JP2013192591A - 運動解析情報収集装置、運動解析装置及び運動解析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学式モーションキャプチャー装置と慣性センサーの双方からの情報を、簡易な構成で正確に同期させることができる運動解析情報収集装置、運動解析装置及び運動解析方法等を提供すること。
【解決手段】 特定波長帯域の光に感度を有し、被検出体３０に付されたマーカー２２を撮像する撮像部２４Ａ〜２４Ｃを備えた光学式モーションキャプチャー装置２０に用いられる運動解析情報収集装置１００は、被検出体３０に取り付けられて被検出体の動きを検出するセンサー１１１と、被検出体およびセンサーの少なくとも一方に取り付けられて特定波長帯域の光を出射する発光部１１４と、撮像部、センサーおよび発光部からの信号を取得する信号取得部１２０とを有する。信号取得部は、発光部の発光および非発光の画像情報とマーカーの画像情報とを含む撮像信号を撮像部から取得し、且つ、センサーの出力信号と発光部の発光および非発光信号とを時間軸上で関連付けして取得する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、運動解析情報収集装置、運動解析装置及び運動解析方法等に関する。

様々な分野において被検査体の運動を解析する装置が必要とされている。例えば、テニスラケットやゴルフクラブのスイング軌道、野球のピッチングやバッティング等の運動フォーム等を解析し、解析結果から改善点を明らかにすることで競技力の向上につなげることができる。

現在、実用的な運動解析装置としては、光学式モーションキャプチャー装置が知られている。この装置は、マーカーが取り付けられた被検査体を赤外線カメラ等で連続撮影し、撮影された連続画像を用いてマーカーの移動軌跡を算出することで、運動を解析するものが一般的である（特許文献１）。

これに対して、近年、被検査体に小型の慣性センサーを取り付け、被検査体の物理量を検出するセンサーの出力データから被検査体の運動を解析する装置が提案されている（特許文献２）。この装置は、赤外線カメラが不要であるため取り扱いが容易であるという利点がある。

特開２０１０−１１０３８２号公報 特開２００８−０７３２１０号公報

しかし、光学式モーションキャプチャー装置と慣性センサーによる運動解析装置とは、被検査体が運動中の特定部位の位置、速度、加速度を解析する上でそれぞれ利点と欠点とを有する。

光学式モーションキャプチャー装置では、運動中の被検査体の特定部位の三次元位置Ｐ（ｔ）は、複数の撮像カメラからの撮像画像より比較的正確に解析できる。運動中の被検査体の特定部位の速度Ｖ（ｔ）や加速度Ａ（ｔ）は、特定部位の位置情報Ｐ（ｔ）をｎ階（ｎは自然数）微分して取得される。その際に、位置Ｐ（ｔ）の誤差も微分されるので、得られた被検査体の特定部位の速度Ｖ（ｔ）や加速度Ａ（ｔ）にも誤差が累積される。

一方、慣性センサー例えば加速度センサーが検出する加速度Ａ（ｔ）は比較的正確に解析できるが、運動中の被検査体の特定部位の速度や位置は、特定部位の加速度Ａ（ｔ）をｎ階（ｎは自然数）積分して取得される。慣性センサーの出力値にも誤差が含まれているので、それに基づいて解析される被検査体の速度Ｖ（t）及び位置Ｐ（t）に誤差が累積される。

そこで、光学式モーションキャプチャー装置と慣性センサーとを組み合わせて運動解析装置を構築することが考えられる。しかし、それぞれ独立した光学式モーションキャプチャー装置と慣性センサーとからの情報が時間軸上で同期が取れていない限り、双方の情報から、運動中の被検査体の特定部位の正確な位置、速度、加速度等のデータを解析することができない。

同期の仕組みとしては、同期タイミング用の電気信号を各計測器に同時に入力する方法が考えられる。この方法は、電気的な同期タイミング信号を発信する発信装置を別途用意発信装置からの同期タイミング信号を各計測器の計測データ上に記録しておくものである。

しかし、この方法では、発信装置が別途必要となる上に、有線又は無線により発信された同期タイミング信号が各計測器にて受信される時の遅延量がばらつくことが課題となる。

本発明の幾つかの態様は、光学式モーションキャプチャー装置と慣性センサーの双方からの情報を、簡易な構成で正確に同期させることができる運動解析情報収集装置、運動解析装置及び運動解析方法等を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様は、
特定波長帯域の光に感度を有し、且つ被検出体に付されたマーカーを撮像する撮像部を備えた光学式モーションキャプチャー装置に用いられる運動解析情報収集装置であって、
前記被検出体に取り付けられ、前記被検出体の動きを検出するセンサーと、
前記被検出体および前記センサーの少なくとも一方に取り付けられ、前記特定波長帯域の光を出射する発光部と、
前記撮像部、前記センサーおよび前記発光部からの信号を取得する信号取得部と、
を有し、
前記信号取得部は、前記発光部の発光および非発光の画像情報と前記マーカーの画像情報とを含む撮像信号を前記撮像部から取得し、且つ、前記センサーの出力信号と前記発光部の発光および非発光信号とを時間軸上で関連付けして取得する運動解析情報収集装置に関する。

本発明の一態様では、被検査体に取り付けられたセンサー及び発光部からのセンサー出力信号と発光部の発光および非発光信号とが、時間軸上で関連付けられて信号取得部にて取得される。一方、複数の撮像部から取得された被検査体の画像には、発光部の発光時には発光部とマーカーが記録され、発光部の非発光部にはマーカーのみが記録される。つまり、複数の撮像部にて撮像された画像には、センサー及び発光部からの発光および非発光信号に代えて、発光部の有無が記録されていることになる。よって、発光および非発光信号が発光を示すセンサー出力信号と、発光部が記録された撮像信号とが、時間軸上で一致するデータ同士であることから、２種の信号の同期を取ることが可能となる。しかも、複数の撮像部に同期信号を送出する必要はなく、発光部の発光および非発光タイミングと、その発光部の発光記録画像との間に遅延は無視できるので、正確に同期をとることができる。

（２）本発明の一態様では、前記センサーと前記発光部とを含むセンサーユニットを有し、前記信号取得部は、前記センサーの出力信号と前記発光部の発光および非発光信号とを含むセンサーユニット信号を取得することができる。

このように、センサーと発光部とをセンサーユニットとして一体化することで、センサーユニット信号として、センサー出力信号と発光部の発光および非発光信号とを間軸上で関連付けして送出することができる。

（３）本発明の一態様では、前記センサーユニット信号は、前記発光部の発光／非発光を識別するフラグと、前記センサーからのサンプリング信号とを含むデータ構造を有することができる。

こうして、センサーからのサンプリング信号と発光部の発光および非発光信号（フラグ）とを含んでセンサーユニット信号をパケット化して、センサー出力信号と発光部の発光および非発光信号とを間軸上で関連付けして送出することができる。

（４）本発明の一態様では、前記発光部は発光開始信号に基づいて発光させてもよい。この発光開始信号は、例えばセンサー等が取り付けられた器具が保持される保持具（例えば充電器）から器具が離れたタイミングや、運動開始を被験者に告知するタイミンクで生成することができ、運動開始と共に発光させることができる。

（５）本発明の一態様では、前記撮像部のフレーム周波数と、前記センサーのサンプリング周波数とは、前記発光および非発光信号の周波数より高くすることができる。こうして、センサー出力信号の各々には必ず発光および非発光信号が時間軸上で関連付けられ、撮像信号の各々には発光部の画像の有無が必ず記録されるので、発光および非発光信号及び発光部の画像記録を同期信号として採用することができる。

（６）本発明の他の態様は、
特定波長帯域の光に感度を有し、且つ被検出体に付されたマーカーを撮像する撮像部と、
前記被検出体に取り付けられ、前記被検出体の動きを検出するセンサーと、
前記被検出体および前記センサーの少なくとも一方に取り付けられ、前記特定波長帯域の光を出射する発光部と、
前記撮像部、前記センサー、および前記発光部からの出力に基づいて、前記被検出体の運動を解析する運動解析部と、
を有し、
前記運動解析部は、
前記発光部の発光および非発光の画像情報と前記マーカーの画像情報とを含む撮像信号を前記撮像部から取得し、且つ、前記センサーの出力信号と前記発光部の発光および非発光信号とを時間軸上で関連付けして取得し、前記発光および非発光の画像情報と前記発光および非発行信号とに基づいて、前記撮像信号および前記センサーの出力信号の同期をとる運動解析装置に関する。

本発明の他の態様によれば、（１）のようにしてセンサー出力信号と撮像信号とを取得することで、センサー出力信号と撮像信号との同期をとることができる。

（７）本発明の他の態様では、前記運動解析部は、互いに同期された前記撮像信号および前記センサーの出力信号に基づいて、前記被検出体の運動を解析することができる。

本発明の他の態様によれば、（１）のようにしてセンサー出力信号と撮像信号とを取得することで、互いに同期されたセンサー出力信号と撮像信号とに基づいて、被検査体の運度を正確に解析することができる。

（８）本発明のさらに他の態様は、
特定波長帯域の光に感度を有するマーカーと、センサーと、発光部とが装着された被検出体とを撮像部にて撮像し、
前記センサーにより前記被検出体の動きを検出し、
前記発光部より前記特定波長帯域の光を出射し、
運動解析部にて、前記発光部の発光および非発光の画像情報と前記マーカーの画像情報とを含む撮像信号を前記撮像部から取得し、且つ、前記センサーの出力信号と前記発光部の発光および非発光信号とを時間軸上で関連付けして取得し、前記発光および非発光の画像情報と前記発光および非発光信号とに基づいて、前記撮像信号および前記センサーの出力信号の同期をとり、互いに同期された前記撮像信号および前記センサーの出力信号に基づいて、前記被検出体の運動を解析する運動解析方法に関する。

本発明のさらに他の態様によれば、（１）のようにしてセンサー出力信号と撮像信号とを取得することで、互いに同期されたセンサー出力信号と撮像信号とに基づいて、被検査体の運度を正確に解析することができる。

本発明の一実施形態に係る運動解析装置のブロック図である。 図１に示すモーションキャプチャー装置を示す図である。 被検査体に含まれる運動器具の運動軌跡の一例を示す図である。 図１に示すセンサーユニットのブロック図である。 充電器に保持されたゴルフクラブを示す図である。 運動解析方法のフローチャートである。 運動解析中のクラブヘッドの軌跡を示す図である。 データ取得期間中の撮像フレーム、センサー出力信号、発光および非発光信号を示すタイミングチャートである。 同期がとられたセンサー出力信号と撮像信号とを示す図である。 信号取得部が設けられる運動解析部を有するホスト端末のブロック図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．運動解析装置の概要
本実施形態に係る運動解析装置１０は、図１に示すように、光学式モーションキャプチャー装置２０と、運動解析情報収集装置１００と、を含んで構成される。光学式モーションキャプチャー装置２０は、図１及び図２に示すように、好ましくは可視光帯域以外の特定波長帯域例えば赤外線帯域の光に感度を有し、被験者３０Ａに付されたマーカー２２を撮像する少なくとも一つ例えば３台の撮像部として、例えば赤外線カメラ２４Ａ〜２４Ｃを備えている。マーカー２２は、特定波長帯域の光に感度を有する部材、例えば赤外線反射部材にて形成され、被験者３０Ａの各部位に取り付けられる。なお、マーカー２２は、検出対象である運動器具例えばゴルフクラブ３０Ｂに取り付けられてもよい。被験者３０Ａ及び運動器器具３０Ｂを総称して被検出体３０と称する。赤外線カメラ２４Ａ〜２４Ｃは、赤外線を出射し、マーカー２２にて反射された赤外線画像を撮像することができる。光学式モーションキャプチャー装置２０は、例えば三角測量の原理に基づいて、三次元座標Ｘ，Ｙ，Ｚを測定することができる。

運動解析情報収集装置１００は、センサーユニット１１０と、光学式モーションキャプチャー装置２０及びセンサーユニット１１０からの各信号を取得する信号取得部１２０とを有する。

信号取得部１２０は、例えば図２に示すホスト端末としてのパーソナルコンピューター３００に設けることができる。

ここで、運動解析情報収集装置１００が取得する運動解析情報の対象は、図３に示す被検査体３０である被験者３０Ａと運動器具例えばゴルフクラブ３０Ｂとを挙げることができる。図３は、被験者３０Ａにより操作されるゴルフクラブ３０Ｂのクラブヘッド３１のスイング軌跡Ａを示している。スイング軌道Ａは、スイング起動位置Ｐ１、トップ位置Ｐ２、インパクト位置Ｐ３及びフォロースルートップ位置Ｐ４を含んでいる。

図１には、本実施形態に用いられるセンサーユニット１１０が装着されたゴルフクラブ３０Ｂと、ゴルフクラブ３０Ｂの保持具例えば充電器４０が示されている。充電器４０は、センサーユニット１１０に内蔵されるセンサーに給電する二次電池を充電する。

図１は、センサーユニット１１０がクラブシャフト３２に装着されたゴルフクラブ３０Ｂを模式的に示している。充電器４０は、スタンド型であり、クラブシャフト３２を静止状態に保持して、後述する接点を介してセンサーユニット１１０内の二次電池を充電することができる。センサーユニット１１０が取り付けられる位置は、クラブシャフト３２に限らず、例えばクラブヘッド３１などであってもよい。また、センサーユニット１１０は必ずしもゴルフクラブ３０Ｂに装着されるものに限らず、被験者３０Ａに取り付けられてもよい。

センサーユニット１１０は、図１に示すようにセンサー１１１と発光部１１４とを有する。つまり、発光部１１４はセンサー１１１に取り付けることができる。ここで、センサー１１１は所与の物理量を検出し、検出した物理量（例えば、加速度、角速度、速度、角加速度など）の大きさに応じた信号（データ）を出力することができる。本実施形態では、センサー１１１は、図４に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出する三軸加速度センサー１１２ｘ〜１１２ｚ（慣性センサーの一例）と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の角速度を検出する三軸ジャイロセンサー（角速度センサー、慣性センサーの一例）１１３ｘ〜１１３ｚとからなる６軸モーションセンサーを備えている。発光部１１４は、赤外線カメラ２４Ａ〜２４Ｃが感度を有する発光波長帯域の光である例えば赤外線を発光するＬＥＤにて構成することができる。

図４に示す制御部１１６は、各センサー１１２ｘ〜１１２ｚ及び１１３ｘ〜１１３ｚと、発光部１１４と、二次電池１１７とに接続されている。制御部１１６はさらに、充電器４０に接続可能である。

制御部１１６は、各センサー１１２ｘ〜１１２ｚ及び１１３ｘ〜１１３ｚの出力信号と発光部１１４の発光／非発光信号（発光および非発光信号）とを関連付け、例えばパケットにして通信部１１８に出力するデータ処理部１１６Ａを有する。図４に示す通信部１１８は、データ処理部１１６Ａから受け取ったパケットデータをホスト端末３００に送信する処理を行う。

制御部１１６は、発光部１１４を発光制御する発光制御部１１６Ｂを有することができる。発光制御部１１６Ｂからの発光／非発光信号は、データ処理部１１６Ａにも送出される。また、制御部１１６は、二次電池１１７を充電制御する充電制御部１１６Ｃを有することができる。制御部１１６はさらに、発光開始指示部１１６Ｄを有することができる。この他、制御部１１６はセンサー１１２ｘ〜１１２ｚ及び１１３ｘ〜１１３ｚのバイアス補正や温度補正の処理を行うようにしてもよい。なお、バイアス補正や温度補正の機能をセンサー１１１自体に組み込んでもよい。

図５は、図１に示す充電器４０及び測定対象の運動器具（ゴルフクラブ）３０Ｂの基本的構成例を示している。保持具として機能する充電器４０は、接地部４１と、接地部４１から上方に延びるシャフト保持部４２と、例えば接地部４１に設けられた充電回路４３と、シャフト保持部４２に設けられた２つの充電端子４４，４５を有している。ゴルフクラブ３０Ｂは、充電器４０の充電端子４４，４５に接触する被充電端子４３，４４を、クラブシャフト３２に有する。なお、ゴルフクラブ３０Ｂに設けられるセンサーユニット１１０は図５では図示が省略されている。

図４に示す制御部１１６に設けられた発光開始指示部１１６Ｄは、充電器４０からゴルフクラブ３０Ｂが離脱されることで、ゴルフクラブ３０Ｂの被充電端子４３，４４が充電器４０の充電端子４４，４５から離れた時を検出し、それに基づいて発光開始信号を生成することができる。発光制御部１１６Ｂは、発光開始信号にも基づいて発光部１１４の発光制御を開始することができる。

２．運動解析情報収集方法
以下に示す運動解析情報収集方法は、マーカー２２が取り付けられた被験者３０Ａの運動と、被験者に３０Ａの運動に基づくゴルフクラブ３Ｂの運動、例えば図３に示すクラブヘッド３１の軌道を解析する例である。なお、図１のようにセンサーユニット１１０の位置（シャフト）と求める軌道位置（クラブヘッド）とが異なる場合でも、ゴルフクラブ３０Ｂの角度が角速度センサー１１３ｘ〜１１３ｚから取得され、センサー１１１と一定距離にある例えば手の甲に取り付けたマーカー２２からセンサー位置が取得されれば、センサー位置から一定の距離にあるクラブヘッド３１の位置などを追跡することができる。

以下、運動解析情報収集方法を図６〜図９も参照して説明する。図６のスタート時には、ゴルフクラブ３０Ｂは図５に示す充電器４０に装着され静止状態である。このとき、センサーユニット１１０は、図７に示す既知の始点Ｐ０（充電器４０の位置）にあり、速度及び角速度は共に零である。これらが、始点Ｐ０での既知のデータとなる。

図６のステップＳ１では、図８のスタート時ｔ０から、撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃにて被験者３０Ａとゴルフクラブ３０Ｂとを含む被検査体３０の撮像を、所定の周期Ｐ１のフレーム周波数にて開始する。さらに、ゴルフクラブ３０Ｂが充電器４０に装着されている静止状態でのセンサー１１１からのセンサーユニット信号を取得する。つまり、図８のスタート時ｔ０から、静止状態にてセンサー出力データを所定の周期Ｐ２のサンプリング周波数でサンプリングして取得する。フレーム周期数は例えば１００Ｈｚから１ｋＨｚとすることができるが、これに限定されない。センサー出力信号のサンプリング周波数はフレーム周波数と一致させることが好ましいが、それに限定されない。

図６のステップＳ２では、ゴルフクラブ３０Ｂが充電器４０から離脱されたか否かが監視される。ゴルフクラブ３０Ｂが充電器４０から離脱されたことが取得されると（図６のステップＳ２での判断がＹＥＳ）、ステップ３に移行して発光開始指示部１１６Ｄが発光開始信号を生成する。それにより、図６のステップ４に示すように、発光部１１４は時刻ｔ１から点滅制御される。図８の第１期間（静止期間）Ｔ１での第１出力データの収集が終了し、第２期間（運動期間）Ｔ２での第２出力データの収集が開始される。

発光制御部１１６Ｂから発光部１１４に出力される発光／非発光信号の一例を図８に示す。図８に示すように、発光／非発光信号の周期Ｐ３は、撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃのフレーム周期Ｐ１及びセンサー１１１のサンプリング周期Ｐ２よりも大きい。換言すれば、撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃのフレーム周波数と、センサー１１１のサンプリング周波数とは、発光／非発光信号の周波数より高い。

図６のステップＳ５では、ゴルフクラブ３０Ｂが充電器４０に戻されたか否かが監視される。図６のステップＳ５での判断がＮＯであれば計測が継続される。ゴルフクラブ３０Ｂが充電器４０に装着されたことが取得されると（ステップ５での判断がＹＥＳ）、ゴルフクラブ３０Ｂが充電器４０に装着され後の第３期間Ｔ３で撮像信号とセンサーユニット信号（第３出力データ）が取得された後に、計測が終了される（ステップＳ６）。

図６のステップＳ１により運動解析のための計測が開始されて以降、図８の時刻ｔ０〜ｔ１までの第１期間Ｔ１にて静止状態でのセンサーユニット１１０及び撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃからの第１出力データが、信号取得部１２０にて取得される。図８の時刻ｔ１〜ｔ２の第２期間Ｔ２ではゴルフクラブ３０Ｂが充電器４０から離脱された以降の第２出力データが信号取得部１２０にて取得される。図８の時刻ｔ２〜ｔ１３での第３期間Ｔ３に第３出力データが、信号取得部１２０にて取得される。

図９は、通信部１１８を介してホスト端末３００に送信されるセンサーユニット信号を示している。なお、センサーユニット１１０の通信部１１８と、ホスト端末３０００の通信部（図９では図示せず）とは、好ましくはブルートゥース規格等を用いて無線接続されている。ただし、センサーユニットが取り付けられる物体の種類によっては、有線接続を用いても良い。

図９に示すように、例えばブルートゥース規格に適合するビット長のデータ構造のセンサーユニット信号は、所定ビット長のＸ，Ｙ，Ｚ軸サンプリングデータ（センサー出力信号）と、例えば先頭１ビットの発光／非発光フラグビット（発光および非発光信号）を含んでいる。発光／非発光フラグは、例えば「０」が非発光、「１」が発行を示す。このように、センサー出力信号と発光／非発光信号とが時間軸上で関連付けられている。

一方、図６のステップＳ１により運動解析のための計測が開始されて以降、図８の時刻ｔ０〜ｔ１までの第１期間Ｔ１と、時刻ｔ１からの第２期間Ｔ２にて、複数の撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃにて被検査体３０の撮像信号として、所定フレーム周期Ｐ１にて撮像フレームデータが取得されている。撮像フレームデータは、複数の撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃから有線または無線にてホスト端末３００に送信され、図１の信号取得部１２０にて取得される。

ここで、複数の撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃにて撮像された被検査体３０の画像では、センサーユニット１１０の発光部１１４が発光しているときには、発光部１１４がマーカー２２と同様にして画像中に記録される。一方、センサーユニット１１０の発光部１１４が発光していないときには、マーカー２２のみが画像中に記録される。つまり、複数の撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃにて撮像された画像には、センサーユニット信号の発光／非発光フラグに代えて、発光部１１４の有無が記録されていることになる。

よって、複数の撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃにて撮像された画像を解析することで、その画像中に発光部１１４が記録されているか否かを判別できる。図９は、発光／非発光フラグが「１」として最初に記録されたセンサーユニット信号のｎ番目のパケットと、最初に記録された発光部１１４が記録された（ｋ＋１）番目の撮像フレームデータとが、時間軸上で一致するデータ同士であることを示している。同様にして、発光／非発光フラグが「０」から「１」に変化した後のセンサーユニット信号のｍ番目のパケットと、発光部１１４が記録なしから記録有りに変化した後の（ｋ＋ｊ）番目の撮像フレームデータとが、時間軸上で一致するデータ同士であることを示している。

つまり、時系列で取得されるセンサーユニット信号と、時系列で取得される撮像フレーム信号とは、発光／非発光フラグ「１」と画像中の発光部１１４の存在とにより同期をとることができる。発光部１１４の発光は少なくとも１回で足りるが、図８に示すように周期Ｐ３にて周期的に発光させることで、同期をより正確にとることが可能となる。しかも、撮像カメラ２４Ａ〜２４Ｃのフレーム周波数と、センサー１１１のサンプリング周波数とは、発光／非発光信号の周波数より高いことで、発光／非発光フラグ「１」と画像中の発光部１１４とを同期信号として用いることが可能となる。

３．運動解析部及び運動解析方法
図１０は、上述した信号取得部１２０（２０２）を含む運動解析部２００が設けられたホスト端末３００を示している。ホスト端末３００は、運動解析部（ＣＰＵ）２００、通信部２１０、操作部２２０、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０、不揮発性メモリー２５０、表示部２６０を含んで構成されている。

通信部２１０は、光学式モーションキャプチャー装置２０及びセンサーユニット１１０から送信された信号を受信し、運動解析部２００に送る処理を行う。操作部２２０は、ユーザーからの操作データを取得し、運動解析部２００に送る処理を行う。ＲＯＭ２３０は、運動解析部２００が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。ＲＡＭ２４０は、運動解析部２００の作業領域として用いられ、ＲＯＭ２３０から読み出されたプログラムやデータ、操作部２２０から入力されたデータ、運動解析部２００が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する記憶部である。なお、本実施形態では特に、図７に示す初期位置Ｐ０，Ｐ５やインパクト位置Ｐ３についての既知のデータを、ＲＯＭ２３０またはＲＡＭ２４０に記憶しておくことができる。不揮発性メモリー２５０は、運動解析部２００の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記録する記憶部である。表示部２６０は、運動解析部２００の処理結果を文字やグラフ、その他の画像として表示するものである。表示部２６０は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、タッチパネル型ディスプレイ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）などである。なお、1つのタッチパネル型ディスプレイで操作部２２０と表示部２６０の機能を実現するようにしてもよい。

運動解析部２００は、ＲＯＭ２３０に記憶されているプログラムに従って、センサー部１００から通信部２１０を介して受信したデータに対する各種の計算処理や、各種の制御処理（表示部２６０に対する表示制御等）を行う。特に、本実施形態では、運動解析部２００は、信号取得部１２０（２０２）、演算部２０４、同期補正部２０６として機能する。

同期補正部２０６は、図８の第１〜第３期間Ｔ１〜Ｔ３に信号取得部１２０（２０２）にて時系列で取得された全信号を、図９に示すようにして同期をとる。

演算部２０４は、同期が一致した撮像信号とセンサーユニット信号とに基づいて、被検出体３０（３０Ａ，３０Ｂ）の運動を解析する。例えば、演算部２０４は、図８の第１期間Ｔ１に取得された位置Ｐ０についての既知のデータで初期化して、撮像信号から図７に示す位置Ｐ０〜Ｐ５及びそれらの各位置Ｐ０〜Ｐ５間の各位置Ｐ（ｔ）が得られる。また、センサー１１１からのセンサー信号から、各位置Ｐ０〜Ｐ５及びそれらの各位置Ｐ０〜Ｐ５間での各位置Ｐ（ｔ）での加速度Ａ（ｔ）及び角速度ω（ｔ）が得られる。各位置での加速度センサー１１２ｘ〜１１２ｚからのデータを１階時間積分することで、あるいは各位置Ｐ（ｔ）を１回微分することで、各位置Ｐ（ｔ）での速度Ｖ（ｔ）を得ることができる。あるいは、２種の方法で得られた速度Ｖ（ｔ）に基づいて、速度Ｖ（ｔ）の誤差を補正することができる。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、本発明の測定対象物体は、好適にはゴルフクラブ、テニスラケット等の運動器具に適用することができるが、これに限定されない。

上述した実施形態では、センサー１１１と発光部１１４とをセンサーユニット１１０として一体化させ、発光部１１４をセンサー１１１に取り付けたが、それに限定されない。センサー１１１と発光部１１４とを被検査体３０に別々に取り付けてもよいが、要は、ホスト端末３００の信号取得部１２０（２０２）が、センサー１１１の出力信号と発光部１１４の発光／非発光信号とを時間軸上で関連付けして取得できればよい。

１０ 運動解析装置、２０ 光学式モーションキャプチャー装置、２２ マーカー、２４Ａ〜２４Ｃ 複数の撮像部、３０ 被検査体、３０Ａ 被験者、３０Ｂ 運動器具、４０ 充電器（保持具）、１００ 運動解析情報収集装置、１１０ センサーユニット、１１１、１１２ｘ〜１１２ｚ，１１３ｘ〜１１３ｚ センサー、１１４ 発光部（ＬＥＤ）、１１６ 制御部、１１６Ａ データ処理部、１１６Ｂ 発光制御部、１１６Ｃ 充電制御部、１１６Ｄ 発光開始指示部、１１７ 二次電池、１１８ 通信部、１２０，２０２ 信号取得部、２００ 運動解析部、３００ ホスト端末、Ｐ１ 撮像フレーム周期、Ｐ２ センサー出力サンプリング周期、Ｐ３ 発光周期

Claims (8)

1. 特定波長帯域の光に感度を有し、且つ被検出体に付されたマーカーを撮像する撮像部を備えた光学式モーションキャプチャー装置に用いられる運動解析情報収集装置であって、
   前記被検出体に取り付けられ、前記被検出体の動きを検出するセンサーと、
   前記被検出体および前記センサーの少なくとも一方に取り付けられ、前記特定波長帯域の光を出射する発光部と、
   前記撮像部、前記センサーおよび前記発光部からの信号を取得する信号取得部と、
   を有し、
   前記信号取得部は、前記発光部の発光および非発光の画像情報と前記マーカーの画像情報とを含む撮像信号を前記撮像部から取得し、且つ、前記センサーの出力信号と前記発光部の発光および非発光信号とを時間軸上で関連付けして取得することを特徴とする運動解析情報収集装置。
2. 請求項１において、
   前記センサーと前記発光部とを含むセンサーユニットを有し、前記信号取得部は、前記センサーの出力信号と前記発光部の発光および非発光信号とを含むセンサーユニット信号を取得することを特徴とする運動解析情報収集装置。
   前記信号取得部は、
3. 請求項２において、
   前記センサーユニット信号は、前記発光部の発光および非発光を識別するフラグと、前記センサーからのサンプリング信号とを含むデータ構造を有することを特徴とする運動解析情報収集装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、
   前記発光部は、発光開始信号に基づいて発光することを特徴とする運動解析情報収集装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記撮像部のフレーム周波数と、前記センサーのサンプリング周波数とは、前記発光および非発光信号の周波数より高いことを特徴とする運動解析情報収集装置。
6. 特定波長帯域の光に感度を有し、且つ被検出体に付されたマーカーを撮像する撮像部と、
   前記被検出体に取り付けられ、前記被検出体の動きを検出するセンサーと、
   前記被検出体および前記センサーの少なくとも一方に取り付けられ、前記特定波長帯域の光を出射する発光部と、
   前記撮像部、前記センサー、および前記発光部からの出力に基づいて、前記被検出体の運動を解析する運動解析部と、
   を有し、
   前記運動解析部は、
   前記発光部の発光および非発光の画像情報と前記マーカーの画像情報とを含む撮像信号を前記撮像部から取得し、且つ、前記センサーの出力信号と前記発光部の発光および非発光信号とを時間軸上で関連付けして取得し、前記発光および非発光の画像情報と前記発光および非発行信号とに基づいて、前記撮像信号および前記センサーの出力信号の同期をとることを特徴とする運動解析装置。
7. 請求項６において、
   前記運動解析部は、互いに同期された前記撮像信号および前記センサーの出力信号に基づいて、前記被検出体の運動を解析することを特徴とする運動解析装置。
8. 特定波長帯域の光に感度を有するマーカーと、センサーと、発光部とが装着された被検出体とを撮像部にて撮像し、
   前記センサーにより前記被検出体の動きを検出し、
   前記発光部より前記特定波長帯域の光を出射し、
   運動解析部にて、前記発光部の発光および非発光の画像情報と前記マーカーの画像情報とを含む撮像信号を前記撮像部から取得し、且つ、前記センサーの出力信号と前記発光部の発光および非発光信号とを時間軸上で関連付けして取得し、前記発光および非発光の画像情報と前記発光および非発光信号とに基づいて、前記撮像信号および前記センサーの出力信号の同期をとり、互いに同期された前記撮像信号および前記センサーの出力信号に基づいて、前記被検出体の運動を解析することを特徴とする運動解析方法。

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