JP2016152836A - Image and slope signal acquisition device for virtual running system and virtual running system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮影した走行コースの映像とこの走行コースの勾配信号とを取得する映像及び勾配信号取得装置並びにバーチャルランニングシステムに関する。 The present invention relates to a video, a gradient signal acquisition device, and a virtual running system that acquire a captured video of a traveling course and a gradient signal of the traveling course.
従来、ルームランニング装置では、利用者がランニング練習を飽きることなく行うために、風景を背景とした走行コースをビデオテープに録画しておき、それをビデオテープレコーダで再生してテレビジョン受像機に映出し、利用者の歩進速度を検出してその速度に応じてビデオテープの再生速度を制御し、利用者の速度が速くなればそれに応じて再生速度を速くし、逆に遅くなればそれに応じて再生速度も遅くするように構成されている(特許文献1)。 Conventionally, in a room running device, in order for a user to do running exercise without getting bored, a running course with a landscape background is recorded on a video tape and played back on a video tape recorder to be used as a television receiver. Projection, detecting the user's stepping speed and controlling the playback speed of the videotape according to that speed. If the user's speed increases, the playback speed increases accordingly. Accordingly, the reproduction speed is also slowed down (Patent Document 1).
また、トレーニングをよりリアルに行うために、ランニング経路の画像に合わせて、利用者の負荷を変えるランニング装置が提案されている(特許文献2)。 In order to perform training more realistically, a running device that changes a user's load in accordance with an image of a running route has been proposed (Patent Document 2).
特許文献2に記載のランニング装置では、画像信号発生手段でランニング経路の画像を発生し、CRTディスプレイ上に表示し、利用者のランニング速度に応じてランニング経路の画像をランニング方向後方に移動させ、上り坂のランニング経路を表示したことに応じてランニング手段の傾斜角度を大きくするかベルトの走行速度を速くして利用者への負荷を増加させ、下り坂のランニング経路を表示したことに応じて、ランニング手段の傾斜角度を小さくするか又はベルトの走行速度を遅くして利用者への負荷を減少させ、左右の方向を表わす信号を発生したことに応じて利用者の画像とランニング経路および障害物の画像とを相対的に左右に移動させて表示することにより、トレーニングを行なうことができるように構成されている。 In the running device described in Patent Document 2, an image of the running route is generated by the image signal generating means, displayed on the CRT display, and the running route image is moved backward in the running direction according to the running speed of the user. In response to displaying the uphill running route, increasing the slope of the running means or increasing the belt running speed to increase the load on the user and displaying the downhill running route The user's image, running path and obstacles are generated in response to the fact that the load on the user is reduced by reducing the inclination angle of the running means or slowing the running speed of the belt and generating a signal indicating the left and right directions. It is configured so that training can be performed by moving and displaying an object image relatively to the left and right.
しかしながら、特許文献1に記載のランニング装置は、走行コースの映像に合わせて利用者への負荷を増減させるものではなく、実際の走行コースに対応したトレーニングができないという問題点があった。 However, the running device described in Patent Document 1 does not increase or decrease the load on the user in accordance with the image of the traveling course, and there is a problem that training corresponding to the actual traveling course cannot be performed.
また、特許文献2に記載のランニング装置は、ランニング経路の画像が坂道であれば、その傾斜角度がアナログ的にCRTディスプレイ上の補助画面に表示され、表示された角度に応じてランニング手段の傾斜角度を変化させ、利用者への負荷を増減させるものであるが、実際の走行コースの画像ではなく、また、補助画面に表示された角度は、実際の走行コースに同期し対応したものでないため、実際の走行コースに対応したトレーニングができないという課題は解決されていない。 Further, in the running device described in Patent Document 2, if the image of the running route is a slope, the inclination angle is displayed on the auxiliary screen on the CRT display in an analog manner, and the running means is inclined according to the displayed angle. The angle is changed to increase or decrease the load on the user, but it is not an actual driving course image, and the angle displayed on the auxiliary screen is not synchronized with the actual driving course. The problem that the training corresponding to the actual driving course cannot be performed has not been solved.
従って、本発明の目的は、簡易な構成で、撮影した走行コースの映像と測定した走行コースの傾斜状況に関する信号とを精確に同期した状態で取得することができる、バーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image for a virtual running system, which can be acquired with a simple configuration, in which the captured image of the traveling course and the signal related to the measured inclination of the traveling course are accurately synchronized, and To provide a gradient signal acquisition device.
本発明の他の目的は、この映像及び勾配信号取得装置で取得した走行コースの映像とこれに同期して取得し記憶した走行コースの傾斜状況に関する信号とから、実際の走行コースに忠実に対応したトレーニングを行うことができるバーチャルランニングシステムを提供することにある。 Another object of the present invention is to faithfully correspond to the actual driving course from the video of the driving course acquired by the video and the gradient signal acquisition device and the signal relating to the inclination state of the driving course acquired and stored in synchronization therewith. It is to provide a virtual running system that can perform training.
本発明によれば、バーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置は、アナログ音声入力端子と記憶手段とを有し、走行コースの映像を撮影してデジタル映像信号を得る撮影手段と、走行コースの傾斜状態を撮影手段による撮影と同時に検出してアナログ勾配信号を出力する傾斜センサと、傾斜センサから出力されたアナログ勾配信号をデジタルシリアル信号に変換する信号処理手段と、信号処理手段からのデジタルシリアル信号をレベル変換して出力するレベル変換手段とを備えている。撮影手段は、レベル変換手段からアナログ音声入力端子を介して入力されたデジタルシリアル信号をさらにデジタル変換しデジタル映像信号と同期させて記憶手段に記憶するように構成されている。 According to the present invention, a video and gradient signal acquisition device for a virtual running system has an analog audio input terminal and a storage means, and an imaging means for capturing a video of a traveling course to obtain a digital video signal, and a traveling course A tilt sensor that detects an inclination state of the image sensor simultaneously with photographing by the photographing means and outputs an analog gradient signal, a signal processing means that converts the analog gradient signal output from the tilt sensor into a digital serial signal, and a digital signal from the signal processing means Level conversion means for level-converting and outputting the serial signal. The imaging means is configured to further digitally convert the digital serial signal input from the level conversion means via the analog audio input terminal, and store it in the storage means in synchronization with the digital video signal.
走行コースを撮影した際の傾斜センサからのアナログ勾配信号をデジタルシリアル信号に変換し、レベル変換した後に撮影手段のアナログ音声入力端子に入力することにより、このデジタルシリアル信号がアナログ信号として認識され、デジタル映像信号に同期して記憶される。このため、撮影した走行コースの映像と測定した走行コースの傾斜状況に関する信号とを精確に同期した状態で取得することができる。 By converting the analog gradient signal from the tilt sensor when shooting the traveling course into a digital serial signal, and converting the level to the analog voice input terminal of the shooting means, this digital serial signal is recognized as an analog signal, Stored in synchronization with the digital video signal. For this reason, the image | video of the image | photographed driving | running | working course and the signal regarding the inclination condition of the measured driving | running | working course can be acquired in the state which synchronized exactly.
撮影手段と傾斜センサとは、走行コースに沿って所定の速度で移動する同一移動体に設置されていることが好ましい。これにより、実際の走行コースに対応した映像信号とその走行コースの勾配信号を得ることができる。 It is preferable that the photographing means and the inclination sensor are installed on the same moving body that moves at a predetermined speed along the traveling course. Thereby, the video signal corresponding to the actual traveling course and the gradient signal of the traveling course can be obtained.
レベル変換手段が、フォトカプラ等の光学的アイソレーション手段であることが好ましい。これにより、デジタル信号のレベル変換を簡易に行うことができるのみならず、信号の離隔化が行われるため、ノイズ等の混入を防止できる。 The level converting means is preferably an optical isolation means such as a photocoupler. Thereby, not only the level conversion of the digital signal can be easily performed, but also the separation of the signal is performed, so that mixing of noises and the like can be prevented.
記憶手段が、撮影手段の内部メモリ又は外部メモリであることも好ましい。外部メモリであれば、走行コースに対応した映像信号とその走行コースの勾配信号をそのまま外部に取り出すことができる。内部メモリであっても、その記憶データを外部メモリにコピーすれば、同様に外部に取り出すことができる。 It is also preferable that the storage means is an internal memory or an external memory of the photographing means. If the external memory is used, the video signal corresponding to the traveling course and the gradient signal of the traveling course can be taken out to the outside as they are. Even in the case of the internal memory, if the stored data is copied to the external memory, it can be similarly taken out.
本発明によれば、バーチャルランニングシステムは、利用者が走行ベルト上を走行可能なランニング手段と、上述した映像及び勾配信号取得装置によって取得したデジタル映像信号を記憶手段から読み出し、走行ベルト上を走行する利用者に表示する表示手段と、ランニング手段の走行ベルトの傾斜角度を制御可能な傾斜角度制御手段とを備えている。傾斜角度制御手段は、表示手段の映像と走行ベルトの傾斜角度とが同期するように、記憶手段に記憶されているデジタルシリアル信号を読み出し、読み出したデジタルシリアル信号に従って走行ベルトの傾斜角度を制御する。 According to the present invention, the virtual running system reads the running means on which the user can run on the running belt and the digital video signal acquired by the above-described video and gradient signal acquisition device from the storage means, and runs on the running belt. Display means for displaying to the user, and inclination angle control means capable of controlling the inclination angle of the running belt of the running means. The inclination angle control means reads the digital serial signal stored in the storage means so that the image on the display means and the inclination angle of the running belt are synchronized, and controls the inclination angle of the running belt according to the read digital serial signal. .
このようなバーチャルランニングシステムを用いることにより、撮影した走行コースの映像とこれに同期した走行コースの傾斜状況に応じて走行ベルトの傾斜角度が精度良く制御されるので、実際の走行コース(例えば、道路、公園、野原、原野、海岸、登山道等のランニング経路)に忠実に対応したよりリアルなトレーニングが可能となる。 By using such a virtual running system, the inclination angle of the traveling belt is accurately controlled according to the image of the photographed traveling course and the inclination of the traveling course synchronized therewith, so that the actual traveling course (for example, A more realistic training that faithfully corresponds to roads, parks, fields, wilderness fields, coasts, mountain trails, etc.).
本発明によれば、撮影した走行コースの映像と測定した走行コースの傾斜状況に関する信号とを精確に同期した状態で取得することができ、また、実際の走行コースに忠実に対応したよりリアルなトレーニングが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a captured image of a traveling course and a signal related to the measured inclination of the traveling course in a precisely synchronized state, and more realistically correspond to an actual traveling course. Training is possible.
図1は本発明の一実施形態としてバーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置100の構成を概略的に示している。
FIG. 1 schematically shows a configuration of a video and gradient
図1に示すように、本実施形態における映像及び勾配信号取得装置100は、本発明の撮影手段の一例であるビデオカメラ10と、本発明の走行コースの一例である道路の傾斜状況を検出する傾斜センサ20と、信号処理手段30と、本発明のレベル変換手段の一例である光学的アイソレーション手段40とを備えている。この映像及び勾配信号取得装置100は、一定速度で走行する道路を移動する移動体(例えば自動車)上に搭載されて映像及び勾配信号を取得する。ビデオカメラ10は、走行する利用者の目線で道路を撮影してデジタル映像信号を取得する撮影部10aと、アナログ音声入力端子10bと、アナログ音声信号に入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換すると共に、このデジタル信号とデジタル映像信号とを互いに同期させた状態とする音声及び画像処理部10cと、この同期したデジタル信号とデジタル映像信号とを記憶する、本発明の記憶手段の一例である記憶部10dとを備えている。
As shown in FIG. 1, the video and gradient
ビデオカメラ10は、アナログ音声入力端子10bを有する市販のデジタルビデオカメラである。このビデオカメラ10を一定速度(例えば、10km/h)で移動する移動体、例えば自動車に取り付け、その撮影部10aにより走行する利用者の目線で道路風景を撮影する。撮影部10aで撮像して得たデジタルの映像信号はソフトウエアによって制御される音声及び画像処理部10cにおいて画像処理されると共にデジタルの音声信号と同期した状態で記憶部10dに記憶される。
The
傾斜センサ20は、道路の傾斜状況(勾配)を検出するためのものである。傾斜センサ20には、例えば、オムロン製のリニア傾斜センサ(D5R−L02−15型)を用いているが、これに限定されるものではない。この傾斜センサ20は、ビデオカメラ10と同一の移動体に取り付けられ、撮影と同時に道路の傾斜角度(上り傾斜角度又は下り傾斜角度)を検出し、その角度に応じたアナログ勾配信号を出力するように構成されている。
The
信号処理手段30は、本実施形態では、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)で構成されている。この信号処理手段30は、傾斜センサ20からのアナログ勾配信号をデジタル勾配信号に変換し、さらにデジタルシリアル信号に変換するように構成されている。
In this embodiment, the signal processing means 30 is configured by a PLC (programmable logic controller). The signal processing means 30 is configured to convert an analog gradient signal from the
光学的アイソレーション手段40は、例えば、フォトカプラが用いられている。この光学的アイソレーション手段40は、信号処理手段30から入力されたデジタルシリアル信号をアイソレートしてレベル変換し、低レベルにレベル変換したデジタルシリアル信号をビデオカメラ10のアナログ音声入力端子に入力するように構成されている。光学的アイソレーション手段40では、ノイズを除去することができ、ノイズによる影響を最小限に抑えることができる。また、光学的アイソレーション手段40は入力側と出力側とを電気的に絶縁させることができる。
As the optical isolation means 40, for example, a photocoupler is used. The optical isolation means 40 isolates and converts the level of the digital serial signal input from the signal processing means 30 and inputs the digital serial signal level-converted to a low level to the analog audio input terminal of the
ビデオカメラ10の音声及び画像処理部10cは、アナログ音声入力端子10bを介して光学的アイソレーション手段40から印加されたデジタルシリアル信号をさらにデジタル信号に変換し、撮影部10aにより撮影した道路のデジタル映像信号と同期させる。このように互いに同期したデジタル信号とデジタル映像信号とは記憶部10dに記憶される。本実施形態において、ビデオカメラ10の音声及び画像処理部10cを利用して映像信号と勾配信号とを同期させている。これにより、ビデオカメラ10で撮影した道路映像信号と傾斜センサ20で検出した道路勾配信号とを簡単に同期させて記憶させることができる。なお、本実施形態において、記憶部10dは内部メモリであっても良いし、外付けHDD、USBメモリ、SDカード又はメモリスティック等の外部メモリであっても良い。
The audio and
以上詳細に説明したように、本実施形態の映像及び勾配信号取得装置100は、ビデオカメラ10と、傾斜センサ20と、信号処理手段30と、光学的アイソレーション手段40とを備えており、一定速度で走行する道路を移動する移動体(例えば自動車)上に搭載されて映像及び勾配信号を取得するように構成されている。これにより、ビデオカメラ10で撮影した映像信号と傾斜センサ20で検出した道路勾配信号とを精確に同期させて取得することができ、しかも、そのための構成が簡易である。この映像信号と道路勾配信号とは、バーチャルルームランニングシステムに利用することができる。走行コースとしては、道路の他に、例えば、公園、野原、原野、海岸、登山道等の種々のランニング経路が適用可能である。
As described above in detail, the video and gradient
図2及び図3はバーチャルランニングシステム200の構成を概略的に示している。このバーチャルランニングシステム200は、映像及び勾配信号取得装置100で取得した、互いに同期した映像信号と勾配信号とを用いるものである。
2 and 3 schematically show the configuration of the
これらの図に示すように、バーチャルランニングシステム200は、ビデオカメラ10の内部メモリ又は外部メモリである記憶部10dから読み出した道路のデジタル映像信号を再生し、表示する表示手段210と、利用者が走行ベルト220a上を歩行又は走行可能なランニング手段220と、信号処理手段230と、表示手段210及びランニング手段220を制御する制御手段240とを備えている。
As shown in these drawings, the
表示手段210は、映像再生機能を備えた液晶モニタ又はプロジェクタ等の映像表示装置であり、記憶部10dから読み出されて入力された道路のデジタル映像信号を再生して表示するように構成されている。この表示手段210は、例えばランニング手段220の前方に設置され、利用者が表示手段210に表示された映像を見ながら走行ベルト220a上を歩行又は走行を行うことができる。
The
ランニング手段220は、ルームランニング装置であり、利用者が歩行又は走行を行うための走行ベルト220aと、利用者の歩行又は走行速度を検出する速度検出手段220bと、ランニング手段220の走行ベルト220aの移動速度を調整する速度調整機構220cと、走行ベルト220aの傾斜角度を調整する角度調整機構220dとを備えている。
The running means 220 is a room running device, and includes a running
信号処理手段230は、PLC(プログラマブルロジックコントローラ)である。この信号処理手段230は、速度検出手段220bからのアナログ信号をデジタル信号に変換し、さらにデジタルシリアル信号に変換するように構成されている。また、信号処理手段230は、入力された映像と同期された勾配信号をデジタル信号に変換し、さらにシリアル信号に変換するように構成されている。 The signal processing means 230 is a PLC (programmable logic controller). The signal processing means 230 is configured to convert the analog signal from the speed detection means 220b into a digital signal and further convert it into a digital serial signal. The signal processing means 230 is configured to convert the gradient signal synchronized with the input video into a digital signal and further convert into a serial signal.
制御手段240は、CPUを備えており、制御プログラムを実行することにより、速度検出手段220bにより検出した利用者の走行速度に基づいて、表示手段210の映像の再生速度を制御すると共にランニング手段220の走行ベルト220aの移動速度を調整するように速度調整機構220cを制御する。さらに、この映像信号と同期した道路の勾配信号に基づいて、ランニング手段220の走行ベルト220aの傾斜角度を調整するように角度調整機構220dを制御する。例えば、上り坂の道路では映像信号に同期した勾配信号に基づいて走行ベルト220aの傾斜角度を実際の道路と同じ傾斜角度に調節し、下り坂の道路では映像信号に同期した勾配信号に基づいて走行ベルト220aの傾斜角度を実際の道路と同じ傾斜角度に調節する。なお、傾斜角度を調整すると共に走行ベルト220aの移動速度を調整するようにしても良い。
The control means 240 includes a CPU, and controls the video reproduction speed of the display means 210 based on the running speed of the user detected by the speed detection means 220b by executing the control program and the running means 220. The
以上詳細に説明したように、本実施形態のバーチャルランニングシステム200は、映像及び勾配信号取得装置100で取得し記憶されている道路の映像信号とこれに同期した道路の勾配信号とを用いることで、実際の道路をリアルに再現することができ、実際の道路に忠実に対応したトレーニング可能となる。
As described above in detail, the
また、上述した映像及び勾配信号取得装置100において、表示手段210は、映像再生機能を備えた液晶モニタ又はプロジェクタ等の映像表示装置である例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、再生部と表示部とを別体に構成するようにしても良い。
In the video and gradient
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。 All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
10 ビデオカメラ
10a 撮影部
10b アナログ音声入力端子
10c 音声及び画像処理部
10d 記憶部
20 傾斜センサ
30 信号処理手段
40 光学的アイソレーション手段
100 映像及び勾配信号取得装置
200 バーチャルランニングシステム
210 表示手段
220 ランニング手段
220a 走行ベルト
220b 速度検出手段
220c 速度調整機構
220d 角度調整機構
230 信号処理手段
240 制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記走行コースの傾斜状態を前記撮影手段による撮影と同時に検出してアナログ勾配信号を出力する傾斜センサと、
前記傾斜センサから出力されたアナログ勾配信号をデジタルシリアル信号に変換する信号処理手段と、
該信号処理手段からのデジタルシリアル信号をレベル変換して出力するレベル変換手段とを備えており、
前記撮影手段は、前記レベル変換手段から前記アナログ音声入力端子を介して入力されたデジタルシリアル信号をさらにデジタル変換し前記デジタル映像信号と同期させて前記記憶手段に記憶するように構成されていることを特徴とする、バーチャルランニングシステム用の映像及び勾配信号取得装置。 An imaging unit that has an analog audio input terminal and a storage unit, and captures a video of a running course to obtain a digital video signal;
An inclination sensor that detects an inclination state of the traveling course simultaneously with photographing by the photographing means and outputs an analog gradient signal;
Signal processing means for converting the analog gradient signal output from the tilt sensor into a digital serial signal;
Level conversion means for level-converting and outputting the digital serial signal from the signal processing means,
The photographing means is configured to further digitally convert a digital serial signal input from the level conversion means via the analog audio input terminal, and store the digital serial signal in the storage means in synchronization with the digital video signal. A video and gradient signal acquisition device for a virtual running system.
請求項1から4のいずれか1項に記載された映像及び勾配信号取得装置によって取得したデジタル映像信号を前記記憶手段から読み出し、前記走行ベルト上を走行する前記利用者に表示する表示手段と、
前記ランニング手段の前記走行ベルトの傾斜角度を制御可能な傾斜角度制御手段とを備えており、
前記傾斜角度制御手段は、前記表示手段の映像と前記走行ベルトの傾斜角度とが同期するように、前記記憶手段に記憶されているデジタルシリアル信号を読み出し、読み出したデジタルシリアル信号に従って前記走行ベルトの傾斜角度を制御することを特徴とするバーチャルランニングシステム。
A running means that allows the user to run on the running belt;
Display means for reading out the digital video signal acquired by the video and gradient signal acquisition device according to any one of claims 1 to 4 from the storage means and displaying the digital video signal to the user traveling on the traveling belt;
An inclination angle control means capable of controlling an inclination angle of the running belt of the running means,
The inclination angle control means reads the digital serial signal stored in the storage means so that the image of the display means and the inclination angle of the running belt are synchronized, and according to the read digital serial signal, the inclination of the running belt A virtual running system characterized by controlling the tilt angle.
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