JP2014017635A - 走行競技の順位判定方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走行競技の順位判定のデジタルカメラの撮影画素として同時読み出し可能なCMOSを用い、広い範囲を広域画素領域で撮影してモニターに表示して、カメラ位置やピント等を調整して、広域画素領域内で判定線を含む狭い挟域画素領域を選択設定し、撮影開始後はCMOSの前記挟域画素領域のみを選択して稼働させ、その画像データを大容量メモリに取り込んで記憶し、これを所定時間間隔で連続して挟域画素領域の画像データを順次大容量メモリに取り込んで記憶し、大容量メモリに記憶し蓄積された画像データを時間経過順に読み出して、並べて全体合成画像を作成し、全体合成画像に基づいて競技対象の順位を判定する。
【選択図】図2
Description
この写真判定は、例えば、特許文献1に開示されているように、連続移動するフィルムにスリットカメラで連続撮影し、判定写真を撮影して判定作業を行っていた。
近時、機材のデジタル化に伴い、撮影画像の取得としてデジタルカメラが普及しているが、特許文献2に開示されているように、ゴールライン上だけ1列にCCD画像素子を並べたデジタルカメラを用い、フィルムのスリットカメラと同様にゴールライン上だけ撮影するようにし、このため映像画像素子の1ライン分だけしか撮影できないので正確にゴールラインに合わせて配置し、所定時間ライン上のピクセルを使って撮影してその映像をメモリーに繰り返し連続的に記憶させ、このように、ゴールした瞬間を連続的撮影し、これを時間順に経過に従って順次並べ全体の判定写真を作成している。
これを解決するために、広い範囲を撮影するCMOS撮像素子のエリアセンサを使用することも考えられるが、ローリングシャッター方式で露光を行うCMOSを使用した写真には、画像の下部にある動く被写体が上部にある動く被写体よりも右ないし左へ前進したように見える歪みが生じ、実際には同着であるにもかかわらず下部の競技者が上部の競技者より前進した不公平な判定写真となるため、採用することができない。
これは、ローリングシャッター方式では走査線ごとに順次信号電荷の蓄積を行っており、画面最上部の走査線から最下部の走査線に至るのに1/30secを要し、画面上部と下部で露光タイミングが異なるために起こる現象である。
請求項2の発明は、請求項1に記載の走行競技の順位判定方法において、前記判定線はゴールラインであることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の走行競技の順位判定方法において、前記判定線はゴールラインとするともに、スタートラインとし該スタートラインでの状況の全体合成画像も作成してフライング判定を判定することを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項4に記載の走行競技の順位判定装置において、前記所定時間間隔は、1/2000〜1/33000secであることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項4又は5に記載の走行競技の順位判定装置において、前記広い範囲を撮影する広域画素領域は1088×2048ピクセルであり、前記スリット範囲に対応する挟域画素領域は縦長の1〜3×2048ピクセルであることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項4又は5又は6に記載の走行競技の順位判定装置において、前記カメラにはプリズムを用いて入射光を赤緑青の三色に分光して、それぞれを前記同時読み出し可能な3コのCMOSに入力して、それぞれの画像データを前記メモリーに取り込むことを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項4又は5又は6又は7に記載の走行競技の順位判定装置において、前記判定線はゴールラインとするとともに、スタートラインとし該スタートラインでの状況の全体合成画像も作成する全体合成画像形成装置を設け、該作成した全体合成画像を表示するモニターを設け、該全体合成画像に基づいて走行競技において競技対象のフライングを判定するともに、競技対象の順位を判定する。
請求項6の発明によれば、デジタルカメラ内でプリズムを用いて入射光を赤緑青の三色に分光して、RGBの3個の同時読み出し可能なCMOS画像素子を用いているので、再生した画像に微細なずれがなく、より正確に着順を判定できる。
更に、本発明の請求項3及び8の走行競技の順位判定方法及び装置の発明によれば、同じ順次判定の方法及び装置で、スターラインでのフライング判定やレース成立判定等を正確に判定することができる。
走行競技の順位判定のデジタルカメラ1は、撮影イメージセンサ(撮影画素)として同時読み出し可能なCMOSを用いるが、広い範囲を広域画素領域Aで撮影して広い範囲をモニターに表するために、図1(a)に示すように、広い範囲を撮影する広域画素領域Aは1088×2048ピクセル(Pixel)Aであり、図1(a)はこれに対応する操作用モニター5及び審判用モニター6の画面でもある。この画像は常時、1/30〜1/90secの撮影の所定時間間隔で伝送し、操作用モニター5及び審判用モニター6でこの広い範囲の視野を表示している。
この図1(a)の画面で判定線であるゴール付近を確認し、画像のピント合わせや、明暗・コントラストの調整をして撮影条件を整える。
こうして、スリット状の挟域画素領域BでのゴールラインGのみを所定時間毎(1/2000〜1/33000sec)で連続撮影し、得られたスリット状の連続画像データを時間順に並べたのが図1(b)の全体合成画像Cである。この画像から判るように横軸は時間軸であるので、全体合成画像C上より右側に位置する競技者Kが先着であることが容易に判定できる。なお、前記所定時間は本実施例では1/2000secとしたが、1/33000secまでが現実的に使用できるが、時間が短ければより正確な合成画像が得られるが、大容量メモリ33を更に大容量にしなければならす、処理時間の長くなるので、これらを勘案して設定すればよい。
なお、広い範囲の撮影間隔は、広域画素領域Aを使用して、競技以外の時間帯では1/30〜1/90secに合う時間間隔の画像データを使用して、常時、広い範囲の画像を操作用モニター5及び審判用モニター6に表示できるようになっている。
先ず、デジタルカメラ1で判定線であるゴールラインGを含む図1(a)の範囲を撮影し、デジタルカメラ1の雲台15を稼働してカメラの位置や傾きを調整してゴールラインGを含む画像Aに固定し、次に、広い画面で画像のピント合わせや、明暗・コントラストの調整をするが、デジタルカメラ1のレンズ11の光はプリズム12で赤(R)緑(G)青(B)の3原色に分光して、この3原色に対応して、それぞれに同時読み出し可能なCMOS13b,13g,13rを配置している。
この同時読み出し可能なCMOS(Complementary Metal-oXide Semiconductor)のイメージセンサーはそれぞれの画素が独立して読み出し可能に接続されるので、従来のCCDやローリング型のCMOSのように各画素が相互に連結する形式とは異なり、1個1個が独立しており、広域画素領域Aと狭域画素領域Bの稼働を時間的に重ならないかぎり別途に読み出しが可能であるのである。したがって、本発明は所謂グローバルシャッター方式であり、同時読み出し可能なので配置される画素により画像データの出力に遅れや時間差が生じない特徴があり、着順の判定に公平性が担保され好適である。
なお、従来の、CMOSのローリングシャッター方式とは、CMOS上の光電変換素子に同時に入射した光を信号電荷として蓄積する際に、各画素が相互に連結した走査線ごとに蓄積と信号出力を行い、出力した時点から再び次の信号電荷の蓄積を開始するという動作的特徴をもつ方式である。したがって、画面最上部の走査線から最下部の走査線まで読み出しが及ぶのに時間を要し、画面上部と下部で露光にタイムラグが生じるので、この方式で露光を行った写真は、画像の下部にある動く被写体が上部にある動く被写体よりも右ないし左へ前進したように見える歪みが生じる。
これに対し本発明で採用したグローバルシャッター方式では、全ピクセル(画像全体、全走査線)の光電変換素子に同時に入射した光を蓄積した後、全て同時に読み出す動作が行われる。そのため、画像内のどの走査線においても信号電荷の蓄積は全て同じ時点で起こり、露光のタイムラグはなく(時間差はなく)画像が歪む現象は生じない。
挟域画素領域Bを稼働させるには画像領域切替回路14を使用するが、制御装置本体3を介して、図1(a)の広い撮影範囲の画像Aを操作用モニタ4を見ながら操作盤5によって設定され、これらの制御信号は画像処理装置本体3から、撮影側Lの画像処理装置2に制御信号伝送ライン221によって伝送される。
そして、競技が開始され挟域画素領域Bは画像領域切替回路14で稼働する画素領域が切替わり、稼働領域もこの挟域画素領域Bに切り替わる準備段階となり、所定時間隔も1/30〜1/90secから1/2000〜1/33000secに切り替わる準備段階になり、広い範囲の視野の画像中にスリット範囲Bが操作用モニタ4に表示さるれ、すなわち、図1(a)で、広い範囲の画像Aの中にスリット状の狭域画素領域Bが表示されるようになっており、狭域画素領域Bの位置を操作者Nが操作する操作盤5によって移動させ、移動した挟域画素領域Bが固定設定されようになっている。
この撮影対象である判定線を含む狭いスリット範囲Bを設定して、対応する挟域画素領域Bを選択して設定すれば競技を撮影する準備が整う。そして、競技が開始され競技者Kの先頭がゴールラインG付近の所定位置は達するとことを操作用モニタ4、或いは、目視で確認すると、クラッチ51を踏んでデジタルカメラ1の競技撮影も開始する。
撮影開始後は同時読み出し可能なCMOS13の挟域画素領域のみを選択して切り替え画像Bを画像信号伝送ライン222から伝送するが、この少なくした挟域画素領域Bの画像データを画像伝送回路21から、画像信号伝送ライン222を介して、入出力回路31から中央信号制御装置32を経て大容量メモリ33に取り込んで記憶し、これを所定時間(1/2000〜1/33000sec)、本実施例では1/2000secの時間間隔で連続して繰り返してスリット範囲の画像データを順次に大容量メモリ33に取り込んで記憶し蓄積する。なお、図2では画像信号伝送ライン222は制御信号伝送ライン221と別に記載しているが、周波数帯や信号形式を変える等して同一ケーブルで伝送しても良いことは勿論である。
したがって、競技開始前は広い範囲の視野の画像が、操作用モニタ4及び審判用モニタ6に表示されるが、競技開始し競技中は挟域画素領域Bの画像データであるスリット範囲Bの時間経過で変化する画像が、操作用モニタ4及び審判用モニタ6に表示されることになる。もっとも、この時間はスリット範囲Bの画像では無意味であるので、別途のイメージ画像に切り替えてもよい。そして、競技終了後には上記の審判用モニタ6に着順判定用の全体合成画像Cの表示に切り替わる。
なお、中央信号制御装置32には、外部制御信号7の伝送ラインを設けて、遠隔操作するようにしてもよい。
ステップS1で、判定画像写真の作成工程をスタートすると、先ず、ステップS2でデジタルカメラ1で、ゴールラインGを含む広い範囲(広範囲)Aを撮影し、広範囲Aの画像を操作用モニタ4に表示し、ステップS3で、操作者Nは操作用モニタ4の画像を見ながら、画像におけるピント合わせや、明暗・コントラストの調整し、後工程で合成画像Cに作成した場合の最適状態に操作盤5で設定する。
次に、ステップS4では、ゴールラインGを含む広い範囲Aの画面で、スリット状の撮影範囲Bを表示させ、その撮影範囲BとゴールラインGとを一致させ、この状態を固定するように設定し、ステップ5で競技の撮影待機の状態する。このステップS1からS5までが撮影準備の工程である。
その後、ステップ8では、操作者はゴールラインGの状況を目視し、最後尾の競技者KがゴールラインGを通過した後、すなわち、スリット状の撮影範囲Bを通過した後に、操作者5のクラッチ51を離してOFFにし、競技の撮影を終了する。
そして、ステップ9以下で判定用画像作成の工程に移るが、ステップ9でスリット状の撮影した連続した画像データを、大容量メモリ33から読み出し、時間経過順につなぎ合わせ、判定用の全体合成画像Cつなぎあわせて、判定用の全体合成画像Cを作成する。この作成した全体合成画像Cをステップ10で審判用モニタ6に表示し、審判員はこの画面を詳細に検討し着順を判定して、ステップ11で判定画像写真の作成工程を終了する。
実施例2では、走行競技の順位判定方法及び装置は実施例1と同じであるが、スタートでのフライング判定の方法及び装置が加わるので、これを図4、図5に沿って方法及び構成を説明する。
競艇競技(ボートレース)の判定写真は、スタート時とゴール時の2回計撮影を行うが、ボートレースのコースには一本だけ線が引かれていて、スタートラインSでありゴールラインGでもある(正式名称はスタートライン)。このゴール時の1回のみ撮影を行う競輪等の他の公営競技と異なる。
競艇競技(ボートレース)でスタート時にも撮影を行うのは、波間を漂うボートレースの場合、スタートラインSに選手が整列することが困難であり、フライングの判定を必要とするため、スタート時にも撮影を行なう必要がある。実施例2の装置の構成は実施例1の構成同じであり、図2の審判用モニターでスター時の判定画像写真を作成する構成が加わるだけである。なお、スタートでのスリット状の連続画像の作成手順は、実施例1でのゴールでの作成手順と同じであり、判定画像写真の作成工程もスタート時刻がスタート時点となるだけで、基本的に同じある。
ここで、スタートでの競技選手は、スタート時点(0秒)にスタートラインSを超えてはいけない。かつ、スタート時点(0秒)から1秒経過するまでに、スタートラインSを超えなければいけないとうう義務が課せられている。したがって、競技選手は、スタート時点ではスタートラインSを超えず、スタート時点から1秒後には通過していられるタイミングを狙って、スタートラインに向かって加速する。
なお、(1)での撮影開始までの待ち時間を、ソフト的に改変でき、指定された秒数で撮影が開始されるようにすることができる。これは、n秒前の予告信号のnが競技場によって異なるためである。
これを図5(a)の判定写真は、スタートでのスリット画像を時間経過順に並べた全体合成画像で、フライングの判定とレース成立判定を行う画像で、スタート0秒でのスリット画像にはどの選手もスタートラインSのX1を超えていないので、フライングは無い判定される。さらに、図5(b)の判定写真は、ゴールでの時間経過順に並べた全体合成画像で、1秒後のスタートラインSであるX2を全ての選手がX2を超えているので、レースは成立したものと判定される。
すなわち、スタート時の判定写真撮影の際は、スタート時点(0秒)の少し前(0.5秒前)から、スタート時点(0秒)から1秒経過した少し後(0.5秒)」まで撮影を行い、デジタルカメラ1が信号を受け取り、この設定に従って自動で撮影する。その後、競技選手の周回中はスリット画像の撮影が中断される。
実施例2では、同じ順次判定の方法及び装置を用いて、スターラインでのフライング判定やレース成立判定等を正確に判定することができる。
更に、前記の所定時間間隔で1/2000〜1/33000secであれば、確実に着順判定の合成全体画像を作成できる。
更に、デジタルカメラで光を3色に分光してRGBの3個の同時読み出し可能なCMOS画像素子を用いれば、再生した画像に微細なずれがなく、より正確に着順を判定できる。
この場合、広い範囲の撮影間隔は、挟域画素領域Bの撮影間隔の1/2000〜1/33000secにする必要はなく、この挟域画素領域Bの撮影間隔のうち、広域画素領域Aで使用する1/30〜1/90secに合う時間間隔の画像データを間引いて使用すればよく、常時、広い範囲の画像を操作用モニタ4及び審判用モニタ6に表示できる。
すなわち、同時読み出し可能なCMOSのイメージセンサーはそれぞれの画素が独立して読み出し可能に接続され、1個1個が独立しており、広域画素領域Aと狭域画素領域Bの稼働を時間的に重ならないかぎり、別途に読み出しが可能であるのであるので、画像領域切替回路14によって広域の1088×2048ピクセルAによる画像データは、厳密な判定のために記憶される必要もないのでそのまま映像、間引き処理してダウンサイズで別途に画像処理装置を設けて、操作用モニタ4及び審判用モニタ6に競技の実況を表示し、競技終了後には上記の審判用モニタ6に着順判定用の全体合成画像Cの表示に切り替えるようにしても良い。
同じ順次判定の方法及び装置を用いて、スターラインでのフライング判定やレース成立判定等を正確に判定することができる。
C・・全体合成画像(着順判定用画像)、G・・ゴールライン、K・・競技者、
L・・撮影側、M・・監視側(審判室)、N・・操作者
X1・・スタート0秒でのスリット画像、X2・・スタート1秒後でのスリット画像、
1・・デジタルカメラ、11・・レンズ、12・・プリズム、
13, 13r,13g,13b ・・同時読み出し可能なCMOS,
14・・画像領域切替回路、15・・雲台、
2・・画像処理装置、21・・画質調整回路、22・・画像伝送回路、
221・・制御信号伝送ライン、222・・画像信号用伝送ライン、
3・・画像処理装置本体(PC)、31・・入出力回路、32・・中央信号制御装置、
33・・大容量メモリ、34・・CPU、35・・HDD、36・・ビデオ回路
4・・操作用モニタ、
5・・操作盤、51・・クラッチ、52・・全画面とスリット画面の選択装置、
6・・審判用モニタ
Claims (8)
- 走行競技の順位判定のデジタルカメラの撮影画素として同時読み出し可能なCMOSを用い、
広い範囲を広域画素領域で撮影して広い範囲をモニターに表示して、デジタルカメラ位置や傾き・画面のピント・明暗・コントラストを調整して、同じ広域画素領域内で撮影対象である判定線を含む狭いスリット範囲を設定して該スリット範囲に対応する挟域画素領域を選択設定し、
撮影開始後は前記CMOSの前記挟域画素領域のみを選択し、この挟域画素領域の画像データを大容量メモリに取り込んで記憶し、これを所定時間間隔で連続して繰り返してスリット範囲の挟域画素領域の画像データを順次前記大容量メモリに取り込んで記憶し、
該大容量メモリに記憶し蓄積された画像データを時間経過順に読み出して、時間経過順に並べて全体合成画像を作成し、該作成した全体合成画像に基づいて走行競技において競技対象の順位を判定することを特徴とする走行競技の順位判定方法。 - 前記判定線はゴールラインであることを特徴とする請求項1に記載の走行競技の順位判定方法
- 前記判定線はゴールラインとするともに、スタートラインとし該スタートラインでの状況の全体合成画像も作成してフライング判定を判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の走行競技の順位判定方法。
- 走行競技の順位判定のデジタルカメラの撮影画素として同時読み出し可能なCMOSを用い、
広い範囲を広域画素領域で撮影して広い範囲をモニターに表示して、デジタルカメラ位置や傾き・画面のピント・明暗・コントラストを調整して、同じ広域画素領域内で撮影対象である判定線を含む狭いスリット範囲を設定して、該スリット範囲に対応する挟域画素領域を選択する選択回路を設け、
撮影開始後は前記CMOSの前記狭いスリット範囲の挟域画素領域の画素のみを選択して、該選択された画像データを大容量メモリに取り込んで記憶する記憶装置と処理装置を設け、これを所定時間間隔で連続して繰り返してスリット範囲の挟域画素領域の画像データを順次前記大容量メモリに取り込んで記憶する処理装置を設け、
該大容量メモリに記憶し蓄積された画像データを時間経過順に読み出して、時間経過順に並べて全体合成画像を作成する全体合成画像形成装置を設け、該作成した全体合成画像を表示するモニターを設け、該全体合成画像に基づいて走行競技において競技対象の順位を判定することを特徴とする走行競技の順位判定装置。 - 挟域画素領域で撮影する前記所定時間間隔は、1/2000〜1/33000secであることを特徴とする請求項4に記載の走行競技の順位判定装置。
- 前記広い範囲を撮影する広域画素領域は1088×2048ピクセルであり、前記スリット範囲に対応する挟域画素領域は縦長の1〜3×2048ピクセルであることを特徴とする請求項3又4に記載の走行競技の順位判定装置。
- 前記カメラにはプリズムを用いて入射光を赤緑青の三色に分光して、それぞれを前記同時読み出し可能な3コのCMOSに入力して、それぞれの画像データを前記メモリーに取り込むことを特徴とする請求項4又は5又は6に記載の走行競技の順位判定装置。
- 前記判定線はゴールラインとするとともに、スタートラインとし該スタートラインでの状況の全体合成画像も作成する全体合成画像形成装置を設け、該作成した全体合成画像を表示するモニターを設け、該全体合成画像に基づいて走行競技において競技対象のフライングを判定するともに、競技対象の順位を判定することを特徴とする請求項4又は5又は6又は7に記載の走行競技の順位判定装置。
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