JP2011097988A - トレーニング支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストにて、身体トレーニングマシンによるトレーニング走行速度に追従させて違和感の無い風景映像を表示することが可能なトレーニング支援装置を提供する。
【解決手段】移動体上に設置したカメラで外部風景を撮影して撮影映像信号を得て、この移動体の移動速度に応じて、撮影映像信号に対して上記移動体の単位移動距離あたりのフレーム数を一定にすべきフレーム補間処理を施すことにより等速化撮影映像信号を求める。そして、この等速化撮影映像信号に基づく映像を、トレーニングマシンによる走行速度に追従させた速度で表示させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自転車走行、ランニング、或いはボート漕ぎ等の移動運動を、実際の道路又は水路コースを走行することなく模擬的に実施できるようにしたトレーニングマシンの使用者に対して、画像による支援を行うトレーニング支援装置に関する。

上記したトレーニングマシンとして、無限走行のベルト（又はローラ）上をベルトの走行方向とは逆方向に、ランニング又は自転車走行させるようにした、いわゆるトレッドミル（treadmill）を用いたものが知られている。又、かかるトレーニングマシンとして、ボート漕ぎの動作を負荷を与えた状態で陸上実施できるようにした、いわゆるローイングマシンが知られている。

又、このようなトレーニングマシンを支援するトレーニング支援装置として、実際の道路コースの風景を使用者の視点で予め撮影して録画しておき、この録画された実写映像を、トレーニングマシンの使用者に向けて表示することにより、現実に近い感覚を得られるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるトレーニング支援装置では、録画された実写映像を再生表示するにあたり、使用者による模擬トレーニングマシン上での走行速度（以下、トレーニング速度と称する）に追従させて、その映像の再生速度を調整するようにしている。よって、その再生速度が撮影時の映像のフレームレート（例えば３０ｆｐｓ）に対してかなり遅くなってしまった場合には、コマ送りが生じ、違和感を与える映像が表示されてしまうという問題が生じた。

又、上記した如き道路コースを撮影するには、ビデオカメラを自動車などの移動体に設置し、この移動体をコースに沿って移動させつつコース上の風景を撮影するようにしているので、必ずしも一定の移動速度でコース上の風景が撮影されているわけではない。よって、トレーニング走行速度に追従させて映像の再生速度を調整しても、このトレーニング走行速度に対して、表示されている風景の変化速度が合致しないという問題が生じた。

そこで、移動体が所定の一定距離だけ移動する度にこの移動体に搭載されているカメラでコース上の風景を撮影（１フレーム分）し、一定距離毎に撮影された画像の系列を表示させることにより、上記した如きコマ送りの無い且つトレーニング走行速度に風景の変化速度が合致した表示を可能とした映像の収録装置が提案された（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、このような収録装置を実現する為には、一定時間毎に複数回分のシャッターを切るという、いわゆる通常のビデオカメラに、移動体が一定距離移動する度にシャッターが切れるような改造を施す、或いはこのような機能を有するビデオカメラを製造する必要があり、コストが高くなるという問題が生じた。

特開昭６３−２６３６２号公報 特許第３０４６２３５号

本発明は、低コストにて、トレーニングマシンによるトレーニング走行速度に追従させて違和感の無い風景映像を表示することが可能なトレーニング支援装置を提供することを目的とするものである。

請求項１記載によるトレーニング支援装置は、移動運動用のトレーニングマシンの前方に設置された表示装置に風景映像を表示させるトレーニング支援装置であって、移動体に設置されており、前記移動体外部の風景を撮影して撮影映像信号を得るカメラと、前記移動体の移動速度を検出する移動体速度センサと、前記撮影映像信号に対して、前記移動速度に応じて前記移動体による単位移動距離あたりのフレーム数を一定にすべきフレーム補間処理を施すことにより等速化撮影映像信号を得るフレーム補間部と、を含む風景撮影処理手段と、前記等速化撮影映像信号に基づく映像を前記トレーニングマシンによるトレーニング速度に追従させた速さで表示せしめる風景映像表示処理手段と、を有する。

本発明によるトレーニング支援装置の全体構成を示す図である。 撮影映像処理部４の内部構成の一例を示す図である。 撮影映像処理部４の内部動作を説明する為の図である。 コース撮影データＦＭＤにおける撮影映像信号ＶＳ、撮影移動速度ＣＳ及び音声信号ＡＵ各々の多重化形態の一例を示す図である。 再生処理部７の内部構成の一例を示す図である。 再生処理部７の内部動作を説明する為の図である。 再生速度調整を間引き処理によって行う場合の動作を説明する為の図である。 図１に示すトレーニング支援装置の変形例を示す図である。

移動体上に設置したカメラで外部風景を撮影して撮影映像信号を得て、この移動体の移動速度に応じて、撮影映像信号に対して上記移動体の単位移動距離あたりのフレーム数を一定にすべきフレーム補間処理を施すことにより等速化撮影映像信号を求める。そして、この等速化撮影映像信号に基づく映像を、トレーニングマシンによる走行速度に追従させた速度で表示させる。かかる動作によれば、上記等速化撮影映像信号によって表される映像において、移動体が単位移動距離だけ移動した間に含まれるフレーム数は一定となり且つ上記撮影映像信号に比して単位移動距離あたりのフレーム数を多くすることが可能となる。これにより、トレーニングマシンによるトレーニング走行速度に追従させた表示を行うべく、等速化撮影映像信号に対してフレーム間引き処理を施しても、コマ送りが生じない違和感の無い映像を表示することが可能となる。更に、外部風景を撮影するカメラとして、撮影時のフレームレートが固定となる市販のビデオカメラを用いることができるので、コスト低減を図ることが可能となる。

図１は、本発明によるトレーニング支援装置の概要を示す図である。

図１に示すように、かかるトレーニング支援装置は、移動体としての車両１に搭載されている風景撮影部１００と、風景撮影部１００にて撮影された風景映像をトレーニングマシン１０上でのトレーニング走行速度に追従させて表示する風景映像表示部２００と、からなる。

尚、図１に示すトレーニングマシン１０は、自転車走行用のトレーニングマシンであり、このトレーニングマシン１０上に固定設置された自転車を使用者が漕ぐことにより、実際の道路上のコースを走行した際にかかるであろう負荷（道路の勾配、高度差等による負荷）と等価な負荷が車輪に掛かるようになっている。車両１は、トレーニングの対象となる道路コース上の風景を風景撮影部１００にて撮影させるべくこの道路コース上を走行する。

風景撮影部１００は、カメラ２、車両走行センサ３、撮影映像処理部４及びメモリ５からなる。

カメラ２は、自転車の乗り手（サイクリスト）の視線で車両１前方における道路コース上の風景を撮影し得る高さ位置に設置されており、その風景を、一定のフレームレートＦ_ＩＮ（例えば３０ｆｐｓ）で撮影して得られた撮影映像信号ＶＤを撮影映像処理部４に供給する。更に、この間、カメラ２は、その内蔵マイク（図示せぬ）で集音した音を表す音声信号ＡＵを撮影映像処理部４に供給する。

車両走行センサ３は、車両１の現時点での走行速度、走行距離、走行中道路の勾配、風速を常時検出し、夫々の検出結果を表す車両走行データＲＤを撮影映像処理部４に供給する。

図２は、撮影映像処理部４の内部構成を示す図である。

図２に示すように、撮影映像処理部４は、速度情報抽出部４０、速度比算出部４１、等速化フレームレート算出部４２、動ベクトル検出部４３、フレーム内挿補間部４４、セレクタ４５及び出力部４６を含む。

速度情報抽出部４０は、車両走行データＲＤ中から、移動体としての車両１の現時点での走行速度を表す情報を抽出し、これを撮影移動速度ＣＳとして速度比算出部４１及び出力部４６に供給する。

速度比算出部４１は、所定の一定速度である等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ（例えば５ｋｍ／ｈ）と、上記撮影移動速度ＣＳとの速度比ＦＳを以下の如く算出し、これを等速化フレームレート算出部４２に供給する。
ＦＳ＝ＣＳ／Ｖ_ＲＥＦ

等速化フレームレート算出部４２は、撮影映像信号ＶＤのフレームレート、つまり撮影時のフレームレートＦ_ＩＮと、上記速度比ＦＳとに基づく下記の演算にて、等速化フレームレートＦ_ＥＳを算出して、これをフレーム内挿補間部４４に供給する。
Ｆ_ＥＳ＝ＦＳ×Ｆ_ＩＮ

動ベクトル検出部４３は、撮影映像信号ＶＤにおける各フレーム毎に、そのフレーム内の移動物体に対する動きベクトルを検出し、その動きベクトルを表す動ベクトル信号ＭＶをフレーム内挿補間部４４に供給する。

フレーム内挿補間部４４は、撮影映像信号ＶＤを取り込み、この取り込んだ撮影映像信号ＶＤに対して、等速化フレームレートＦ_ＥＳ及び動ベクトル信号ＭＶに基づくフレーム内挿補間処理を施す。すなわち、先ず、フレーム内挿補間部４４は、撮影映像信号ＶＤのフレームレートＦ_ＩＮを等速化フレームレートＦ_ＥＳに変換する際に必要となるフレーム数、つまり撮影映像信号ＶＤにおける各フレーム間に挿入すべきフレーム数Ｎを以下の如く求める。
Ｎ＝ＩＮＴ［（Ｆ_ＥＳ／Ｆ_ＩＮ）−１］

次に、フレーム内挿補間部４４は、動ベクトル信号ＭＶを参照した内挿補間演算により、撮影映像信号ＶＤにおける各フレーム間に挿入すべきＮ個のフレームを夫々求め、これらを撮影映像信号ＶＤの各フレーム間に挿入してなる系列を、撮影時の固定のフレームレートＦ_ＩＮにて出力したものを等速化撮影映像信号ＣＶＤとしてセレクタ４５に供給する。この際、等速化撮影映像信号ＣＶＤは、車両１を所定の一定速度である等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦで走行させた際にカメラ２において撮影して得られるであろう映像信号（フレームレートＦ_ＩＮ）を表す。尚、等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦは、トレーニングマシン１０における自転車のトレーニング走行速度として許容されている最低速度（例えば、５Ｋｍ／ｈ）と同一速度である。

例えば、カメラ２においてフレームレート（Ｆ_ＩＮ）：３０ｆｐｓでコース上の風景を撮影するにあたり、図３に示すように、車両１の走行速度（ＣＳ）が１５ｋｍ／ｈとなる区間Ｔ１では、等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ：５ｋｍ／ｈに対する速度比（ＦＳ）は、３．０倍となる。よって、等速化フレームレートＦ_ＥＳは、３０ｆｐｓの３．０倍である９０ｆｐｓとなる。従って、フレーム内挿補間部４４は、図３に示す区間Ｔ１内では、撮影映像信号ＶＤにおける互いに隣接する一対のフレーム毎に、２フレーム分の映像信号を補間することになる。この際、フレーム内挿補間部４４は、動ベクトル信号ＭＶを参照することにより、撮影映像信号ＶＤにおける互いに隣接する一対のフレーム間に挿入すべき２フレーム分の補間フレームを夫々求める。そして、フレーム内挿補間部４４は、この区間Ｔ１内において、撮影映像信号ＶＤにおける互いに隣接する一対のフレーム毎に、上記した２フレーム分の補間フレームを挿入した４フレーム分を３０ｆｐｓの固定フレームレートで出力したものを等速化撮影映像信号ＣＶＤとする。

又、図３において、車両１の走行速度（ＣＳ）が２０ｋｍ／ｈとなる区間Ｔ２では、速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ：５ｋｍ／ｈに対する速度比（ＦＳ）は、４．０倍となる。よって、等速化フレームレートＦ_ＥＳは、３０ｆｐｓの４．０倍である１２０ｆｐｓとなる。従って、フレーム内挿補間部４４は、区間Ｔ２内では、撮影映像信号ＶＤにおける互いに隣接する一対のフレーム毎に、３フレーム分の映像信号を補間することになる。この際、フレーム内挿補間部４４は、動ベクトル信号ＭＶを参照することにより、撮影映像信号ＶＤにおける互いに隣接する一対のフレーム間に挿入すべき３フレーム分の補間フレームを夫々求める。そして、フレーム内挿補間部４４は、この区間Ｔ２内では、撮影映像信号ＶＤにおける互いに隣接する一対のフレーム毎に上記した３フレーム分の補間フレームを挿入した５フレーム分を３０ｆｐｓの固定フレームレートで出力したものを等速化撮影映像信号ＣＶＤとする。

又、図３において、車両１の走行速度（ＣＳ）が１０ｋｍ／ｈとなる区間Ｔ３では、上記した如き等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ：５ｋｍ／ｈに対する速度比（ＦＳ）は、２．０倍となる。よって、等速化フレームレートＦ_ＥＳは、３０ｆｐｓの２．０倍である６０ｆｐｓとなる。従って、フレーム内挿補間部４４は、区間Ｔ３内では、撮影映像信号ＶＤにおける互いに隣接する一対のフレーム毎に、１フレーム分の映像信号を補間することになる。この際、フレーム内挿補間部４４は、動ベクトル信号ＭＶを参照することにより、撮影映像信号ＶＤにおける互いに隣接する一対のフレーム間に挿入すべき１フレーム分の補間フレームを求める。そして、フレーム内挿補間部４４は、この区間Ｔ３内では、撮影映像信号ＶＤにおける互いに隣接する一対のフレーム毎に上記した１フレーム分の補間フレームを挿入した３フレーム分を３０ｆｐｓの固定フレームレートで出力したものを等速化撮影映像信号ＣＶＤとする。

ここで、上述したように、フレーム内挿補間部４４において生成された等速化撮影映像信号ＣＶＤは、この車両１が等速化基準速度（Ｖ_ＲＥＦ）で走行した場合に得られるであろう映像信号である。よって、車両１がトレーニング対象となる道路コースを走行した際に、等速化撮影映像信号ＣＶＤによって得られる単位移動距離あたりのフレーム数は一定となる。尚、この単位移動距離あたりのフレーム数は、トレーニングマシン１０における自転車の走行速度として許容されている最低速度（例えば、５Ｋｍ／ｈ）に基づく数となる。

例えば、図３において、区間Ｔ１では、車両１は１５ｋｍ／ｈで走行しており、且つカメラ２が３０ｆｐｓのフレームレートで撮影を行う為、車両１が１ｍ移動している間に撮影映像信号ＶＤによって得られるフレーム数は、
３０（３６００／１５０００）＝７．２フレーム
となる。

この際、区間Ｔ１では、３０ｆｐｓのフレームレートＦ_ＩＮから、９０ｆｐｓの等速化フレームレートＦ_ＥＳへとフレームレートを高めるべき処理、つまり撮影映像信号ＶＤにおける各フレーム間に２フレーム分を補間することによりフレームレートを３倍に高めるべき処理が為される。よって、この処理によって得られた等速化撮影映像信号ＣＶＤにて表される、車両１が１ｍ移動している間に得られるフレーム数は、
３×３０（３６００／１５０００）＝２１．６フレーム
となる。

又、区間Ｔ２では、車両１は２０ｋｍ／ｈで走行しており、且つカメラ２が３０ｆｐｓのフレームレートで撮影を行う為、車両１が１ｍ移動している間に撮影映像信号ＶＤによって得られるフレーム数は、
３０（３６００／２００００）＝５．４フレーム
となる。

この際、区間Ｔ２では、３０ｆｐｓのフレームレートＦ_ＩＮから、１２０ｆｐｓの等速化フレームレートＦ_ＥＳへとフレームレートを高めるべき処理、つまり撮影映像信号ＶＤにおける各フレーム間に３フレーム分を補間することによりフレームレートを４倍に高めるべき処理が為される。よって、この処理によって得られた等速化撮影映像信号ＣＶＤにて表される、車両１が１ｍ移動している間に得られるフレーム数は、
４×３０（３６００／２００００）＝２１．６フレーム
となる。

又、区間Ｔ３では、車両１は１０ｋｍ／ｈで走行しており、且つカメラ２が３０ｆｐｓのフレームレートで撮影を行う為、車両１が１ｍ移動している間に撮影映像信号ＶＤによって得られるフレーム数は、
３０（３６００／１００００）＝１０．８フレーム
となる。

この際、区間Ｔ３では、３０ｆｐｓのフレームレートＦ_ＩＮから、６０ｆｐｓの等速化フレームレートＦ_ＥＳへとフレームレートを高めるべき処理、つまり撮影映像信号ＶＤにおける各フレーム間に１フレーム分を補間することによりフレームレートを２倍に高めるべき処理が為される。よって、この処理によって得られた等速化撮影映像信号ＣＶＤにて表される、車両１が１ｍ移動している間に得られるフレーム数は、
２×３０（３６００／１００００）＝２１．６フレーム
となる。

従って、等速化撮影映像信号ＣＶＤによれば、車両１の１ｍ移動毎に得られるフレーム数は、車両１の走行速度（ＣＳ）に拘わらず２１．６フレーム一定となる。

以上の如く、速度比算出部４１、等速化フレームレート算出部４２、動ベクトル検出部４３及びフレーム内挿補間部４４は、カメラ２にて撮影して得られた撮影映像信号ＶＤに対して、車両１を一定の速度（Ｖ_ＲＥＦ）で走行させた際に得られるであろう等速化撮影映像信号ＣＶＤを求めるべき等速化処理を施すのである。

フレーム内挿補間部４４は、上記した如く生成した等速化撮影映像信号ＣＶＤをセレクタ４５に供給する。

セレクタ４５は、使用者によって指定されたモードが［等速化モード］である場合には、撮影映像信号ＶＤ及び等速化撮影映像信号ＣＶＤの内から等速化撮影映像信号ＣＶＤを選択し、これを撮影映像信号ＶＳとして出力部４６に供給する。一方、使用者によって指定されたモードが［スルーモード］である場合には、撮影映像信号ＶＤ及び等速化撮影映像信号ＣＶＤの内から撮影映像信号ＶＤを選択し、これを撮影映像信号ＶＳとして出力部４６に供給する。

等速化情報生成部４７は、上記した等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ、及び使用者によって指定されたモードが［等速化モード］及び［スルーモード］の内のいずれのモードであるのかを示すモード識別データＭＳを含む等速化情報ＥＳを生成し、これを出力部４６に供給する。

出力部４６は、セレクタ４５から供給された撮影映像信号ＶＳの各フレームに対応づけして、図４に示す如く、そのフレームに対応した撮影移動速度ＣＳ、音声信号ＡＵ及び撮影映像信号ＶＳを多重化し、更に等速化情報ＥＳを付加したものをコース撮影データＦＭＤとして出力する。

メモリ５は、例えば、半導体メモリ、光学式又は磁気式のディスク状記録媒体等からなり、出力部４６から供給されたコース撮影データＦＭＤを記憶する。

ここで、車両１及び風景撮影部１００による道路コースの撮影が終了すると、コース撮影データＦＭＤが格納されたメモリ５を、図１に示すように風景映像表示部２００に装着する。

風景映像表示部２００は、速度センサ６、再生処理部７、表示装置８及び再生操作部９からなる。

速度センサ６は、トレーニングマシン１０上に固定設置された自転車を使用者が実際に漕いだ際のタイヤの回転数（単位時間あたりの回転数）を測定することにより、この自転車によるトレーニング走行速度ＳＳを求め、これを再生処理部７に供給する。

再生操作部９は、使用者からのモード指定操作、すなわち［トレーニングモード］及び［ダイジェスト再生モード］の内の一方を指定する操作を受け付け、この操作によって指定されたモードを示すモード指定信号ＭＯＤを再生処理部７に供給する。又、再生操作部９は、使用者からの再生速度指定操作を受け付け、この操作によって指定された再生速度に対応した走行速度を示すダイジェスト再生走行速度ＲＳを再生処理部７に供給する。

再生処理部７は、上記した［トレーニングモード］が指定されている場合には、メモリ５から読み出されたコース撮影データＦＭＤに対して、上記トレーニング走行速度ＳＳに対応した再生速度でその撮影映像を表示装置８の画面上で再生表示させるべき再生処理（後述する）を施す。これにより、トレーニングマシン１０上に固定設置された自転車を使用者が実際に漕いだ際のトレーニング走行速度ＳＳに追従した速度で、表示装置８の画面上に表示された道路コース上の風景が推移して行く。一方、［ダイジェスト再生モード］が指定されている場合には、再生処理部７は、メモリ５から読み出されたコース撮影データＦＭＤに対して、使用者が指定したダイジェスト再生走行速度ＲＳに対応した再生速度でその撮影映像を表示装置８の画面上で再生表示させるべき再生処理を施す。すなわち、［ダイジェスト再生モード］により、コース撮影データＦＭＤに基づく撮影映像を、使用者が指定した任意の再生速度（早送り再生、スロー再生）で表示できるようになる。よって、使用者は、この［ダイジェスト再生モード］によって早送り再生又はスロー再生を行うことにより、コース撮影データＦＭＤに基づく道路コースの撮影映像中から、トレーニングを実施したい区間を迅速に検索することが可能となる。これにより、使用者は、上記した［トレーニングモード］を利用して、表示映像中の道路コースの任意の区間だけを繰り返し、トレーニングの走行対象とする反復トレーニングを容易に実施することが可能となる。

図５は、再生処理部７の内部構成の一例を示す図である。

図５に示すように、再生処理部７は、データ分離部７１、等速化処理部７２、セレクタ７３、速度比算出部７４、速度追従フレームレート算出部７５、動ベクトル検出部７６、及び再生速度調整部７７を含む。

データ分離部７１は、メモリ５から読み出されたコース撮影データＦＭＤ中から、上記した如き撮影映像信号ＶＳ、撮影移動速度ＣＳ、音声信号ＡＵ及び等速化情報ＥＳを夫々分離する。データ分離部７１は、かかる音声信号ＡＵを再生速度調整部７７に供給する。又、データ分離部７１は、上記等速化情報ＥＳにて示されるモード識別データＭＳをセレクタ７３に供給すると共に、この等速化情報ＥＳにて示される等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦを速度比算出部７４に供給する。更に、データ分離部７１は、上記撮影映像信号ＶＳを等速化処理部７２及びセレクタ７３に供給すると共に、上記撮影移動速度ＣＳを等速化処理部７２に供給する。

等速化処理部７２は、撮影移動速度ＣＳに基づき、撮影映像信号ＶＳ及び対して、図２に示す速度比算出部４１、等速化フレームレート算出部４２、動ベクトル検出部４３及びフレーム内挿補間部４４による等速化処理と同様な処理を施す。

すなわち、等速化処理部７２は、先ず、所定の一定速度である等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ（例えば５ｋｍ／ｈ）と、上記撮影移動速度ＣＳとの速度比ＦＳを以下の如く算出する。
ＦＳ＝ＣＳ／Ｖ_ＲＥＦ

次に、等速化処理部７２は、撮影映像信号ＶＳのフレームレート、つまり撮影時のフレームレートＦ_ＩＮと、上記速度比ＦＳとに基づく下記の演算にて、等速化フレームレートＦ_ＥＳを算出する。
Ｆ_ＥＳ＝ＦＳ×Ｆ_ＩＮ

次に、等速化処理部７２は、撮影映像信号ＶＳにおける各フレーム毎に、そのフレーム内の移動物体に対する動きベクトルを検出し、その動きベクトルを表す動ベクトル信号ＭＶを検出する。次に、等速化処理部７２は、撮影映像信号ＶＳに対して、等速化フレームレートＦ_ＥＳ及び動ベクトル信号ＭＶに基づくフレーム内挿補間処理を施す。すなわち、先ず、撮影映像信号ＶＳのフレームレートＦ_ＩＮを等速化フレームレートＦ_ＥＳに変換する際に必要となるフレーム数、つまり撮影映像信号ＶＳにおける各フレーム間に挿入すべきフレーム数Ｎを以下の如く求める。
Ｎ＝ＩＮＴ［（Ｆ_ＥＳ／Ｆ_ＩＮ）−１］

そして、等速化処理部７２は、動ベクトル信号ＭＶを参照した内挿補間演算により、撮影映像信号ＶＳの各フレーム間に挿入すべきＮ個のフレームを夫々求め、これらを撮影映像信号ＶＳの各フレーム間に挿入してなる系列を、撮影時の固定のフレームレートＦ_ＩＮにて出力したものを等速化撮影映像信号ＶＳＤとし、これをセレクタ７３に供給する。尚、等速化撮影映像信号ＶＳＤとは、車両１を等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦで走行させた際にカメラ２において撮影して得られるであろう映像信号である。

セレクタ７３は、等速化情報ＥＳに含まれるモード識別データＭＳに基づき、上記等速化撮影映像信号ＶＳＤ及び撮影映像信号ＶＳの内の一方を選択し、これを等速化映像信号ＶＶとして動ベクトル検出部７６及び再生速度調整部７７に供給する。すなわち、セレクタ７３は、モード識別データＭＳが［等速化モード］を示す場合、つまり、上記撮影映像信号ＶＳが、前述した撮影映像処理部４において等速化処理済みのものである場合には、撮影映像信号ＶＳの方を選択し、これを等速化映像信号ＶＶとして動ベクトル検出部７６及び再生速度調整部７７に供給する。一方、モード識別データＭＳが［スルーモード］を示す場合、つまり上記撮影映像信号ＶＳに等速化処理が施されていない場合には、セレクタ７３は、等速化処理部７２にて等速化処理の施された等速化撮影映像信号ＶＳＤの方を選択し、これを等速化映像信号ＶＶとして動ベクトル検出部７６及び再生速度調整部７７に供給する。

動ベクトル検出部７６は、撮影映像信号ＶＤにおける各フレーム毎に、そのフレーム内の移動物体に対する動きベクトルを検出し、その動きベクトルを表す動ベクトル信号ＭＭＶを再生速度調整部７７に供給する。

速度比算出部７４は、再生操作部９から［ダイジェスト再生モード］を示すモード指定信号ＭＯＤが供給された場合には、この再生操作部９から供給されたダイジェスト再生走行速度ＲＳと、前述した如き等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦとの速度比ＱＳを以下の如く算出し、これを速度追従フレームレート算出部７５に供給する。
ＱＳ＝ＲＳ／Ｖ_ＲＥＦ

一方、再生操作部９から［トレーニングモード］を示すモード指定信号ＭＯＤが供給された場合には、速度比算出部７４は、図１に示す速度センサ６から供給されたトレーニング走行速度ＳＳと、前述した如き等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦとの速度比ＱＳを以下の如く算出し、これを速度追従フレームレート算出部７５に供給する。
ＱＳ＝ＳＳ／Ｖ_ＲＥＦ

すなわち、速度比算出部７４は、使用者によって［ダイジェスト再生モード］が指定された場合にはダイジェスト再生走行速度ＲＳと等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦとの速度比、［トレーニングモード］が指定された場合にはトレーニング走行速度ＳＳと等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦとの速度比を、速度比ＱＳとして、速度追従フレームレート算出部７５に供給するのである。

速度追従フレームレート算出部７５は、撮影映像信号ＶＳのフレームレート、つまりフレームレートＦ_ＩＮと、上記速度比ＱＳとに基づく下記の演算にて、速度追従フレームレートＱ_ＥＳを算出し、これを再生速度調整部７７に供給する。
Ｑ_ＥＳ＝ＱＳ×Ｆ_ＩＮ

すなわち、速度追従フレームレート算出部７５は、トレーニングマシン１０上の自転車によるトレーニング走行速度ＳＳ、または使用者によって指定されたダイジェスト再生走行速度ＲＳに追従させた速度で、撮影映像を表示装置８の画面に表示させるべきフレームレートを表す速度追従フレームレートＱ_ＥＳを再生速度調整部７７に供給するのである。

再生速度調整部７７は、速度追従フレームレートＱ_ＥＳ及び動ベクトル信号ＭＭＶに基づき、上記した等速化映像信号ＶＶ及び音声信号ＡＵに対して、映像の再生速度及び音声の再生速度を調整すべき再生速度調整処理を施し、この際得られた音声信号を出力音声信号ＡＱ、映像信号を出力映像信号ＶＱとして夫々表示装置８に供給する。表示装置８は、出力音声信号ＡＱに応じた音声を音響出力させつつ、出力映像信号ＶＱに応じた画像を表示する。

以下に、再生速度調整部７７による速度調整動作について説明する。

再生速度調整部７７は、先ず、上記した速度追従フレームレートＱ_ＥＳに基づき、等速化映像信号ＶＶにおけるフレーム系列中から、連続するＫ個のフレーム毎に「間引く」べきフレームの数Ｄを以下の如く求める。
Ｋ＝ＩＮＴ［Ｑ_ＥＳ／Ｆ_ＩＮ］
Ｄ＝Ｋ−１

次に、再生速度調整部７７は、等速化映像信号ＶＶにおけるフレーム系列中から、連続するＫ個のフレーム毎にＤ個のフレームを間引き、残されたフレーム系列を固定のフレームレートＦ_ＩＮにて出力したものを出力映像信号ＶＱとして表示装置８に供給する。すなわち、再生速度調整部７７は、等速化映像信号ＶＶにおけるフレーム系列中から、連続するＫ個のフレーム毎に１つのフレームを抽出し、この抽出されたフレーム系列を固定のフレームレートＦ_ＩＮにて出力したものを出力映像信号ＶＱとして表示装置８に供給するのである。

このような間引き処理により、等速化映像信号ＶＶに対して、トレーニングマシン１０上の自転車によるトレーニング走行速度ＳＳ、または使用者によって指定されたダイジェスト再生走行速度ＲＳに追従した速度で撮影映像を表示装置８に表示させるべき再生速度調整処理が為される。

例えば、図６に示すように、トレーニング走行速度ＳＳ（ダイジェスト再生走行速度ＲＳ）が２０ｋｍ／ｈとなる区間Ｔ１では、上記した如き等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ：５ｋｍ／ｈに対する速度比ＱＳは、４．０倍となる。よって、速度追従フレームレートＱ_ＥＳは、３０ｆｐｓの４．０倍である１２０ｆｐｓとなる。そこで、再生速度調整部７７は、図６に示す区間Ｔ１内では、図７（Ａ）に示すように等速化映像信号ＶＶによるフレーム系列中において連続する４フレーム毎に３フレーム分の間引きを行い、残ったフレームの系列をフレームレートＦ_ＩＮ、つまり３０ｆｐｓで出力したものを出力映像信号ＶＱとして表示装置８に供給する。つまり、出力映像信号ＶＱに応じて表示装置８で表示される映像は、等速化映像信号ＶＶに基づく映像の４倍速映像となる。この際、等速化映像信号ＶＶは、車両１が５ｋｍ／ｈの速度で走行している際に撮影して得られることになる映像信号を表すものなので、その４倍速の映像とは２０ｋｍ／ｈの速度で走行している際に撮影された映像に相当する。従って、トレーニング走行速度ＳＳ（ダイジェスト再生走行速度ＲＳ）が２０ｋｍ／ｈとなる区間Ｔ１では、この２０ｋｍ／ｈの速度で走行している際に視覚されるであろう風景の映像が表示装置８において表示されるのである。

又、図６において、トレーニング走行速度ＳＳ（ダイジェスト再生走行速度ＲＳ）が２５ｋｍ／ｈとなる区間Ｔ２では、上記した如き等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ：５ｋｍ／ｈに対する速度比ＱＳは、５．０倍となる。よって、速度追従フレームレートＱ_ＥＳは、３０ｆｐｓの５．０倍である１５０ｆｐｓとなる。そこで、再生速度調整部７７は、図６に示す区間Ｔ２内では、図７（Ｂ）に示すように等速化映像信号ＶＶによるフレーム系列中において連続する５フレーム毎に４フレーム分の間引きを行い、残ったフレームの系列をフレームレートＦ_ＩＮ、つまり３０ｆｐｓで出力したものを出力映像信号ＶＱとして表示装置８に供給する。つまり、出力映像信号ＶＱに応じて表示装置８で表示される映像は、等速化映像信号ＶＶに基づく映像の５倍速映像となる。この際、等速化映像信号ＶＶは、車両１が５ｋｍ／ｈの速度で走行している際に撮影して得られることになる映像信号を表すものなので、その５倍速の映像とは２５ｋｍ／ｈの速度で走行している際に撮影された映像に相当する。従って、トレーニング走行速度ＳＳ（ダイジェスト再生走行速度ＲＳ）が２５ｋｍ／ｈとなる区間Ｔ２では、この２５ｋｍ／ｈの速度で走行している際に視覚されるであろう風景の映像が表示装置８において表示されるのである。

又、図６において、トレーニング走行速度ＳＳ（ダイジェスト再生走行速度ＲＳ）が１０ｋｍ／ｈとなる区間Ｔ３では、上記した如き等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ：５ｋｍ／ｈに対する速度比ＱＳは、２．０倍となる。よって、速度追従フレームレートＱ_ＥＳは、３０ｆｐｓの２．０倍である６０ｆｐｓとなる。そこで、再生速度調整部７７は、図６に示す区間Ｔ３内では、図７（Ｃ）に示すように等速化映像信号ＶＶによるフレーム系列中において連続する３フレーム毎に２フレーム分の間引きを行い、残ったフレームの系列をフレームレートＦ_ＩＮ、つまり３０ｆｐｓで出力したものを出力映像信号ＶＱとして表示装置８に供給する。つまり、出力映像信号ＶＱに応じて表示装置８で表示される映像は、等速化映像信号ＶＶに基づく映像の２倍速映像となる。この際、等速化映像信号ＶＶは、車両１が５ｋｍ／ｈの速度で走行している際に撮影して得られることになる映像信号を表すものなので、その２倍速の映像とは１０ｋｍ／ｈの速度で走行している際に撮影された映像に相当する。従って、トレーニング走行速度ＳＳ（ダイジェスト再生走行速度ＲＳ）が１０ｋｍ／ｈとなる区間Ｔ３では、この１０ｋｍ／ｈの速度で走行している際に視覚されるであろう風景の映像が表示装置８において表示されるのである。

ここで、再生速度調整部７７は、音声信号ＡＵ中から、上記した如く間引いた映像フレーム各々に対応した部分を省いたものを、出力音声信号ＡＱとして出力する。

よって、上記再生速度調整部７７を含む再生処理部７の動作によれば、［トレーニングモード］の場合、使用者がトレーニングマシン１０上において自転車を漕いだ際のトレーニング走行速度ＳＳと同一の走行速度で、撮影映像中に含まれる道路上を走行した場合に視覚されるであろう風景映像及び音声が表示及び音響出力される。一方、［ダイジェスト再生モード］の場合、使用者が指定した任意の再生速度（ＲＳ）にて、撮影された風景映像及び音声が表示及び音響出力される。

この際、図１に示すトレーニング支援装置では、カメラ２にて撮影して得られた撮影映像信号ＶＤに対して、その撮影時の移動速度（ＣＳ）に基づき、所定の一定速度（等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦ）で移動した場合に得られるであろう撮影映像信号（ＣＶＤ又はＶＳＤ）を求めるべき等速化処理を施すようにしている。例えば、トレーニングマシン１０において許容されているトレーニング走行速度、或いはダイジェスト再生で指定可能な最低速度が５ｋｍ／ｈである場合、上記等速化基準速度Ｖ_ＲＥＦをこの最低速度である５ｋｍ／ｈに設定する。これにより、撮影時の移動速度（ＣＳ）に拘わらず、単位距離移動あたりの撮影フレーム数が一定となり、そのフレーム数自体も比較的多めとなる。

例えば、フレームレートＦ_ＩＮが３０ｆｐｓのカメラ２で道路上の風景を撮影するにあたり、その移動速度（ＣＳ）が１５ｋｍ／ｈとなる区間では、１ｍの移動毎に得られる撮影映像信号ＶＤのフレーム数は７．２フレームとなり、移動速度（ＣＳ）が２０ｋｍ／ｈとなる区間ではそのフレーム数が５．４フレームに減少する。

ところが、本発明によるトレーニング支援装置における等速化処理後の撮影映像信号（ＣＶＤ又はＶＳＤ）では、撮影時の移動速度に拘わらず、１ｍの移動毎に得られるフレーム数は、前述したように２１．６フレーム固定となる。

よって、トレーニング走行速度、或いは使用者によって指定された任意の再生速度に追従させて撮影映像の再生速度を調整すべくフレームの間引き処理を行っても、コマ送りが生じない滑らかな映像を表示させることが可能となる。更に、道路コースの撮影を行うカメラとしては、例えば３０ｆｐｓの固定フレームレートで撮影を行う、いわゆる市販のビデオカメラを改造することなくそのまま用いることができるので、トレーニング支援システム全体のコストを抑えることが可能となる。

尚、上記実施例における再生速度調整部７７では、映像の再生速度を高める調整として、等速化映像信号ＶＶにフレームの間引き処理を施すようにしているが、この間引き処理を行わずに、等速化映像信号ＶＶの出力フレームレートを変更するようにしても良い。すなわち、この際、再生速度調整部７７は、等速化映像信号ＶＶのフレームレートを、速度追従フレームレートＱ_ＥＳに変換したものを出力映像信号ＶＱとして表示装置８に供給する。

又、上記実施例においては、自転車走行用のトレーニングマシン１０を用いてその動作を説明したが、このトレーニングマシン１０としては、トレッドミルによるランニング用トレーニングマシン、或いはローイングマシンであっても良い。

又、上記実施例においては、風景撮影部１００を搭載する移動体として車両１を採用しているが、自動車に限定されず、例えば、自転車又はモーターサイクルの如き二輪車又は三輪車であっても良い。この際、カメラ２で進行方向の風景が撮影できるように、風景撮影部１００を自転車又はモーターサイクルのハンドル部に装着する。尚、車両走行センサ３としては、例えばタイヤの回転速度に基づき走行速度を検出するものを採用する。又、トレーニングマシン１０がローイングマシンである場合には、風景撮影部を搭載する移動体として船舶を採用し、この船舶の先頭部に風景撮影部１００のカメラ２を設置する。この際、車両走行センサ３としては、例えば水圧に基づき水上走行時の走行速度を検出し得るものを採用する。

又、図１に示す実施例では、カメラ２による風景撮影中に得られた撮影映像信号ＶＤを撮影映像処理部４によってリアルタイムで等速化処理を施すようにしているが、この撮影映像処理部４による等速化処理をリアルタイムではなく、撮影終了後の後処理として実施するようにしても良い。

図８は、かかる点に鑑みて為されたトレーニング支援装置の変形例を示す図である。

図８に示されるトレーニング支援装置では、図１に示す風景撮影部１００に代えて風景撮影部３００を採用し、撮影映像処理部４で実施される処理と同一処理を行う為のプログラムが記憶されている処理装置（例えばコンピュータ）４００を備えた点を除く他の構成は図１に示すものと同一である。

図８において、移動体としての車両１に搭載されている風景撮影部３００は、カメラ２、車両走行センサ３、及びメモリ５からなる。

カメラ２は、自転車の乗り手の視線で車両１前方における道路コース上の風景を、一定のフレームレートＦ_ＩＮ（例えば３０ｆｐｓ）で撮影して得られた撮影映像信号ＶＤをメモリ５に供給する。更に、この間、カメラ２は、その内蔵マイク（図示せぬ）で集音した音を表す音声信号ＡＵをメモリ５に供給する。

車両走行センサ３は、車両１の現時点での走行速度、走行距離、走行中道路の勾配、風速を常時検出し、夫々の検出結果を表す車両走行データＲＤをメモリ５に供給する。

メモリ５は、上記撮影映像信号ＶＤ、音声信号ＡＵ、及び車両走行データＲＤの各々を、同一の時間軸に対応づけした状態で記憶する。車両１及び風景撮影部３００による道路コースの撮影が終了すると、撮影映像信号ＶＤ、音声信号ＡＵ及び車両走行データＲＤが格納されたメモリ５は、図８に示すように処理装置４００に接続される。処理装置４００は、メモリ５から、撮影映像信号ＶＤ、音声信号ＡＵ、及び車両走行データＲＤ各々を読み出すと共に、撮影映像処理部４で実施される処理と同一処理を行うプログラムを起動する。これにより、処理装置４００は、メモリ５から読み出された撮影映像信号ＶＤ、音声信号ＡＵ、及び車両走行データＲＤ各々に対して前述した如き等速化処理を施し、コース撮影データＦＭＤを得る。そして、処理装置４００は、コース撮影データＦＭＤをメモリ５に記憶させる。ここで、処理装置４００による等速化処理の終了後、コース撮影データＦＭＤが格納されたメモリ５を、図１に示すように風景映像表示部２００に装着する。

従って、図８に示す構成によれば、風景撮影部３００の内部には図１に示す如き撮影映像処理部４が存在しないので、風景撮影部３００の回路規模が小規模化すると共にその電力消費量が小となる。特に、風景撮影部３００を搭載する移動体として、電源供給能力が無い自転車等が用いられる場合には、図１に示す構成を採用する場合に比して、バッテリの持続期間が長くなる、或いはバッテリの小型化を図ることが可能となる。

２ カメラ
３ 車両走行センサ
４ 撮影映像処理部
５ メモリ
６ 速度センサ
７ 再生処理部
８ 表示装置
４１ 速度比算出部
４２ 等速化フレームレート算出部
４４ フレーム内挿補間部
７７ 再生速度調整部
１００ 風景撮影部
２００ 風景映像表示部

Claims (11)

1. 移動運動用のトレーニングマシンの前方に設置された表示装置に風景映像を表示させるトレーニング支援装置であって、
   移動体に設置されており、前記移動体外部の風景を撮影して撮影映像信号を得るカメラと、前記移動体の移動速度を検出する移動体速度センサと、前記撮影映像信号に対して、前記移動速度に応じて前記移動体による単位移動距離あたりのフレーム数を一定にすべきフレーム補間処理を施すことにより等速化撮影映像信号を得るフレーム補間部と、を含む風景撮影処理手段と、
   前記等速化撮影映像信号に基づく映像を前記トレーニングマシンによるトレーニング速度に追従させた速さで表示せしめる風景映像表示処理手段と、を有することを特徴とするトレーニング支援装置。
2. 前記風景撮影処理手段は、前記移動速度と所定の基準速度との速度比を第１速度比として求める第１速度比算出部と、前記第１速度比に所定フレームレートを乗算した結果を等速化フレームレートして算出する等速化フレームレート算出部と、を更に備え、
   前記フレーム補間部は、前記等速化フレームレートが大なるほど前記撮影映像信号における隣接フレーム間に挿入すべきフレーム数を多くすることを特徴とする請求項１記載のトレーニング支援装置。
3. 前記単位移動距離あたりのフレーム数は、前記トレーニングマシンの走行速度として許容されている最低速度に基づくフレーム数であることを特徴とする請求項１記載のトレーニング支援装置。
4. 前記所定フレームレートは、前記カメラによる撮影時のフレームレートと同一であることを特徴とする請求項２記載のトレーニング支援装置。
5. 前記風景映像表示処理手段は、前記トレーニングマシン上での走行速度を前記トレーニング速度として検出するトレーニング速度センサと、
   前記トレーニング速度に応じて前記等速化撮影映像信号による映像の再生速度を調整したものを出力映像信号として前記表示装置に供給する再生速度調整部と、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のトレーニング支援装置。
6. 前記再生速度調整部は、前記トレーニング速度に応じて前記等速化撮影映像信号に対してフレーム間引き処理を施して得られたフレーム系列を所定フレームレートで出力したものを前記出力映像信号とすることを特徴とする請求項５記載のトレーニング支援装置。
7. 前記風景映像表示処理手段は、前記トレーニング速度と前記基準速度との速度比を第２速度比として求める第２速度比算出部と、前記第２速度比に前記所定フレームレートを乗算した結果を速度追従フレームレートして算出する速度追従フレームレート算出部と、を更に備え、
   前記再生速度調整部は、前記等速化撮影映像信号中において前記速度追従フレームレートに基づく数だけ連続したフレーム毎に１つのフレームを抽出してなるフレーム系列を、前記所定フレームレートで出力したものを前記出力映像信号とすることを特徴とする請求項６記載のトレーニング支援装置。
8. 前記風景映像表示処理手段は、前記トレーニング速度と前記基準速度との速度比を第２速度比として求める第２速度比算出部と、前記第２速度比に所定フレームレートを乗算した結果を速度追従フレームレートして算出する速度追従フレームレート算出部と、を更に備え、
   前記再生速度調整部は、前記等速化撮影映像信号における各フレームを前記速度追従フレームレートで出力したものを前記出力映像信号とすることを特徴とする請求項５記載のトレーニング支援装置。
9. 前記所定フレームレートは、前記カメラによる撮影時のフレームレートと同一であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１に記載のトレーニング支援装置。
10. 任意の再生速度を指定する再生速度指定操作を受け付ける再生操作部を更に備え、
    前記風景映像表示処理手段は、前記等速化撮影映像信号に基づく映像を前記再生速度指定操作によって指定された再生速度で表示せしめることを特徴とする請求項１記載のトレーニング支援装置。
11. 前記再生操作部は、トレーニングモード及びダイジェスト再生モードの内の一方のモードを指定するモード指定操作を更に受け付け、
    前記風景映像表示処理手段は、前記モード指定操作によって前記トレーニングモードが指定された場合には前記等速化撮影映像信号に基づく映像を前記トレーニング速度に追従させた再生速度で表示せしめる一方、前記モード指定操作によって前記ダイジェスト再生モードが指定された場合には前記等速化撮影映像信号に基づく映像を前記再生速度指定操作によって指定された再生速度で表示せしめることを特徴とする請求項１１記載のトレーニング支援装置。

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