JP2011130964A - Swing measuring system in tool of exercise such as golf - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴルフクラブその他の運動用具のスイング中の挙動を計測する方法及び計測装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the behavior of a golf club or other exercise equipment during a swing.
従来、ゴルフクラブや運動用具のスイング中の挙動を知る方法として、2以上の方向から撮影した静止画像を解析してその位置を計測し、更に角度姿勢や変位、速度、角速度、加速度、角加速を算出する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。これは三次元DLT法と呼ばれる画像計測の方法を利用してゴルフクラブ上の計測対象点の空間三次元座標を計測するものであり、複数のカメラを同期させて撮影しなければならない。 Conventionally, as a method of knowing the behavior of a golf club or exercise equipment during a swing, a still image taken from two or more directions is analyzed and its position is measured, and further, an angular orientation, displacement, speed, angular velocity, acceleration, angular acceleration. Is known (see, for example, Patent Document 1). In this method, a spatial three-dimensional coordinate of a measurement target point on a golf club is measured using an image measurement method called a three-dimensional DLT method, and a plurality of cameras must be synchronized and photographed.
また、上記三次元DLT法を用いず、鉛直平面上の運動、水平平面上の運動、それぞれを別途画像計測する方法も知られている(例えば、特許文献2参照)。この方法では、必ずしもそれぞれのカメラを同期させる必要はないものの、鉛直、水平両面上でのゴルフクラブの挙動を把握しようとすると、複数のカメラが必要となる点は、前述の方法と同じである。 Further, there is also known a method of separately measuring a motion on a vertical plane and a motion on a horizontal plane without using the three-dimensional DLT method (see, for example, Patent Document 2). Although it is not always necessary to synchronize each camera with this method, it is the same as the above method that a plurality of cameras are required to grasp the behavior of the golf club on both vertical and horizontal surfaces. .
ゴルフクラブや運動用具のスイング挙動においては、鉛直、水平、どちらの面上における運動も共に重要である。たとえば、鉛直平面上で着目される挙動の一つはブロー角と呼ばれるものがある。これは、インパクトの瞬間におけるゴルフクラブヘッドの運動の上下角度であって、ダウンブローと呼ばれる下方向運動の場合、打球は飛び出しが低くてバックスピンが多くなり、アッパーブローと呼ばれる上方向運動の場合、打球は飛び出しが高くてバックスピンが少なくなる場合が多い。また水平面上での着目点の一つは、ヘッド軌道と呼ばれるものがある。これは、インパクトの瞬間におけるゴルフクラブヘッドの運動の水平左右方向の角度である。ゴルファーから見て、近くから遠くへ運動する場合をインサイドアウト軌道と呼び、打球はいわゆるフックスピンがかかり、逆に遠くから近くへ運動する場合をアウトサイドイン軌道と予備、打球はいわゆるスライススピンがかかりやすくなる。 In the swing behavior of golf clubs and exercise equipment, both vertical and horizontal movements are important. For example, one of the behaviors noted on the vertical plane is called a blow angle. This is the vertical angle of the movement of the golf club head at the moment of impact, and in the case of downward movement called down blow, the hit ball has low jumping and increases back spin, and in the case of upward movement called upper blow In many cases, the hit ball has a high pop-up and less backspin. One of the points of interest on the horizontal plane is called a head trajectory. This is the horizontal and horizontal angle of the movement of the golf club head at the moment of impact. When the golfer moves from near to far, the inside-out trajectory is called an inside-out trajectory, and the hit ball takes a so-called hook spin. It becomes easy to take.
前述のとおり、従来の方法、装置で、鉛直、水平両平面上の運動を計測しようとすると少なくとも2台以上のカメラが必要となり、装置の大型化や高価格化と共に、設置や使用に制約が生じて、屋外フィールドなど、スポーツで重要な場面での使用が困難であった。 As described above, when measuring movements on both vertical and horizontal planes using conventional methods and devices, at least two cameras are required, which increases the size and cost of the device and restricts installation and use. As a result, it has been difficult to use in fields that are important in sports such as outdoor fields.
以上は特にゴルフクラブの場合について述べたが、打撃用具をスイングする他のスポーツにおいても全く同様である。 Although the above has described the case of a golf club, the same applies to other sports in which a hitting tool is swung.
本発明は、斯かる実情に鑑み、ゴルフクラブあるいは運動用具一般における鉛直、水平両平面上の運動を一台のカメラで計測する方法、装置を提供しようとするものである。特に、ゴルフスイングにおけるゴルフクラブヘッドの挙動、ブロー角とヘッド軌道の計測を容易にするものである。 In view of such circumstances, the present invention intends to provide a method and apparatus for measuring movements on both vertical and horizontal planes of a golf club or exercise equipment in general with a single camera. In particular, it facilitates measurement of the behavior, blow angle and head trajectory of a golf club head during a golf swing.
本発明は
運動用具のスイング挙動の画像計測装置であって、
運動用具の主たる運動方向の速さv(m毎秒)を計測するスピード計測部と、
打撃のt(秒)前の運動用具の静止画像を、後方から主たる運動方向に向けて撮影する撮影部と、
前記撮影部が撮影した静止画像上の点について、撮影方向を除く実空間での二次元座標を算出する座標算出部を有し、
座標算出部は、打撃位置で主たる運動方向を法線とする平面上でのキャリブレーションポイントの画像座標と、該キャリブレーションポイントを主たる運動方向へ平行移動した場合の画像座標を取得して、この平行移動距離を変数とするキャリブレーションポイントの座標関数を予め算出し、
計測にあたっては、撮影された運動用具の打撃位置からの距離Lを、計測対象たる運動用具の主たる運動方向の速さと時間の積v×tとして求め、
これを変数として前記座標関数に代入して、撮影された運動用具を含む平面での仮想キャリブレーションポイント座標値を算出し、
仮想キャリブレーション座標値を用いて画像座標から空間座標への変換関数を算出し、
これを用いて運動用具の二次元座標値を得る画像計測装置
にかかるものである。
The present invention is an image measurement device for swing behavior of exercise equipment,
A speed measurement unit that measures the speed v (m per second) of the main motion direction of the exercise tool;
A shooting unit that shoots a still image of the exercise tool t (seconds) before hitting from the back in the main direction of movement;
For a point on a still image captured by the imaging unit, a coordinate calculation unit that calculates two-dimensional coordinates in real space excluding the imaging direction,
The coordinate calculation unit obtains the image coordinates of the calibration point on the plane whose normal is the main movement direction at the hitting position, and the image coordinates when the calibration point is translated in the main movement direction. Calculate in advance the coordinate function of the calibration point with the translation distance as a variable,
In the measurement, the distance L from the shot position of the taken exercise tool is obtained as a product v × t of the speed and time of the main movement direction of the exercise tool to be measured,
Substituting this into the coordinate function as a variable, calculating the virtual calibration point coordinate value on the plane containing the taken exercise tool,
Calculate the conversion function from image coordinates to spatial coordinates using the virtual calibration coordinate values,
The present invention relates to an image measuring device that uses this to obtain a two-dimensional coordinate value of an exercise tool.
特にゴルフクラブヘッドの計測に用いられるものは、
ゴルフスイング挙動の画像計測装置であって、
ゴルフクラブのヘッドスピードHS(m毎秒)を計測するスピード計測部と、
インパクトのt(秒)前の運動用具の静止画像を、後方から飛球水平方向に向けて撮影する撮影部と、
前記撮影部が撮影した静止画像上の点について、撮影方向を除く実空間での二次元座標を算出する座標算出部を有し、
座標算出部は、インパクト位置で飛球水平方向を法線とする平面上でのキャリブレーションポイントの画像座標と、該キャリブレーションポイントを飛球水平方向へ平行移動した場合の画像座標を取得して、この平行移動距離を変数とするキャリブレーションポイントの座標関数を予め算出し、
計測にあたっては、撮影された運動用具の打撃位置からの距離Lを、計測対象たる運動用具のヘッドスピードと時間の積HS×tとして求め、
これを変数として前記座標関数に代入して、撮影された運動用具を含む平面での仮想キャリブレーションポイント座標値を算出し、
仮想キャリブレーション座標値を用いて画像座標から空間座標への変換関数を算出し、
これを用いてゴルフクラブの二次元座標値を得る画像計測装置
にかかるものである。
Especially those used for measuring golf club heads are:
An image measuring device for golf swing behavior,
A speed measurement unit that measures the head speed HS (m / s) of the golf club;
A shooting unit that shoots a still image of the exercise equipment t (seconds) before impact from the rear in the flying ball horizontal direction;
For a point on a still image captured by the imaging unit, a coordinate calculation unit that calculates two-dimensional coordinates in real space excluding the imaging direction,
The coordinate calculation unit obtains the image coordinates of the calibration point on the plane normal to the flying ball horizontal direction at the impact position, and the image coordinates when the calibration point is translated in the flying ball horizontal direction. The coordinate function of the calibration point with this parallel movement distance as a variable is calculated in advance,
In the measurement, the distance L from the shot position of the photographed exercise equipment is obtained as the product HS × t of the head speed and time of the exercise equipment to be measured,
Substituting this into the coordinate function as a variable, calculating the virtual calibration point coordinate value on the plane containing the taken exercise tool,
Calculate the conversion function from image coordinates to spatial coordinates using the virtual calibration coordinate values,
The present invention relates to an image measuring device that uses this to obtain a two-dimensional coordinate value of a golf club.
これらにおいては、
打撃又はインパクトの瞬間の画像も撮影して計測対象点の二次元空間座標値も計測し、
これとt(秒)前の二次元空間座標値との差により主たる運動方向又は飛球水平方向を除く二方向の変位を、
更に時間tと速さ積t×v又はt×HSより、主たる運動方向又は飛球水平方向の変位を算出することで、
打撃又はインパクト直前のt(秒)間における対象点の変位を三次元的に算出することも可能である。
In these,
Take a picture of the moment of impact or impact and measure the two-dimensional spatial coordinate value of the measurement target point,
Displacement in two directions excluding the main direction of movement or the horizontal direction of the flying ball due to the difference between this and the two-dimensional space coordinate value before t (seconds)
Furthermore, from the time t and the speed product t × v or t × HS, by calculating the displacement in the main movement direction or flying ball horizontal direction,
It is also possible to three-dimensionally calculate the displacement of the target point during t (seconds) immediately before hitting or impacting.
一つの画像から空間座標値を算出する方法は二次元DLTと呼ばれ、前記特許文献2に記載された発明はこれを利用している。そのため、該発明では、鉛直面内の運動と水平面内の運動、双方を把握するには2台のカメラが必要であった。
A method of calculating a spatial coordinate value from one image is called a two-dimensional DLT, and the invention described in
二次元DLTは、通常、空間上の一平面についてキャリブレーションを行い、当該平面上に存在する計測対象点について二次元空間座標を求める。画像は二次元情報であって奥行き方向の情報は得られないから、原則としては当該平面外にある点の計測は不可能である。近似的には当該平面外の点の座標を得ることもできるが、カメラの視差のため、当該平面を外れるほど誤差が大きくなる。 In the two-dimensional DLT, calibration is usually performed on one plane in space, and two-dimensional space coordinates are obtained for measurement target points existing on the plane. Since the image is two-dimensional information and information in the depth direction cannot be obtained, in principle, it is impossible to measure points outside the plane. Approximately, the coordinates of a point outside the plane can also be obtained, but the error increases as the plane deviates because of the parallax of the camera.
しかし、本発明は、別途計測した主たる運動方向の速さvやヘッドスピードHSを利用することで、キャリブレーションを行った平面から外れた位置にある計測対象点の二次元空間座標を計測可能にしたものである。これによって計測可能な範囲が奥行き方向に大きく広がるので、ゴルフクラブヘッドを飛球後方から撮影、計測する場合のような、画像の奥行き方向へ運動する物体の計測が可能となる。 However, the present invention makes it possible to measure the two-dimensional spatial coordinates of the measurement target point at a position outside the calibrated plane by using the velocity v of the main movement direction and the head speed HS measured separately. It is a thing. This greatly expands the measurable range in the depth direction, so that it is possible to measure an object moving in the depth direction of the image, such as when shooting and measuring the golf club head from behind the flying ball.
本発明は、カメラが一台で可能となるため、装置の価格低下はもちろんのこと、設置の容易、特にスポーツ計測では重要な屋外フィールドでの計測も極めて容易になる。 According to the present invention, since a single camera is possible, not only the price of the apparatus is reduced, but also the installation is easy, especially the measurement in the outdoor field which is important in sports measurement.
なお、得られた各成分を時間tで割ったものは、この時間tの間における対象点の平均速度ベクトルであり、時間tを十分小さくとり、打撃あるいはインパクトの瞬間の速度ベクトルの近似値を得ることも可能である。 Each component obtained by dividing by time t is the average velocity vector of the target point during this time t. Take time t sufficiently small and approximate the velocity vector at the moment of impact or impact. It is also possible to obtain.
本発明によれば、従来はカメラが2台以上必要だった運動用具やゴルフクラブのスイング計測が、カメラ一台で可能となり、計測装置の小型化や低価格化、設置や計測の容易化、屋外フィールドなど、スポーツ計測で特に重要な場所、場面での使用を可能にするという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, swing measurement of exercise equipment and golf clubs, which conventionally required two or more cameras, can be performed with a single camera, and the measurement device can be reduced in size and price, installation and measurement can be facilitated, It can have an excellent effect of enabling use in places and scenes that are particularly important in sports measurement such as outdoor fields.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
本例はゴルフクラブヘッドのインパクト直前における運動方向を計測する装置であり、ヘッド部の有する速度のうち飛球水平方向成分と上下方向性分の比からなるブロー角、飛球水平方向成分と水平左右方向成分の比からなるヘッド軌道角の両方を、一台のカメラで計測するものである。 This example is a device that measures the direction of motion of a golf club head just before impact, and the blow angle, which is the ratio of the flying ball horizontal component to the vertical component of the velocity of the head, the flying ball horizontal component and The head trajectory angle composed of the ratio of the left and right direction components is measured with a single camera.
図1に、本発明に係る装置の構成、使用時の概要を示す。ゴルフボール51の後方にカメラ11を飛球水平方向71向きに設置し、被験者がゴルフクラブ52をスイングするのにあわせて、ゴルフクラブヘッド53を撮影する。画像は画像取り込み部を備えるコンピュータ21に取り込まれ、モニター22に表示される。ゴルフクラブヘッド53には計測の対象点であることを示すマーカー54が付されており、マウス23を使ってポインタ24をマーカー24にあわせてクリックすることで、計測対象点の画像座標値をコンピュータ21に入力する。
FIG. 1 shows a configuration of the apparatus according to the present invention and an outline at the time of use. The camera 11 is placed behind the golf ball 51 in the flying ball
ゴルフクラブヘッド53の撮影においては、トリガ装置13が用いられる。具体的には、カメラ11は所定の時間間隔で撮影し続けており、コンピュータ21は過去の複数の画像をメモリ等に記録しており、カメラ11からあたらな画像データが送信されてくると、最も古い画像を削除し、新しい画像を記録することを繰り返している。そこに、トリガ装置からの信号が送られてくると、コンピュータは当該トリガ信号が送られる前後、それぞれ所定のコマ数を保存する。従って、インパクト直前の画像を基準として、その前後、好きな時刻の画像を取り出すことが可能となる。 In photographing the golf club head 53, the trigger device 13 is used. Specifically, the camera 11 continues to capture images at predetermined time intervals, the computer 21 records a plurality of past images in a memory or the like, and when new image data is transmitted from the camera 11, The oldest image is deleted and a new image is recorded repeatedly. When a signal is sent from the trigger device, the computer stores a predetermined number of frames before and after the trigger signal is sent. Therefore, it is possible to take out images at favorite times before and after the image immediately before the impact.
また、撮影時には、ヘッドスピード測定器12によりゴルフクラブヘッド53の飛球水平方向の速さを同時に計測する。これは、様々な形式のものが知られており、図1に示すように飛球後方に設置するタイプには、発射した電磁波がゴルフクラブヘッド53に反射して戻ってきたものを受信し、ドップラー効果を使用してゴルフクラブヘッド53の速さを計測するものがある。また、ゴルフボール51の直前に2以上の光電スイッチ、磁気センサなどを所定の間隔で設置し、ゴルフクラブヘッド53がこれらを通過する時間差からヘッドスピードを計測するものもある。本発明では、ヘッドスピード測定器の形式、方法にはなんら制限は無い。なお、図には記載していないが、ヘッドスピード測定器12をコンピュータ21に接続し、計測されたヘッドスピードを自動的に取り込む方法も好適である。 At the time of shooting, the head speed measuring device 12 simultaneously measures the speed of the golf club head 53 in the horizontal direction of the flying ball. This is known in various forms, and the type installed behind the flying ball as shown in FIG. 1 receives the reflected electromagnetic wave reflected back to the golf club head 53, Some measure the speed of the golf club head 53 using the Doppler effect. In some cases, two or more photoelectric switches, magnetic sensors, and the like are installed at predetermined intervals immediately before the golf ball 51, and the head speed is measured from the time difference that the golf club head 53 passes through. In the present invention, there is no limitation on the type and method of the head speed measuring device. Although not shown in the figure, a method in which the head speed measuring device 12 is connected to the computer 21 and the measured head speed is automatically captured is also suitable.
次にキャリブレーション方法について説明する。本発明は二次元DLTを応用した方法なので、基本的には二次元DLTのキャリブレーション方法と同じである。但し、本発明はキャリブレーションボードを前後に平行移動させて複数個所で撮影を行い、回帰によって前後位置と座標値を関連付ける関数を得る点が通常と異なる。これによって、通常はキャリブレーションを行った平面上での計測のみが可能である二次元DLTの方法を利用しながら、本発明ではキャリブレーションを行っていない平面上の計測も可能にするのである。 Next, a calibration method will be described. Since the present invention is a method using two-dimensional DLT, it is basically the same as the calibration method for two-dimensional DLT. However, the present invention is different from the usual in that the calibration board is translated back and forth, images are taken at a plurality of locations, and a function that associates the front and rear positions with the coordinate values is obtained by regression. Thus, while using a two-dimensional DLT method that normally allows only measurement on a calibrated plane, the present invention also enables measurement on a plane that has not been calibrated.
以下、計測の事前準備であるキャリブレーションの方法について具体的に説明する。図2のようにキャリブレーションボード14は平面となっており、飛球水平方向71がこの平面の法線となる姿勢でキャリブレーションボード14は設置される。なお、空間座標は、ゴルフボール51の直前にキャリブレーションボート14を設置した状態で、ボール51の中心を通る飛球水平方向71とキャリブレーションボードとの交点を原点とし、飛球水平方向71に重なってカメラ方向を向けてz軸、キャリブレーションボード14の鉛直方向をy軸、水平方向をx軸とする。この座標の定義は、適宜変更しても構わない。
Hereinafter, a calibration method that is a preliminary preparation for measurement will be described in detail. As shown in FIG. 2, the
図3のとおり、キャリブレーションボード14には複数のキャリブレーションポイント15と、設置時に空間のx軸、y軸と重なるべき直線が描かれている。なお、空間のx、y座標値の異なるキャリブレーションポイントが一組あればキャリブレーションは可能であるから、キャリブレーションポイントの最少数は2であるが、誤差等を考慮して本例では4点としている。本実施例では、作業や計算の容易のため、A点とB点、C点とD点の空間x座標、A点とD点、B点とC点の空間y座標が同じになるようにした。従って、座標値はそれぞれ、A点(-S,T)、B点(-S,-T)、C点(S,-T)、D点(S,T)となる。なお、S、Tの値は50mm位が好適である。
As shown in FIG. 3, the
キャリブレーションボードの撮影は図4のように、ゴルフボール51の直前にキャリブレーションボート14を設置した状態0、ゴルフボール51からカメラ方向に距離Z1だけ平行移動した状態1、同じく距離Z2だけ平行移動した状態2の3つを行った。最低でも2つの状態で行う必要があり、後に回帰を行う関係上、多いほど誤差は小さくなるが、手間が大幅に増えるので、3から5位が実用的であろう。状態0〜2は、空間のz方向への平行移動なので、各キャリブレーションポイント15の空間x座標、空間y座標は同じである。具体的な距離Z1、距離Z2の大きさだが、それぞれ50mm、100mm位が好適である。
Imaging of the calibration board, as in FIG. 4, just prior to the golf ball 51 state established a
なお、画像座標値はマウス23を操作し、ポインタ24をA〜Dの各キャリブレーションポイントにあわせてクリックするなどの方法によりコンピュータ21に入力する。空間座標値はキーボード等から入力するのが好適である。
The image coordinate values are input to the computer 21 by operating the
図5は、撮影されたキャリブレーションボード14の画像である。図5のように画像上の座標であるxc、ycを決めると、キャリブレーションポイントA〜D点の、状態0〜2における画像座標、およびそれぞれの空間座標値は表1の通りになる。
カメラからキャリブレーションボード14までの距離を十分にとると、キャリブレーションポイントA点の画像xc座標値は空間z座標値を変数とする一次関数と考えることが出来る。本発明の場合、カメラ11とキャリブレーションの距離は2.5〜3m程度とし、キャリブレーションボード14を動かす範囲は10〜20mm程度とするのが適当だから、十分に上記条件を満たす。A点の画像yc座標、B〜D点の画像xc座標、画像yc座標も同様である。
If a sufficient distance from the camera to the
A点について具体的に説明する。空間z座標値Zが(0,Z1,Z2)の時に、画像のxc座標PA(Z)が(PA0,PA1,PA2)、画像のyc座標QA(Z)が(QA0,QA1,QA2)を取ることは既に前述のキャリブレーションボード14の撮影とキャリブレーションポイント15の入力により判明している。そこでここでは、これらを結び付ける関数を数式1のように仮定し、数式2の連立方程式を解く。即ち、A点の画像座標(xc, yc)は空間z座標値Zを変数とする関数によってxc=PA(Z), yc=,QA(Z)と表される。この関数は、いわばキャリブレーションポイント15の画像上の座標値を算出する座標関数である。
なお、数式2を解くには、数式3のように最小二乗法が好適だが、その他の方法でも問題はなく、必要があれば適宜選択することが可能である。
B〜D点の画像xc座標、画像yc座標についても同様のことが可能であるので、キャリブレーションボードを空間z方向へ任意の距離Zだけ動かした場合のキャリブレーションポイントA〜D点の画像座標値ついて座標関数(Pi(Z),Qi(Z)) (但しi={A,B,C,D})と表すことができた。 Since the same can be applied to the image x c coordinates and the image y c coordinates of the B to D points, the calibration points A to D when the calibration board is moved by an arbitrary distance Z in the space z direction. The image coordinate values could be expressed as coordinate functions (P i (Z), Q i (Z)) (where i = {A, B, C, D}).
以上にて事前準備が終了したので、実際の計測を説明する。撮影は高速度カメラを用い、微小時間t(秒)隔で撮影を続け、トリガ装置が検出したインパクトの直前の画像(以下「インパクト画像」という。)とその一コマ前の画像(以下「手前画像」という。)をコンピュータ21に記録する。これと同時に、ヘッドスピード測定器によりインパクトの瞬間のゴルフクラブヘッド53の水平方向の速さであるヘッドスピードHS(m毎秒)をコンピュータに入力する。 Now that advance preparations have been completed, actual measurement will be described. The high-speed camera is used for shooting, and the shooting is continued at a minute interval t (seconds). The image immediately before the impact detected by the trigger device (hereinafter referred to as “impact image”) and the image one frame before (hereinafter “near” "Image") is recorded in the computer 21. At the same time, the head speed HS (m per second), which is the horizontal speed of the golf club head 53 at the moment of impact, is input to the computer by the head speed measuring device.
次に、インパクト画像、手前画像、それぞれにおいて二次元DLTを実行するため、画像座標値を空間座標値に変換する関数を求める。具体的には二次元DLTと呼ばれる方法を用いる。これは画像座標(xc, yc)と空間座標(x,y)の関係を表現する関数を数式4のように仮定し、画像座標(xc, yc)を画像から得ることで空間座標(x,y)を算出するものである。事前準備としては、空間座標の分かっているキャリブレーションポイントの画像座標を求め、これにより数式4の関数を確定する。
本例では、インパクト画像でのDLTと、手前画像でのDLTをそれぞれ別に行う。なぜなら、これらはそれぞれ異なる平面上でのDLTだからである。即ち、インパクト画像はゴルフボール51の直前でゴルフクラブヘッド53を撮影したものであって空間z座標値Z=0である空間x-y平面内でのDLTとなり、手前画像はそれより手前側の空間z座標値Z=HS×tである空間x-y平面内でのDLTだからである。 In this example, DLT for the impact image and DLT for the near image are performed separately. This is because these are DLTs on different planes. That is, the impact image is a DLT in the space xy plane in which the golf club head 53 is photographed immediately before the golf ball 51 and the space z coordinate value Z = 0, and the near image is the space z on the near side. This is because the DLT is in the space xy plane with the coordinate value Z = HS × t.
インパクト画像のうつるZ=0である空間x-y平面内でのキャリブレーションポイントA〜D点の画像座標値、手前画像の映るZ=HS×tである空間x-y平面内でのキャリブレーションポイントA〜D点の画像座標値は、先に求めた座標関数(Pi(Z),Qi(Z))より、それぞれ算出可能である。これらは実際にキャリブレーションポイントを撮影した得た画像座標値ではないから、いわば仮想キャリブレーションポイント座標値である。一方、キャリブレーションポイントA〜D点の空間座標はZによらず不変である。これらを整理すると、キャリブレーションポイントA〜D点に係る各座標値は表2の通りとなる。
表2の1と3を用いて決定した数式4の関数を用い、インパクト画像に写ったマーカー54のインパクト直前における空間座標値(x0,y0)を得る。また、表2の2と3を用いて決定した数式4の関数を用い、手前画像に写ったマーカー54のインパクト直前における空間座標値(x-1,y-1)を得、更に手間画像からインパクト画像までのマーカー54の空間での変位(x0- x-1, y0- y-1,-HS×t)を得る。これを時間で割ればインパクト直前におけるゴルフクラブヘッド53の速度ベクトルを得られるし、atan(y0- y-1/ HS×t)によりブロー角、atan(x0- x-1/ HS×t)によりヘッド軌道角を得ることが出来る。
A spatial coordinate value (x 0 , y 0 ) immediately before the impact of the
本発明のゴルフ及びその他の運動用具のスイング計測システムは、ゴルフ等運動用具の挙動、スイング計測として簡便に利用することができる。 The swing measurement system for golf and other exercise equipment of the present invention can be easily used as behavior and swing measurement of exercise equipment such as golf.
11:カメラ
12:ヘッドスピード測定器
13:トリガ装置
14:キャリブレーションボード
15:キャリブレーションポイント
21:コンピュータ
22:モニター
23:マウス
24:ポインタ
51:ゴルフボール
52:ゴルフクラブ
53:ゴルフクラブヘッド
54:マーカー
71:飛球水平方向
72:鉛直方向
73:水平左右後方
11: Camera 12: Head speed measuring device 13: Trigger device 14: Calibration board 15: Calibration point 21: Computer 22: Monitor 23: Mouse 24: Pointer 51: Golf ball 52: Golf club 53: Golf club head 54: Marker 71: Flying ball horizontal direction 72: Vertical direction 73: Horizontal left and right rear
Claims (3)
運動用具の主たる運動方向の速さv(m毎秒)を計測するスピード計測部と、
打撃のt(秒)前の運動用具の静止画像を、後方から主たる運動方向に向けて撮影する撮影部と、
前記撮影部が撮影した静止画像上の点について、撮影方向を除く実空間での二次元座標を算出する座標算出部を有し、
座標算出部は、打撃位置で主たる運動方向を法線とする平面上でのキャリブレーションポイントの画像座標と、該キャリブレーションポイントを主たる運動方向へ平行移動した場合の画像座標を取得して、この平行移動距離を変数とするキャリブレーションポイントの座標関数を予め算出し、
計測にあたっては、撮影された運動用具の打撃位置からの距離Lを、計測対象たる運動用具の主たる運動方向の速さと時間の積v×tとして求め、
これを変数として前記座標関数に代入して、撮影された運動用具を含む平面での仮想キャリブレーションポイント座標値を算出し、
仮想キャリブレーションポイント座標値を用いて画像座標から空間座標への変換関数を算出し、
これを用いて運動用具の二次元座標値を得る画像計測装置。 An image measuring device for swing behavior of exercise equipment,
A speed measurement unit that measures the speed v (m per second) of the main motion direction of the exercise tool;
A shooting unit that shoots a still image of the exercise tool t (seconds) before hitting from the back in the main direction of movement;
For a point on a still image captured by the imaging unit, a coordinate calculation unit that calculates two-dimensional coordinates in real space excluding the imaging direction,
The coordinate calculation unit obtains the image coordinates of the calibration point on the plane whose normal is the main movement direction at the hitting position, and the image coordinates when the calibration point is translated in the main movement direction. Calculate in advance the coordinate function of the calibration point with the translation distance as a variable,
In the measurement, the distance L from the shot position of the taken exercise tool is obtained as a product v × t of the speed and time of the main movement direction of the exercise tool to be measured,
Substituting this into the coordinate function as a variable, calculating the virtual calibration point coordinate value on the plane containing the taken exercise tool,
Using the virtual calibration point coordinate value, calculate the conversion function from image coordinates to spatial coordinates,
An image measuring device that uses this to obtain a two-dimensional coordinate value of an exercise tool.
ゴルフクラブのヘッドスピードHS(m毎秒)を計測するスピード計測部と、
インパクトのt(秒)前の運動用具の静止画像を、後方から飛球水平方向に向けて撮影する撮影部と、
前記撮影部が撮影した静止画像上の点について、撮影方向を除く実空間での二次元座標を算出する座標算出部を有し、
座標算出部は、インパクト位置で飛球水平方向を法線とする平面上でのキャリブレーションポイントの画像座標と、該キャリブレーションポイントを飛球水平方向へ平行移動した場合の画像座標を取得して、この平行移動距離を変数とするキャリブレーションポイントの座標関数を予め算出し、
計測にあたっては、撮影された運動用具の打撃位置からの距離Lを、計測対象たる運動用具のヘッドスピードと時間の積HS×tとして求め、
これを変数として前記座標関数に代入して、撮影された運動用具を含む平面での仮想キャリブレーションポイント座標値を算出し、
仮想キャリブレーションポイント座標値を用いて画像座標から空間座標への変換関数を算出し、
これを用いてゴルフクラブの二次元座標値を得る画像計測装置。 An image measuring device for golf swing behavior,
A speed measurement unit that measures the head speed HS (m / s) of the golf club;
A shooting unit that shoots a still image of the exercise equipment t (seconds) before impact from the rear in the flying ball horizontal direction;
For a point on a still image captured by the imaging unit, a coordinate calculation unit that calculates two-dimensional coordinates in real space excluding the imaging direction,
The coordinate calculation unit obtains the image coordinates of the calibration point on the plane normal to the flying ball horizontal direction at the impact position, and the image coordinates when the calibration point is translated in the flying ball horizontal direction. The coordinate function of the calibration point with this parallel movement distance as a variable is calculated in advance,
In the measurement, the distance L from the shot position of the photographed exercise equipment is obtained as the product HS × t of the head speed and time of the exercise equipment to be measured,
Substituting this into the coordinate function as a variable, calculating the virtual calibration point coordinate value on the plane containing the taken exercise tool,
Using the virtual calibration point coordinate value, calculate the conversion function from image coordinates to spatial coordinates,
An image measuring device that uses this to obtain a two-dimensional coordinate value of a golf club.
これとt(秒)前の二次元空間座標値との差により主たる運動方向又は飛球水平方向を除く二方向の変位を、
更に時間tと速さ積t×v又はt×HSより、主たる運動方向又は飛球水平方向の変位を算出することで、
打撃又はインパクト直前のt(秒)間における対象点の変位を三次元的に算出する請求項1または2に記載の計測装置。 Take a picture of the moment of impact or impact and measure the two-dimensional spatial coordinate value of the measurement target point.
Displacement in two directions excluding the main direction of movement or the horizontal direction of the flying ball due to the difference between this and the two-dimensional space coordinate value before t (seconds)
Furthermore, from the time t and the speed product t × v or t × HS, by calculating the displacement in the main movement direction or flying ball horizontal direction,
The measuring apparatus according to claim 1, wherein the displacement of the target point in t (seconds) immediately before the impact or impact is calculated three-dimensionally.
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