JP2018130204A - 運動解析装置および解析方法 - Google Patents
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本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、運動解析において、算出した打球位置を補正できることを目的とする。
本適用例にかかる運動解析装置は、運動具を用いたスイングを解析する運動解析装置であって、前記運動具の打球面における打球位置を解析する解析部と、前記打球面における前記打球位置を示す画像データを生成する画像生成部と、前記画像生成部が生成した前記画像データを出力する出力部と、前記出力部が出力した前記画像データにおける前記打球位置の変更を受け付ける受付部と、を備えることを特徴とする。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記受付部が受け付けた前記打球位置の変更情報を基に、前記解析部が打球位置の算出に用いる関係情報を補正することが好ましい。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記画像生成部は、前記受付部が前記打球位置の変更を受け付けた場合、変更された前記打球位置に基づく変更画像データを生成し、前記変更画像データを出力することが好ましい。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記画像生成部は、前記打球面を複数の領域に分割した前記画像データを出力し、前記画像データにおいて前記打球位置が含まれる打球領域を識別可能に出力することが好ましい。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記画像生成部は、前記受付部が前記打球位置の変更を受け付け可能な変更可能領域を識別可能に出力することが好ましい。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記変更可能領域は、前記打球領域を含んでも良い。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記変更可能領域は、前記打球領域と隣り合っても良い。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記打球領域は、矩形状または円形状であっても良い。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記受付部が前記打球位置の変更指示を受け付けた場合、前記画像生成部は、前記変更指示に基づいて、前記画像において、前記打球領域の面積を小さくする、または、大きくする、もしくは、前記打球領域の位置を移動させても良い。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記解析部は、打球により運動具に発生する、角速度の情報と前記打球位置との相関関係、および、加速度の情報と前記打球位置との相関関係、を示す関係情報に基づいて前記打球位置を算出することが好ましい。
上記適用例にかかる運動解析装置において、前記解析部は、変更された前記打球位置に基づいて、前記関係情報を補正することが好ましい。
本適用例にかかる解析方法は、運動具を用いたスイングを解析する解析方法であって、前記運動具の打球面における打球位置を算出し、前記打球面における前記打球位置を示す画像を生成し、生成した前記画像を表示し、表示した前記画像における前記打球位置の変更を受け付けることを特徴とする。
本実施形態の運動解析システム1は、図1に示すとおり、センサーユニット10(慣性センサーの一例)、運動解析装置20及びサーバー装置30を含んで構成されている。運動解析装置20及びサーバー装置30は、インターネットなどのネットワーク40を介して互いにデータ通信することが可能である。
また、記憶部24は、処理部21の作業領域として用いられ、操作部23から入力されたデータ、処理部21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。さらに、記憶部24は、処理部21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してもよい。
また、例えば、ユーザー2が操作部23を操作してセンサーユニット10の装着位置とゴルフクラブ3のグリップエンドとの間の距離を入力し、入力された距離の情報がセンサー装着位置情報として記憶部24に記憶される。あるいは、センサーユニット10を決められた所定位置(例えば、グリップエンドから20cmの距離など)に装着するものとして、当該所定位置の情報がセンサー装着位置情報としてあらかじめ記憶されていてもよい。
<座標系>
運動解析部211は、地面に固定されたワールド座標系を図4に示すとおり定義する。ワールド座標系は、例えば、ゴルフクラブ3の軌跡を表現するために用いられる。図4に示すとおり、ワールド座標系の原点は、ユーザー2がアドレス姿勢をとったときにおける打球部(ヘッド)3b(図6)の位置に設定され、ワールド座標系のZ軸は、反重力方向(鉛直上向き)に設定され、ワールド座標系のX軸は、打球(球を打つこと、または、打った球)の目標方向(打球線方向)に設定され、ワールド座標系のY軸は、XZ平面に直交する方向に設定される。因みに、図4のワールド座標系は、右手系である。
図6、図7には、アドレス姿勢におけるゴルフクラブ3のシャフト部3aの一部と、ゴルフクラブ3の打球部(ヘッド)3bとが示してある。打球部(ヘッド)3bは、ゴルフボール4を打球する打球面(フェース面)3cを有している。ゴルフクラブ3は、例えば、アイアンである。
尚、ゴルフクラブ3の打球部(ヘッド)3bの形状は、ゴルフクラブ3の仕様によって定まる。打球部(ヘッド)3bの形状は、ライ角とロフト角とでほぼ特定することができる。
運動解析部211は、まず、記憶部24に記憶された、ユーザー2の静止時(アドレス時)の計測データ(加速度データ及び角速度データ)を用いて、計測データに含まれるオフセット量を計算する。次に、運動解析部211は、記憶部24に記憶された、スイング開始後の計測データからオフセット量を減算してバイアス補正し、バイアス補正された計測データを用いて、ユーザー2のスイング動作中のセンサーユニット10の位置及び姿勢を計算する。
さらに、センサーユニット10のy軸はゴルフクラブ3のシャフトの長軸方向と一致し、ユーザー2の静止時には、加速度センサー12は重力加速度のみを計測するので、運動解析部211は、y軸加速度データを用いてシャフトの傾斜角(水平面(XY平面)あるいは鉛直面(XZ平面)に対する傾き)を計算することができる。そして、運動解析部211は、シャフトの傾斜角、クラブ仕様情報(シャフトの長さ)及びセンサー装着位置情報(グリップエンドからの距離)を用いて、センサーユニット10の初期位置のY座標及びZ座標を計算し、センサーユニット10の初期位置を特定することができる。あるいは、運動解析部211は、ゴルフクラブ3のグリップエンドの位置の座標とセンサー装着位置情報(グリップエンドからの距離)を用いて、センサーユニット10の初期位置の座標を計算してもよい。
ユーザー2の静止時には、加速度センサー12は重力加速度のみを計測するので、運動解析部211は、3軸加速度データを用いて、センサーユニット10のx軸、y軸、z軸の各々と重力方向とのなす角度を特定することができる。さらに、ユーザー2は所定のアドレス姿勢で静止するので、ユーザー2の静止時において、センサーユニット10のy軸はYZ平面上にあるため、運動解析部211は、センサーユニット10の初期姿勢を特定することができる。
<打球位置の算出>
また、運動解析部211は、インパクト(打球)によりゴルフクラブ3のシャフト部3aに発生する角速度の情報と、インパクトによりゴルフクラブ3のシャフト部3aに発生する加速度の情報とを用いて、ゴルフクラブ3の打球部(ヘッド)3bの打球面(フェース面)3cにおける打球位置を算出する機能を有する。
周知のように、打球面(フェース面)3cにおける打球位置が変化するとゴルフクラブ3の角速度のみならず加速度も変化するため、角速度の情報と加速度の情報との双方を用いることで、打球位置の算出を精度良く算出できる。
本実施形態では、運動解析部211は、打球面(フェース面)3cの水平方向(h軸方向)における打球位置及び信頼度Aを、ゴルフクラブ3のy軸回りの角速度、x軸方向の加速度に基づき算出する。また、運動解析部211は、打球面(フェース面)3cの垂直方向(v軸方向)における打球位置及び信頼度Bを、ゴルフクラブ3のz軸回りの角速度、x軸方向の加速度に基づき算出する。尚、信頼度Aは、水平方向における打球位置の算出精度の高さを表す指標であり、信頼度Bは、垂直方向における打球位置の算出精度の高さを表す指標である。
上述したとおり、ユーザー2は、センサーユニット10を、ゴルフクラブ3のグリップ部の近傍へ所定の姿勢で装着し(図2参照)、ゴルフクラブ3等に関する各種の情報を運動解析装置20へ入力し、また、地面へゴルフボール4を設置する(図2参照)。
<水平方向の打球位置の算出>
運動解析部211は、y軸回りの角速度の時間変化カーブ(時系列データ)のうち、基点(インパクトのタイミングの手前の所定のサンプリングポイント)のタイミングにおける角速度値と、基点から所定時間後(例えば1.5ミリ秒後)の第1のタイミングにおける角速度値とを参照する。そして、運動解析部211は、基点のタイミングから第1のタイミングまで角速度値の変位を、特徴量FeatureGyとして算出する。
尚、図11は、第1の関係情報の基礎となる統計データの一例である。この統計データは、y軸回りの角速度に係る特徴量FeatureGyと水平方向の打球位置との相関関係に係るデータ(散布図)である。図11の横軸は、水平方向における実際の打球位置[mm]であり、縦軸は、特徴量FeatureGy[deg/s]である。第1の関係情報は、この統計データ(図11の散布図)を回帰分析することにより求めたものである。
尚、図12は、第2の関係情報の基礎となる統計データの一例である。この統計データは、x軸方向の加速度に係る特徴量FeatureAxと水平方向の打球位置との相関関係に係るデータ(散布図)である。図12の横軸は、水平方向における実際の打球位置[mm]であり、縦軸は、特徴量FeatureAx[G(重力加速度)]である。第2の関係情報は、この統計データ(図12の散布図)を回帰分析することにより求めたものである。
A=(100−K×d)/100=0.7
但し、Kは所定の係数であって、例えば、K=2を採用する。
<垂直方向の打球位置の算出>
運動解析部211は、z軸回りの角速度の時間変化カーブ(時系列データ)のうち、基点のタイミングにおける角速度値と、基点から所定時間後(例えば2.5ミリ秒後)の第1のタイミングにおける角速度値とを参照する。そして、運動解析部211は、基点のタイミングから第1のタイミングまでの角速度値の変位を、特徴量FeatureGzとして算出する。
図13は、第3の関係情報の基礎となる統計データの一例である。この統計データは、z軸回りの角速度に係る特徴量FeatureGzと垂直方向の打球位置との相関関係に係るデータ(散布図)である。図13の横軸は、垂直方向における実際の打球位置[mm]であり、縦軸は、特徴量FeatureGz[deg/s]である。第3の関係情報は、この統計データ(図13の散布図)を回帰分析することにより求めたものである。
図14は、第4の関係情報の基礎となる統計データの一例である。この統計データは、x軸方向の加速度に係る特徴量FeatureAxと垂直方向の打球位置との相関関係に係るデータ(散布図)である。図14の横軸は、垂直方向における実際の打球位置[mm]であり、縦軸は、特徴量FeatureAx[G(重力加速度)]である。第4の関係情報は、この統計データ(図14の散布図)を回帰分析することにより求めたものである。
B=(100−K×d)/100=0.7
但し、Kは所定の係数であって、例えば、K=2を採用する。
尚、水平方向の判定の信頼度Aおよび垂直方向の判定の信頼度Bの加算値を算出することにより、打球位置の総合的な信頼度としても良い。
運動解析部211は、スイングが完了して打球位置を算出すると、算出した打球位置に関する情報を画像生成部213に送る。画像生成部213は、打球位置を示す画像を生成し、生成した画像を表示部25に表示させる。
図15は、表示部25に表示される打球位置画像250の一例を示した図である。この場合、1回のスイングに対して打球位置であっても良く、また、スイング毎に算出した打球位置を複数回に亘り取得し、平均値や重心値に基づいて決定した打球位置であっても良い。
この打球位置画像250には、ゴルフクラブ3の打球面(フェース面)3cを模したフェース面画像252が表示されている。画像生成部213は、スイングに使用したゴルフクラブ3の型番情報に基づいて、フェース面画像252を生成する。この場合、ゴルフクラブ3はドライバーを示している。
ユーザー2は、打球位置画像250における領域254が打球位置として妥当であるか、否かを判定する。領域254が打球位置として妥当であると判定した場合、ユーザー2は選択ボタン256の「正しい」ボタンを押下し、領域254が打球位置として妥当でないと判定した場合、ユーザー2は選択ボタン256の「違う」ボタンを押下する。
ここで、ユーザー2が選択ボタン256の「正しい」ボタンを押下した場合、処理部21は、この領域254を打球位置に決定しても良い。
この場合、画像生成部213は、更に、選択ボタン256を含めて表示しても良い。ユーザー2が選択ボタン256の「正しい」ボタンを押下した場合、処理部21は、打球領域を領域254Aに決定しても良い。また、ユーザー2が選択ボタン256の「違う」ボタンを押下した場合、処理部21は、表示する打球領域を領域254に戻し、戻した領域254を打球領域に決定しても良い。
この場合、画像生成部213は、更に、打球位置画像250に選択ボタン256を含めて表示しても良い。ここで、ユーザー2が選択ボタン256の「正しい」ボタンを押下した場合、処理部21は、打球領域を領域254Bに決定しても良い。また、ユーザー2が選択ボタン256の「違う」ボタンを押下した場合、画像生成部213は、表示する打球領域を領域254に戻して表示し、処理部21は、打球位置の算出が失敗した旨をユーザー2に通知しても良い。
また、図15において、ユーザー2が「違う」ボタンを押下した場合、ユーザーに打球位置を含む打球領域を指示させ、指示に基づいて移動させても良い。図17は、ユーザー2が打球位置を指示するための打球位置画像250Aを示す。
画像生成部213は、操作部23としての指示可能領域(変更可能領域)258をフェース面画像252に重畳して識別可能に表示する。ユーザー2は、領域を指示可能な指示可能領域258内の所望の箇所を手指で指示できる。尚、指示可能領域258は、打球位置を示す領域254と隣り合う領域である。また、フェース面画像252において、指示可能領域258に含まれない領域は、操作部23を操作して指示できない領域である。
また、処理部21は、打球位置が変更された場合、打球位置が変更された変更情報を基に、運動解析部211が打球位置を算出するための第1の関係情報〜第4の関係情報を変更された打球位置に基づいて補正しても良い。例えば、図11〜図14の分布図の回帰分析により得られる関係式の係数を補正しても良い。この結果、運動解析部211は、補正した第1の関係情報〜第4の関係情報を使用することで、変更された打球位置に近い位置を算出するようになり、以降の打球においても、打球位置を正確に算出できる。
(1)運動解析装置20は、打球により発生する角速度の情報と加速度の情報とに基づいて、ゴルフクラブ3の打球面3cにおける打球位置を算出し、打球面3cにおける打球位置を示す画像を生成して表示部25に表示し、表示した画像における打球位置の変更を選択ボタン256が受け付ける。従って、算出された打球位置に対し必要に応じた補正が可能になる。
(2)運動解析装置20は、打球位置が変更された場合、変更された打球位置を示す変更画像を生成し、それまで表示していた画像に替えて変更画像を表示するため、ユーザー2は、打球面3cにおける変更された打球位置を画像により視認できる。
(3)ユーザー2は、打球位置画像250のフェース面画像252が複数の領域に分割された画像において、打球領域を他の領域と識別できる。
(5)運動解析装置20は、角速度および加速度に係る関係情報とを用いるため、打球位置を安定して算出できる。
(6)運動解析装置20は、打球位置を算出するための関係情報を補正するため、打球位置を精度良く算出できる。
(1)打球位置画像250のフェース面画像252に表示される打球位置の形状は、矩形状には限定されない。例えば、図18Aに示すように、円形状であっても良い。この図18Aでは、最初に、打球位置を示す領域260Aが表示され、更に、領域260Bに領域が絞られ、最終的には、領域260Cが打球位置として決定される。
(2)打球位置を変更可能な領域は、総合的な信頼度に基づいて、区分して表示されても良い。例えば、図18Bに示すように、打球位置の変更が可能な領域を総合的な信頼度に基づき区別して表示している。ユーザー2は、フェース面画像252から打球位置としての確率が高い領域や、確率が低い領域を視認できる。また、変更が可能な領域は、現在の打球位置を含んでも良い。
(3)運動具はゴルフクラブ3には限定されない。例えば、テニスラケット等であっても良い。
また、図3に示した処理部21の各機能部は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。従って、必ずしも各機能部に個別に対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、処理部21の他の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
Claims (12)
- 運動具を用いたスイングを解析する運動解析装置であって、
前記運動具の打球面における打球位置を解析する解析部と、
前記打球面における前記打球位置を示す画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部が生成した前記画像データを出力する出力部と、
前記出力部が出力した前記画像データにおける前記打球位置の変更を受け付ける受付部と、を備えることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項1に記載の運動解析装置において、
前記受付部が受け付けた前記打球位置の変更情報を基に、前記解析部が打球位置の算出に用いる関係情報を補正することを特徴とする運動解析装置。 - 請求項1乃至2の何れかに記載の運動解析装置において、
前記画像生成部は、前記受付部が前記打球位置の変更を受け付けた場合、変更された前記打球位置に基づく変更画像データを生成し、前記変更画像データを出力することを特徴とする運動解析装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の運動解析装置において、
前記画像生成部は、前記打球面を複数の領域に分割した前記画像データを出力し、前記画像データにおいて前記打球位置が含まれる打球領域を識別可能に出力することを特徴とする運動解析装置。 - 請求項4に記載の運動解析装置において、
前記画像生成部は、前記受付部が前記打球位置の変更を受け付け可能な変更可能領域を識別可能に出力することを特徴とする運動解析装置。 - 請求項5に記載の運動解析装置において、
前記変更可能領域は、前記打球領域を含むことを特徴とする運動解析装置。 - 請求項5に記載の運動解析装置において、
前記変更可能領域は、前記打球領域と隣り合うことを特徴とする運動解析装置。 - 請求項4乃至7のいずれか1項に記載の運動解析装置において、
前記打球領域は、矩形状または円形状であることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項4乃至8のいずれか1項に記載の運動解析装置において、
前記受付部が前記打球位置の変更指示を受け付けた場合、前記画像生成部は、前記変更指示に基づいて、前記画像において、前記打球領域の面積を小さくする、または、大きくする、もしくは、前記打球領域の位置を移動させることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の運動解析装置において、
前記解析部は、
打球により運動具に発生する、角速度の情報と前記打球位置との相関関係、および、加速度の情報と前記打球位置との相関関係、を示す関係情報に基づいて前記打球位置を算出することを特徴とする運動解析装置。 - 請求項10に記載の運動解析装置において、
前記解析部は、変更された前記打球位置に基づいて、前記関係情報を補正することを特徴とする運動解析装置。 - 運動具を用いたスイングを解析する解析方法であって、
前記運動具の打球面における打球位置を算出し、
前記打球面における前記打球位置を示す画像を生成し、
生成した前記画像を表示し、
表示した前記画像における前記打球位置の変更を受け付けることを特徴とする解析方法。
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