された画像内における各マーカ60a、60b、60cの像について各マーカ特徴点61a、61b、61cの位置座標をそれぞれ求める。この求められた各マーカ特徴点61a、61b、61cの位置座標を、マーカ60a、60b、60cの位置座標として、これを用いてゴルフクラブヘッド54が通過する空間を定めた3次元座標系における位置座標を求め、各マーカ特徴点61a、61b、61cの3次元座標系における位置を抽出するように構成される。
照射・撮像部12aの撮影方向が既知となっているので、これらの照射・撮像部12aによって撮影される画像における2次元位置座標の情報を求めることで、ゴルフクラブヘッド54が通過する空間を表した所定の3次元座標系における位置(3次元位置座標)を求めることができる。
Next, the position coordinates of the marker feature points 61a, 61b, and 61c are obtained for the images of the markers 60a, 60b, and 60c in the images that are taken from the camera 24 at the same time and taken from different directions at the same time. . The position coordinates in the three-dimensional coordinate system defining the space through which the golf club head 54 passes using the obtained position coordinates of the marker feature points 61a, 61b, 61c as the position coordinates of the markers 60a, 60b, 60c. The coordinates are obtained, and the positions of the marker feature points 61a, 61b, 61c in the three-dimensional coordinate system are extracted.
Since the shooting direction of the irradiation / imaging unit 12a is known, the space through which the golf club head 54 passes is represented by obtaining information on the two-dimensional position coordinates in the image shot by the irradiation / imaging unit 12a. The position in the predetermined three-dimensional coordinate system (three-dimensional position coordinates) can be obtained.

各マーカ60a、60b、60cの像が、所定の時間間隔、例えば、2000分の1秒の時間間隔で撮影される場合、2000分の1秒毎の各マーカ60a、60b、60cの像の各マーカ特徴点(マーカの中心点)の3次元位置座標の時系列データを求めることができる。勿論、各マーカ60a、60b、60cは、ゴルフクラブヘッド54のクラウン54aの3箇所に設けられているので、3つのマーカ特徴点61a〜61cの3次元位置座標が求められる。   When the images of the markers 60a, 60b, 60c are taken at a predetermined time interval, for example, a time interval of 1/2000 second, each of the images of the markers 60a, 60b, 60c every 1/2000 second The time-series data of the three-dimensional position coordinates of the marker feature point (the center point of the marker) can be obtained. Of course, since each marker 60a, 60b, 60c is provided at three locations on the crown 54a of the golf club head 54, the three-dimensional position coordinates of the three marker feature points 61a to 61c are obtained.

本実施形態においては、照射・撮像部12aを用いて、2方向から撮影しており、各方向から得られた各マーカ60a〜60cの像について各マーカ特徴点61a〜61cから3次元位置座標が求められる。このため、各方向における各マーカ60a〜60cの像は、同じタイミングで撮影されたものとは対応している必要がある。しかしながら、多重露光(多重撮影)する場合、スイングに対する撮影位置などの測定条件によっては、1画面内に、各方向で同数のマーカ60a〜60cの像が記録されないこともある。このため、基準点がない場合には、各方向における各マーカ60a〜60cの像が、同じタイミングで撮影されたものとの対応がずれる虞がある。本実施形態においては、所定の時間間隔で撮影される場合、所定のタイミングのときだけ、マーカを高い輝度で撮影する。これは、例えば、露光時間を長くすることによりなされる。   In the present embodiment, imaging is performed from two directions using the irradiation / imaging unit 12a, and three-dimensional position coordinates are obtained from the marker feature points 61a to 61c for the images of the markers 60a to 60c obtained from the respective directions. Desired. For this reason, the image of each marker 60a-60c in each direction needs to correspond with what was image | photographed at the same timing. However, in the case of multiple exposure (multiple shooting), depending on the measurement conditions such as the shooting position with respect to the swing, images of the same number of markers 60a to 60c in each direction may not be recorded in one screen. For this reason, when there is no reference point, the correspondence between the images of the markers 60a to 60c in each direction and those taken at the same timing may be shifted. In the present embodiment, when shooting is performed at a predetermined time interval, the marker is shot with high luminance only at a predetermined timing. This is done, for example, by increasing the exposure time.

図4に示すように、例えば、タイミングα〜αで、1画面に、マーカを多重撮影する場合を例にして、説明する。ここで、各タイミングα〜αは、露光時間の中心であり、各露光時間の中心(各タイミングα〜α)と中心(各タイミングα〜α)との時間間隔δは一定である。本実施形態においては、各タイミングα〜αの時間間隔δは、1/2000秒、すなわち、500μ秒である。
図4に示すように、タイミングα、α、αおよびαでは露光時間がTであり、タイミングαだけ、露光時間がTである。これにより、図4に示すように、タイミングα、α、αおよびαでは、マーカの像の輝度はLであり、タイミングαでは、輝度Lよりも高い輝度Lのマーカの像を得ることができる。この露光時間Tは、露光時間Tの所定の倍であり、例えば、露光時間Tが8μ秒のとき、露光時間Tは48μ秒である。
As illustrated in FIG. 4, for example, the case where multiple markers are captured on one screen at timings α 1 to α 5 will be described as an example. Here, each timing α 1 to α 5 is the center of the exposure time, and the time interval δ between the center (each timing α 1 to α 5 ) and the center (each timing α 1 to α 5 ) of each exposure time is It is constant. In the present embodiment, the time interval δ between the timings α 1 to α 5 is 1/2000 seconds, that is, 500 μsec.
As shown in FIG. 4, the timing α 1, α 2, α 3 and alpha 5 in the exposure time is T 1, only the timing alpha 4, the exposure time is T a. Thus, as shown in FIG. 4, the timing α 1, α 2, α 3 and alpha 5, the luminance of the image of the marker is L 1, the timing alpha 4, the high brightness L a than the luminance L 1 A marker image can be obtained. The exposure time T a is a predetermined multiple of the exposure time T 1, for example, when the exposure time T 1 is a 8μ sec exposure time T a is 48μ seconds.

なお、本実施形態においては、移動体の速度をV(m/s)とし、露光時間をT(μs)とし、マーカの移動方向の長さをL(mm)とするとき、露光時間Tの間の移動体の移動距離Mは、M=T×V×10−3(mm)で表わされる。
マーカの特徴点を精度よく抽出するためにマーカの像が伸びたりする等の悪影響がない、許容される露光時間Tの間の移動体の移動距離Mは、マーカの移動方向の長さL(mm)の50%以内、すなわち、M≦0.5Lであり、T×V×10−3≦0.5Lである。
許容される露光時間Tの間の移動体の移動距離Mは、より好ましくは、マーカの移動方向の長さL(mm)の20%以内、すなわち、M≦0.2Lであり、T×V×10−3≦0.2Lである。これらのことから、輝度を高くするための許容される露光時間Tは、T≦0.5L/V×10(T≦500L/V)であり、より好ましくは、T≦0.2L/V×10(T≦200L/V)である。
In this embodiment, when the speed of the moving body is V (m / s), the exposure time is T (μs), and the length of the marker in the moving direction is L (mm), the exposure time T The moving distance M of the moving body in between is expressed by M = T × V × 10 −3 (mm).
The moving distance M of the movable body during the allowable exposure time T without causing an adverse effect such as the marker image extending in order to accurately extract the marker feature point is the length L ( mm), that is, M ≦ 0.5L and T × V × 10 −3 ≦ 0.5L.
The moving distance M of the moving body during the allowable exposure time T is more preferably within 20% of the length L (mm) in the moving direction of the marker, that is, M ≦ 0.2L, and T × V It is x10 < -3 ><= 0.2L. Therefore, the allowable exposure time T for increasing the luminance is T ≦ 0.5 L / V × 10 3 (T ≦ 500 L / V), and more preferably T ≦ 0.2 L / V. × 10 3 (T ≦ 200 L / V).

図4に示すように、タイミングαでは、高い輝度Lのマーカの像が得られるため、タイミングα〜αにおいて、各方向から撮影されたマーカの像の対応付の基準となる。これにより、2方向から撮影されたマーカの像について、各タイミングα〜αの対応付けができる。
本実施形態において、3つのマーカ60a〜60cが設けられたゴルフクラブヘッド54を撮像した場合、図5に示すように、異なる2方向からのマーカの像が上下方向に2等分割して撮像された画像が得られる。
図5において、縦方向に並ぶ6つの点群は、3つのマーカ60a〜60cの像を異なる2方向から見て得られた6つの像であり、上から3つは、一方向から撮影された各マーカ60a〜60cの像の第1の群Gであり、下から3つは、他方向から撮影された各マーカ60a〜60cの像の第2の群Gである。ゴルフクラブヘッド54の移動方向は、図中右から左であることが知られている。
第1の群Gおよび第2の群G、共に、各マーカ60a〜60cの像を表わす点は、ゴルフクラブヘッド54の移動により、位置および相互の位置関係が変化していることがわかる。
As shown in FIG. 4, since a marker image with high luminance La is obtained at timing α 4 , it becomes a reference for associating the marker images taken from each direction at timings α 1 to α 5 . As a result, the timings α 1 to α 5 can be associated with the marker image taken from two directions.
In this embodiment, when the golf club head 54 provided with the three markers 60a to 60c is imaged, as shown in FIG. 5, the images of the markers from two different directions are divided into two equal parts in the vertical direction. Images are obtained.
In FIG. 5, the six point groups arranged in the vertical direction are six images obtained by viewing the images of the three markers 60 a to 60 c from two different directions, and the three from the top are taken from one direction. a first group G 1 of the image of each marker 60 a to 60 c, 3 one from the bottom, a second group G 2 of the image of each marker 60 a to 60 c which are taken from the other direction. It is known that the moving direction of the golf club head 54 is from right to left in the drawing.
In both the first group G 1 and the second group G 2 , it is understood that the positions representing the images of the respective markers 60 a to 60 c are changed in position and mutual positional relationship due to the movement of the golf club head 54. .

本実施形態においては、上述のように、多重撮影する場合、ある撮影タイミングでは、マーカの像の輝度が変わるように撮影しており、図5に示すように、第1の群Gおよび第2の群G共に、輝度が高いマーカ60a〜60cの像(図5では濃い色で示す)のグループg、gが得られる。
本実施形態では、輝度が高いマーカ60a〜60cの像のグループg、gが同じタイミングで記録されたものである。このグループg、gが基準となって、第1の群Gおよび第2の群Gにおける各マーカ60a〜60cの像が対応付けられる。
In the present embodiment, as described above, when multiple exposure, in certain imaging timing, have taken such that the luminance of the image of the marker is changed, as shown in FIG. 5, G 1 and the first group of In both groups G 2 , groups g 1 and g 2 of images (shown in dark color in FIG. 5) of markers 60 a to 60 c having high luminance are obtained.
In the present embodiment, the image groups g 1 and g 2 of the markers 60a to 60c having high luminance are recorded at the same timing. Based on the groups g 1 and g 2 , the images of the markers 60a to 60c in the first group G 1 and the second group G 2 are associated with each other.

算出部32bは、抽出部32aで求められた3次元位置座標からゴルフクラブモデルの位置および向きを時系列データとして算出する部分である。
具体的には、メモリ39に予めゴルフクラブヘッドの3次元形状モデルのデータ(CADデータ)と、上記マーカ特徴点の配置位置に対応する、3次元形状モデル上の対応点の位置の情報とが記憶されており、このデータと情報を呼び出し、3次元形状モデル上の対応点の、上記3次元座標系における位置座標が、抽出部32aで抽出されたマーカ特徴点の3次元位置座標と一致するように、3次元形状モデルの位置および向きを算出し、この位置と向きをゴルフクラブヘッドの位置および向きとして、ゴルフクラブヘッドの位置および向きの時系列データを算出するように構成される。
The calculation unit 32b is a part that calculates the position and orientation of the golf club model as time series data from the three-dimensional position coordinates obtained by the extraction unit 32a.
Specifically, the data of the three-dimensional shape model of the golf club head (CAD data) and the information on the position of the corresponding point on the three-dimensional shape model corresponding to the arrangement position of the marker feature point are stored in the memory 39 in advance. The stored data and information are called, and the position coordinates of the corresponding points on the three-dimensional shape model in the three-dimensional coordinate system coincide with the three-dimensional position coordinates of the marker feature points extracted by the extraction unit 32a. As described above, the position and orientation of the three-dimensional shape model are calculated, and the time series data of the position and orientation of the golf club head are calculated using the position and orientation as the position and orientation of the golf club head.

図6(a)は、マーカ特徴点の3次元位置座標から定まる、2000分の1秒の時間間隔のマーカの移動の時間履歴を示す模式図であり、(b)は、図6(a)に示すマーカの移動の時間履歴に基づく、ゴルフクラブヘッドの挙動を示す模式図である。
図6(a)中、所定の位置を原点として、ゴルフボールの打ち出し方向をX方向、この方向に直交し、地面に平行な方向をY方向、地面に鉛直な方向をZ方向として表したXYZ座標系である。点εはゴルフボールの打ち出し位置である。
ゴルフクラブヘッドのヘッドスピードは通常30〜50(m/秒)であるため、2000分の1秒の時間間隔δで、ゴルフクラブヘッドは、1.5〜2.5(cm)移動する。図6(a)中、3つのマーカを表す3つのプロット群M1、M2〜M10は、2000分の1秒の時間間隔で撮影されたマーカから抽出される3つのマーカ特徴点の位置を示す。
さらには、マーカを表す3つの各プロット群M1、M2〜M10にゴルフクラブヘッドを対応させて、図6(b)に示すように、ゴルフクラブヘッドの移動を連続的に表示することにより、ゴルフクラブヘッドの位置およびフェースの向きの変化を知ることができる。
FIG. 6A is a schematic diagram showing a time history of marker movement at a time interval of 1/2000 second determined from the three-dimensional position coordinates of the marker feature points, and FIG. It is a schematic diagram which shows the behavior of a golf club head based on the time history of the movement of the marker shown in FIG.
In FIG. 6 (a), an XYZ representing a golf ball launching direction as an X direction, a direction perpendicular to the direction, a direction parallel to the ground as a Y direction, and a direction perpendicular to the ground as a Z direction in FIG. Coordinate system. Point ε is the launch position of the golf ball.
Since the head speed of a golf club head is usually 30 to 50 (m / sec), the golf club head moves 1.5 to 2.5 (cm) at a time interval δ of 1/2000 second. In FIG. 6A, three plot groups M 1 and M 2 to M 10 representing three markers are positions of three marker feature points extracted from markers photographed at a time interval of 1/2000 second. Indicates.
Furthermore, as shown in FIG. 6B, the movement of the golf club head is continuously displayed by associating the golf club head with the three plot groups M 1 and M 2 to M 10 representing the markers. Thus, the change in the position of the golf club head and the orientation of the face can be known.

解析部34は、算出されたゴルフクラブヘッド54の位置と向きの時系列データ、すなわち、マーカ60a〜60cの時系列データを用いて、ゴルフクラブヘッド54の打撃面上におけるゴルフボールの打点位置の特定、この打点位置でのヘッドスピード、ゴルフクラブヘッド54の上下方向および左右方向のそれぞれにおける進入角度、ライ角、ダイナミックロフト角などの算出を行う部分である。例えば、マーカ60bの時系列データを用いて、ヘッドスピードが算出される。
本実施形態においては、例えば、ゴルフクラブヘッド54のフェース面54b(打撃面)のゴルフボールの打点位置を例えば、±0.5(mm)以内の精度で特定することができる。また、この打点位置でのヘッドスピードを算出することができ、ヘッドスピードの変化を例えば、±0.5(m/秒)以内の精度で算出することができる。
The analysis unit 34 uses the time-series data of the calculated position and orientation of the golf club head 54, that is, the time-series data of the markers 60 a to 60 c, to determine the hit point position of the golf ball on the hitting surface of the golf club head 54. This is a part for calculating the head speed at the hitting point position, the approach angle, the lie angle, the dynamic loft angle, and the like of the golf club head 54 in the vertical and horizontal directions. For example, the head speed is calculated using the time series data of the marker 60b.
In the present embodiment, for example, the hit position of the golf ball on the face surface 54b (striking surface) of the golf club head 54 can be specified with an accuracy within ± 0.5 (mm), for example. Further, the head speed at the hit point position can be calculated, and the change in the head speed can be calculated with an accuracy within ± 0.5 (m / sec), for example.

ゴルフスイング中のゴルフクラブヘッド54は、概略円軌道を描いて移動し、この時ゴルフクラブヘッド54の重心G点に遠心力が作用する。一方、ゴルフクラブヘッド54はゴルフクラブシャフト52に支持されているが、ゴルフクラブシャフト52による支持位置とゴルフクラブヘッド54の重心点の位置は一致していないため、ゴルフクラブヘッド54の重心G点に作用する遠心力によってゴルフクラブヘッド54にモーメントが作用する。ゴルフクラブヘッド54の実効ロフト角度(ダイナミックロフト角)とは、このモーメントによってゴルフクラブヘッド54のフェース面54a(打撃面)の向きが変化した時のロフト角度をいう。勿論、実効ロフト角度の他、ゴルフクラブヘッド54の上下方向および左右方向の進入角度も測定できるため、打ち出し直前の打撃面が開いているか、閉じているか等の打撃面の向き、およびゴルフボールに対する位置も知ることができる。   The golf club head 54 during a golf swing moves in a generally circular orbit, and a centrifugal force acts on the center of gravity G of the golf club head 54 at this time. On the other hand, although the golf club head 54 is supported by the golf club shaft 52, the support position by the golf club shaft 52 and the position of the center of gravity of the golf club head 54 do not coincide with each other. A moment acts on the golf club head 54 due to the centrifugal force acting on the golf club. The effective loft angle (dynamic loft angle) of the golf club head 54 refers to the loft angle when the orientation of the face surface 54a (striking surface) of the golf club head 54 is changed by this moment. Of course, in addition to the effective loft angle, the vertical and horizontal approach angles of the golf club head 54 can also be measured, so the direction of the striking surface such as whether the striking surface immediately before launching is closed or closed, and the golf ball. You can also know the position.

出力部36は、上記算出されたゴルフボールbの打点位置、打点位置でのヘッドスピード、ゴルフクラブヘッド54の上下方向および左右方向のそれぞれにおける進入角度、ライ角、ダイナミックロフト角等の算出結果をプリンタ等の図示されない外部機器に出力するように指示するものである。   The output unit 36 calculates the calculated hitting position of the golf ball b, the head speed at the hitting position, the approach angle, the lie angle, the dynamic loft angle, and the like of the golf club head 54 in the vertical and horizontal directions. It instructs to output to an external device (not shown) such as a printer.

CPU38は、処理ユニット16の各機能を管理し制御する部分である。さらにCUP38は、一定間隔、すなわち、同じタイミングで所定の時間間隔で、連続的に撮影するようにカメラ24を制御するとともに、カメラ24の撮影タイミングに合わせて、光量を増加または減少させるなどして照射光源20(ストロボ光源)による光量を変化させるものである。
メモリ39は、上述した画像データ、CADデータ、各部分で算出された算出結果を記憶保持する部分である。
The CPU 38 is a part that manages and controls each function of the processing unit 16. Further, the CUP 38 controls the camera 24 so as to continuously shoot at a predetermined interval, that is, at a predetermined time interval at the same timing, and increases or decreases the amount of light in accordance with the shooting timing of the camera 24. The light quantity by the irradiation light source 20 (strobe light source) is changed.
The memory 39 is a part that stores and holds the above-described image data, CAD data, and calculation results calculated in each part.

本実施形態においては、ゴルフクラブヘッド54のクラウン54aに、マーカ特徴点として中心点が抽出される円形形状を成したマーカ60a、60b、60cが少なくとも2箇所以上設けられている。
ゴルフクラブヘッド54を所定のアドレス状態、すなわち、設計されたライ角となるように配置し、この状態で照射・撮像部12aで静止時の画像が撮影され、処理ユニット16の抽出部32aでゴルフクラブヘッド54の3つのマーカ60a、60b、60cの配置位置の情報が正確に求められる。この配置位置の情報は、CADデータによって構成される3次元形状モデル上の対応点としてメモリ39に記憶される。配置位置の情報とは、例えば、ゴルフクラブヘッド54の重心G位置を原点とした3次元位置座標である。
なお、ゴルフクラブヘッド54上の3つのマーカ60a、60b、60cの配置位置の情報は、挙動計測ユニット12とは別のレーザ光を用いた3次元形状測定器を使ってより正確に取得して処理ユニット16のメモリ39に予め記憶しておいてもよい。
In the present embodiment, the crown 54a of the golf club head 54 is provided with at least two or more markers 60a, 60b, 60c having a circular shape from which a center point is extracted as a marker feature point.
The golf club head 54 is arranged so as to have a predetermined address state, that is, the designed lie angle. In this state, a still image is taken by the irradiation / image pickup unit 12a, and the golf ball is picked up by the extraction unit 32a of the processing unit 16. Information on the arrangement positions of the three markers 60a, 60b, 60c of the club head 54 is accurately obtained. The information on the arrangement position is stored in the memory 39 as a corresponding point on the three-dimensional shape model constituted by CAD data. The information on the arrangement position is, for example, three-dimensional position coordinates with the center of gravity G position of the golf club head 54 as the origin.
The information on the arrangement positions of the three markers 60a, 60b, 60c on the golf club head 54 is obtained more accurately by using a three-dimensional shape measuring instrument using laser light different from the behavior measuring unit 12. It may be stored in advance in the memory 39 of the processing unit 16.

次に、本実施形態のシステム10によるゴルフクラブヘッドの挙動計測方法について説明する。
まず、ゴルファ40が、マーカ60a、60b、60cが設けられたゴルフクラブ50を把持してゴルフスイングが行われ、このゴルフスイング中のゴルフボールbの打ち出し前後のゴルフクラブヘッド54が照射・撮像部12aで撮影される。
照射・撮像部12aで撮影された画像の画像データは、信号処理部30で、所定の処理が行われ、デジタル画像データとして画像処理部32に供給される。
Next, a method for measuring the behavior of the golf club head by the system 10 of this embodiment will be described.
First, the golfer 40 grips the golf club 50 provided with the markers 60a, 60b, and 60c to perform a golf swing. Photographed at 12a.
The image data of the image captured by the irradiation / imaging unit 12a is subjected to predetermined processing by the signal processing unit 30 and is supplied to the image processing unit 32 as digital image data.

画像処理部32においては、抽出部32aで、ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッド54について多重撮影し、一方向から撮影された各マーカ60a〜60cの像の第1の群Gと、他方向から撮影された各マーカ60a〜60cの像の第2の群Gとが1画面に撮影された画像の画像データから、同じタイミングで記録された輝度が高いマーカ60a〜60cの像のグループg、gを用いて、第1の群Gおよび第2の群Gにおける各マーカ60a〜60cの像を対応付ける。この場合、ゴルフクラブヘッド54の移動方向が分かっているため、第1の群Gおよび第2の群Gにおける各マーカ60a〜60cの像のうち、対応するものが1つ特定できれば、容易に対応付けることができる。
次に、マーカ60a、60b、60cの像のマーカ特徴点の位置がXYZ座標系における3次元位置座標として抽出される。
In the image processing unit 32, the extraction unit 32a, and multiple exposure for a golf club head 54 in a golf swing, the first group G 1 of the image of each marker 60a~60c taken from one direction, from the other direction from the photographed image data of the second image and the group G 2 is captured on one screen of the image of each marker 60a~60c was, brightness recorded at the same timing of the image of the high marker 60a~60c group g 1 , using a g 2, associates the image of each marker 60a~60c in the first group G 1 and the second group G 2. In this case, since the known direction of movement of the golf club head 54, out of the images of the markers 60a~60c in the first group G 1 and the second group G 2, if a corresponding is able to identify one easily Can be associated.
Next, the positions of the marker feature points of the images of the markers 60a, 60b, and 60c are extracted as three-dimensional position coordinates in the XYZ coordinate system.

次に、ゴルフクラブヘッド54を再現した3次元形状モデル上の3つのマーカ60a、60b、60cの像のマーカ特徴点の配置位置に対応した3つの対応点の上記XYZ座標系における3次元位置座標が、いずれもマーカ特徴点の3次元位置座標に一致するように、3次元形状モデルの位置と向きの時系列データが算出される。この時系列データが、ゴルフクラブモデルの位置および向きの時系列データとされる。   Next, the three-dimensional position coordinates in the XYZ coordinate system of the three corresponding points corresponding to the arrangement positions of the marker feature points of the images of the three markers 60a, 60b, 60c on the three-dimensional shape model reproducing the golf club head 54 However, the time-series data of the position and orientation of the three-dimensional shape model is calculated so as to coincide with the three-dimensional position coordinates of the marker feature points. This time series data is the time series data of the position and orientation of the golf club model.

算出された時系列データから、ゴルフクラブヘッド54のフェース面54a(打撃面)のゴルフボールの打点位置、打点位置でのヘッドスピード、ゴルフクラブヘッド54の上下方向および左右方向のそれぞれにおける進入角度、ライ角、ダイナミックロフト角ヘッドスピード、ゴルフクラブヘッド54の進入角度、ライ角、ダイナミックロフト角の算出の少なくとも1つ以上がオペレータの指示によって行われる。これにより、ゴルフクラブヘッド54の挙動計測することができる。この場合、モニタ18aに、図6(a)、(b)に示すようなマーカの移動の時間履歴、3次元形状モデルを用いて表したゴルフクラブヘッドの挙動が表示される。なお、ゴルフクラブヘッド54の挙動からゴルファのゴルフスウィングを分類してもよい。   From the calculated time-series data, the golf ball hitting position on the face surface 54a (striking face) of the golf club head 54, the head speed at the hitting position, the approach angle in the vertical and horizontal directions of the golf club head 54, At least one or more of calculation of the lie angle, dynamic loft angle head speed, approach angle of the golf club head 54, lie angle, and dynamic loft angle is performed according to an operator's instruction. Thereby, the behavior of the golf club head 54 can be measured. In this case, the movement history of the marker as shown in FIGS. 6A and 6B is displayed on the monitor 18a, and the behavior of the golf club head expressed using the three-dimensional shape model. Golfers' golf swings may be classified based on the behavior of the golf club head 54.

このように、システム10では、ゴルフクラブヘッドを再現したCADデータで構成される3次元形状モデルおよびこのモデル上のマーカ特徴点の配置位置に対応した対応点の位置の情報を用いて、3次元形状モデル上の対応点の3次元座標系における位置座標が、計測されたマーカから抽出されるマーカ特徴点の3次元位置座標に一致するように3次元形状モデルの位置と向きを算出するため、ヘッドスピードを算出することができる。
また、3次元形状モデルを用いてゴルフクラブヘッドの位置と向きをモニタ18aに表示することができるので、従来見られなかった種々の方向からのゴルフクラブヘッドの挙動を再現して表示することができる。また、ゴルファは、自分のゴルフスウィングによるゴルフクラブヘッドの挙動を種々の方向から動画として視覚的に見ることができるので、自分のゴルフスウィングの特徴を容易に理解することができる。
As described above, the system 10 uses a three-dimensional shape model composed of CAD data reproducing a golf club head and information on the positions of corresponding points corresponding to the arrangement positions of the marker feature points on the model. In order to calculate the position and orientation of the three-dimensional shape model so that the position coordinates in the three-dimensional coordinate system of the corresponding points on the shape model match the three-dimensional position coordinates of the marker feature points extracted from the measured markers, The head speed can be calculated.
Further, since the position and orientation of the golf club head can be displayed on the monitor 18a using the three-dimensional shape model, it is possible to reproduce and display the behavior of the golf club head from various directions that have not been conventionally seen. it can. In addition, since the golfer can visually see the behavior of the golf club head due to his / her golf swing as a moving image from various directions, the golfer can easily understand the characteristics of his / her golf swing.

このように、ゴルフクラブヘッドに設けられた種々のマーカを2以上の方向より撮影した画像中からマーカ特徴点を3つ以上抽出し、ゴルフクラブヘッドを再現した3次元形状モデル上の対応点の位置が抽出されたマーカ特徴点の位置と一致するように、3次元形状モデルの位置および向きを算出する。これにより、ゴルフクラブヘッドの挙動を再現した3次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出し、ゴルフスウィングの挙動計測を正確に行うことができる。   As described above, three or more marker feature points are extracted from images obtained by photographing various markers provided on the golf club head from two or more directions, and corresponding points on the three-dimensional shape model reproducing the golf club head are extracted. The position and orientation of the three-dimensional shape model are calculated so that the position matches the position of the extracted marker feature point. Thereby, the time series data of the position and orientation of the three-dimensional shape model reproducing the behavior of the golf club head can be calculated, and the behavior of the golf swing can be accurately measured.

本実施形態においては、各露光時間の中心(タイミングα〜α)間の時間間隔を一定、すなわち、タイミングα〜α間の時間間隔δを一定にして、露光時間だけを長くすることにより、マーカの像の輝度を高くしたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、露光時間をタイミングα〜αで同じにし、あるタイミングだけ、撮影時の光の強度を高くしてもよい。
図7に示すように、タイミングα〜α、αでは光の強度Enで撮影し、タイミングαのときだけ、光の強度Enよりも高い光の強度Eで撮影する。これにより、図7に示すように、タイミングαにおいて、高い輝度L(>L)のマーカの像を撮影することができる。この場合、露光時間を長くしていないため、マーカの像が長くなるなどの不具合が生じない。
このように、撮影時の光の強度を高くしてタイミングαにおけるマーカの像の輝度を高くしても、本実施家形態と同様の効果を得ることができる。
なお、撮影時の光の強度を高くする方法としては、例えば、光の強度が高いストロボを更に追加し、処理ユニット16(CPU38)により、タイミングαのときに、追加したストロボを点灯させる方法がある。
In this embodiment, the time interval between the centers of the exposure times (timing α 1 to α 5 ) is constant, that is, the time interval δ between the timings α 1 to α 5 is constant, and only the exposure time is increased. Thus, the brightness of the marker image is increased, but the present invention is not limited to this. For example, the exposure time may be the same at the timings α 1 to α 5 , and the light intensity at the time of photographing may be increased only at a certain timing.
As shown in FIG. 7, shooting is performed at the light intensity En at the timings α 1 to α 3 and α 5 , and is shot at the light intensity E a higher than the light intensity En only at the timing α 4 . As a result, as shown in FIG. 7, an image of a marker having a high luminance L a (> L 1 ) can be taken at timing α 4 . In this case, since the exposure time is not lengthened, problems such as a long marker image do not occur.
Thus, even by increasing the intensity of light shooting to increase the brightness of the marker image of the timing alpha 4, it is possible to obtain the same effect as the present embodiment House embodiment.
As a method of increasing the intensity of light at the time of shooting, for example, the intensity of light further adds a high flash, by the processing unit 16 (CPU 38), when the timing alpha 4, and turns on the added flash method There is.

また、本実施形態においては、撮影するタイミングのうち、あるタイミングにおいてマーカの像の輝度が高くなるようにしたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、所定のタイミング以降、順次露光時間を長くし、マーカの像の輝度を段階的に高くしてもよい。   Further, in the present embodiment, the brightness of the marker image is increased at a certain timing among the shooting timings, but the present invention is not limited to this. For example, after a predetermined timing, the brightness of the marker image may be increased stepwise by sequentially increasing the exposure time.

この場合、図8に示すように、タイミングα〜αのうち、タイミングα、αについては、露光時間Tで撮影を行い、それ以降のタイミングα〜αでは、露光時間Tよりも順次、露光時間T〜Tを長くする。これにより、図8に示すように、タイミングα〜αでは、露光時間Tで撮影が行われたマーカの像の輝度Lよりも、マーカの像の輝度L〜Lが順次、段階的に高くなる。
これにより、ゴルフクラブヘッド(移動体)の移動方向が分からない場合でも、マーカの各輝度L〜Lに基づいて、移動方向を特定できるため、2方向から撮影された各マーカ60a〜60cの像について対応付けることができる。
In this case, as shown in FIG. 8, among the timings α 1 to α 5 , the timings α 1 and α 2 are shot at the exposure time T 1 , and the subsequent timings α 3 to α 5 are the exposure time. The exposure times T 2 to T 4 are sequentially increased from T 1 . As a result, as shown in FIG. 8, at the timings α 3 to α 5 , the brightness L 2 to L 4 of the marker image is sequentially higher than the brightness L 1 of the marker image taken at the exposure time T 1. , Get higher step by step.
Thereby, even when the moving direction of the golf club head (moving body) is not known, the moving direction can be specified based on the respective luminances L 2 to L 4 of the markers, so that the markers 60 a to 60 c photographed from two directions are used. Can be associated with each other.

このように、段階的に輝度を高くすることにより、ゴルフクラブヘッドの移動を追跡することができる。このため、ゴルフクラブヘッドの移動方向が分からない場合でも、2方向から撮影された各マーカ60a〜60cの像について確実に対応付けることができ、高い精度で、ゴルフクラブヘッドの挙動を計測することができる。
段階的に各マーカ60a〜60cの像の輝度を高くする場合においても、上述のように、各マーカ60a〜60cの像の輝度を高くするための露光時間Tは、T≦0.5L/V×10(T≦500L/V)を満たす必要があり、T≦0.2L/V×10(T≦200L/V)を満たすことがより好ましい。
In this way, the movement of the golf club head can be tracked by increasing the luminance stepwise. For this reason, even when the moving direction of the golf club head is unknown, it is possible to reliably associate the images of the markers 60a to 60c taken from two directions, and to measure the behavior of the golf club head with high accuracy. it can.
Even when the brightness of the images of the markers 60a to 60c is increased stepwise, as described above, the exposure time T for increasing the brightness of the images of the markers 60a to 60c is T ≦ 0.5 L / V. It is necessary to satisfy × 10 3 (T ≦ 500 L / V), and it is more preferable to satisfy T ≦ 0.2 L / V × 10 3 (T ≦ 200 L / V).

なお、マーカの像の輝度を段階的に高くする場合、露光時間を段階的に長くする方法としたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、タイミングα〜α間の時間間隔δを一定、かつ露光時間をタイミングα〜αによらず一定にし、タイミングα〜αで、撮影時の光の強度を段階的に高くしてもよい。
この場合、図9に示すように、タイミングα、αでは、光の強度Enで撮影し、タイミングαのとき、光の強度Enよりも高い光の強度Eで撮影し、タイミングαのとき、光の強度Eよりも高い光の強度Eで撮影タイミングαのとき、光の強度Eよりも高い光の強度Eで撮影する。これにより、図9に示すように、タイミングαにおけるマーカの像の輝度Lが、タイミングα、αのマーカの像の輝度Lよりも高くなり、タイミングα、タイミングαとマーカの像の輝度L、Lと順次、段階的にマーカの像の輝度が高くなる。この場合においても、露光時間を長くしていないため、マーカの像が長くなるなどの不具合が生じない。
なお、撮影時の光の強度を高くする方法としては、例えば、光の強度を段階的に変えることができるストロボを照射光源20に更に追加し、処理ユニット16(CPU38)により、タイミングα〜αで、追加したストロボを点灯させ、段階的に撮影時の光の強度E〜Eとする方法がある。
Note that, when the brightness of the marker image is increased stepwise, the exposure time is increased stepwise, but the present invention is not limited to this. For example, the time interval δ between the timings α 1 to α 5 is made constant, and the exposure time is made constant regardless of the timings α 1 to α 5, and the light intensity at the time of shooting is stepwise at the timings α 3 to α 5. May be higher.
In this case, as shown in FIG. 9, the timing alpha 1, the alpha 2, taken with the light intensity En, when time alpha 3, taken with the intensity E 2 of the higher light than the intensity of light En, timing alpha when 4, when a high light intensity E 3 than the intensity of light E 2 of the photographing timing alpha 5, shooting with intensity E 4 high light than the intensity E 3 of the light. As a result, as shown in FIG. 9, the brightness L 2 of the marker image at the timing α 3 is higher than the brightness L 1 of the marker image at the timings α 1 and α 2 , and the timing α 4 and the timing α 5 The brightness of the marker image is increased step by step in order of the brightness L 3 and L 4 of the marker image. Even in this case, since the exposure time is not lengthened, problems such as a long marker image do not occur.
In addition, as a method of increasing the light intensity at the time of photographing, for example, a strobe capable of changing the light intensity stepwise is further added to the irradiation light source 20, and the processing unit 16 (CPU 38) performs timing α 3 to. There is a method in which the added strobe is turned on at α 5 to gradually increase the light intensity E 2 to E 4 during photographing.

なお、本実施形態においては、マーカが設けられたゴルフクラブヘッドの挙動計測装置を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、ゴルフボール、野球のボール、テニスボール等、人間・動物・各種機械・物品等とした移動情報の計測にも、本発明は適用することができる。   In the present embodiment, the golf club head behavior measuring device provided with the marker has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to measurement of movement information of humans, animals, various machines, articles, etc., such as golf balls, baseball balls, and tennis balls.

また、本発明は、例えば、人間の動作を取り込むモーションキャプチャーにも適用することもできる。この場合、マーカは人体の表面(皮膚、衣服等)に設けられ、人体各部、例えば、顔面・腕・胴・脚・各関節等の動作を詳細に計測・解析・記録・出力等することができる。
この場合、計測対象とする移動体数(人数)、人体に設けられた反射マーカの数、照射光源・カメラの数および配置位置等や移動体計測装置の装置構成・処理内容等は適宜設定される。ここで、照射光源の発光波長は、撮像時の室内照明等の影響を考慮し、780(nm)以上の赤外帯域を含み、カメラやハーフミラー・反射ミラー・反射マーカもこの発光波長に対応したものを用いることが好ましい。さらに、計測・解析の用途および条件によっては照射光源が射出する光に可視光または紫外光を用いてもよく、これに対応した照射光源およびカメラ・ハーフミラー・反射マーカを用いることもできる。また、カメラの種類も計測・解析の用途・対象等により自在に選択することができる。
The present invention can also be applied to, for example, a motion capture that captures a human motion. In this case, the marker is provided on the surface of the human body (skin, clothes, etc.), and the movement of each part of the human body, for example, the face, arms, torso, legs, joints, etc., can be measured, analyzed, recorded, output, etc. in detail. it can.
In this case, the number of moving bodies to be measured (number of persons), the number of reflective markers provided on the human body, the number and position of irradiation light sources / cameras, the device configuration / processing contents of the moving body measuring apparatus, etc. are set as appropriate. The Here, the emission wavelength of the irradiation light source includes the infrared band of 780 (nm) or more in consideration of the influence of indoor lighting at the time of imaging, and the camera, half mirror, reflection mirror, and reflection marker also support this emission wavelength. It is preferable to use what was done. Furthermore, depending on the application and conditions of measurement / analysis, visible light or ultraviolet light may be used as the light emitted from the irradiation light source, and an irradiation light source, a camera, a half mirror, and a reflection marker corresponding to this may be used. Also, the type of camera can be freely selected depending on the application / object of measurement / analysis.

本発明を用いたモーションキャプチャーは、例えば、医療(リハビリ)・娯楽(ビデオゲーム・映画)・スポーツ(フォーム解析)・遠隔装置制御等に適用することができる。これらのうち、スポーツ(フォーム解析)に適用した場合、例えば、図1に示すゴルファ40の人体の表面各所に反射マーカを取り付けまたはゴルファ40が反射マーカの設けられた衣類・帽子・グラブ等を着用等し、ゴルファ40がゴルフクラブ50aを把持してゴルフスウィングを行う際、各反射マーカの反射光の像を撮像し、ゴルファ40のゴルフスウィングのフォーム(人体の挙動)を処理装置14で解析・記録・出力等することができる。   Motion capture using the present invention can be applied to medical (rehabilitation), entertainment (video game, movie), sports (form analysis), remote device control, and the like. Among these, when applied to sports (form analysis), for example, a reflective marker is attached to various portions of the surface of the human body of the golfer 40 shown in FIG. 1 or the golfer 40 wears clothing, a hat, a grab, etc., provided with the reflective marker. When the golfer 40 performs golf swing while holding the golf club 50a, the reflected light image of each reflective marker is captured, and the golf swing form (human body behavior) of the golfer 40 is analyzed and processed by the processing device 14. Can be recorded and output.

なお、本実施形態においては、2方向の画像を1台のカメラ24で取得する構成とし、複数のマーカの像を1つの画像として取得するものを例にして説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、2台のカメラを用いて、2方向の各方向の画像を取得するようにしてもよい。この場合、挙動計測ユニット、例えば、2台のカメラと、例えば、ストロボ、あるいは赤外線投光器等の照射光源と、各カメラおよび各照射光源を制御する制御ユニットと、各カメラで撮影された画像の画像データを取り込み信号処理および画像処理を行うコンピュータとにより構成することができる。
また、この2台のカメラを用いた挙動計測ユニットにおいては、本実施形態のように、1画像に、各方向の画像をまとめ記録してもよく、別々の画像としても記録してもよい。本発明においては、多重撮影する際に、マーカの像の輝度を変えているため、別々に記録する場合であっても、各画像に記録されたマーカの像を対応付けることができ、本実施形態と同様の効果を得ることができる。この場合においても、撮影する方向は、2方向に限定されるものではない。
In the present embodiment, a configuration has been described in which images in two directions are acquired by one camera 24 and images of a plurality of markers are acquired as one image. However, the present invention is not limited to this. It is not limited to. For example, you may make it acquire the image of each direction of two directions using two cameras. In this case, a behavior measurement unit, for example, two cameras, an irradiation light source such as a strobe or an infrared projector, a control unit for controlling each camera and each irradiation light source, and an image of an image photographed by each camera It can be constituted by a computer that takes in data and performs signal processing and image processing.
Further, in the behavior measurement unit using these two cameras, as in this embodiment, images in each direction may be recorded together in one image, or may be recorded as separate images. In the present invention, since the brightness of the marker image is changed at the time of multiple shooting, the recorded marker image can be associated with each image even when recording separately. The same effect can be obtained. Even in this case, the shooting direction is not limited to two directions.

以上、本発明の移動体の挙動計測装置および移動体の挙動計測方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。   As mentioned above, although the movement measuring apparatus and the movement measuring method of the moving body of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, changes may be made.

本発明の実施家形態に係る移動体の挙動計測装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the behavior measuring apparatus of the moving body which concerns on the embodiment of the present invention. (a)は、本発明の実施形態の移動体の挙動計測装置の照射・撮像部を示す模式図であり、(b)は、図2(a)に示す本実施形態の移動体の挙動計測装置に用いられるコンピュータの処理構成を示すブロック図である。(A) is a schematic diagram which shows the irradiation and imaging part of the moving body behavior measuring apparatus of embodiment of this invention, (b) is behavior measuring of the moving body of this embodiment shown to Fig.2 (a). It is a block diagram which shows the processing structure of the computer used for an apparatus. (a)は、ウッド系のゴルフクラブヘッドに設けられるマーカの配置位置の一例を示す模式図であり、(b)は、アイアン系のゴルフクラブヘッドに設けられるマーカの配置位置の一例を示す模式図であり、(c)は、マーカの例を示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows an example of the arrangement position of the marker provided in a wood type golf club head, (b) is the schematic which shows an example of the arrangement position of the marker provided in an iron type golf club head. It is a figure and (c) is a schematic diagram which shows the example of a marker. 各タイミングにおける露光時間を示すグラフであり、各タイミングにおけるマーカの像の輝度を示す。It is a graph which shows the exposure time in each timing, and shows the brightness | luminance of the image of the marker in each timing. 本発明の実施形態の計測装置を用いて撮像した画像の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the image imaged using the measuring device of embodiment of this invention. (a)は、本発明の計測装置において得られる、マーカの移動の時間履歴の一例を示す模式的斜視図であり、(b)は、図6(a)に示すマーカの移動の時間履歴に基づく、ゴルフクラブヘッドの挙動を示す模式図である。(A) is a typical perspective view which shows an example of the time history of the movement of the marker obtained in the measuring device of the present invention, and (b) shows the time history of the movement of the marker shown in FIG. 6 (a). It is a schematic diagram which shows the behavior of the golf club head based. 各タイミングにおける撮影時の光の強度を示すグラフであり、各タイミングにおけるマーカの像の輝度を示す。It is a graph which shows the intensity | strength of the light at the time of imaging | photography at each timing, and shows the brightness | luminance of the image of the marker in each timing. 各タイミングにおける露光時間を示すグラフであり、各タイミングにおけるマーカの像の輝度を示す。It is a graph which shows the exposure time in each timing, and shows the brightness | luminance of the image of the marker in each timing. 各タイミングにおける撮影時の光の強度を示すグラフであり、各タイミングにおけるマーカの像の輝度を示す。It is a graph which shows the intensity | strength of the light at the time of imaging | photography at each timing, and shows the brightness | luminance of the image of the marker in each timing.

符号の説明Explanation of symbols

10 挙動計測システム(計測システム)
12 挙動計測ユニット
12a 照射・撮像部
12b ケース
14 処理装置
16 処理ユニット
18a モニタ
18b 操作手段
20 照射光源
22 ハーフミラー
24 カメラ
26、26a、26b 反射ミラー
30 信号処理部
32 画像処理部
34 解析部
36 出力部
38 CPU
39 メモリ
60a〜60c マーカ
61a〜61c マーカ特徴点
10 Behavior measurement system (measurement system)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Behavior measurement unit 12a Irradiation / imaging part 12b Case 14 Processing apparatus 16 Processing unit 18a Monitor 18b Operation means 20 Irradiation light source 22 Half mirror 24 Camera 26, 26a, 26b Reflection mirror 30 Signal processing part 32 Image processing part 34 Analysis part 36 Output Part 38 CPU
39 Memory 60a-60c Marker 61a-61c Marker feature point

Claims (12)

移動体の挙動を計測する移動体の挙動計測装置であって、
少なくとも2方向の異なる方向から、前記移動体に設けられた複数のマーカを一定の時間間隔で連続的に多重撮影することにより、少なくとも2方向の異なる方向から見た複数のマーカの像を取得するとともに、前記多重撮影する際、前記マーカの像の輝度を変えて撮影する撮影部と、
多重撮影した画像の複数のマーカの像のうち、輝度を変えて撮影したマーカの像を検出し、前記検出されたマーカの像を基準として、撮影されたマーカの像同士を撮影順に対応付け、各対応付けたマーカの像について、多重撮影した画像の各マーカの像の中心点の位置を抽出する抽出部と、
前記移動体を再現した3次元形状モデルと、前記3次元形状モデル上の前記マーカに対応する前記3次元形状モデル上の対応点の位置を記憶保存するデータ記憶部と、
前記複数のマーカについて前記対応点の位置が、前記抽出部で抽出された前記マーカの像の位置と一致するように、前記3次元形状モデルの位置および向きを算出することで、移動体の挙動を再現した3次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出する算出部とを有することを特徴とする移動体の挙動計測装置。
A moving body behavior measuring device for measuring the behavior of a moving body,
Images of a plurality of markers viewed from at least two different directions are obtained by continuously performing multiple imaging of the plurality of markers provided on the moving body at regular time intervals from at least two different directions. In addition, when performing the multiple shooting, a shooting unit for shooting by changing the brightness of the marker image,
Among the plurality of marker images of the multiple photographed image, the marker image photographed by changing the luminance is detected, and the photographed marker images are associated with each other in the photographing order with reference to the detected marker image. For each associated marker image, an extraction unit that extracts the position of the center point of each marker image of the multiple photographed image;
A three-dimensional shape model that reproduces the moving body, and a data storage unit that stores and saves positions of corresponding points on the three-dimensional shape model corresponding to the markers on the three-dimensional shape model;
The behavior of the moving body is calculated by calculating the position and orientation of the three-dimensional shape model so that the positions of the corresponding points of the plurality of markers coincide with the positions of the image of the marker extracted by the extraction unit. And a calculation unit for calculating time-series data of the position and orientation of the three-dimensional shape model reproducing the above.
前記撮影部が連続的に多重撮影するとき、前記撮影部は前記撮影時における露光時間を、少なくとも1回、他の撮影時より短くまたは長くすることにより、撮影される前記マーカの像の輝度を変える請求項1に記載の移動体の挙動計測装置。   When the photographing unit continuously performs multiple photographing, the photographing unit increases the brightness of the image of the marker to be photographed by making the exposure time at the time of photographing at least once shorter or longer than other photographing times. The moving body behavior measuring device according to claim 1 to be changed. 前記撮影時における露光時間を少なくとも1回、他の撮影時より短くまたは長くする場合、
前記移動体の速度をV(m/s)とし、露光時間をT(μs)とし、前記マーカの移動方向の長さをL(mm)とするとき、前記露光時間Tは、T≦0.5L/V×10である請求項2に記載の移動体の挙動計測装置。
When making the exposure time at the time of shooting at least once shorter or longer than at the time of other shooting,
When the speed of the moving body is V (m / s), the exposure time is T (μs), and the length of the marker in the moving direction is L (mm), the exposure time T is T ≦ 0. The apparatus for measuring a behavior of a moving body according to claim 2, which is 5 L / V × 10 3 .
前記撮影部が連続的に多重撮影するとき、前記撮影部は前記撮影時における光の強度を、少なくとも1回、他の撮影時より高くまたは低くすることにより、撮影される前記マーカの像の輝度を変える請求項1に記載の移動体の挙動計測装置。   When the photographing unit continuously performs multiple photographing, the photographing unit increases the intensity of the light at the time of photographing at least once more than at the time of other photographing so that the brightness of the image of the marker to be photographed The apparatus for measuring a behavior of a moving body according to claim 1, wherein: 前記移動物体は、ゴルフクラブであって、
前記マーカは、ゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面の少なくとも3箇所以上に設けられている請求項1〜4のいずれか1項に記載の移動体の挙動計測装置。
The moving object is a golf club,
The said marker is a behavior measurement apparatus of the moving body of any one of Claims 1-4 provided in the at least 3 or more places of the surface of a golf club head or a golf club shaft.
前記マーカは、ゴルフクラブヘッドの打撃面と接する上端面および側端面の少なくとも1つ以上の面上に設けられる請求項5に記載の移動体の挙動計測装置。   The said marker is a behavior measuring apparatus of the moving body of Claim 5 provided on at least 1 or more surfaces of the upper end surface and side end surface which contact | abut the striking surface of a golf club head. 前記マーカは、ゴルフクラブヘッドのホーゼル部に少なくとも1つ以上設けられる請求項5または6に記載の移動体の挙動計測装置。   The movement measuring device for a moving body according to claim 5 or 6, wherein at least one marker is provided on a hosel portion of a golf club head. さらに、算出した前記3次元形状モデルの位置および向きの時系列データから、前記打撃面のゴルフボールの打点位置の特定、この打点位置でのヘッドスピードの算出およびゴルフクラブヘッドの実効ロフト角度の算出の少なくとも1つ以上を行う解析部を有する請求項5〜7のいずれか1項に記載の移動体の挙動計測装置。   Further, from the time-series data of the calculated position and orientation of the three-dimensional shape model, the hitting position of the golf ball on the hitting surface is specified, the head speed at this hitting position is calculated, and the effective loft angle of the golf club head is calculated. The mobile body behavior measurement apparatus according to claim 5, further comprising an analysis unit that performs at least one of the following. 移動体の挙動を計測する移動体の挙動計測方法であって、
少なくとも2方向の異なる方向から、前記移動体に設けられた複数のマーカを一定の時間間隔で連続的に多重撮影することにより、少なくとも2方向の異なる方向から見た複数のマーカの像を取得するとともに、前記多重撮影する際、前記マーカの像の輝度を変えて撮影する工程と、
多重撮影した画像の複数のマーカの像のうち、輝度を変えて撮影したマーカの像を検出し、前記検出されたマーカの像を基準として、撮影されたマーカの像同士を撮影順に対応付け、各対応付けたマーカの像について、多重撮影した画像の各マーカの像の中心点の位置を抽出する工程と、
前記移動体を再現した3次元形状モデルと、前記3次元形状モデル上の前記マーカ特徴点に対応する前記3次元形状モデル上の対応点の位置が予め記憶保存されており、
前記複数のマーカについて前記対応点の位置が、前記抽出部で抽出される前記マーカの像の位置と一致するように、前記3次元形状モデルの位置および向きを算出することで、移動体の挙動を再現した3次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出する工程とを有することを特徴とする移動体の挙動計測方法。
A method for measuring the behavior of a moving object that measures the behavior of the moving object,
Images of a plurality of markers viewed from at least two different directions are obtained by continuously performing multiple imaging of the plurality of markers provided on the moving body at regular time intervals from at least two different directions. And, in the multiple shooting, the step of shooting by changing the brightness of the marker image,
Among the plurality of marker images of the multiple photographed image, the marker image photographed by changing the luminance is detected, and the photographed marker images are associated with each other in the photographing order with reference to the detected marker image. For each associated marker image, a step of extracting the position of the center point of each marker image of the multiple photographed image;
A three-dimensional shape model that reproduces the moving body, and positions of corresponding points on the three-dimensional shape model corresponding to the marker feature points on the three-dimensional shape model are stored and stored in advance;
By calculating the position and orientation of the three-dimensional shape model so that the positions of the corresponding points of the plurality of markers coincide with the positions of the marker images extracted by the extraction unit, And a step of calculating time-series data of the position and orientation of the three-dimensional shape model that reproduces the above.
前記撮影部が連続的に多重撮影するとき、前記撮影部は前記撮影時における露光時間を、少なくとも1回、他の撮影時より短くまたは長くすることにより、撮影される前記マーカの像の輝度を変える請求項9に記載の移動体の挙動計測方法。   When the photographing unit continuously performs multiple photographing, the photographing unit increases the brightness of the image of the marker to be photographed by making the exposure time at the time of photographing at least once shorter or longer than other photographing times. The method for measuring a behavior of a moving body according to claim 9, wherein the behavior is changed. 前記撮影時における露光時間を少なくとも1回、他の撮影時より短くまたは長くする場合、
前記移動体の速度をV(m/s)とし、露光時間をT(μs)とし、前記マーカの移動方向の長さをL(mm)とするとき、前記露光時間Tは、T≦0.5L/V×10である請求項10に記載の移動体の挙動計測方法。
When making the exposure time at the time of shooting at least once shorter or longer than at the time of other shooting,
When the speed of the moving body is V (m / s), the exposure time is T (μs), and the length of the marker in the moving direction is L (mm), the exposure time T is T ≦ 0. It is 5L / Vx10 < 3 >, The behavior measuring method of the moving body of Claim 10.
前記撮影部が連続的に多重撮影するとき、前記撮影部は前記撮影時における光の強度を、少なくとも1回、他の撮影時より高くまたは低くすることにより、撮影される前記マーカの像の輝度を変える請求項9に記載の移動体の挙動計測方法。   When the photographing unit continuously performs multiple photographing, the photographing unit increases the intensity of the light at the time of photographing at least once more than at the time of other photographing so that the brightness of the image of the marker to be photographed The method for measuring a behavior of a moving object according to claim 9, wherein the behavior is changed.
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