JP2586570B2 - 回流式水槽に於ける泳者の観察装置及び流速制御装置 - Google Patents

回流式水槽に於ける泳者の観察装置及び流速制御装置

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JP2586570B2 JP63110759A JP11075988A JP2586570B2 JP 2586570 B2 JP2586570 B2 JP 2586570B2 JP 63110759 A JP63110759 A JP 63110759A JP 11075988 A JP11075988 A JP 11075988A JP 2586570 B2 JP2586570 B2 JP 2586570B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、水泳の練習、選手強化訓練指導用として用
いられ回流式水槽に於ける泳者の観察装置に及び流速制
御装置に関するものである。
[従来の技術] 先ず、第5図、第6図に於いて回流式水槽について略
述する。
1は基台2を介して設置された竪型回流式水槽本体で
あり、水平に配した仕切壁3によって仕切られた上部水
路4及び下部水路5と、該上、下部水路4,5を連結する
前部湾曲水路6及び後部湾曲水路7とから主として構成
している。
上部水路4には、回流式水槽本体1側壁部に観測窓8
を有し、且つ上部を開放して自由水面を形成し、これら
によって観測部10を設けている。
下部水路5には、上流側端部位置即ち後部湾曲水路7
側端部位置に、複数(図では3基)の水流発生用インペ
ラ11を水槽本体1外部に設置した駆動装置9によって夫
々回転駆動し得るようにしている。尚、12は気泡を排出
するための気泡排出口を示している。
手動により速度設定した駆動装置9によって各インペ
ラ11を回転駆動することにより水流が発生し、発生した
水流は下部水路5で加速され、加速された水流は前部湾
曲水路6を通って上部水路4に送られ、更に後部湾曲水
路7を通過して各インペラ11により吸引され、而して、
水流は循環する。
斯かる回流式水槽で泳ぐ泳者を観察する装置としては
従来第7図、第8図に示すものがある。
上部水路4の側壁にガラス窓13を設け、該ガラス窓13
の側方にガラス窓13を通して水中を撮像し得るビデオカ
メラ14を設ける。ビデオカメラ14で泳者の泳ぎ方、水流
速と泳者の関係を撮像し、その画像を電気信号に変えて
ビデオレコーダ15に送り、磁気テープ16に記録してい
る。磁気テープ16に記録された内容は再生機で再生しテ
レビに映像として復元する。
観察者は、テレビに復元された映像を観察し、泳者の
状態を解析する。
[発明が解決しようとする課題] 然し、上記した従来の方法ではオフラインでの観察で
あり、回流水槽内の流速と泳者の映像とに同時性がなく
観察で得られた情報を直にトレーニングに反映させるこ
とができない。
水流に対し泳者の泳ぐ速度が遅速しても手動で流速を
変える為、流速を迅速に変えることができず、泳者の泳
ぎと流速の関係を正確に制御できない。従って、泳者の
トレーニングが科学的に行えない、等の不具合があっ
た。
[課題を解決するための手段] 本発明は斯かる不具合を解消すべくなしたものであっ
て、観測部を有する復部水路と、水流発生装置を備えた
往部水路とを有する回流式水槽の該復部水路での泳者の
泳ぎ状態を観察する様にした回流式水槽に於ける泳者の
泳ぎ状態を観察する観察装置に於いて、回流式水槽の両
側面に設けた透明な窓と、一方の窓の外側に設けた光源
と、他方の窓の外側に設けたスクリーンと、該スクリー
ンに写した泳者の影を撮像する撮像装置と、該撮像装置
からの映像信号を処理し前記泳者のスクリーン上での位
置を求める様にした画像処理器とを備えたことを特徴と
する回流式水槽に於ける泳者の観察装置、及び、観測部
を有する復部水路と、水流発生装置を備えた往部水路と
を有する回流式水槽の該復部水路での泳者の泳ぎ状態を
観察する様にした回流式水槽に於ける泳者の泳ぎ状態を
観察する観察装置に於いて、回流式水槽の両側面に設け
た透明な窓と、一方の窓の外側に設けた光源と、他方の
窓の外側に設けたスクリーンと、該スクリーンに写した
泳者の影を撮像する撮像装置と、該撮像装置からの映像
信号を処理し前記泳者のスクリーン上での位置を求める
と共にスクリーン上で位置の変化より泳者の水槽に対し
ての移動速度を求める様にした画像処理器と、水流の速
度を検出する流速計と前記泳者の移動速度と水流の速度
とから泳者がスクリーン上で所定の位置に保持される様
前記水流発生装置を駆動する制御器とを備えたことを特
徴とする回流式水槽に於ける流速制御装置に係るもので
ある。
[作用] 撮像装置からの映像信号を処理例えば、“1",“0"の
2値化信号とし泳者の影を“1"(又は“0")信号の集合
体として検知し、該集合体のスクリーン上での位置の変
化で泳者の水槽に対する位置の変化を検知する。
又、泳者の水槽に対する移動速度も集合体の位置のス
クリーン上移動速度を演算することにより検知し得、流
速計からの水流の計測速度より、水流に対する泳者の泳
ぎ速度も演算できる。然し、この演算結果を基に泳者を
所定の位置に保持すべき流速も演算され、制御器はこの
演算された流速となる様水流発生装置を制御する。
[実 施 例] 以下図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
第1図乃至第4図は本発明の一実施例であり、第1
図、第2図中第5図、第6図中で示したものと同一のも
のには同符号を付してある。
水槽本体1の両側に透明なガラス窓13,13′を取り付
け、一方のガラス窓13の外側に光源17を該ガラス窓13の
略全幅に亘って配設し、他方のガラス窓13′の外側に光
を若干通すスクリーン(又は半透明スクリーン)18を前
記ガラス窓13′と略同じ大きさに設け、該スクリーン18
の反水槽本体1側にCCD(Charge Coupled Device)カメ
ラ19をスクリーン18に対峙させて設け、CCDによって発
せられる電気信号を画像処理器20へ入力する。画像処理
器20で泳者に関する信号、例えば水槽本体1に対しての
相対移動量を演算して比較演算器21へ入力する。比較演
算器21へは水槽内に設けた流速計22から水流の速度が電
気信号として入力されており、比較演算器21は画像処理
器20と流速計22からの信号を基にモータ23の制御信号を
演算し、該信号をスイッチ24を介しモータ制御器25へ入
力する。モータ制御器25はこの制御信号に基づいてモー
タ23を所要の速度で回転駆動させる。前記流速計22の信
号は、切換スイッチ26の接点26aを介してモータ制御器2
5へ入力される様になっていると共にモータ制御器25へ
は接点26bを介して流速設定器27が接続されている。
尚、比較演算器21にはCRT28、プリンタ(図示せず)
等を適宜接続する。
以下作動を説明する。
スイッチ24は水槽本体1内の流速を一定で回流させる
場合はOFFとし、又流速を可変とする場合はONとする。
スイッチ26は2連式で、水槽本体1内の流速を一定で回
流させるときは、ONとし、又流速を可変とする場合はOF
Fとする。流速設定器27は、設定した信号をモータ制御
器25に送り、該モータ制御器25からモータ23へモータ回
転信号が送られ、モータ23が回転すると該モータ23に直
結された水流発生用インペラ11が回ると水槽本体1内の
水が第2図に於いて矢印にように回流する。
光源17より出た光は、水槽本体1の両側のガラス窓1
3,13′を通って、スクリーン18に達する。水槽本体1内
の泳者は陰影となって前記スクリーン18に写され、該ス
クリーン18に写った陰影が該スクリーン18の後方のCCD
カメラ19により撮像される。
該CCDカメラ19はイメージセンサとしてCCDの集合体を
具備し、該CCDは撮像の明暗についての情報をアナログ
の電気信号として画像処理器20へ出力する。該画像処理
器20は該映像信号の走査線を任意のレベルでスライス
し、A/D変換器(図示せず)を介し、各CCDの位置(アド
レス)と対応させたシリーズのデジタル信号とし、更に
内蔵する比較器で各CCDの信号を2値化し、1,0の信号に
分離する。走査線の2値化は1フレームに含まれるすべ
ての走査線について2値化する。2値化された信号は映
像信号レベルが高いところでは“1"となり、低いところ
では“0"となる(逆であってもよい)。
従って、CCDカメラ19でとらえた泳者の影は映像信号
レベルが低いので、2値化信号は“0"となり、ガラス窓
13,13′を通してCCDカメラ19でとらえたスクリーン18の
光の部分は映像信号レベルが高い為に2値化信号は“1"
となる。依って、前記2値化の“0"信号を算出し、予め
泳者の頭部信号を2値化した信号と比較し、泳者の頭部
の位置を割出し、該頭部の位置とその重心を求める。な
お、該頭部の原点位置はあらかじめ任意にセットでき
る。そして原点から該頭部のずれを算出する。
以上の演算を1フレーム毎に行ない、移動平均で結果
を求める。画像処理器20で求めたデータを比較演算器21
へ伝送する。該比較演算器21には水槽本体1内の流速を
計測する流速計22より常時実測値が送られているので、
流速と泳者の頭部位置の重心の移動距離より泳者の泳ぐ
速度を比較演算器21により求めることができる。又、該
比較演算器21は泳者の泳ぐ速度を記録する。
次に、流速を一定として泳者の位置、速度を観測する
場合について述べる。
流速を一定とする場合にはスイッチ24をOFFとし、ス
イッチ26をONとし接点26a,26bをONとし流速設定器27及
び流速計22からの信号をモータ制御器25へ入力する。モ
ータ制御器25には又流速設定器27からの信号が流速設定
信号が入力されている。この流速設定信号は観測者が、
泳者の能力、その時のトレーニングスケジュールに従っ
て流速設定器27を操作して定める。モータ制御器25は流
速度設定器27からの信号と流速計22からの計測信号とを
比較演算して偏差が解消される様モータ23を駆動する。
モータ23を駆動し、流速が設定した流速に達したら、
泳者が水槽本体1内に入って泳ぎ始める。泳ぎ始めると
同時に画像処理器20、比較演算器21で前記した処理信号
を行う。
前記した様に泳者の所定時間毎の水槽本体1に対する
移動量を演算することにより泳者の水槽本体1に対する
速度が分り、流速が分っているところから比較演算器21
に於いて泳者の水に対する相対速度を求めることができ
る。而して、泳者の水泳速度、泳者の位置、泳者の位置
の変動等観察に必要なデータをリアルタイムでCRT28、
プリンタ等の外部記録表示機に表示、記録させることが
できる。
又、泳者の泳ぎの状態に対応させて流速を制御する観
察の方法がある。
泳者は泳ぎ始めには体力に余裕があるので流速が一定
であっても、最初設定した流速に応じて泳ぐことができ
るが、長時間泳ぎ続けると体力が消耗し、だんだん泳ぐ
速度が落ちてくる。この為、泳者が疲れて流される様に
なり、観察を続けられなくなる。従って、泳者の泳ぎの
状態に応じて泳者が常に同じ位置で泳ぐよう水流を制御
することが好しい。
最初流速設定器27で極くゆっくりとした回流を設定
し、スイッチ24をOFF、スイッチ26をONとしておくと、
前記した様にモータ制御器25は流速が設定した速度とな
る様モータ23を駆動する。
回流が一定となったところで泳者が泳ぎを開始する。
泳者が観測部10の略中央に来たところで、CCDカメラ19
からの信号を画像処理器20に於いて初期値として記憶す
る。と同時に、スイッチ24をON、スイッチ26をOFFとす
る。この初期値としての記憶とスイッチ24,26の切換え
は、電気的に同期連動させて行ってもよく或は観察者が
行ってもよい。
画像処理器20はCCDカメラ19より刻々伝送されるデー
タより求めた泳者の位置と前記初期値とを比較し、前記
した様に水槽本体1に対する泳者の速度を求める。この
水槽本体1に対する位置の移動が零、速度が零である時
は泳者の泳ぎ速度と流速が合致している時であり、制御
器23は現流速が維持される様モータ23を制御する。
次に、水槽本体1に対する泳者の移動があり、水槽本
体1に対して速度が発生すれば、比較演算器21に於いて
流速計22で検出した計測流速と前記流速と比較演算し
て、泳者を初期値の位置へ保持する為の流速が演算さ
れ、該流速となる様な制御信号をモータ制御器25へ出力
し、モータ制御器25は該信号に基づいてモータ23を駆動
制御する。例えば泳者が泳ぐ速度を高めると初期値の位
置より上流側に移動を泳者の回流に対する相対速度が流
速より早いということになり、その時は水流が増速され
る様モータ23が制御される。又、泳者が初期値の位置よ
り下流側に移動すると水流が減速される様モータ23が制
御される。
而して泳者の泳ぎの状態に応じ、泳者が常に初期地に
位置にある様モータ23の駆動を介して流速の制御がなさ
れる。
尚、上記実施例では竪型回流式水槽について述べた
が、水平回流式水槽であってもよいことは勿論である。
[発明の効果] 以上述べた如く本発明によれば、泳者の泳ぎをオンラ
イン、リアルタイムでデータがとれるので、水槽内の流
速と泳者の位置速度に同時性があり、データの解析が容
易となる。又、泳者の泳ぐ速度に応じて流速を変えるこ
ともできるので、トレーニングの状況を的確に判断で
き、よって泳者の能力に合せた科学的トレーニングを行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すシステムブロック図、
第2図は該実施例に於ける水槽の側面図、第3図は第1
図のIII−III方向矢視図、第4図は第1図におけるCCD
カメラにより撮像した泳者の陰影の映像信号レベルを示
す図、第5図は回流式水槽の概略側断面図、第6図は第
5図のA−A矢視図、第7図は従来例を示す平面図、第
8図は同前側面図である。 9は駆動装置、10は観測部、13はガラス窓、17は光源、
18はスクリーン、19はCCDカメラ、20は画像処理器、22
は流速計、23はモータ、25はモータ制御器、27は流速設
定器を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】観測部を有する復部水路と、水流発生装置
    を備えた往部水路とを有する回流式水槽の該復部水路で
    の泳者の泳ぎ状態を観察する様にした回流式水槽に於け
    る泳者の泳ぎ状態を観察する観察装置に於いて、回流式
    水槽の両側面に設けた透明な窓と、一方の窓の外側に設
    けた光源と、他方の窓の外側に設けたスクリーンと、該
    スクリーンに写した泳者の影を撮像する撮像装置と、該
    撮像装置からの映像信号を処理し前記泳者のスクリーン
    上での位置を求める様にした画像処理器とを備えたこと
    を特徴とする回流式水槽に於ける泳者の観察装置。
  2. 【請求項2】観測部を有する復部水路と、水流発生装置
    を備えた往部水路とを有する回流式水槽の該復部水路で
    の泳者の泳ぎ状態を観察する様にした回流式水槽に於け
    る泳者の泳ぎ状態を観察する観察装置に於いて、回流式
    水槽の両側面に設けた透明な窓と、一方の窓の外側に設
    けた光源と、他方の窓の外側に設けたスクリーンと、該
    スクリーンに写した泳者の影を撮像する撮像装置と、該
    撮像装置からの映像信号を処理し前記泳者のスクリーン
    上での位置を求めると共にスクリーン上で位置の変化よ
    り泳者の水槽に対しての移動速度を求める様にした画像
    処理器と、水流の速度を検出する流速計と前記泳者の移
    動速度と水流の速度とから泳者がスクリーン上で所定の
    位置に保持される様前記水流発生装置を駆動する制御器
    とを備えたことを特徴とする回流式水槽に於ける流速制
    御装置。
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