JP6168276B2 - 解析制御装置、運動解析システム、プログラム、記録媒体および運動解析方法 - Google Patents

Description

本発明は、運動解析システム、計測ユニット、プログラム、記録媒体および運動解析方法等に関する。

様々な分野において運動を解析するシステムが必要とされている。例えば、ゴルフクラブやテニスラケットのスイング軌道、野球のピッチングやバッティング等の運動フォーム等を解析し、解析結果から改善点を明らかにすることで競技力の向上につなげることができる。

運動解析システムとしては、従来から光学式モーションキャプチャーが知られている。これは、マーカーが取り付けられた対象を赤外線カメラ等で連続撮影し、撮影された連続画像を用いてマーカーの移動軌跡を算出することで、運動を解析するシステムである（特許文献１）。

これに対して、近年、被検査体に小型の慣性センサーを取り付け、センサーの出力データから被検査体の運動を解析する手法が提案されている（特許文献２）。この手法では、赤外線カメラが不要であるため取り扱いが容易であるという利点がある。

特開２０１０−１１０３８２号公報 特開２００８−０７３２１０号公報

ここで、特許文献２の発明は、第１、第２のジャイロセンサーがそれぞれゴルフクラブのヘッド部、グリップ部に固定されている。そのため、ジャイロセンサーを制御する制御部や、ジャイロセンサーからのデータを記憶する記憶部を、ゴルフクラブ内に設けて有線で接続することが可能である。このとき、主制御部は、第１のジャイロセンサーからのデータも、第２のジャイロセンサーからのデータもほぼリアルタイムに取得し、記録することができる。

つまり、特許文献２の発明は、第１、第２のジャイロセンサーからのデータを時間的なずれを生じることなく対応させることが可能であり、２つのデータ間で同期がとれないという問題は生じにくい。ここで、「同期をとる」とは複数のセンサーからのデータを１つの時間軸上で互いに関連付けることをいう。

しかし、例えば計測に用いる複数のセンサーが離れて配置されている場合や、センサー内のバッファーに一時記憶されたデータをまとめて受け取る場合には、データを受け取る側が複数のセンサーのデータ間の同期をとる必要が生じる。

ここで、計測に用いる複数のセンサーが離れて配置され、無線でデータを取得する運動解析システムを考える。このとき、特許文献２に記載の手法では、スイッチがオン状態となってからの経過時間に基づいて、複数のセンサーのデータ間で同期をとることになる。しかし、このようなシステムでは、無線を使って順番に各センサーのスイッチをオン状態
する。そのため、スイッチがオン状態になるまでの時間は各センサーで異なっている。したがって、特許文献２に記載の手法では、複数のセンサーからのデータ間で同期をとることができない。

運動解析システムとしては、計測に用いられる複数のセンサーの配置の自由度が高いことが好ましい。しかし、異なるセンサーからのデータ間で正しく同期をとることができなければ、運動解析を正しく行うことができない。

また、運動解析システムの構成要素を増加させないことがコスト面から望ましい。そして、運動解析システムの使用者に特別な動作等を要求しないことが、運動解析システムの使い勝手の面から望ましい。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、運動に基づく物理量を計測する計測ユニットの取り付け位置の自由度を高めながら、計測データ間で同期をとることにより正確な運動解析が可能であり、コストも増加せず、使い勝手のよい運動解析システム、計測ユニットおよび運動解析方法を提供することができる。ここで、運動解析とは例えば被計測体の運動による特定部位の位置、速度、加速度等を解析することである。

本発明は前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、以下の態様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］
本適用例に係る運動解析システムは、複数の計測ユニットから被計測体の運動に基づく物理量の計測データを受け取り、前記物理量に基づく第１の計算値を前記計測ユニット毎に求め、前記第１の計算値に基づく値が所定の条件を満たすときを前記運動におけるインパクトのタイミングと判断し、前記インパクトのタイミングに基づいて前記複数の計測ユニットが生成する前記計測データの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析する解析制御装置を含む。

［適用例２］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記解析制御装置は、前記第１の計算値として、前記計測データの最大値を求めてもよい。

［適用例３］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記計測ユニットはセンサー部を含み、前記センサー部は、複数の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、前記解析制御装置は、前記第１の計算値として、各軸に発生する前記角速度の大きさの和を求めてもよい。

［適用例４］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記解析制御装置は、前記第１の計算値が最大となるときを、前記インパクトのタイミングと判断してもよい。

本適用例に係る運動解析システムは、計測ユニットと解析制御装置とを含む。計測ユニットは被計測体に取り付けられ、センサー部を含んでいる。センサー部は、被計測体の運動に基づく所定の物理量を計測して計測データを生成する。センサー部は、例えば加速度センサー、角速度センサー、速度センサー等の物理量センサーであってもよい。例えば、センサー部は慣性センサーであって、加速度センサーおよび角速度センサーを含んでいて
もよい。

本適用例に係る運動解析システムは計測ユニットを複数含み、複数の計測データが生成されて解析制御装置に出力される。計測データを受け取った解析制御装置は、各計測データにおいて被計測体の運動によって生じるインパクトのタイミングを判断して、複数の計測データ間の同期をとる。ここで、インパクトとは、被計測体と被計測体以外の物または人との衝突による衝撃をいう。例えば、ゴルフクラブやゴルフクラブを持つ手が被測定体である場合、ゴルフボールを打つときの衝撃がインパクトになる。

解析制御装置は、計測された所定の物理量に基づく第１の計算値を求め、第１の計算値または第１の計算値に基づく値が所定の条件を満たすときを運動におけるインパクトのタイミングと判断する。

ここで、センサー部は２軸以上の角速度センサーを含んでいてもよい。このとき、所定の物理量とは角速度であって、第１の計算値は各軸回りの角速度の大きさの和（ノルム）であってもよい。そして、ノルムが最大となるときを、前記インパクトのタイミングと判断してもよい。インパクトの瞬間にノルムが急激に変化するので、解析制御装置は、センサー部が角速度センサーを含むことでインパクトのタイミングを正確に知ることが可能であり、複数の計測データの間で同期をとることができる。したがって、被計測体の正確な運動解析を実行できる。

また、計測ユニットは単軸検出の例えば角速度センサー、加速度センサー等を含んでいてもよい。解析制御装置は、第１の計算値として、計測データの最大値を求めて、インパクトのタイミングを知ることが可能であり、複数の計測データの間で同期をとることができる。

計測ユニットは、解析制御装置が計測データを受け取ることができる範囲で、解析制御装置から離れていても構わない。そのため、計測ユニットの取り付け位置の自由度を高めることができる。また、計測データ間で同期をとることにより正確な運動解析が可能であるが、このとき、同期をとるための特別な信号等を用いないため、運動解析システムのコストが増加することはない。また、本適用例に係る運動解析システムでは、使用者が特別な動作をする必要はないため、使い勝手のよい運動解析システムを提供できる。

なお、インパクトのタイミングを判断する場合に、第１の計算値（例えばノルム）だけでなく、第１の計算値に基づく値（例えばノルムの微分値、積分値等）が用いられてもよい。また、所定の条件とは最大であることだけでなく例えば最小、極大、極小等が用いられてもよい。

また、センサー部は、複数種類の物理量を計測できるセンサーであってもよい。例えば、センサー部は、６軸の慣性センサーであって、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸それぞれについて、加速度および角速度を計測できてもよい。

そして、計測ユニットが生成する計測データは離散的なデータであってもよい。つまり、センサー部から出力される連続したデータが、所定のサンプリング周期（例えば０．００１秒）でサンプリングされて計測データが生成されてもよい。

［適用例５］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記解析制御装置は、前記第１の計算値を微分して第２の計算値を求め、前記第２の計算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、先のタイミングを前記インパクトのタイミングとして検出してもよい
。

センサー部が２軸以上の角速度センサーを含んでいる場合、解析制御装置は、各軸回りの角速度の大きさの和である第１の計算値を微分した第２の計算値を求めてもよい。そして、解析制御装置は、第２の計算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、先のタイミングをインパクトのタイミングとして検出してもよい。

通常のスイング動作では、インパクトの際にその衝撃により角速度が急激に変化する。したがって、一連のスイング動作の中で角速度の大きさの和（ノルム）の微分値が最大または最小と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、スイングに用いられる器具がインパクトにより振動するため、角速度の大きさの和（ノルム）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。

［適用例６］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記センサー部は、複数の軸方向に発生する加速度を検出する加速度センサーを含み、前記解析制御装置は、前記第１の計算値として、各軸に発生する前記加速度の大きさの和を求めてもよい。

センサー部が２軸以上の加速度センサーを含んでいる場合、解析制御装置は、第１の計算値として、各軸に発生する加速度の大きさの和を求めてもよい。インパクトの際には、被計測体（例えばゴルフクラブ）にはその衝撃により加速度に変化が生じる。そのため、加速度の大きさの和に基づいて、インパクトのタイミングを判断してもよい。

［適用例７］
前記適用例に係る運動解析システムにおいて、前記解析制御装置は、前記第１の計算値を微分して第２の計算値を求め、前記第２の計算値が最初に極大となるときを、前記インパクトのタイミングと判断してもよい。

本適用例によれば、センサー部が角速度センサーを含んでいても、加速度センサーを含んでいても、解析制御装置は、各軸に発生する角速度、加速度の大きさの和（第１の計算値）を微分して第２の計算値を求める。そして、解析制御装置は、最初に第２の計算値が極大となるときをインパクトのタイミングと判断してもよい。

インパクトの瞬間では、センサー部が計測する物理量は、インパクト前後で大きく変化する。そのため、変化量を知るために、第１の計算値を微分して第２の計算値を求めて、第２の計算値の最初の極大値をインパクトのタイミングと判断することができる。

［適用例８］
本適用例に係る計測ユニットは、前記の運動解析システムで使用される。

［適用例９］
本適用例に係る運動解析方法は、複数の計測ユニットから被計測体の運動に基づく物理量の計測データを受け取るステップと、前記物理量に基づく第１の計算値を前記計測ユニット毎に求めるステップと、前記第１の計算値に基づく値が所定の条件を満たすときを前記運動におけるインパクトのタイミングと判断し、前記インパクトのタイミングに基づいて前記複数の計測ユニットが生成する前記計測データの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析するステップと、を含む。

［適用例１０］
本適用例に係るプログラムは、コンピューターに、複数の計測ユニットから被計測体の運動に基づく物理量の計測データを受け取るステップと、前記物理量に基づく第１の計算値を前記計測ユニット毎に求めるステップと、前記第１の計算値に基づく値が所定の条件を満たすときを前記運動におけるインパクトのタイミングと判断し、前記インパクトのタイミングに基づいて前記複数の計測ユニットが生成する前記計測データの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析するステップと、を実行させる。

［適用例１１］
本適用例に係る記録媒体は、前記のプログラムを記録した、コンピューター読み取り可能な記録媒体である。

本実施形態の運動解析システムの構成例を示す図。 本実施形態の運動解析システムでゴルフスイングを計測する例を示す図。 計測されたゴルフクラブ（運動器具）の軌跡の例を示す図。 図１の計測ユニットのブロック図。 図１の解析制御装置のブロック図。 本実施形態の運動解析システムの構成要素の動作を説明する図。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）は計測データの例を示す図。 本実施形態の運動解析システムの計測ユニットの処理を示すフローチャート図。 本実施形態の運動解析システムの解析制御装置の処理を示すフローチャート図。 図９のリズム検出ステップの処理を示すフローチャート図。 図１１（Ａ）はフルスイング時の３軸角速度をグラフ表示した図であり、図１１（Ｂ）は３軸角速度の大きさの和（ノルム）の計算値をグラフ表示した図であり、図１１（Ｃ）は３軸角速度の大きさの和（ノルム）の微分の計算値をグラフ表示した図。 図１２（Ａ）はパッティング時の３軸角速度をグラフ表示した図であり、図１２（Ｂ）は３軸角速度の大きさの和（ノルム）の計算値をグラフ表示した図であり、図１２（Ｃ）は３軸角速度の大きさの和（ノルム）の微分の計算値をグラフ表示した図。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は３軸角速度のデータにおけるインパクトタイミングを示す図。 図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は３軸加速度のデータにおけるインパクトタイミングを示す図。 比較例の運動解析システムの構成例を示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．運動解析システムの構成
［本実施形態の主要構成］
図１は、本実施形態の運動解析システム１の構成例を示す図である。運動解析システム１は、複数の計測ユニット１０−１、１０−２、解析制御装置２０を含んで構成されている。

運動解析システム１は、２つの計測ユニット１０−１、１０−２を含むが３つ以上であってもよい。本実施形態では、解析制御装置２０と計測ユニット１０−１、１０−２は無
線接続されており、運動解析システム１における計測ユニット１０−１、１０−２の配置の自由度は高い。解析制御装置２０と計測ユニット１０−１、１０−２の間は、帯域消費を抑えるためにマルチキャストやブロードキャストを行わず、ユニキャストで通信が行われる。計測ユニット１０−１、１０−２から解析制御装置２０へは計測データが無線送信され、解析制御装置２０から計測ユニット１０−１、１０−２へは例えば計測開始指示などの制御信号が無線送信される。

計測ユニット１０−１、１０−２は、運動解析の対象（以下、被計測体）に取り付けられる。被計測体は、運動解析システム１の使用者（以下、ユーザー）および運動器具（例えばゴルフクラブ、テニスラケット）の少なくとも一方である。運動解析システム１は様々な運動の解析に適用可能であるが、本実施形態ではゴルフスイングの解析に用いられる（図２参照）。

計測ユニット１０−１、１０−２は、それぞれ慣性センサー１１１−１、１１１−２（本発明のセンサー部に対応）を含む。慣性センサー１１１−１、１１１−２は、ユーザーがゴルフスイングをすることで生じる加速度および角速度（本発明の所定の物理量に対応）を計測して、計測データを生成する。

解析制御装置２０は、被計測体の運動解析を実行する運動解析部２０１と、解析制御装置２０だけでなく運動解析システム１の全体の制御を行う主制御部２０３とを含む。本実施形態では、ＰＣ（Personal Computer）によって解析制御装置２０を実現している。そして、プログラムにしたがってＣＰＵ２００が運動解析部２０１、主制御部２０３として機能する。

解析制御装置２０の運動解析部２０１は、計測ユニット１０−１、１０−２からの計測データを受け取り、各計測データにおけるインパクトのタイミングを検出することで、複数の計測データ間の同期をとることができる。そのため、被計測体の運動を正確に解析することができる。

このとき、同期に用いられるインパクトは被計測体の運動で自然に生じるものであり、運動解析システム１は、計測データ間の同期をとるための専用の信号等（以下、専用の同期用情報）を必要としない。なお、インパクトとは、被計測体と被計測体以外の物または人との衝突による衝撃をいう。この例では、ゴルフクラブも被測定体であり、ゴルフボールを打つときの衝撃がインパクトになる。

ここで、比較のために、専用の同期用情報を有する運動解析システム１００を例示する。図１５は、比較例の運動解析システム１００の構成を示す図である。比較例の運動解析システム１００は、専用の同期用情報として特定波長帯域の光を用いている。比較例の運動解析システム１００は発光装置９０を含み、また、計測ユニット１０−１、１０−２は受光部１１４−１、１１４−２を含んで構成されている。

比較例の運動解析システム１００において、発光装置９０は、解析制御装置２０からの発光指示にしたがって計測ユニット１０−１、１０−２に向けて光を発する。そして、受光部１１４−１、１１４−２は、発光装置９０からの光を検出して、検出の有無を表す検出データを生成して計測データに含める。そして、比較例の運動解析システム１００の解析制御装置２０は、検出データに基づいて計測データ間の同期をとる。なお、図１と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。

比較例の運動解析システム１００と比較すると、本実施形態の運動解析システム１は発光装置９０を含まず、計測ユニット１０−１、１０−２も受光部１１４−１、１１４−２
を含まない。そのため、本実施形態の運動解析システム１は、発光装置９０といった固有の同期用情報発生部が不要であるためコストを抑えることが可能である。また、本実施形態の運動解析システム１は、受光部１１４−１、１１４−２といった固有の同期用情報検出部が不要であるため、計測ユニット１０の小型化、軽量化が可能である。

ここで、比較例のように特定波長帯域の光を用いる代わりに、特別な動作すなわちスイングとは異なる動きで生じる加速度および角速度を、専用の同期用情報として用いることが考えられる。特別な動作としては、例えばユーザーがジャンプをすることが考えられ、ジャンプによる衝撃はスイングとは全く異なる加速度および角速度を生じる。

しかし、ユーザーにとっては、スイングとは無関係な動作をする必要があり煩わしい。つまり、ユーザーに特別な動作等を要求しないことが、運動解析システム１の使い勝手の面から望ましい。本実施形態の運動解析システム１は、ゴルフスイングにより自然に生じるインパクトのタイミングに基づいて計測データ間の同期をとるため、使い勝手のよい運動解析システム１を実現することが可能である。

図１を用いて運動解析システム１の構成の概略を説明したが、計測ユニット１０−１、１０−２と解析制御装置２０の詳細なブロック図については後述する。また、計測ユニット１０−１、１０−２の構成は同一である。これらの符号に含まれる「−１」「−２」は複数の計測ユニット１０を個別に区別するためのものであり、構成が異なることを意味するものではない。以下においては、重複説明回避のため特に断ることなく、計測ユニット１０−１、１０−２を計測ユニット１０として説明することがある。また、慣性センサー１１１−１、１１１−２についても慣性センサー１１１として説明することがある。

また、本実施形態の運動解析システム１は、解析制御装置２０をＰＣで実現しているが、専用のハードウェアで構成されていてもよい。このとき、運動解析部２０１および主制御部２０３の少なくとも一方が、ＣＰＵ２００ではなく専用のハードウェアで構成されていてもよい。

図２は、運動解析システム１でゴルフスイングを計測する場合を例示する図である。ユーザーはゴルフクラブ３０を持ちスイングをする。このとき、ゴルフクラブ３０には計測ユニット１０−１が取り付けられており、ユーザーの手首には計測ユニット１０−２が取り付けられている。計測ユニット１０−１、１０−２は、それぞれゴルフクラブ３０、ユーザーの手首でのゴルフスイングによる加速度および角速度を計測する。

計測ユニット１０は、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）加速度センサー、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）角速度センサーを含む。加速度センサーは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の加速度をそれぞれ計測し、計測した加速度データを出力する。また、角速度センサーは、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの角速度をそれぞれ計測し、計測した角速度データを出力する。

図３では、ゴルフクラブ３０のクラブヘッドのスイング軌跡Ａを示している。スイング軌道Ａは、スイング起動位置Ｐ１、トップ位置Ｐ２、インパクト位置Ｐ３およびフォロースルートップ位置Ｐ４を含んでいる。運動解析システム１は、このようなスイング軌跡Ａを表示するだけではなく、スイング軌跡Ａに対して、ユーザーがどのように手首を運動（移動）させているかを解析して改善に役立つ情報を提供する。

例えば、手首の移動に遅れてゴルフクラブ３０が同じように移動してスイング軌跡Ａを描く場合には、ユーザーからの力がゴルフクラブ３０に適切に伝わっていると判断できる。一方、手首の移動の軌跡とスイング軌跡Ａとが異なるような場合には、例えば前後にゴルフクラブ３０がぶれており、ユーザーからの力がゴルフクラブ３０に真っ直ぐに伝わっ
ていないと判断できる。

このような判断を正しく行うために、運動解析システム１は計測データ間で同期をとる必要がある。つまり、計測ユニット１０−１、１０−２は、それぞれゴルフクラブ３０、ユーザーの手首に装着されているため、計測ユニット１０−１、１０−２からの計測データ間で同期がとれないと正確な解析が不可能になる。後述するように、運動解析システム１は、ゴルフスイングにより生じるインパクトのタイミングを正確に判断することができる。そのため、運動解析システム１は、各計測データのインパクトのタイミングを互いに合わせることで、複数の計測データ間で同期をとることができる。以下に、まず計測ユニット１０、解析制御装置２０の詳細な構成を説明してから、計測データ間で同期をとる方法について説明する。

［計測ユニットの構成］
図４は、計測ユニット１０のブロック図である。計測ユニット１０は、図１に示した慣性センサー１１１の他に、記憶部１１５、制御部１１６、通信部１１８を含む。ただし、計測ユニット１０は、図４の構成要素（各部）の一部を省略または変更し、あるいは他の構成要素を付加した構成としてもよい。

慣性センサー１１１は、前記のように３軸加速度センサーと３軸角速度センサーを含む。したがって、慣性センサー１１１は、詳細には加速度センサー１１２ｘ、１１２ｙ、１１２ｚと、角速度センサー１１３ｘ、１１３ｙ、１１３ｚを含む。

制御部１１６は、所定周期でサンプリングされた慣性センサー１１１からの計測データを、記憶部１１５に順番に記憶させる。なお、所定周期とは、例えば慣性センサー１１１の応答周波数に基づいて定められ、１０００Ｈｚや５００Ｈｚであってもよい。

制御部１１６は、通信部１１８を介して、解析制御装置２０からの制御信号を受け取る。例えば、解析制御装置２０からの計測開始指示があれば慣性センサー１１１を動作させて、計測データの記憶部１１５への記憶を開始する。また、例えば解析制御装置２０からの計測停止指示があれば計測データの記憶部１１５への記憶を停止して、記憶部１１５に記憶された計測データを、通信部１１８を介して解析制御装置２０へと送信する。なお、制御部１１６はＣＰＵであってもよい。

計測ユニット１０は、運動解析システム１において解析制御装置２０と無線接続されており、計測ユニット１０の配置の自由度は高い。例えば、運動器具に取り付けることも、ユーザーの体の一部に取り付けることもできる（図２参照）。

［解析制御装置の構成］
図５は、解析制御装置２０のブロック図である。解析制御装置２０は、図１に示した運動解析部２０１、主制御部２０３の他に、通信部２１０、操作部２２０、ＲＯＭ２３０、ＲＡＭ２４０、記録媒体２５０、表示部２６０を含む。また、図１を参照して説明したように、ＣＰＵ２００が運動解析部２０１、主制御部２０３として機能するが、運動解析部２０１は、さらにデータ取得部２０２、同期補正部２０６、第１計算部２０７、第２計算部２０８、インパクト検出部２０９を含む。ただし、解析制御装置２０は、図５の構成要素（各部）の一部を省略または変更し、あるいは他の構成要素を付加した構成としてもよい。

通信部２１０は、複数の計測ユニット１０−１、１０−２（図１参照）からの計測データを受信し、運動解析部２０１に送る処理を行う。また、通信部２１０は、主制御部２０３から計測ユニット１０−１、１０−２への制御信号（例えば計測開始指示等）を送信す
る。

操作部２２０は、ユーザーからの操作データを取得し、運動解析部２０１、主制御部２０３に送る処理を行う。操作データとは、例えば運動解析の対象について指示したり、表示部２６０に表示する内容を指定したりするためのデータである。ユーザーは、操作データによって、例えばトップ位置Ｐ２からフォロースルートップ位置Ｐ４までについてだけ運動解析を実行させて、インパクト位置Ｐ３におけるクラブヘッドのスピードを表示させることができる（図３参照）。

ＲＯＭ２３０は、ＣＰＵ２００が運動解析部２０１、主制御部２０３として機能し、各種の計算処理、制御処理を行うためのプログラム等を記憶している。ＲＯＭ２３０は、他にアプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶していてもよい。

ＲＡＭ２４０は、ＣＰＵ２００の作業領域として用いられ、ＲＯＭ２３０から読み出されたプログラムやデータ、操作部２２０から入力されたデータ、運動解析部２０１が各種プログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。

記録媒体２５０は、各種のアプリケーションプログラムやデータを記憶するための、コンピューター読み取り可能な記録用の媒体（メディア）である。例えば、コンピューター（ＰＣ）を解析制御装置２０として機能させるためのアプリケーションプログラム（運動解析システム１に用いられるプログラム）が記憶されていてもよい。また、記録媒体２５０は、運動解析部２０１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録する記録部としても機能するようにしてもよい。記録媒体２５０は、例えば、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、磁気ディスク、ハードディスク、磁気テープ、不揮発性メモリー（ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリーなど）により実現することができる。

表示部２６０は、運動解析部２０１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２６０は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、タッチパネル型ディスプレイ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）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２２０と表示部２６０の機能を実現するようにしてもよい。

ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２３０、記録媒体２５０に記憶されているプログラムにしたがって、運動解析部２０１、主制御部２０３として機能するが、運動解析部２０１は、さらにデータ取得部２０２、同期補正部２０６、第１計算部２０７、第２計算部２０８、インパクト検出部２０９を含む。なお、運動解析部２０１は、これらの一部または全部の構成（要素）を省略してもよいし、新たな構成（要素）を追加してもよい。

データ取得部２０２は、通信部２１０を介して受信した複数の計測データを受け取る。取得された計測データは、例えばＲＡＭ２４０に記憶されてもよい。

第１計算部２０７は、データ取得部２０２が取得した計測データに基づいて、例えば軸回りの角速度の大きさの和（ノルム）を計算する処理を行う。計算された和（ノルム）は、本発明の第１の計算値に対応する。なお、以下では計測データに含まれる物理量（例えば角速度、加速度）の大きさの和のことを「ノルム」と表現する。なお、１軸の物理量が計測される場合には、「ノルム」は大きさの和ではなく大きさを意味するものとする。

第２計算部２０８は、第１計算部２０７が計算したノルムを時間で微分する処理を行う。計算された微分値は、本発明の第２の計算値（第１の計算値に基づく値）に対応する。

インパクト検出部２０９は、第１計算部２０７が計算したノルムを用いて、スイングにおけるインパクトのタイミングを検出する処理を行う。インパクト検出部２０９は、例えば角速度のノルム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、インパクト検出部２０９は、第２計算部２０８が計算したノルム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、先の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。また、第２計算部２０８が計算したノルムの微分の値が最初に極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。

同期補正部２０６は、インパクト検出部２０９が求めたインパクトのタイミングに基づいて、データ取得部２０２が受け取った複数の計測データの間で同期をとる。そして、運動解析部２０１は、同期のとれた計測データを用いて、被計測体の運動を正確に解析する。

なお、主制御部２０３については、図１を参照して説明した通りであるため、ここでは詳細な説明を省略するが、被計測体の運動が解析された後に、主制御部２０３は例えばスイングの軌跡等を表示部２６０に表示する処理を行う。

［計測データ間の同期方法］
図６は、運動解析システム１の構成要素である解析制御装置２０、計測ユニット１０−１、１０−２の動作を時系列に並べた図である。時刻ｔ_１〜時刻ｔ_ｎ＋５の隣接する時刻の間隔は、計測ユニット１０−１、１０−２に含まれる慣性センサー１１１−１、１１１−２のサンプリング周期（例えば、０．００１秒）に対応する。

時刻ｔ_１で解析制御装置２０は計測ユニット１０−１、１０−２に対して計測開始を指示する。そして、計測ユニット１０−１は時刻ｔ_２で計測開始可能となり、計測ユニット１０−２は時刻ｔ_４で計測開始可能となっている。

ここで、計測ユニット１０−１、１０−２で計測開始可能となるタイミングが異なるのは、解析制御装置２０がユニキャストで計測開始コマンドを送信しているからである。すなわち、解析制御装置２０が最初に計測ユニット１０−１を指定して計測開始を指示し、その後に計測ユニット１０−２を指定して計測開始を指示するからである。

もし、運動解析システム１で、ブロードキャストやマルチキャストが使用できる通信方式を採用するならば、計測ユニット１０−１、１０−２が計測開始可能になるタイミングをほぼ同時にすることができる。しかし、計測ユニットの数が増加すると帯域幅の消費が大きくなるという問題が生じる。すなわち、拡張性の面で問題がある。

また、運動解析システム１で、計測ユニット１０−１、１０−２と解析制御装置２０とを有線接続するならば、計測ユニット１０−１、１０−２が計測開始可能になるタイミングをほぼ同時にすることができる。しかし、計測ユニット１０−１、１０−２の配置の自由度が低くなり実用上の問題が生じる。

そして、運動解析システム１で、解析制御装置２０がユニキャストで計測開始コマンドを送信するとして、一定の時間間隔Ｔ_０で計測開始を指示し、その時間間隔Ｔ_０の分だけ計測データをずらすことで同期をとる手法も考えられる。しかし、無線での通信状態が変化して、１つの計測ユニットに対してだけ計測開始コマンドの再送が生じることもあり得る。そのため、計測ユニット１０−１、１０−２の計測開始可能となる時間間隔がＴ_０に一致するとは限らない。

そこで、運動解析システム１は、計測ユニット１０−１、１０−２の計測データに同時に影響を与えるインパクトを利用して、これらの計測データ間の同期をとる。この例では、時刻ｔ_６でユーザーはクラブでボールを打ち、インパクトが生じたとする。

このとき、計測ユニット１０−１、１０−２は計測を開始しており、インパクトの衝撃は計測データとして記録される。図６で丸のついている部分は、計測ユニット１０−１、１０−２が計測データを生成していることを意味する。そして、白い丸はインパクトが生じたことを示し、それ以外は黒い丸で表してる。

その後、計測ユニット１０−１、１０−２はしばらく計測を続ける。そして、時刻ｔ_ｎ＋２で解析制御装置２０は計測ユニット１０−１、１０−２に対して計測停止を指示する。計測ユニット１０−１は時刻ｔ_ｎ＋３で計測を停止し、計測ユニット１０−２は時刻ｔ_ｎ＋５で計測を停止する。

図７（Ａ）は、このときの計測ユニット１０−１の計測データを示し、図７（Ｂ）は計測ユニット１０−２の計測データを示す。解析制御装置２０は計測停止指示の後、図７（Ａ）、図７（Ｂ）のようなデータを受け取ることになる。しかし、計測ユニット１０−１と計測ユニット１０−２の計測開始時刻と計測停止時刻とは異なるため、図７（Ａ）と図７（Ｂ）の計測データを並んでいる順番で単純に対応させることはできず、インパクトのタイミングに基づいて同期をとる必要がある。すなわち、解析制御装置２０は、図７（Ａ）、図７（Ｂ）のインパクトのタイミングがそれぞれ計測データＤＡ_４、ＤＢ_２であることを正確に検出し、これらを対応させることで同期をとることができる。

なお、図７（Ａ）、図７（Ｂ）では計測データをＤＡ_ｎ、ＤＢ_ｎのように簡略に表記しているが、それぞれのデータは加速度センサー１１２ｘ、１１２ｙ、１１２ｚおよび角速度センサー１１３ｘ、１１３ｙ、１１３ｚ（図４参照）からのデータを全て含んでいる。

ここで、インパクトのタイミングを正確に検出するためには、計測データに基づいて適切な手順で計算を行う必要がある。そして、インパクトの特徴に合致するタイミングを検出する必要がある。以下では、フローチャートを用いて、運動解析システム１の全体的な処理について説明しながら、インパクトのタイミングを検出するリズム検出ステップにつて詳細に説明する。

２．運動解析方法
図８〜図１０は、運動解析システム１による運動解析方法の一例を示すフローチャート図である。図８は計測ユニット１０による処理のフローチャート図であり、図９〜図１０は解析制御装置２０による処理のフローチャート図である。計測ユニット１０の制御部１１６、解析制御装置２０のＣＰＵ２００（運動解析部２０１、主制御部２０３）は、プログラムにしたがって、これらの処理を実行してもよい。

図８のように、計測ユニット１０の制御部１１６は、計測開始の指示があるまで、すなわち解析制御装置２０から計測開始コマンドを受信するまで待機し（Ｓ１０のＮ）、計測開始コマンドを受信すると（Ｓ１０のＹ）、慣性センサー１１１に被計測体の運動に基づく加速度、角速度を計測させて計測データを生成させる（Ｓ２０）。ここで、被計測体は例えばユーザーやゴルフクラブであり（図２参照）、運動とは例えばゴルフスイングである（図３参照）。計測データは、加速度センサーが計測したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の加速度、および角速度センサーが計測したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸回りの角速度を含む。

そして、制御部１１６は生成された計測データを記憶部１１５に記憶させる（Ｓ６０）
。その後、計測停止の指示があった場合、すなわち解析制御装置２０から計測停止コマンドを受信した場合には（Ｓ７０のＹ）、記憶部１１５に記憶された計測データを解析制御装置２０に送信する（Ｓ８０）。そして、ステップＳ１０に戻り、解析制御装置２０から次の計測開始コマンドを受信するまで待機する。

制御部１１６は、計測停止の指示がない場合（Ｓ７０のＮ）、ステップＳ２０に戻り、慣性センサー１１１に被計測体の運動に基づく加速度、角速度を計測させて計測データを生成させる。

図９は、解析制御装置２０のＣＰＵ２００の処理を示している。まず、ＣＰＵ２００は主制御部２０３として機能する。主制御部２０３は、まず計測ユニット１０に計測開始を指示する（Ｓ２１０）。すなわち、主制御部２０３は、計測ユニット１０に計測開始コマンドを送信する。そして、主制御部２０３は、計測ユニット１０が十分な計測データを得るまで待機する（Ｓ２４０のＮ）。そして、計測ユニット１０が十分な計測データを得ると（Ｓ２４０のＹ）、主制御部２０３は、計測ユニット１０に計測停止を指示する（Ｓ２５０）。すなわち、主制御部２０３は、計測ユニット１０に計測停止コマンドを送信する。

その後、ＣＰＵ２００は運動解析部２０１として機能する。データ取得部２０２が、計測ユニット１０から計測データを受け取ると（Ｓ２６０）、第１計算部２０７、第２計算部２０８、インパクト検出部２０９は、取得された計測データについてリズム検出を行う（Ｓ２７０、リズム検出ステップ）。リズム検出ステップの詳細については後述する。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言い、例えば、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、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、スイングの終了までの一連の動作に相当する。

リズム検出がされなかった場合（Ｓ２８０のＮ）は、取得した計測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判断して処理を終了する。この場合、取得したデータにスイングデータが含まれなかったことを表示部２６０に表示するようにしてもよい。

一方、リズム検出がされた場合（Ｓ２８０のＹ）、ＣＰＵ２００は主制御部２０３として機能し、例えばユーザーのスイングデータを表示部２６０に表示して（Ｓ２９０）、処理を終了する。

図１０は、第１計算部２０７、第２計算部２０８、インパクト検出部２０９として機能するＣＰＵ２００によるリズム検出ステップを示すフローチャートである。

図１０に示すように、ＣＰＵ２００は、まず、第１計算部２０７として機能し、取得された計測データから各時刻ｔでの角速度のノルムｎ_０（ｔ）の値を計算する（Ｓ１１０）。角速度のノルム（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２乗の和の平方根」から求める方法がある。例えば、角速度センサー１１３ｘ、１１３ｙ、１１３ｚ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軸分のデータをｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）とすると、角速度のノルムｎ_０（ｔ）は、次式（１）で計算される。

次に、ＣＰＵ２００は、各時刻ｔでの角速度のノルムｎ_０（ｔ）を所定範囲に正規化したノルムｎ（ｔ）に変換する（Ｓ１２０）。具体的には、データ取得期間における角速度のノルムの最大値をｍａｘ（ｎ_０）とすると、次式（２）により、角速度のノルムｎ_０（ｔ）が０〜１００の範囲に正規化したノルムｎ（ｔ）に変換される。

次に、ＣＰＵ２００は第２計算部２０８として機能し、各時刻ｔでのノルム（正規化後のノルム）ｎ（ｔ）の微分ｄｎ（ｔ）の値を計算する（Ｓ１３０）。例えば、角速度のデータの取得間隔をΔｔとすると、時刻ｔでの角速度のノルムの微分（差分）ｄｎ（ｔ）は次式（３）で計算される。

なお、本実施形態ではノルムｎ_０（ｔ）は式（１）のように定義されているが、下記の式（４）を用いてもよい。

また、式（１）、式（４）ではなく、下記の式（５）を用いてもよい。

本実施形態では、計測データに含まれる角速度についてノルムを計算するが、加速度についてもノルムを計算してもよい。この場合にも、ノルムｎ_０（ｔ）、ノルムｎ（ｔ）、ノルムの微分ｄｎ（ｔ）の定義は上記と同じである。

次に、ＣＰＵ２００はインパクト検出部２０９として機能し、ノルムの微分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（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ノルム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ノルムの微分値が最大または最小となるタイミング（すなわち、角速度のノルムの微分値が正の最大値また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、角速度のノルム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。

解析制御装置２０のＣＰＵ２００は、角速度のノルム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のうち、先の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で正確にインパクトを検出し、このインパクトのタイミングに基づいて計測データ間で同期をとることができる。すなわち、インパクト検出後の適当なタイミングで、ＣＰＵ２００は同期補正部２０６として機能して計測データ間の同期をとることができる
。また、ＣＰＵ２００は、インパクト検出後にもスイングの軌跡（図３参照）を解析するために以下の処理を行う。

ＣＰＵ２００は、インパクトの時刻Ｔ５より前でノルム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（Ｓ１５０）、存在すれば（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（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るため、インパクトのタイミングより前で角速度のノルムが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。

次に、ＣＰＵ２００は、インパクトの時刻Ｔ５より後でノルム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（Ｓ１５４）、存在すれば（Ｓ１５４のＹ）、当該極小点の時刻をフィニッシュの時刻Ｔ７として設定する（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。したがって、インパクトのタイミングより後で角速度のノルムが０に近づき極小となるタイミングをフィニッシュのタイミングとして捉えることができる。

また、ＣＰＵ２００は、トップの時刻Ｔ３の前後でノルムｎ（ｔ）の値があらかじめ設定された閾値以下の区間が存在するか否かを判定し（Ｓ１５８）、存在すれば（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の開始時刻Ｔ２と終了時刻Ｔ４として設定する（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。したがって、トップのタイミングを含み角速度のノルムが所与の閾値以下の連続した区間をトップ区間として捉えることができる。

ＣＰＵ２００は、フィニッシュの時刻Ｔ７の前後でノルムｎ（ｔ）の値があらかじめ設定された閾値以下の区間が存在するか否かを判定し（Ｓ１６２）、存在すれば（Ｓ１６２のＹ）、当該区間の最初と最後の時刻をそれぞれフィニッシュ区間の開始時刻Ｔ６と終了時刻Ｔ８として設定する（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。したがって、フィニッシュのタイミングを含み角速度のノルムが所与の閾値以下の連続した区間をフィニッシュ区間として捉えることができる。

次に、ＣＰＵ２００は、トップ区間の開始時刻Ｔ２より前でノルムｎ（ｔ）の値があらかじめ設定された閾値以下となるか否かを判定し（Ｓ１６６）、閾値以下となれば（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（Ｓ１６８）。なお、トップを特定する極小点より前で、ノルムが０に近づく極小点をスイング開始とみなしても良い。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。したがって、トップのタイミングより前で角速度のノルム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。

そして、ＣＰＵ２００は、リズム検出されたＴ１〜Ｔ８のデータをスイングデータとし（Ｓ１７０）、処理を終了する。

一方、インパクトの時刻Ｔ５より前でノルムｎ（ｔ）の値が０に近づく極小点が存在しない場合（Ｓ１５０のＮ）、インパクトの時刻Ｔ５より後でノルムｎ（ｔ）の値が０に近づく極小点が存在しない場合（Ｓ１５４のＮ）、トップの時刻Ｔ３の前後でノルムｎ（ｔ）の値が閾値以下の区間が存在しない場合（Ｓ１５８のＮ）、フィニッシュの時刻Ｔ７の前後でノルムｎ（ｔ）の値が閾値以下の区間が存在しない場合（Ｓ１６２のＮ）、トップ
区間の開始時刻Ｔ２より前でノルムｎ（ｔ）の値が閾値以下とならない場合（Ｓ１６６のＮ）には、ＣＰＵ２００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。

ここで、図１０のフローチャートにおいて、各時刻ｔでのノルム（正規化後のノルム）ｎ（ｔ）の微分ｄｎ（ｔ）の値を計算する工程（Ｓ１３０）は省略することが可能である。特にドライバーのスイングのように角速度のノルムの変化が大きいものについては微分工程（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、Ｓ１２０で求めた角速度のノルムの最大値をインパクトのタイミングとして検出すれば良い。

図１０のフローチャートでは、スイングの開始から、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー、スイングの終了までのすべての動作を検出しているが、例えば、インパクトとダウンスイングだけの動作を検出するなどスイング動作の少なくとも１つの動作を検出するようにしてもよい。また、図１０のフローチャートの各ステップを適宜入れ替えることが可能である。

３．実験例
図１１（Ａ）は、被験者がドライバーを持ってフルスイングした時のデータ取得期間（５秒間）に取得されたデータから３軸の角速度ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）をグラフ表示した図である。図１１（Ａ）において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は角速度（ｄｐｓ）である。

図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の３軸角速度ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）から３軸角速度のノルムｎ_０（ｔ）を式（１）にしたがって計算した後に式（２）にしたがって０〜１００にスケール変換（正規化）したノルムｎ（ｔ）をグラフ表示した図である。図１１（Ｂ）において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は角速度のノルム（０〜１００にスケール変換）である。

図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）の３軸角速度のノルムｎ（ｔ）からその微分ｄｎ（ｔ）を式（３）にしたがって計算し、グラフ表示した図である。図１１（Ｃ）において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は３軸角速度のノルムの微分値である。なお、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）では横軸を０〜５秒で表示しているが、図１１（Ｃ）では、インパクトの前後の微分値の変化がわかるように、横軸を２秒〜２．８秒で表示している。

図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）より、図１０に示したリズム検出処理のフローチャートにしたがって、スイング開始の時刻Ｔ１、トップ区間の開始時刻Ｔ２、トップの時刻Ｔ３、トップ区間の終了時刻Ｔ４、インパクトの時刻Ｔ５、フィニッシュ区間の開始時刻Ｔ６、フィニッシュの時刻Ｔ７、フィニッシュ区間の終了時刻Ｔ８を計算した。

その結果、Ｔ１＝１０００ｍｓｅｃ、Ｔ２＝１９６７ｍｓｅｃ、Ｔ３＝２０２４ｍｓｅｃ、Ｔ４＝２０８７ｍｓｅｃ、Ｔ５＝２３９７ｍｓｅｃ、Ｔ６＝３００２ｍｓｅｃ、Ｔ７＝３０７５ｍｓｅｃ、Ｔ８＝３２１０ｍｓｅｃであった。このように、フルスイングのような強いスイング動作に関して、インパクトの時刻Ｔ５および詳細なリズムのデータが得られた。

これに対して、図１２（Ａ）は、被験者がパターを持ってパッティングした時のデータ取得期間（５秒間）に取得されたデータから３軸の角速度ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）をグラフ表示した図である。図１２（Ａ）において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は角速度（ｄｐｓ）である。

図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の３軸角速度ｘ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｚ（ｔ）から３軸角速度のノルムｎ_０（ｔ）を式（１）にしたがって計算した後に式（２）にしたがって０〜１００にスケール変換（正規化）したノルムｎ（ｔ）をグラフ表示した図である。図１２（Ｂ）において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は角速度のノルム（０〜１００にスケール変換）である。

図１２（Ｃ）は、図１２（Ｂ）の３軸角速度のノルムｎ（ｔ）からその微分ｄｎ（ｔ）を式（３）にしたがって計算し、グラフ表示した図である。図１２（Ｃ）において、横軸は時間（ｍｓｅｃ）、縦軸は３軸角速度のノルムの微分値である。

図１２（Ｂ）および図１２（Ｃ）より、図１０に示したリズム検出処理のフローチャートにしたがって、スイング開始の時刻Ｔ１、トップ区間の開始時刻Ｔ２、トップの時刻Ｔ３、トップ区間の終了時刻Ｔ４、インパクトの時刻Ｔ５、フィニッシュ区間の開始時刻Ｔ６、フィニッシュの時刻Ｔ７、フィニッシュ区間の終了時刻Ｔ８を計算した。

その結果、Ｔ１＝１０００ｍｓｅｃ、Ｔ２＝１６８０ｍｓｅｃ、Ｔ３＝１７３６ｍｓｅｃ、Ｔ４＝１７７０ｍｓｅｃ、Ｔ５＝１９５３ｍｓｅｃ、Ｔ６＝２３０２ｍｓｅｃ、Ｔ７＝２３４９ｍｓｅｃ、Ｔ８＝２４０５ｍｓｅｃであった。このように、パッティングのような弱いスイング動作についても、インパクトの時刻Ｔ５および詳細なリズムのデータが得られた。

なお、図１１、図１２の例において、前述したように、各時刻ｔでのノルム（正規化後のノルム）ｎ（ｔ）の微分ｄｎ（ｔ）の値を計算する工程（Ｓ１３０）は省略することが可能である。特に図１１のドライバーのスイングのように角速度のノルムの変化が大きいものについては微分工程（Ｓ１３０）を省略することができる。微分工程を省略する場合は、Ｓ１２０で求めた角速度のノルム（図１１（Ｂ）、図１２（Ｂ））の最大値をインパクトのタイミングとして検出すれば良い。

４．その他のインパクト検出手法
前記のインパクト検出方法（図１０のＳ１４０）では、角速度についてノルムを計算する。一方、本実施形態の計測データには、角速度だけでなく加速度も含まれているため、角速度と加速度の両方に対応したインパクトタイミングの検出手法があることが好ましい。このとき、例えば角速度で検出したインパクトのタイミングを、加速度で検出したインパクトのタイミングで検証することが可能になる。

また、図２のように、本実施形態では２つの計測ユニット１０−１、１０−２を用いるが、クラブに取り付けられた計測ユニット１０−１と、腕に取り付けられた計測ユニット１０−２の両方に対応したインパクトタイミングの検出手法があることが好ましい。このときも一方を他方の検証に用いることができる。

そこで、実験を行い計測ユニット１０−１、１０−２の計測データの時間変化とインパクトのタイミングとを重ねて表示した。図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、それぞれ計測ユニット１０−１、１０−２の角速度データの時間変化と実際のインパクトのタイミングＴ_ｉｍを示す図である。また、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、それぞれ計測ユニット１０−１、１０−２の加速度データの時間変化と実際のインパクトのタイミングＴ_ｉｍを示す図である。

図１３（Ａ）〜図１３（Ｂ）の結果から検討したところ、角速度ベクトルの大きさの変化量が最初に極大となるときをインパクトのタイミングとすることができる。これは計測ユニット１０−１にも、計測ユニット１０−２にも当てはまる。

また、図１４（Ａ）〜図１４（Ｂ）の結果から検討したところ、やはり加速度ベクトルの大きさの変化量が最初に極大となるときをインパクトのタイミングとすることができる。これは計測ユニット１０−１にも、計測ユニット１０−２にも当てはまる。

すなわち、角速度であっても、加速度であっても、また取り付ける部位によらず、計測されたデータの大きさの変化量が最初に極大となるときをインパクトのタイミングとすることができる。さらに、３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）に限らず、３軸以外の例えば１軸（例えばｘ軸だけ）でも、この手法によってインパクトのタイミングを求めることができた。

よって、本実施形態では、例えば図１０のステップＳ１４０に代えて、いずれかの計測ユニット１０からの計測データの角速度または加速度でノルムが最初に極大となるときをインパクトのタイミング（時刻Ｔ５）と設定することも可能である。

以上のように、本実施形態の運動解析システム１、運動解析方法等は、解析制御装置２０と無線で通信するため計測ユニット１０の取り付け位置の自由度を高めることができる。そして、解析制御装置２０は、同期用情報に基づいて、複数の計測ユニット１０からの計測データ間で同期をとることにより正確な運動解析を実行できる。

そして、本実施形態の運動解析システム１は、例えば発光装置９０といった固有の同期用情報発生部が不要であるためコストを抑えることが可能である。また、ユーザーが例えばジャンプといったスイングと無関係な動作をする必要もなく、使い勝手のよい運動解析システム１を実現することが可能である。

これらの例示に限らず、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

特に、上記の実施形態等では、運動解析システム１をゴルフスイングの解析を例に挙げて説明したが、運動解析システム１は、テニスラケットや野球のバットなどスイングに用いられる様々な運動器具を用いた運動の解析に適用することができる。

１ 運動解析システム、１０ 計測ユニット、１０−１ 計測ユニット、１０−２ 計測ユニット、２０ 解析制御装置（ＰＣ）、３０ ゴルフクラブ、９０ 発光装置、１００
運動解析システム、１１１ 慣性センサー、１１１−１ 慣性センサー、１１１−２ 慣性センサー、１１２ｘ 加速度センサー、１１２ｙ 加速度センサー、１１２ｚ 加速度センサー、１１３ｘ 角速度センサー、１１３ｙ 角速度センサー、１１３ｚ 角速度センサー、１１４−１ 受光部、１１４−２ 受光部、１１５ 記憶部、１１６ 制御部、１１８ 通信部、２００ ＣＰＵ、２０１ 運動解析部、２０２ データ取得部、２０３ 主制御部、２０６ 同期補正部、２０７ 第１計算部、２０８ 第２計算部、２０９
インパクト検出部、２１０ 通信部、２２０ 操作部、２３０ ＲＯＭ、２４０ ＲＡＭ、２５０ 記録媒体、２６０ 表示部、Ａ スイング軌跡、Ｐ１ スイング起動位置、Ｐ２ トップ位置、Ｐ３ インパクト位置、Ｐ４ フォロースルートップ位置

Claims (12)

1. 複数の計測ユニットから被計測体の運動に基づく物理量の計測データを受け取り、前記物理量に基づく第１の計算値を前記計測ユニット毎に求め、前記第１の計算値に基づく値が所定の条件を満たすときを前記運動におけるインパクトのタイミングと判断し、前記インパクトのタイミングに基づいて前記複数の計測ユニットが生成する前記計測データの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析する解析制御装置。
2. 請求項１に記載の解析制御装置において、
   前記第１の計算値として、前記計測データの最大値を求める解析制御装置。
3. 請求項２に記載の解析制御装置において、
   前記計測ユニットはセンサー部を含み、
   前記センサー部は、
   複数の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、
   前記解析制御装置は、
   前記第１の計算値として、各軸に発生する前記角速度の大きさの和を求める解析制御装置。
4. 請求項２または３に記載の解析制御装置において、
   前記第１の計算値が最大となるときを、前記インパクトのタイミングと判断する解析制御装置。
5. 請求項３に記載の解析制御装置において、
   前記第１の計算値を微分して第２の計算値を求め、
   前記第２の計算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、先の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、解析制御装置。
6. 請求項１に記載の解析制御装置において、
   前記センサー部は、
   複数の軸方向に発生する加速度を検出する加速度センサーを含み、
   前記解析制御装置は、
   前記第１の計算値として、各軸に発生する前記加速度の大きさの和を求める解析制御装置。
7. 請求項６に記載の解析制御装置において、
   前記第１の計算値を微分して第２の計算値を求め、
   前記第２の計算値が最初に極大となるときを、前記インパクトのタイミングと判断する解析制御装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の解析制御装置において、
   前記複数の計測ユニットが生成する複数の前記計測データの各々について前記第１の計算値に基づく値が前記所定の条件を満たすときを前記インパクトのタイミングと判断し、前記複数の前記計測データの各々における前記インパクトのタイミングに基づいて前記複数の前記計測データの間で同期をとる解析制御装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の解析制御装置と、前記複数の計測ユニットと、を含む運動解析システム。
10. 複数の計測ユニットから被計測体の運動に基づく物理量の計測データを受け取るステップと、
    前記物理量に基づく第１の計算値を前記計測ユニット毎に求めるステップと、
    前記第１の計算値に基づく値が所定の条件を満たすときを前記運動におけるインパクトのタイミングと判断し、前記インパクトのタイミングに基づいて前記複数の計測ユニットが生成する前記計測データの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析するステップと、を含む運動解析方法。
11. コンピューターに、
    複数の計測ユニットから被計測体の運動に基づく物理量の計測データを受け取るステップと、
    前記物理量に基づく第１の計算値を前記計測ユニット毎に求めるステップと、
    前記第１の計算値に基づく値が所定の条件を満たすときを前記運動におけるインパクトのタイミングと判断し、前記インパクトのタイミングに基づいて前記複数の計測ユニットが生成する前記計測データの間で同期をとり、前記被計測体の運動を解析するステップと、を実行させるプログラム。
12. 請求項１１に記載のプログラムを記録した、コンピューター読み取り可能な記録媒体。