JP6451375B2 - 運動解析方法及びその装置並びに運動解析プログラム - Google Patents
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Description
図1は本発明の一実施形態に係るゴルフスイング解析装置(運動解析装置)11の構成を概略的に示す。ゴルフスイング解析装置11は例えば慣性センサー12を備える。慣性センサー12には加速度センサーおよびジャイロセンサーが組み込まれる。加速度センサーは互いに直交する三軸方向に個々に加速度を検出することができる。ジャイロセンサーは互いに直交する三軸(x,y,z)の各軸回りに個別に角速度を検出することができる。慣性センサー12は検出信号を出力する。検出信号で個々の軸ごとに加速度および角速度は特定される。加速度センサーおよびジャイロセンサーは比較的に精度よく加速度および角速度の情報を検出する。慣性センサー12はゴルフクラブ(運動具)13に取り付けられる。ゴルフクラブ例えばゴルフパター13はシャフト13aおよびグリップ13bを備える。グリップ13bが手で握られる。グリップ13bはシャフト13aの軸に同軸に形成される。シャフト13aの先端にはクラブヘッド13cが結合される。望ましくは、慣性センサー12はゴルフクラブ13のシャフト13aまたはグリップ13bに取り付けられる。慣性センサー12はゴルフクラブ13に相対移動不能に固定されればよい。
図2は一実施形態に係る演算処理回路14の構成を概略的に示す。演算処理回路14はスイング位置座標検出部50、速度検出部60、アドレス(静止)解析部70、インパクト解析部80、平面視方向解析部90、ヒットポイント解析部100、正面視方向解析部110、ストローク解析部(ふり幅解析部)120、スコア解析部130及び統計解析部140等を備えることができる。運動解析装置のグレードに応じて解析部90〜120の一つまたは複数を省略しても良い。
(3−1)初期画面
図5は、表示装置19に表示されるスイング解析データの例えば初期画面の一例を示す図である。図5において、初期画面の上段部にはユーザー名、日時、パターの種類(L−マレット)、カップまでの距離(10ft)、芝の速さ(Slow)の各情報が表示される。また、初期画面の中央には、例えばアドレス位置からスイング切返し位置までのスイング軌跡がパター13を表す画像(複数位置)と共に表示される。なお、スイング軌跡は絶対基準座標系のX−Y平面(鉛直平面)に投影された画像である。スイング軌跡画像領域の下部左側の黒三角印は再生ボタンである。再生ボタンが操作されると、再生ボタンの右側のタイムシークバーが、左側から右側に移動し、スイング軌跡画像領域にパター13を表す画像がパター13の移動に伴って複数位置に順次追加表示される。タイムシークバーの移動領域の上側の白三角は、左から順に、アドレス、トップ、インパクト、フィニッシュの位置を示す。タイムシークバーを操作して、関心のある位置を支持して停止させることもできる。初期画面の中央左側には、スコア解析部130で解析されたパフォーマンススコア(例えば100点)が表示される。初期画面の下欄部には、Direction(平面視方向解析データ)、Hitpoint(ヒットポイント解析データ)、Stroke(ストローク解析データ)及びRising(正面視方向解析データ)が、解析データと共に表示される。初期画面の下欄部の4つの表示領域のいずれかにタッチすると、選択された解析データの詳細が表示される。
(3−2−1)Direction
図6〜図10は、初期画面にて「Direction」が選択された時以降に表示される画面例を示している。図7は、一スイングの平面視方向解析データの表示画面の一例を示している。図6は、初期画面にて「Direction」が選択された時に表示される画面である。図6では、図2の平面視方向解析部90での解析データに基づき、第1ずれ角θ1(図3(A)に示すように、インパクト時におけるフェース面13c1と、打撃目標方向(ターゲットライン方向)に対する仮想垂直面13c2とのずれ角:絶対フェース角)θ1として、3.4度が拡大されて強調表示されている。
図11は、初期画面にて「Hitpoint」が選択された時に表示される画面の一部を示している。図11に示す画面にはクラブヘッド13cのフェース面13c1が示され、図中の縦線である一点鎖線SSは、ゴルフクラブ13のスイートスポットを示している。
図12〜図16は、初期画面にて「Stroke」が選択された時以降に表示される画面例を示している。図12は、初期画面にて「Stroke」が選択された時の一スイングのストローク解析データの表示画面の一例を示している。また、図13は、図12の画面にて「SPAN-BACK」が選択された時の画面を示している。図12及び図13では、図2のストローク(ふり幅)解析部120での解析データに基づき、パター13のバックスイングのストローク(SPAN-BACK)として34cmが拡大されて強調表示されている。図12または図13の画面左下の「Histogram」を選択すると、図12または図13から図14の画面に切り換えられる。図14に示す画面の下欄には、図2の統計解析部140での解析データに基づき、バックスイングのストロークの分布を示すヒストグラムが表示される。図14に示すように、このヒストグラム中に、今回測定されたストロークの位置も表示することができる。
図17〜図21は、初期画面にて「Rising」が選択された時以降に表示される画面例を示している。図17は、初期画面にて「Rising」が選択された時の一スイングの正面視方向解析データの表示画面の一例を示している。図18は、図17に示す画面の「DELTA-LOFT」を選択した時に表示される画面である。図17及び図18では、図2の正面視方向解析部110での解析データに基づき、図4(A)に示す第3ずれ角θ3(デルタ−ロフト角:DELTA-LOFT)として−0.8度が拡大されて強調表示されている。
図2に示すスイング位置座標検出部50での演算について説明する。図22は、スイング位置座標検出部50においてセンサーユニット12の姿勢(初期姿勢〜時刻Nでの姿勢)を計算する処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
(5−1)第1ずれ角θ1、第2ずれ角θ2及び速度Vの解析と表示
次に、図6〜図10に示す解析画面の生成に関与するアドレス解析部70、インパクト解析部80、平面視方向解析部90、統計解析部140及び画像処理回路18の構成及び動作について、図23〜図25を参照して説明する。先ず、図23を参照して、クラブヘッド13cのフェース面13c1上の第1計測点13dおよび第2計測点13eについて説明する。図23に示すように、フェース面13c1の姿勢および位置を特定するために、フェース面13c1上には第1計測点13dおよび第2計測点13eが設定される。第1計測点13dおよび第2計測点13eは相互に離れた位置に配置される。ここでは、第1計測点13dはフェース面13c1のヒール側に位置し、第2計測点13eはフェース面13c1のトゥー側に位置する。第1計測点13dおよび第2計測点13eは、好ましくは地面に平行でフェース面13c1の芯(スイートスポット)を通るフェースラインh上に配置される。したがって、第1計測点13dおよび第2計測点13eを相互に結ぶ線分13fは、地面に投影された際にフェース面13c1の向きを特定することができる。
図2に示すヒットポイント解析部100は、インパクト時角速度取得部101と、ずれ量解析部102とを有する。インパクト時角速度取得部101は、慣性センサー12の出力からインパクト時におけるクラブシャフト13aの長軸(センサー座標系のz軸)廻りの角速度を取得する。ずれ量解析部102は、取得された角速度から図3(C)に示すヒットポイントからのずれ量δを解析する。
y=−0.0604x+2.4944…(7)
寄与率は、「R2=0.8954」である。
次に、図12〜図16に示すストローク(ふり幅)Lの解析及び表示について説明する。ストローク(ふり幅)解析部120は、図2に示すように、位置判定部121およびストローク(ふり幅)判定部122を有することができる。位置判定部121は、ふり幅の始点である第1位置と、ふり幅の終点である第2位置とを、慣性センサー12からの出力等に基づいて判定する。本実施形態では、第1位置はアドレス位置であるので、t=0に対応する位置を指定することができる。第2の位置はスイング切返し位置であり、この位置は例えば絶対基準座標系のX軸方向(バックスイング方向)の加速度の符号が切り換わる位置を指定することができる。位置判定部121は、打撃位置(インパクト位置)も判定することができる。インパクトの瞬間に慣性センサー12の出力として、例えば特定の方向に大きな加速度が観察される。こういった加速度の閾値に基づきインパクトの瞬間は特定される。速度検出部60は、第1の位置から第2の位置までの位置およびインパクト位置での加速度の情報等から、各位置でのクラブヘッド13cの速度を求めることができる。
次に、図17〜図21に示す第3ずれ角θ3(デルタ−ロフト角)または第4ずれ角θ4(アタック角)の解析画面の生成に関与する正面視方向解析部110、統計解析部140及び画像処理回路18の構成及び動作について、図29及び図30を参照して説明する。先ず、図29を参照して、クラブヘッド13cのフェース面13c1上の第1計測点13dおよび第2計測点13eについて説明する。図29に示すように、フェース面13c1の姿勢および位置を特定するために、フェース面13c1上には第1計測点13dおよび第2計測点13eが設定される。第1計測点13dおよび第2計測点13eは相互に離れた位置に配置される。ここでは、第1計測点13dはフェース面13c1上の上側に位置し、第2計測点13eはフェース面13c1上の下側に位置する。第1計測点13dおよび第2計測点13eは、好ましくは地面に垂直でフェース面13c1の芯(スイートスポット)を通るフェース垂直ラインv上に配置される。したがって、第1計測点13dおよび第2計測点13eを相互に結ぶ線分13fは、地面に投影された際に、鉛直面に対するフェース面13c1の傾斜角を特定することができる。
次に、上述した複数の解析データに基づいて、スイングをスコア化するスコア解析部130について説明する。スコア化は、大別して、解析項目(第1〜第4ずれ角θ1〜θ4、ふり幅L、スイートスポットからのずれ量δ、インパクト時の速さV)のスコア化と、複数の解析項目を重み付けした総合点のスコア化とがある。
パフォーマンススコア(PS)は次の式に示される。
PS=P−(1−Ta)×S…(8)
ここで、Pはパーフェクト得点(100点)であり、Taは目標ゾーン評価であり、
Ta=(Tz−(|T−R|))/Tz…(9)
で示される。ここで、Tzは目標ゾーンであり、Tは目標値であり、Rは解析データである。(1−Ta)が0〜1であれば、目標ゾーンにおさまっていることを表す。(1−Ta)が0に近づくほど目標値に近いことを意味する。(1−Ta)が1以上であれば目標ゾーン外であることを意味する。また、Sはスケール数であり、点数とデータ数値とのスケール合わせのために用いられる。S=P/Aであり、Aは解析可能範囲を示す。
第1ずれ角θ1は、ターゲットラインに向かってスクエアにインパクトとθ1=0であり、この場合にPsF=100点が与えられる。第1ずれ角θ1のスコアは、式(8)(9)において、例えばP=100、T=0、Tz=1°、A=30、R=θ1を代入して計算される。この場合、目標ゾーンTzは上述したようにカップの半径Rと、アドレス位置からカップ中心までの距離Lを用いて±arcsin(R/L)に設定することができる可変値である。
第2ずれ角θ2は、クラブパスに対してスクエアにインパクトするとθ2=0となり、この場合にPsS=100点が与えられる。第2ずれ角θ2のスコアは、式(8)(9)において、例えばP=100、T=0、Tz=1°、A=30、R=θ2を代入して計算される。
ずれ量δは、スイートスポットで打撃するδ=0となり、この場合にPsH=100点が与えられる。ずれ量δのスコア化は、式(8)(9)において、例えばP=100、T=0、Tz=5°、A=100、R=δを代入して計算される。
ふり幅Lは、標準偏差の1σに収めることを目標とする。ふり幅Lのスコア化は、式(8)(9)において、例えばP=100、T=0、Tz=1σ°、A=100、R=Lを代入して計算される。
インパクト速度Vも、標準偏差の1σに収めることを目標とする。インパクト速度Vのスコア化は、式(8)(9)において、例えばP=100、T=0、Tz=1σ°、A=10、R=Vを代入して計算される。
第3ずれ角θ3は、規格ロフト角またはアドレスしたときの実測ロフト角通りにインパクトするとθ3=0となり、PsL=100点が与えられる。第3ずれ角θ3のスコア化は、式(8)(9)において、例えばP=100、T=0、Tz=1°、A=15、R=θ3を代入して計算される。
第4ずれ角θ4は、ターゲットラインに対して平行にインパクトとθ4=0となり、PsA=100点が与えられる。第4ずれ角θ4のスコア化は、式(8)(9)において、例えばP=100、T=0、Tz=1°、A=15、R=θ4を代入して計算される。
上述した解析項目を大別すると、方向性に関する解析項目(第1ずれ角θ1、第2ずれ角θ2、スイートスポットからのずれ量δ)と、距離感に関する解析項目(インパクト速度V、ふり幅L、第3ずれ角θ3、第4ずれ角θ4)となる。よって、解析項目を重み付けした総合点としては、1)方向性に関する総合点、2)距離感に関する総合点、3)方向性及び距離感に関する総合点の3つが有用である。
方向性に関する3つの解析項目(第1ずれ角θ1、第2ずれ角θ2、スイートスポットからのずれ量δ)を用いる時の重み付け係数を次の通り定義する。第1ずれ角(絶対フェース角)θ1に関するパフォーマンススコアPsSの重み付け係数をWSとし、第2ずれ角(スクエア度)θ2に関するパフォーマンススコアPsFの重み付け係数をWFとし、スイートスポットからのずれ量δに関するパフォーマンススコアPsHの重み付け係数をWHとする。
WS>WH>WF …(10)
SUM(各PS×各重み付け係数)/SUM(各重み付け係数)
=(PsF×WF+PsS×WS+PsH×WH)/(WF+WS+WH)…(11)
SUM(各PS×各重み付け係数)/SUM(各重み付け係数)
=(PsF×WF+PsH×WH)/(WF+WH)…(12)
SUM(各PS×各重み付け係数)/SUM(各重み付け係数)
=(PsS×WS+PsH×WH)/(WS+WH)…(13)
SUM(各PS×各重み付け係数)/SUM(各重み付け係数)
=(PsF×WF+PsS×WS)/(WF+WS)…(14)
距離感に関する4つの解析項目(インパクト速度V、ふり幅L、第3ずれ角θ3、第4ずれ角θ4)を用いる時の重み付け係数を次の通り定義する。インパクト速度Vに関するパフォーマンススコアPsIの重み付け係数をWIとし、ふり幅LのパフォーマンススコアPsBに関する重み付け係数をWBとし、第3ずれ角(デルタ−ロフト角)θ3に関するパフォーマンススコアPsLの重み付け係数をWLとし、第4ずれ角(アタック角)θ4に関するパフォーマンススコアPsAの重み付け係数をWAとする。
WI>WB>WL=WA …(15)
SUM(各PS×各重み付け係数)/SUM(各重み付け係数)
=(PsI×WI+PsB×WB+PsL×WL+PsA×WA)/(WI+WB+WL+WA)…(16)
=(PsI×WI+PsB×WB+PsL×WL)/(WI+WB+WL)…(17)
SUM(各PS×各重み付け係数)/SUM(各重み付け係数)
=(PsI×WI+PsB×WB+PsA×WA)/(WI+WB+WA)…(18)
SUM(各PS×各重み付け係数)/SUM(各重み付け係数)
=(PsI×WI+PsB×WB)/(WI+WB)…(19)
打球の方向性及び距離感のうち、スイング向上や運動競技への影響度の度合いを考慮すると、打球の方向性が重要視される。また、打球の方向性に関する解析項目の中でも影響度が低い解析項目(例えばθ2)よりも、打球の距離感に関する解析項目のうち影響度が高い解析項目(例えばV,L)を重視することができる。そこで、打球の方向性及び距離感に関する7つの解析項目(θ1,θ2、δ、V,L,θ3,θ4)についての重み付け係数の関係として、式(10)及び式(15)に基づき次の通りとする。
WS>WH>WI>WB>WF>WL=WB…(20)
パフォーマンススコアPs(方正性+距離感)
=a×パフォーマンススコアPs(方向性)
+b×パフォーマンススコアPs(距離感)…(21)
ここで、重み付け係数a,bは、a=b=1としてもよく、それ以外ではa>bとして方向性を重視しても良い。
Claims (12)
- 慣性センサーの出力を用いて、インパクト時における運動具の打撃面による打撃方向と、前記インパクト時における前記打撃面の速度とを特定し、前記打撃方向を打撃目標方向に対する角度で示し、前記速度の大きさを長さで示す極座標系に前記打撃方向と前記速度とを表示することを特徴とする運動解析方法。
- 請求項1に記載の運動解析方法において、
前記打撃目標方向は、運動開始前の静止時における運動具の打撃面に対する法線方向を投影面に投影した方向として特定することを特徴とする運動解析方法。 - 請求項1または2に記載の運動解析方法において、
平面視での前記運動具を表す画像を前記極座標系にて前記打撃方向の向きに設定して表示することを特徴とする運動解析方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の運動解析方法において、
前記極座標系において前記打撃目標方向を含む目標領域を他の領域と区別して表示することを特徴とする運動解析方法。 - 請求項4に記載の運動解析方法において、
前記打撃方向が前記目標領域から外れた度合いを、前記目標領域に応じた領域を示す単位の倍数で表示することを特徴とする運動解析方法。 - 請求項4または5に記載の運動解析方法において、
前記打撃方向が特定された運動回数に対して、前記打撃方向が前記目標領域に入った回数の割合を表示することを特徴とする運動解析方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の運動解析方法において、
過去に特定された前記打撃方向及び前記速度の座標位置を、今回特定された前記打撃方向及び前記速度の座標位置とは区別して前記極座標系に表示することを特徴とする運動解析方法。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の運動解析方法において、
前記打撃方向及び前記速度の少なくとも一方のばらつきを示す統計値を表示することを特徴とする運動解析方法。 - 請求項1乃至8のいずれか一項において、
前記慣性センサーの出力を用いて、前記インパクト時における前記打撃面の姿勢を特定し、前記インパクト時における前記打撃面の移動方向を前記打撃面の移動ベクトルに基づいて特定し、前記移動方向を投影面に投影した方向を前記打撃方向と特定し、前記打撃方向と直交する面に対する前記インパクト時での打撃面のずれ角を特定することを特徴とする運動解析方法。 - 請求項8に記載の運動解析方法において、
前記打撃面のずれ角が零である打撃目標方向が設定された前記極座標系に、前記インパクト時における前記打撃面の前記打撃方向と前記速度とを表示することを特徴とする運動解析方法。 - 慣性センサーの出力を用いて、インパクト時における運動具の打撃方向と、前記インパクト時における前記運動具の速度とを特定するインパクト解析部と、
前記打撃方向を打撃目標方向に対する角度で示し、前記速度の大きさを長さで示す極座標系に前記打撃方向と前記速度を表示する表示部と、
を有することを特徴とする運動解析装置。 - インパクト時における運動具の打撃方向と、前記インパクト時における前記運動具の速度とを特定する手順と、
前記打撃方向を打撃目標方向に対する角度で示し、前記速度の大きさを長さで示す極座標系に前記打撃方向と前記速度を表示する手順と、
をコンピューターに実行させることを特徴とする運動解析プログラム。
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