JP2015073823A - 運動解析方法、および運動解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運動動作の時間軸を調整する運動解析方法、および運動解析装置を提供する。【解決手段】慣性センサー１０からの出力を用いて、運動動作に含まれる複数の動作を特定し、複数の動作の各々の動作時間を算出し、動作時間の各々の時間軸を調整し、調整された時間軸に基づいて動作の動作情報を出力することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、運動解析方法、および運動解析装置に関する。

ゴルフ、テニス、野球などの運動解析装置は、たとえばスイング動作といった運動の解析にあたって用いられる。運動解析装置は、スイング器具、手、または腕に慣性センサーが装着され、慣性センサーの出力に基づき、スイング動作の各動作が特定される。たとえばユーザーによるスイング動作時には、振られたスイング器具の姿勢が時間軸に従って変化する様子が、慣性センサーからの出力に基づき特定される。各動作が特定されると、運動解析装置は特定された動作のタイミングをユーザーにガイドする。こうした運動解析装置の一具体例として、たとえば特許文献１に開示されるように携帯端末装置、スイングの測定方法及び測定プログラムが挙げられる。

特開２０１０−６８９４７号公報

一般的にゴルフ、テニス、野球などのスポーツで、ボールを打つスイング動作（運動）は、大まかに、ボールを打つ前の動作と、ボールを打つ動作およびボールを打った後の動作との２つの動作に分けられる。
たとえば、ゴルフスイングでは、ボールを打つ前の動作であるゴルフクラブを開始位置からトップまで振り上げるバックスイングと、ボールを打つ動作であるトップから振り下ろしボールに当てる（インパクト）までのダウンスイングおよびボールを打った後の動作であるインパクト後からフィニッシュまでのフォロースルーとの２つの動作で構成されている。ゴルフスイングにおいて、ダウンスイングおよびフォロースルーにかかる時間は、バックスイングにかかる時間に比べて、かなり短くなる。
このような、スイング動作を、運動解析装置で解析し、結果を同じ単位幅の時間軸で表示した場合、かかる時間が短いボールを打つ動作およびボールを打った後の動作の解析結果がわかりにくいという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる運動解析方法は、慣性センサーからの出力を用いて、運動動作に含まれる複数の動作を特定し、前記複数の動作の各々の動作時間を算出し、前記動作時間の各々の時間軸を調整し、調整された時間軸に基づいて前記動作の動作情報を出力する、ことを特徴とする。

このような、運動解析方法によれば、慣性センサーが取り付けられている部位を運動動作させることで、慣性センサーから慣性データを取得することができる。その慣性データから、複数の動作を特定する。特定された複数の動作の動作時間を比較し、長い動作時間の時間幅（時間軸の長さ）に、短い動作時間の時間幅（時間軸の長さ）が略同一となるように調整する。短い動作時間の時間幅を広げることで、運動動作の分析の際の可読性を向上することができる。

［適用例２］上記適用例にかかる運動解析方法において、前記慣性センサーは複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーを含み、前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和である総和データを用いて、前記複数の動作を特定する、ことを特徴とする。

［適用例３］上記適用例にかかる運動解析方法において、前記総和データを用いて、スイングにおけるインパクトのタイミングを検出し、前記インパクトのタイミングを基準に前記スイングの各動作を検出する、ことを特徴とする。

［適用例４］上記適用例にかかる運動解析方法において、前記総和データが最大となるタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出する、ことを特徴とする。

このような、運動解析方法によれば、総和データから運動動作の複数の動作を特定することができる。総和データから求められたインパクトのタイミングに基づいて、スイングの各動作を特定することができる。

［適用例５］上記適用例にかかる運動解析方法において、前記複数の動作は、第１の動作と、第２の動作とを含み、前記慣性データより算出された、前記第１の動作の動作時間と、前記第２の動作の動作時間とを、時間軸の長さが略同一となるように調整する、ことを特徴とする。

［適用例６］上記適用例にかかる運動解析方法において、前記第１の動作はバックスイングであり、前記第２の動作はダウンスイングであることを特徴とする。

このような、運動解析方法によれば、運動動作は、第１の動作と、第２の動作とを含んだ複数の動作である。第１の動作の動作時間と、第２の動作の動作時間との時間軸の長さを略同一になるように調整することで、第１の動作と、第２の動作とを対比して分析する際の可読性を向上することができる。

［適用例７］上記適用例にかかる運動解析方法において、前記複数の動作のうち、関心動作の時間軸の長さを他の動作の時間軸よりも長く調整することを特徴とする。

［適用例８］上記適用例にかかる運動解析方法において、前記調整された時間軸に基づいて、前記運動動作の動作情報を表示する、ことを特徴とする。

このような、運動解析方法によれば、複数の動作のうち、関心を向けた動作である関心動作の時間幅（時間軸の長さ）を、他の動作の時間幅（時間軸の長さ）よりも、長く調整し、表示することで、関心動作と、他の動作とを、対比して分析する際の可読性を向上することができる。

［適用例９］本適用例にかかる運動解析装置は、慣性センサーと、前記慣性センサーから出力される慣性データを取得するデータ取得部と、前記慣性データから複数の動作を特定する動作特定部と、を備えており、前記動作特定部は、前記複数の動作の各々の動作時間を算出する時間算出部と、前記動作時間の各々の時間軸を調整する時間軸調整部と、調整された前記時間軸に基づいて前記複数の動作の各々の動作情報を出力する動作情報出力部と、を備えている、ことを特徴とする。

このような、運動解析装置によれば、データ取得部は、慣性センサーが取り付けられている部位を運動動作させることで、複数の動作における慣性センサーから出力される慣性データを取得する。動作特定部は、慣性データから複数の動作を特定する。時間算出部は、複数の動作の各々の動作時間を算出する。時間軸調整部は、複数の動作の各々の動作時間の時間軸を調整する。これにより、運動動作は、選別され、選別した各々の動作の時間幅（時間軸の長さ）を略同一に調整する。動作情報出力部は、調整された時間軸に基づいて複数の動作の各々の動作情報を出力する。これにより、スイングの開始から、スイングの終了までの一連の動作をユーザーが視覚的に確認でき、可読性を向上することができる。

本実施形態にかかる運動解析装置の構成例を示す図。 慣性センサーの取り付け位置の一例を示す図。 運動解析の全体処理の一例を示すフローチャート。 動作特定（リズム検出）処理の一例を示すフローチャート。 時間軸調整処理の一例を示すフローチャート。 運動解析装置による運動解析の表示の一例を示す図。

本発明にかかる運動解析装置の一実施形態として、ゴルフクラブを用いてスイングの解析を行う運動解析装置を、図面を参照して説明する。
ここでゴルフクラブを用いたスイング動作について簡単に説明する。
まず、スイングの開始とは、ゴルフクラブをかまえてスイングを始める状態を示す。バックスイングとは、スイングの開始からゴルフクラブのヘッド（打面）を最上点まで振り上げる動作である。スイングのトップ（トップ）とは、ヘッドが振り上げられたときの最上点を示す。トップでの溜めとは、ヘッドが最上点にとどまっている状態を示す。ダウンスイングとは、トップからゴルフクラブを振り下ろし、インパクトの直前までの動作である。インパクトとは、ヘッドをボールに当てた状態を示す。フォロースルーとは、インパクトからスイングの終了（フィニッシュ）までの動作である。
なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。また、実施形態は一例であり、構成要素（各部）の一部を省略したり、構成要素を付加したりといった構成としてもよい。

１．運動解析装置の構成
図１は、本実施形態にかかる運動解析装置の構成例を示す図である。
本実施形態にかかる運動解析装置１の構成について、図１を参照して説明する。

本実施形態の運動解析装置１は、慣性センサー１０、処理部２０、操作部３０、表示部４０、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０、ＲＡＭ（Random Access Memory）６０、不揮発性メモリー７０、記録媒体８０を含んで構成される。

本実施形態では、慣性センサー１０に角速度を検出する角速度センサーが組み込まれている。角速度センサーは、運動動作としてのスイング動作に応じて発生する複数軸の軸回りの角速度を検出し、各軸回りの角速度の慣性データを出力する。なお、角速度センサーは、１つの素子で複数軸の軸回りの角速度を検出可能な多軸センサーであってもよいし、１つの素子で１軸の軸回りの角速度を検出可能な１軸センサーを複数個実装したセンサーであってもよい。

操作部３０は、ユーザーから入力された操作データを取得し、処理部２０に送る処理を行う。操作部３０は、たとえば、タッチパネル型ディスプレイ、ボタン、キー、マイクなどである。

表示部４０は、処理部２０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４０は、たとえば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、タッチパネル型ディスプレイ、ＨＭＤ（Head Mounted Display）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３０、および表示部４０の機能を実現するようにしてもよい。

ＲＯＭ５０は、処理部２０が各種の計算処理や制御処理を行うための基本プログラムや基本プログラムで用いるデータなどを記憶している。

ＲＡＭ６０は、処理部２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ５０や記録媒体８０から読み出されたプログラムやデータ、操作部３０から入力されたデータ、処理部２０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。

不揮発性メモリー７０は、処理部２０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憶する記憶部である。

記録媒体８０は、各種のアプリケーション機能を実現するためのアプリケーションプログラムやデータを記憶しており、たとえば光ディスク（ＣＤ：Compact Disc、ＤＶＤ、ＢＤ：Blu-ray（登録商標） Disc）、光磁気ディスク（ＭＯ：Magneto-Optical Disk）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、メモリー（ＲＯＭ、フラッシュメモリーなど）により実現することができる。

処理部２０は、ＲＯＭ５０に記憶されている基本プログラムや、記録媒体８０に記憶されているアプリケーションプログラムに従って、各種の処理（慣性センサー１０の慣性データの取得処理、各種の計算処理、各種の制御処理等）を行う。処理部２０は、マイクロプロセッサーなどで実現することができる。

また、処理部２０は、以下に説明するデータ取得部２２、動作特定部２４、表示処理部２６を含み、ユーザーのスイング動作の各動作を解析する。処理部２０は、記録媒体８０に記憶されている運動解析プログラムを実行することで、データ取得部２２、動作特定部２４、表示処理部２６として機能する。

あるいは、運動解析装置１に通信部を備え、通信部と有線又は無線の通信ネットワークを介して、外部サーバーから運動解析プログラムを受信し、受信した運動解析プログラムをＲＡＭ６０や記録媒体８０に記憶させて運動解析プログラムを実行するようにしてもよい。また、データ取得部２２、動作特定部２４、表示処理部２６の少なくとも一部をハードウェア（専用回路）で実現してもよい。

データ取得部２２は、ユーザーがスイング動作することで慣性センサー１０から出力される慣性データを取得する処理を行う。取得した慣性データは、たとえばＲＡＭ６０に記憶される。ユーザーのスイング動作は、複数の動作を含んでおり、本実施形態においては少なくとも３つの動作が含まれている。

動作特定部２４は、データ取得部２２が取得した慣性データから、複数の動作を特定する処理を行う。本実施形態の動作特定部２４は、慣性データ計算部２４０、微分計算部２４２、タイミング検出部２４４、時間算出部２４６、時間軸調整部２４８、動作情報出力部２５０を含んで構成されており、スイング動作から２つの動作を特定する処理を行う。

慣性データ計算部２４０は、データ取得部２２が取得した慣性データに基づいて、複数軸の角速度の大きさの和である総和データを計算する処理を行う。

微分計算部２４２は、慣性データ計算部２４０が計算した角速度の総和データを時間で微分する処理を行う。

タイミング検出部２４４は、慣性データ計算部２４０が計算した角速度の総和データを用いて、スイング動作におけるインパクトのタイミングを検出する処理を行う。タイミング検出部２４４は、角速度の総和データが最大となるタイミングをインパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。あるいは、タイミング検出部２４４は、微分計算部２４２が計算した角速度の総和データの微分の値が最大となるタイミングと最小となるタイミングのうち、時系列で先となるタイミングをインパクトのタイミングとして検出するようにしてもよい。

動作特定部２４は、タイミング検出部２４４が検出したインパクトより、時系列で前となる慣性データにおいて、慣性データ計算部２４０が計算した角速度の総和データが極小となるタイミングをスイングのトップのタイミングとして検出するようにしてもよい。

また、動作特定部２４は、インパクトより時系列で前となる慣性データにおいて、角速度の総和データが第１閾値以下となる連続した区間を、トップ区間（トップでの溜め）として特定するようにしてもよい。

また、動作特定部２４は、トップより時系列で前となる慣性データにおいて、角速度の総和データが第２閾値以下となるタイミングを、スイングの開始のタイミングとして検出するようにしてもよい。

また、動作特定部２４は、インパクトより時系列で後となる慣性データにおいて、角速度の総和データが極小となるタイミングを、スイングの終了（フィニッシュ）のタイミングとして検出するようにしてもよい。あるいは、動作特定部２４は、インパクトより時系列で後となる慣性データにおいて、角速度の総和データが第３閾値以下となる最初のタイミングをスイングの終了（フィニッシュ）のタイミングとして検出するようにしてもよい。

また、動作特定部２４は、インパクトのタイミングより時系列で後となる慣性データにおいて、かつインパクトのタイミングに接近し、角速度の総和データが第４閾値以下となる連続した区間をフォロースルー区間として特定するようにしてもよい。

これにより、動作特定部２４は、スイング動作を、「スイングの開始」、「バックスイング」、「スイングのトップ」、「トップでの溜め」、「ダウンスイング」、「インパクト」、「フォロースルー」「スイングの終了（フィニッシュ）」の各動作に分割する。
分割されたスイング動作のうち、スイングの開始、バックスイング、およびスイングのトップを含んだ動作を、振り上げ動作とする。また、トップでの溜め、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、およびスイングの終了を含んだ動作を、振り下ろし動作とすることができる。
以上のことから、動作特定部２４は、スイング動作を、複数の動作に特定する。
また、分割されたスイング動作のうち、少なくとも１つの動作に関心を向けた関心動作としてもよい。

時間算出部２４６は、動作特定部２４が特定した複数の動作の時間を算出する。

時間軸調整部２４８は、動作特定部２４が特定した動作である、振り上げ動作を第１の動作に、振り下ろし動作を第２の動作に選別する。そして、第１の動作の時間と、第２の動作の時間との、各々の動作の時間の長さを比較する。
比較した結果から、長い動作の時間幅（時間軸の長さ）に、短い動作の時間幅（時間軸の長さ）が略同一となるように調整する。なお、本実施形態において、時間軸とは、第１の動作、および第２の動作の時間の範囲のことをいう。
また、関心動作の時間幅（時間軸の長さ）を他の動作の時間幅よりも長くなるように調整してもよい。
また、バックスイングを第１の動作に、ダウンスイングを第２の動作に選別してもよい。

動作情報出力部２５０は、時間軸調整部２４８で調整した第１の動作と、第２の動作との動作情報を出力する。

表示処理部２６は、動作情報出力部２５０から出力された動作情報を画面（表示部４０）に表示する。

なお、本実施形態の処理部２０は一例であり、構成要素（各部）の一部を省略したり、構成要素を付加したりといった構成としてもよい。

この処理部２０、操作部３０、表示部４０、ＲＯＭ５０、ＲＡＭ６０、不揮発性メモリー７０、記録媒体８０の全部又は一部の機能は、パーソナルコンピューター（ＰＣ）、あるいはスマートフォンなどの携帯機器などで実現することができる。

この運動解析装置１は、慣性センサー１０と処理部２０を物理的に分離した分離型として構成し、慣性センサー１０と処理部２０のデータ通信を無線、または有線で行うようにしてもよい。あるいは、運動解析装置１は、慣性センサー１０と処理部２０を１つの筐体の中に設けた一体型として構成してもよい。

運動解析装置１を分離型で構成する場合には、慣性センサー１０を、スイング動作に応じて発生する角速度を検出可能な任意の位置に取り付ければよい。たとえば、慣性センサー１０は、図２（Ａ）に示すようにゴルフクラブ等の運動器具に取り付けられる。ただし、インパクト時の衝撃の影響を受けないように、図示のようにシャフトに取り付けるのが好ましい。それ以外にも、図２（Ｂ）に示すようにユーザーの身体や手袋などに取り付けてもよいし、図２（Ｃ）に示す腕時計や、アクセサリーなどの装着品に取り付けてもよい。

また、運動解析装置１を一体型で構成する場合には、運動解析装置１自体をゴルフクラブ等の運動器具、ユーザーの身体、衣服、保護具、アクセサリー（装着品）などに取り付けてもよい。

２．運動解析装置の処理
２−１．運動解析の全体処理
図３は、運動解析装置１の処理部２０による運動解析の全体処理の一例を示すフローチャートである。以下、図１を参照しながら、図３の説明をする。
文中において前、後、先とは、時系列においての位置を示すものとする。

図３に示すように、本実施形態の処理部２０は、まず、データ取得部２２として機能し、慣性センサー１０から慣性データを取得する（ステップＳ１０）。
データ取得部２２が慣性センサー１０から慣性データを取得する期間（データ取得期間）は、何らかの方法で設定する。たとえば、ユーザーあるいは補助者が、スイング開始前に操作部３０を操作することでデータ取得期間の開始タイミングを指示し、スイング終了後に操作部３０を操作することでデータ取得期間の終了タイミングを指示するようにしてもよい。また、たとえば、ユーザーあるいは補助者が、スイング開始前に操作部３０を操作することでデータ取得期間の開始タイミングを指示し、所定時間経過後に自動的にデータ取得期間を終了するようにしてもよい。

次に、処理部２０は、動作特定部２４として機能し、ステップＳ１０で取得した慣性データに対して動作特定（リズム検出）を行う（ステップＳ１２、動作特定ステップ）。なお、リズムとは、スイングの開始からスイングの終了までの一連の動作のことを示し、たとえば、ゴルフスイングの場合、スイングの開始から、バックスイング、トップ、トップでの溜め、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、スイングの終了（フィニッシュ）に相当する。

ステップＳ１２で特定された動作からリズム検出がされなかった場合（ステップＳ１４のＮ）は、取得した慣性データにスイング動作に対応するデータ（スイングデータ）が含まれていなかったと判断して処理を終了する。この場合、取得した慣性データにスイングデータが含まれていなかったことを表示部４０に表示するようにしてもよい。

一方、ステップＳ１２で特定された動作からリズム検出がされた場合（ステップＳ１４のＹ）、処理部２０は、動作特定部２４として機能し、スイングデータのトップを境界にして、振り上げ動作と、振り下ろし動作との２つの動作に特定する（ステップＳ１６）。

次に、動作特定部２４の時間算出部２４６は、ステップＳ１６で特定された、２つの動作から、振り上げ動作の時間（トップの時刻Ｔ３−スイングの開始の時刻Ｔ１）と、振り下ろし動作の時間（スイングの終了（フィニッシュ）の時刻Ｔ８−トップの時刻Ｔ３）とを算出する（ステップＳ１８）。
動作にかかる時刻としては、スイング開始の時刻Ｔ１、トップ区間開始の時刻Ｔ２、トップの時刻Ｔ３、トップ区間終了の時刻Ｔ４、インパクトの時刻Ｔ５、フォロースルー区間開始の時刻Ｔ６、フォロースルー区間終了の時刻Ｔ７、フィニッシュの時刻Ｔ８として示される。

次に、動作特定部２４の時間軸調整部２４８は、ステップＳ１６、およびステップＳ１８で特定された２つの動作の時間に基づいて、２つの動作の時間軸の長さが略同一となるように調整を行う（ステップＳ２０、時間軸調整ステップ）。

次に、動作特定部２４の動作情報出力部２５０は、ステップＳ２０で作成された２つの動作の時間軸が調整された動作情報を出力する（ステップＳ２２）

次に、処理部２０は、表示処理部２６として機能し、ステップＳ２２で出力された動作情報、すなわちユーザーのスイング動作に対応する２つの動作の時間軸が調整されたスイングデータを表示部４０にグラフ化して表示し（ステップＳ２４）、処理を終了する。

２−２．動作特定（リズム検出）処理
図４は、処理部２０（動作特定部２４）による動作特定（リズム検出）処理の一例を示すフローチャートである。以下、図１を参照しながら、図４の説明をする。

図４に示すように、処理部２０（動作特定部２４）は、まず、慣性データ計算部２４０として機能し、取得したデータから各時刻ｔでの角速度の総和データｎ₀（ｔ）の値を計算する（ステップＳ１１０）。
角速度の総和データ（角速度の大きさの和）の求め方の一例として「角速度の大きさの二乗の和の平方根」から求める方法がある。慣性センサー１０が３軸回りの角速度を検出し、データ取得期間の各時刻ｔでの３軸分の検出データをｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）とすると、角速度の総和データｎ₀（ｔ）は、次式（１）で計算される。

次に、処理部２０（動作特定部２４）は、各時刻ｔでの角速度の総和データｎ₀（ｔ）を所定範囲に正規化した総和データｎ（ｔ）に変換する（ステップＳ１２０）。具体的には、データ取得期間における角速度の総和データの最大値をｍａｘ（ｎ₀）とすると、次式（２）により、角速度の総和データｎ₀（ｔ）が０〜１００の範囲に正規化した総和データｎ（ｔ）に変換される。

次に、処理部２０（動作特定部２４）は、微分計算部２４２として機能し、各時刻ｔでの総和データ（正規化後の総和データ）ｎ（ｔ）の微分ｄｎ（ｔ）の値を計算する（ステップＳ１３０）。たとえば、角速度の検出データの取得間隔をΔｔとすると、時刻ｔでの角速度の総和データの微分（差分）ｄｎ（ｔ）は次式（３）で計算される。

次に、処理部２０（動作特定部２４）は、タイミング検出部２４４として機能し、総和データの微分ｄｎ（ｔ）の値が最大となる時刻と最小となる時刻のうち、先の時刻をインパクトの時刻Ｔ５として設定する（ステップＳ１４０）。
通常のゴルフスイングでは、インパクトの瞬間にスイング速度が最大になると考えられる。そして、スイング速度に応じて角速度の総和データの値も変化すると考えられるので、一連のスイング動作の中で角速度の総和データの微分値が最大又は最小となるタイミング（すなわち、角速度の総和データの微分値が正の最大値又は負の最小値になるタイミング）をインパクトのタイミングとして捉えることができる。なお、インパクトによりゴルフクラブが振動するため、角速度の総和データの微分値が最大となるタイミングと最小となるタイミングが対になって生じると考えられるが、そのうちの先のタイミングがインパクトの瞬間と考えられる。

次に、処理部２０（動作特定部２４）は、インパクトの時刻Ｔ５より前で正規化した総和データｎ（ｔ）の値が０に近づく極小点が存在するか否かを判定し（ステップＳ１５０）、存在すれば（ステップＳ１５０のＹ）、当該極小点の時刻をトップの時刻Ｔ３として設定する（ステップＳ１５２）。通常のゴルフスイングでは、スイング開始後、トップで一旦動作が止まり、その後、徐々にスイング速度が大きくなってインパクトに至ると考えられる。従って、インパクトのタイミングより前で角速度の総和データが０に近づき極小となるタイミングをトップのタイミングとして捉えることができる。

一方、インパクトの時刻Ｔ５より前で総和データｎ（ｔ）の値が０に近づく極小点が存在しなければ（ステップＳ１５０のＮ）、処理部２０（動作特定部２４）は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した（取得したデータにはスイングデータが含まれていない）として処理を終了する。

次に、処理部２０（動作特定部２４）は、インパクトの時刻Ｔ５より後で総和データｎ（ｔ）の値が０に近づく極小点が存在するか否かを判定し（ステップＳ１５４）、存在すれば（ステップＳ１５４のＹ）、当該極小点の時刻をフォロースルー区間終了の時刻Ｔ７として設定する（ステップＳ１５６）。通常のゴルフスイングでは、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、インパクトのタイミングより後で角速度の総和データが０に近づき極小となるタイミングをフォロースルーのタイミングとして捉えることができる。

一方、インパクトの時刻Ｔ５より後で総和データｎ（ｔ）の値が０に近づく極小点が存在しなければ（ステップＳ１５４のＮ）、処理部２０（動作特定部２４）は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した（取得したデータにはスイングデータが含まれていない）として処理を終了する。

次に、処理部２０（動作特定部２４）は、トップの時刻Ｔ３の前後で総和データｎ（ｔ）の値があらかじめ設定された閾値（第１閾値の一例）以下となる区間が存在するか否かを判定し（ステップＳ１５８）、存在すれば（ステップＳ１５８のＹ）、当該区間の最初と最後の時刻をそれぞれトップ区間開始の時刻Ｔ２とトップ区間終了の時刻Ｔ４として設定する（ステップＳ１６０）。通常のゴルフスイングでは、トップで一旦動作が止まるので、トップの前後ではスイング速度が小さいと考えられる。従って、トップのタイミングを含み角速度の総和データが所与の閾値以下となる連続した区間をトップ区間として捉えることができる。

一方、トップの時刻Ｔ３の前後で総和データｎ（ｔ）の値が閾値以下となる区間が存在しなければ（ステップＳ１５８のＮ）、処理部２０（動作特定部２４）は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した（取得したデータにはスイングデータが含まれていない）として処理を終了する。

次に、処理部２０（動作特定部２４）は、フォロースルー区間終了の時刻Ｔ７の前後で総和データｎ（ｔ）の値が、あらかじめ設定された閾値（第４閾値の一例）以下となる区間が存在するか否かを判定し（ステップＳ１６２）、存在すれば（ステップＳ１６２のＹ）、当該区間の最初と最後の時刻をそれぞれフォロースルー区間開始の時刻Ｔ６とフィニッシュの時刻Ｔ８として設定する（ステップＳ１６４）。通常のゴルフスイングでは、インパクトの後、徐々にスイング速度が小さくなって止まると考えられる。従って、フォロースルーのタイミングを含み角速度の総和データが所与の閾値以下となる連続した区間をフォロースルー区間として捉えることができる。

一方、フォロースルー区間終了の時刻Ｔ７の前後で総和データｎ（ｔ）の値が閾値以下の区間が存在しなければ（ステップＳ１６２のＮ）、処理部２０（動作特定部２４）は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した（取得したデータにはスイングデータが含まれていない）として処理を終了する。

次に、処理部２０（動作特定部２４）は、トップ区間開始の時刻Ｔ２より前で総和データｎ（ｔ）の値があらかじめ設定された閾値（第２閾値の一例）以下となるか否かを判定し（ステップＳ１６６）、閾値以下となれば（ステップＳ１６６のＹ）、当該閾値以下になる最後の時刻をスイング開始の時刻Ｔ１として設定する（ステップＳ１６８）。なお、トップを特定する極小点より前で、総和データが０に近づく極小点をスイング開始とみなしてもよい。通常のゴルフスイングでは、静止した状態からスイング動作を開始し、トップまでにスイング動作が止まることは考えにくい。従って、トップのタイミングより前で角速度の総和データが閾値以下となる最後のタイミングをスイング動作の開始のタイミングとして捉えることができる。

一方、トップ区間開始の時刻Ｔ２より前で総和データｎ（ｔ）の値が閾値以下とならなければ（ステップＳ１６６のＮ）、処理部２０（動作特定部２４）は、取得したデータに対するリズム検出に失敗した（取得したデータにはスイングデータが含まれていない）として処理を終了する。

最後に、処理部２０（動作特定部２４）は、リズム検出された時刻Ｔ１〜Ｔ８のデータをスイングデータとし（ステップＳ１７０）、処理を終了する。

トップ区間、フォロースルー区間、スイング開始の各閾値は、たとえば、テーブルデータとしてＲＯＭ５０やＲＡＭ６０などに記憶される。これらの閾値は、固定値でもよいし、可変値（たとえば、ユーザー毎に個別に設定）でもよい。各動作に対応して各閾値を設けておけば、極小点が複数発生した場合においても、スイングに対応した極小点の抽出が容易となる。

なお、図４のフローチャートの各ステップは、適宜入れ替えてもよい。
また、図４のフローチャートにおいて、各時刻ｔでの総和データ（正規化後の総和データ）ｎ（ｔ）の微分ｄｎ（ｔ）の値を計算する工程（ステップＳ１３０）は省略することが可能である。特にゴルフクラブのドライバーのスイングのように角速度の総和データの変化が大きいものについては微分工程（ステップＳ１３０）を省略することができる。ステップＳ１３０を省略する場合は、ステップＳ１２０で求めた角速度の総和データの最大値をインパクトのタイミングとして検出すればよい。

また、図４のフローチャートのステップＳ１５４、ステップＳ１５６において、インパクトのタイミングより後で角速度の総和データｎ（ｔ）の値が０に近づく極小点をフォロースルーのタイミングとしているが、たとえば、インパクトより後で、角速度の総和データｎ（ｔ）の値があらかじめ設定された閾値（第３閾値の一例）以下となる最初のタイミングをスイングのフォロースルーのタイミングとして設定してもよい。

２−３．時間軸調整処理
図５は、処理部２０（時間軸調整部２４８）による時間軸調整処理の一例を示すフローチャートである。以下、図１、図５を参照しながら時間軸調整処理の説明をする。

図５に示すように、本実施形態の処理部２０（動作特定部２４）は、まず、時間軸調整部２４８として機能し、動作特定（リズム検出）ステップで得られたスイングデータをスイングのトップを境界にして、振り上げ動作（スイング開始の時刻Ｔ１〜トップの時刻Ｔ３）を第１の動作、振り下ろし動作（トップの時刻Ｔ３〜フィニッシュの時刻Ｔ８）を第２の動作に選別する（ステップＳ２００）。

次に、処理部２０（時間軸調整部２４８）は、ステップＳ２００で選別された第１の動作の時間Ｔｘ＝トップの時刻Ｔ３−スイング開始の時刻Ｔ１を計算する（Ｓ２０２）。

次に、処理部２０（時間軸調整部２４８）は、ステップＳ２００で選別された第２の動作の時間Ｔｙ＝フィニッシュの時刻Ｔ８−トップの時刻Ｔ３を計算する（Ｓ２０４）。

次に、処理部２０（時間軸調整部２４８）は、第１の動作の時間Ｔｘと第２の動作の時間Ｔｙとを、比較する（ステップＳ２０６）。

第１の動作の時間Ｔｘが、第２の動作の時間Ｔｙよりも大きい場合（ステップＳ２０６のＴｘ＞Ｔｙ）、第２の動作の時間Ｔｙの時間軸（グラフレンジ）の長さを、第１の動作の時間Ｔｘの時間軸の長さと略同一な割合に調整する。つまり、第２の動作の時間Ｔｙの時間軸の長さを（Ｔｘ／Ｔｙ）倍する（ステップＳ２０８）。次に、ステップＳ２１２に移行する。

また、第１の動作の時間Ｔｘが、第２の動作の時間Ｔｙよりも小さい場合（ステップＳ２０６のＴｘ＜Ｔｙ）、第１の動作の時間Ｔｘの時間軸（グラフレンジ）の長さを、第２の動作の時間Ｔｙの時間軸の長さと略同一な割合に調整する。つまり、第１の動作の時間Ｔｘの時間軸の長さを（Ｔｙ／Ｔｘ）倍する（ステップＳ２１０）。次に、ステップＳ２１２に移行する。

また、第１の動作の時間Ｔｘが、第２の動作の時間Ｔｙと同じ場合（ステップＳ２０６のＴｘ＝Ｔｙ）、ステップＳ２１２に移行する。

次に、処理部２０（時間軸調整部２４８）は、ステップＳ２０８、ステップＳ２１０で調整された時間軸に基づいて、各々の動作の動作情報を動作情報出力部２５０に出力し（Ｓ２１２）、処理を終了する。なお、本実施形態では、ＴｘとＴｙとに時間差が生じていない場合は、時間軸の長さを調整しない。

２−４．運動解析表示処理
図６は、処理部２０（表示処理部２６）によるゴルフスイングの運動解析の表示の一例を示す図である。以下、図１、図６を参照しながら運動解析表示の説明をする。
図６は、動作情報出力部２５０で出力した動作情報に基づいて、表示処理部２６でスイング動作におけるスイング開始の時刻Ｔ１、第１の動作の時間Ｔｘ、スイングのトップの時刻Ｔ３、第２の動作の時間Ｔｙ、フィニッシュの時刻Ｔ８を、時系列に沿ってグラフ化して表示している。第１の動作の時間Ｔｘと、第２の動作の時間Ｔｙとの時間軸の長さは、均等化されている。
表示処理部２６は、動作情報に含まれる各々の動作の角速度を積分し、スイングの回転角を求め、表示部４０にグラフ化して表示する。図６のグラフにおいて、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は回転角（ｄｅｇ）を表している。
なお、両軸の目盛りの数値と、トップ区間開始の時刻Ｔ２、トップ区間終了の時刻Ｔ４、インパクトの時刻Ｔ５、フォロースルー区間開始の時刻Ｔ６、フォロースルー区間終了の時刻Ｔ７については、省略している。以下、時間軸の長さの均等化について説明する。

図６では、第１の動作の時間Ｔｘは、時間軸で８個の領域があり、第２の動作の時間Ｔｙは、時間軸で３個の領域がある。
本実施形態では、第１の動作の時間Ｔｘは、第２の動作の時間Ｔｙより大きいため、第２の動作の時間Ｔｙの時間軸の長さを（Ｔｘ／Ｔｙ）倍する。具体的には、第２の動作の時間Ｔｙを（８／３）倍する。第２の動作の時間Ｔｙと、第１の動作の時間Ｔｘとは、略同一な時間軸の長さにすることができる。
これにより、たとえば、第１の動作（振り上げ動作）の時間軸と、第２の動作（振り下ろし動作）の時間軸とが、同じ時間軸の長さで運動解析を表示することができる。
スイングの振り下ろしの時間が長く確認できることで、自己のスイング動作のリズムに関する詳細な情報を得ることができる。また、スイングのリズムを全て表示させるだけでなく、スイングの動作ごとに時間を表示してもよい。

以上述べたように、本実施形態にかかる運動解析装置１によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、運動解析装置１を用いることで、ゴルフスイングにおいて、時系列データ中の時間の異なるスイング動作を略同一な時間軸の長さにして表示することができる。従って、２つの動作（振り上げ動作（バックスイング）、振り下ろし動作（ダウンスイングおよびフォロースルー））を対比して分析する際の可読性を向上することができる。

さらに、本実施形態によれば、角速度の総和データに基づいてスイング動作を検出するため、スイング動作に連動して動く場所に任意の向きに慣性センサー１０を取り付けることができ、取り扱いが容易である。

また、本実施形態によれば、スイング動作における各動作の時間を表示するため、ユーザーはスイング動作の詳細なリズムを容易に把握することができる。

本実施形態ではゴルフクラブを用いてスイングの解析を行う運動解析装置を説明したが、本発明にかかる運動解析装置は、テニスのラケットや、野球のバットなどの様々な運動器具を用いた運動動作、または走り幅跳び、ハンマー投げなどの陸上競技などの運動動作を分析する際の可読性を向上することができる。

１…運動解析装置、１０…慣性センサー、２０…処理部、２２…データ取得部、２４…動作特定部、２６…表示処理部、３０…操作部、４０…表示部、５０…ＲＯＭ、６０…ＲＡＭ、７０…不揮発性メモリー、８０…記録媒体、２４０…慣性データ計算部、２４２…微分計算部、２４４…タイミング検出部、２４６…時間算出部、２４８…時間軸調整部、２５０…動作情報出力部。

Claims (9)

1. 慣性センサーからの出力を用いて、運動動作に含まれる複数の動作を特定し、
   前記複数の動作の各々の動作時間を算出し、
   前記動作時間の各々の時間軸を調整し、
   調整された時間軸に基づいて前記動作の動作情報を出力する、
   ことを特徴とする運動解析方法。
2. 前記慣性センサーは複数軸の回りに発生する角速度を検出する角速度センサーを含み、
   前記複数軸の各々の軸に発生する前記角速度の大きさの和である総和データを用いて、前記複数の動作を特定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の運動解析方法。
3. 前記総和データを用いて、スイングにおけるインパクトのタイミングを検出し、前記インパクトのタイミングを基準に前記スイングの各動作を検出する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の運動解析方法。
4. 前記総和データが最大となるタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の運動解析方法。
5. 前記複数の動作は、第１の動作と、第２の動作とを含み、
   前記慣性データより算出された、前記第１の動作の動作時間と、前記第２の動作の動作時間とを、時間軸の長さが略同一となるように調整する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の運動解析方法。
6. 前記第１の動作はバックスイングであり、前記第２の動作はダウンスイングである、
   ことを特徴とする請求項５に記載の運動解析方法。
7. 前記複数の動作のうち、関心動作の時間軸を他の動作の時間軸よりも長く調整する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の運動解析方法。
8. 前記調整された時間軸に基づいて、前記運動動作の動作情報を表示する、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の運動解析方法。
9. 慣性センサーと、
   前記慣性センサーから出力される慣性データを取得するデータ取得部と、
   前記慣性データから複数の動作を特定する動作特定部と、を備えており、
   前記動作特定部は、
   前記複数の動作の各々の動作時間を算出する時間算出部と、
   前記動作時間の各々の時間軸を調整する時間軸調整部と、
   調整された前記時間軸に基づいて前記複数の動作の各々の動作情報を出力する動作情報出力部と、を備えている、
   ことを特徴とする運動解析装置。

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