JP6756404B2 - 計測方法、計測システム及び計測プログラム - Google Patents

Description

本発明は、計測方法、計測システム及び計測プログラムに関する。

採点者による採点に基づいて順位を競う競技においては、採点の公平性を高めるために、従来より、競技者の動きを計測して定量化する計測技術が採り入れられている。例えば、トランポリン競技においては、総跳躍時間に応じて得点（Ｔ（Time）得点：１秒１点）が加算されるため、競技中の競技者の動きを計測して総跳躍時間を算出する計測技術が採り入れられている。

具体的には、トランポリンのベッド部の下側に、レーザ光を投光する装置と受光する装置とを対向配置しておき、競技者がトランポリンのベッド部に着床してベッド部にへこみが生じた際の、レーザ光の遮断の有無を検知する。これにより、競技者の非跳躍時間が計測できるため、計測した非跳躍時間から逆算して、レーザ光が遮断されていない時間（つまり、総跳躍時間）の算出を行っている。

"FIG Apparatus Norms"、［online］、2017年、［平成29年6月2日検索］、インターネット（URL:http://www.fig-gymnastics.com/publicdir/rules/files/app-norms/Apparatus%20Norms%20I-III%20E-%20Version%202017-e_.pdf） "TIME MEASUREMENT DEVICE(TMD-3) DATASHEET AND INSTRUCTIONS"、［online］、2017年、［平成29年6月2日検索］、インターネット（URL：http://acrosport.ru/files/TMD-3_datasheet_en.pdf）

ここで、トランポリン競技の場合、競技者が着床した際の着床位置（水平方向の移動量）についても、今後は、採点の対象となることが決定されている。このため、競技者の総跳躍時間に加えて、競技者の着床位置を算出する計測技術が求められている。

一つの側面では、トランポリン競技の競技者がベッド部に着床した際の着床位置を算出する計測技術を提供することを目的としている。

一態様によれば、計測方法は、
トランポリンのベッド部の下側に配され、該ベッド部と略平行な方向にレーザ光をスキャンするレーザスキャナ装置から、該ベッド部に生じたへこみ領域までの距離及びへこみ領域の方向を示すスキャンデータを取得し、
取得した前記スキャンデータに基づいて、前記へこみ領域の中心位置を特定し、特定した前記中心位置に基づいて、トランポリン競技の競技者の前記ベッド部における着床位置を算出する、処理をコンピュータが実行する。

トランポリン競技の競技者がベッド部に着床した際の着床位置を算出する計測技術を提供することができる。

図１は、計測システムのシステム構成の一例を示す図である。 図２は、レーザスキャナ装置より出射されるレーザ光のスキャン方向を示す図である。 図３は、Ｈ得点の算出テーブルの一例を示す図である。 図４は、データ処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図５は、データ処理装置の機能構成の一例を示す第１の図である。 図６は、競技者が跳躍状態にある場合のスキャンデータの一例を示す図である。 図７は、競技者が非跳躍状態にある場合のスキャンデータの一例を示す図である。 図８は、フィッティングされた円形状の具体例を示す図である。 図９は、着床位置情報の具体例を示す図である。 図１０は、着床位置計測処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、得点算出結果の具体例を示す第１の図である。 図１２は、データ処理装置の機能構成の一例を示す第２の図である。 図１３は、総跳躍時間の具体例を示す図である。 図１４は、着床位置及び総跳躍時間計測処理の流れを示すフローチャートである。 図１５は、得点算出結果の具体例を示す第２の図である。

以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

［第１の実施形態］
＜計測システムのシステム構成＞
はじめに、トランポリン競技における競技者の動きを計測して定量化する計測システムのシステム構成について説明する。図１は、計測システムのシステム構成の一例を示す図である。図１に示すように、計測システム１００は、レーザスキャナ装置１１０と、データ処理装置１２０とを有する。レーザスキャナ装置１１０とデータ処理装置１２０とは、通信可能に接続される。

レーザスキャナ装置１１０は、レーザ光を出射してから、反射光を受光するまでの時間を計測することで、反射物までの距離を計測する測距処理を、所定の平面内の任意の方向に対して実行するスキャン機能を備えた計測装置である。

第１の実施形態においてレーザスキャナ装置１１０は、トランポリン１５０のフレーム１５１にスプリングを介して保持されるベッド部１５２の下方に配され、ベッド部１５２と略平行な方向にレーザ光を出射する。これにより、レーザスキャナ装置１１０は、ベッド部１５２に生じたへこみ領域からの反射光を受光し、当該へこみ領域までの距離及び当該へこみ領域の方向を計測することができる。

レーザスキャナ装置１１０は、へこみ領域までの距離を示す距離情報及びへこみ領域の方向を示す角度情報を含むスキャンデータを、データ処理装置１２０に送信する。

データ処理装置１２０には、計測プログラムとしてレーザスキャナ制御プログラム及び得点算出プログラムがインストールされている。データ処理装置１２０は、ＣＰＵ４０１が当該プログラムを実行することで、レーザスキャナ制御部１３０及び得点算出部１４０として機能する。

レーザスキャナ制御部１３０は、レーザスキャナ装置１１０の起動、停止を制御する。また、レーザスキャナ制御部１３０は、レーザスキャナ装置１１０の各種パラメータを設定する。

得点算出部１４０は、レーザスキャナ装置１１０からスキャンデータを取得し、ベッド部１５２に生じたへこみ領域の断面形状を算出することで、競技者のベッド部１５２における着床位置を算出する。また、得点算出部１４０は、算出テーブル格納部１２１を参照することで、算出した着床位置（水平方向の移動量）に応じた得点（Ｈ得点（Horizontal displacement））を特定し、得点算出結果を出力する。

＜レーザ光のスキャン方向＞
次に、レーザスキャナ装置１１０より出射されるレーザ光のスキャン方向について説明する。図２は、レーザスキャナ装置より出射されるレーザ光のスキャン方向を示す図である。このうち、図２の２００ａは、トランポリン１５０を上面から見た様子を示しており、図２の２００ｂは、トランポリン１５０を側面から見た様子を示している。

図２の２００ａに示すように、レーザスキャナ装置１１０を、矩形のフレーム１５１のいずれかの頂点位置に配した場合、レーザスキャナ装置１１０は、当該矩形のフレーム１５１の長辺方向から短辺方向までの範囲をスキャン範囲２１０として、レーザ光を出射する。なお、レーザ光２０１は、フレーム１５１の長辺方向に出射されたレーザ光を示し、レーザ光２０４は、フレーム１５１の短辺方向に出射されたレーザ光を示している。

また、レーザスキャナ装置１１０は、スキャン範囲２１０内をスキャンする間、レーザ光の出射と受光とを繰り返す。レーザ光２０２、２０３は、スキャン範囲２１０内をスキャンする間に出射されたレーザ光の一例を示している。

このように、ベッド部１５２の全面をスキャン範囲とすることで、レーザスキャナ装置１１０によれば、ベッド部１５２の任意の位置で生じたへこみ領域までの距離及びへこみ領域の方向を計測することができる。

また、図２の２００ｂに示すように、レーザスキャナ装置１１０がスキャン範囲２１０をスキャンする間に出射するレーザ光（例えば、レーザ光２０１〜２０４）は、いずれも、ベッド部１５２に略平行な方向であり、ベッド部１５２からの距離が一定となっている。

このように、ベッド部１５２に略平行な方向をスキャンすることで、レーザスキャナ装置１１０によれば、ベッド部１５２に生じたへこみ領域までの距離及びへこみ領域の方向をベッド部１５２から一定の高さ位置において計測することができる。

＜算出テーブル＞
次に、算出テーブル格納部１２１に格納されるＨ得点の算出テーブルについて説明する。図３は、Ｈ得点の算出テーブルの一例を示す図である。図３に示すように、Ｈ得点の算出テーブル３００は、ベッド部１５２内を複数の領域に分け、それぞれの領域にＨ得点を割り当てることで生成される。

また、図３に示すように、トランポリン１５０は、縦２９１０ｍｍ、横５０５０ｍｍのサイズを有しており、このうち、ベッド部１５２は、縦２１４０ｍｍ、横４２８０ｍｍのサイズを有している。

トランポリン競技においては、当該サイズのベッド部１５２を５種類の領域（１１区画）に分けてＨ得点を採点する。なお、Ｈ得点は、減点方式で採点される。

具体的には、ベッド部１５２のセンタを含む、縦１０８０ｍｍ、横１０８０ｍｍの領域３１１を、Ｈ得点＝０．０点の領域としている。競技者の着床位置が領域３１１に含まれていた場合、当該競技者は減点されない。

また、ベッド部１５２のセンタを含む、縦１０８０ｍｍ、横２１５０ｍｍの領域のうち、領域３１１を除く領域３１２を、Ｈ得点＝０．１点の領域としている。競技者の着床位置が領域３１２に含まれていた場合、当該競技者は、０．１点、減点される。

また、ベッド部１５２のセンタを含む、縦２１４０ｍｍ、横２１５０ｍｍの領域のうち、領域３１１、３１２を除く領域３１３を、Ｈ得点＝０．２点の領域としている。競技者の着床位置が領域３１３に含まれていた場合、当該競技者は、０．２点、減点される。

また、ベッド部１５２のセンタを含む、縦１０８０ｍｍ、横４２８０ｍｍの領域のうち、領域３１１、３１２を除く領域３１４を、Ｈ得点＝０．２点の領域としている。したがって、競技者の着床位置が領域３１４に含まれていた場合、当該競技者は、０．２点、減点される。

更に、ベッド部１５２において、上記領域３１１〜３１４以外の領域３１５を、Ｈ得点＝０．３点の領域としている。競技者の着床位置が領域３１５に含まれていた場合、当該競技者は、０．３点、減点される。

＜データ処理装置のハードウェア構成＞
次に、データ処理装置１２０のハードウェア構成について説明する。図４は、データ処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

図４に示すように、データ処理装置１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０３を有する。ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３は、いわゆるコンピュータを形成する。また、データ処理装置１２０は、補助記憶部４０４、表示部４０５、操作部４０６、通信部４０７、ドライブ部４０８を有する。なお、データ処理装置１２０の各部は、バス４０９を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ４０１は、補助記憶部４０４にインストールされた各種プログラム（例えば、レーザスキャナ制御プログラム、得点算出プログラム等）を実行する。

ＲＯＭ４０２は、不揮発性メモリである。ＲＯＭ４０２は、補助記憶部４０４にインストールされた各種プログラムをＣＰＵ４０１が実行するために必要な各種プログラム、データ等を記憶する、主記憶デバイスとして機能する。具体的には、ＲＯＭ４０２はＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）やＥＦＩ（Extensible Firmware Interface）等のブートプログラム等を記憶する。

ＲＡＭ４０３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の揮発性メモリである。ＲＡＭ４０３は、補助記憶部４０４にインストールされた各種プログラムがＣＰＵ４０１によって実行される際に展開される作業領域を提供する、主記憶デバイスとして機能する。

補助記憶部４０４は、データ処理装置１２０にインストールされた各種プログラムや、各種プログラムを実行する際に用いるデータ等を記憶する補助記憶デバイスである。上述した算出テーブル格納部１２１は、補助記憶部４０４において実現される。

表示部４０５は、データ処理装置１２０による処理結果等（例えば、得点算出結果）を表示する表示デバイスである。操作部４０６は、計測システム１００の管理者がデータ処理装置１２０に対して各種指示（例えば、後述する計測開始の指示、計測終了の指示）を入力する際に用いる操作デバイスである。通信部４０７は、データ処理装置１２０が、レーザスキャナ装置１１０と通信を行うための通信デバイスである。

ドライブ部４０８は記録媒体４１０をセットするためのデバイスである。ここでいう記録媒体４１０には、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。あるいは、記録媒体４１０には、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。

なお、補助記憶部４０４に格納される各種プログラムは、例えば、配布された記録媒体４１０がドライブ部４０８にセットされ、該記録媒体４１０に記録された各種プログラムがドライブ部４０８により読み出されることでインストールされる。あるいは、補助記憶部４０４に格納される各種プログラムは、通信部４０７を介してネットワークからダウンロードされることでインストールされてもよい。

＜データ処理装置の機能構成＞
次に、データ処理装置１２０の機能構成について説明する。図５は、データ処理装置の機能構成の一例を示す第１の図である。上述したとおり、データ処理装置１２０は、レーザスキャナ制御部１３０及び得点算出部１４０として機能するが、ここでは、得点算出部１４０の機能構成について詳細に説明する。

図５に示すように、得点算出部１４０は、スキャンデータ取得部５２１、指示取得部５２２、着床判定部５２３、フィッティング処理部５２４、着床位置算出部５２６、Ｈ得点部５２７、出力部５２８を有する。

スキャンデータ取得部５２１は取得部の一例であり、レーザスキャナ装置１１０より送信されるスキャンデータを取得し、着床判定部５２３に通知する。上述したとおり、スキャンデータには、レーザスキャナ装置１１０からベッド部１５２のへこみ領域までの距離を示す距離情報と、レーザスキャナ装置１１０から見た場合のベッド部１５２のへこみ領域の方向を示す角度情報とが含まれる。

なお、スキャンデータ取得部５２１が取得するスキャンデータのうち、ベッド部１５２にへこみ領域が生じていない状態でスキャンされたスキャンデータについては、距離情報に所定のデフォルト値が格納されているものとする。ベッド部１５２にへこみ領域が生じていない場合、レーザスキャナ装置１１０は、反射光を受光することができず、距離計測が不能となるため、レーザスキャナ装置１１０では、距離情報にデフォルト値を格納して送信するためである。

同様の理由により、スキャンデータ取得部５２１が取得するスキャンデータに含まれる距離情報のうち、ベッド部１５２に生じたへこみ領域以外の領域に向けて出射されたレーザ光に基づく距離情報には、デフォルト値が格納されているものとする。

指示取得部５２２は、計測システム１００の管理者により入力された、計測開始の指示及び計測終了の指示を取得する。指示取得部５２２は、取得した計測開始の指示及び計測終了の指示を着床判定部５２３に通知する。

着床判定部５２３は、指示取得部５２２より計測開始の指示を受信すると、スキャンデータ取得部５２１より通知されたスキャンデータの処理を開始する。具体的には、着床判定部５２３は、スキャンデータを、ベッド部１５２のセンタを原点とする２次元座標に変換し、へこみ領域の２次元座標平面での位置を示す座標を算出する。また、着床判定部５２３は、算出した座標が、ベッド部１５２内に含まれるか否かに基づいて、トランポリン競技の競技者がベッド部１５２に着床したか否か（非跳躍状態に移行したか否か）を判定する。

更に、着床判定部５２３は、トランポリン競技の競技者が非跳躍状態に移行したと判定すると、以降、跳躍状態に移行したと判定するまでの間、へこみ領域の各位置を示す座標（ベッド部１５２内の位置を示す座標に限る）をフィッティング処理部５２４に通知する。

着床判定部５２３によるこれらの処理は、指示取得部５２２が指示取得部５２２より計測終了の指示を受信するまで継続する。

フィッティング処理部５２４は、着床判定部５２３により算出された、へこみ領域の各位置を示す座標を２次元座標平面にプロットし、プロットした位置に対して円形状をフィッティングさせる。フィッティング処理部５２４が行うフィッティングの方法には、最小二乗法を用いる方法や、Ｈｏｕｇｈ変換を用いる方法等、任意の方法が適用可能である。

なお、フィッティングにより得られる円形状は、へこみ領域をベッド部１５２に略平行な面で切断した場合の断面形状に等しい。ここで、競技者がベッド部１５２に着床した際に生じるへこみ領域が、着床位置を中心として均等な形状であったとすると、フィッティングにより得られる円形状の中心位置は、競技者の着床位置を表しているということができる。

そこで、フィッティング処理部５２４は、フィッティングにより得られる円形状の中心位置を算出し、算出した中心位置の座標を、競技者の中心位置情報として中心位置記憶部５２５に記憶する。

ここで、競技者が非跳躍状態にある間にレーザスキャナ装置１１０が、複数回スキャン（例えば、ｍ回スキャン）を行ったとする。この場合、フィッティング処理部５２４は、ｍ個分の中心位置情報を中心位置記憶部５２５に記憶する。なお、"非跳躍状態にある間"とは、競技者が非跳躍状態に移行したと判定してから、跳躍状態に移行したと判定するまでの時間を指す。

着床位置算出部５２６は算出部の一例であり、中心位置記憶部５２５に記憶されたｍ個分の中心位置情報を読み出し、平均位置座標を算出することで、着床位置を示す座標を算出する。着床位置算出部５２６は、算出した着床位置を示す座標を着床位置情報として、Ｈ得点部５２７に通知する。

Ｈ得点部５２７は、算出テーブル格納部１２１に格納された、Ｈ得点の算出テーブル３００を読み出し、着床位置算出部５２６より通知された着床位置情報と対比することで、当該競技者のＨ得点を特定する。また、Ｈ得点部５２７は、特定したＨ得点を、着床位置情報とともに出力部５２８に通知する。

出力部５２８は、Ｈ得点部５２７より通知された着床位置情報及びＨ得点を、得点算出結果として、表示部４０５に表示する。

＜スキャンデータの具体例＞
次に、スキャンデータ取得部５２１により取得され、着床判定部５２３により２次元座標に変換された後、フィッティング処理部５２４によりプロットされるスキャンデータの具体例について、トランポリン競技中の競技者の各状態と対応付けて説明する。図６は、競技者が跳躍状態にある場合のスキャンデータの一例を示す図である。

図６の６００ａに示すように、競技者６００が跳躍状態にある場合、ベッド部１５２にはへこみ領域が生じない。このため、レーザスキャナ装置１１０より出射されたレーザ光２０１〜２０４は、ベッド部１５２において反射せず（図６の６００ｂ）、スキャンデータに含まれる距離情報にはデフォルト値が格納される。この場合、図６の６００ｃに示すように、２次元座標平面６１０には何もプロットされない。

一方、図７は、競技者が非跳躍状態にある場合のスキャンデータの一例を示す図である。図７の７００ａに示すように、競技者６００が非跳躍状態にある場合、ベッド部１５２にはへこみ領域７００が生じる。このため、レーザスキャナ装置１１０より出射されたレーザ光２０１〜２０４のうち、例えば、レーザ光２０２は、ベッド部１５２のへこみ領域において反射する。このため、へこみ領域までの距離を示す距離情報（ｒ）と、へこみ領域の方向を示す角度情報（θ）とが含まれるスキャンデータが、データ処理装置１２０に送信される（図７の７００ｂのスキャンデータ７１０）。

この場合、図７の７００ｃに示すように、着床判定部５２３では、スキャンデータ（例えば、スキャンデータ７１０）を２次元座標に変換し、フィッティング処理部５２４では、変換した座標を２次元座標平面６１０上に点７２０としてプロットする。なお、図７の７００ｃの例は、へこみ領域までの距離を示す距離情報及びへこみ領域の方向を示す角度情報が含まれたスキャンデータを、１回のスキャンで８データ分、取得された場合を示している。このため、２次元座標平面６１０上には、点７２０を含む８個の点がプロットされている。

＜フィッティングされた円形状の具体例＞
次に、フィッティング処理部５２４によりフィッティングされた円形状の具体例について説明する。図８は、フィッティングされた円形状の具体例を示す図である。このうち、図８の８００ａは、２次元座標平面６１０上にプロットされたスキャンデータを近似することで得られる近似曲線８００を示している。

フィッティング処理部５２４は、ここでは、近似曲線８００との残差の二乗和が最小となる円形状を算出する。図８の８００ｂにおいて、円形状８１０は、近似曲線８００との残差の二乗和が最小となる円形状を示しており、点８２０は、円形状８１０の中心位置を示している。２次元座標平面６１０における点８２０の座標は、中心位置情報として、中心位置記憶部５２５に記憶される。

＜着床位置情報の具体例＞
次に、着床位置算出部５２６により算出される着床位置情報の具体例について説明する。図９は、着床位置情報の具体例を示す図である。このうち、図９の９００ａ＿１、９００ｂ＿１、９００ｃ＿１は、それぞれ、非跳躍状態の競技者６００の様子を示している。

具体的には、図９の９００ａ＿１は、競技者６００が非跳躍状態に移行した直後の様子を示しており、へこみ領域７００＿１のへこみ量が小さい。一方、図９の９００ｂ＿１は、非跳躍状態に移行した直後と比較して、へこみ領域のへこみ量が大きくなった後の様子を示している（へこみ領域７００＿２の大きさ＞へこみ領域７００＿１の大きさ）。更に、図９の９００ｃ＿１は、へこみ領域が最大になった時の様子を示している（へこみ領域７００＿３の大きさ＞へこみ領域７００＿２）。

図９の９００ａ＿２、９００ｂ＿２、９００ｃ＿２は、それぞれの非跳躍状態におけるスキャンにより、中心位置情報が算出された様子を示している。例えば、図９の９００ａ＿２において、近似曲線９０１は、図９の９００ａ＿１に示す非跳躍状態において取得されたスキャンデータを２次元座標に変換し、２次元座標平面６１０にプロットした点を近似することで得られる曲線である。また、円形状９０２は、近似曲線９０１との残差の二乗和が最小となる円形状である。更に、中心位置９０３は、円形状９０２の中心位置である。

同様に、図９の９００ｂ＿２において、近似曲線９１１は、図９の９００ｂ＿１に示す非跳躍状態において取得されたスキャンデータを２次元座標に変換し、２次元座標平面６１０にプロットした点を近似することで得られる曲線である。また、円形状９１２は、近似曲線９１１との残差の二乗和が最小となる円形状である。更に、中心位置９１３は、円形状９１２の中心位置である。

同様に、図９の９００ｃ＿２において、近似曲線９２１は、図９の９００ｃ＿１に示す非跳躍状態において取得されたスキャンデータを２次元座標に変換し、２次元座標平面６１０にプロットした点を近似することで得られる曲線である。また、円形状９２２は、近似曲線９２１との残差の二乗和が最小となる円形状である。更に、中心位置９２３は、円形状９２２の中心位置である。

着床位置算出部５２６は、それぞれの非跳躍状態におけるスキャンにより算出された中心位置９０３、９１３、９２３、・・・の平均位置９３０の座標（平均位置座標）を算出することで、着床位置を示す座標を算出する。

ここで、中心位置９０３の座標を（ｘ_１１，ｙ_１１）、中心位置９１３の座標を（ｘ_１２，ｙ_１２）、中心位置９２３の座標を（ｘ_１３，ｙ_１３）、・・・ｍ回目のスキャンに基づき算出された中心位置の座標を（ｘ_１ｍ，ｙ_１ｍ）とおく。この場合、ｍ回分のスキャンにより算出される、１回目の非跳躍状態移行時の着床位置を示す座標（ｘ_１，ｙ_１）は下式により算出することができる。

＜着床位置計測処理の流れ＞
次に、得点算出部１４０における着床位置計測処理の流れについて説明する。図１０は、着床位置計測処理の流れを示すフローチャートである。指示取得部５２２より計測開始の指示を受信すると、図１０に示す着床位置計測処理が実行される。

ステップＳ１０００において、着床判定部５２３は、非跳躍状態移行回数（ｎ）に１を代入する。

ステップＳ１００１において、着床判定部５２３は、スキャンデータ取得部５２１より通知されたスキャンデータを取得する。

ステップＳ１００２において、着床判定部５２３は、取得した１スキャン分の各スキャンデータに含まれる距離情報（ｒ）及び角度情報（θ）を、２次元座標に変換する（ｒθ→ｘｙ）。

ステップＳ１００３において、着床判定部５２３は、２次元座標に変換された１スキャン分の各スキャンデータが、ベッド部１５２内に含まれるか否かを判定する。ステップＳ１００３においてベッド部１５２内に含まれると判定した場合には（ステップＳ１００３においてＹｅｓの場合には）、ステップＳ１００４に進む。

ステップＳ１００４において、フィッティング処理部５２４は、２次元座標に変換された１スキャン分のスキャンデータの近似曲線を算出し、円形状をフィッティングする。

ステップＳ１００４において、フィッティング処理部５２４は、フィッティングした円形状の中心位置を算出し、中心位置情報として中心位置記憶部５２５に記憶する。

一方、ステップＳ１００３において、ベッド部１５２内に含まれないと判定された場合には（ステップＳ１００３においてＮｏの場合には）、ステップＳ１００６に進む。

ステップＳ１００６において、着床位置算出部５２６は、中心位置記憶部５２５に記憶された中心位置情報に基づいて、着床位置を示す座標を算出したか否かを判定する。ステップＳ１００６において、着床位置を示す座標を算出していないと判定した場合には、ステップＳ１００７に進む。

ステップＳ１００７において、着床位置算出部５２６は、中心位置情報に基づき平均位置座標を算出することで、ｎ回目の非跳躍状態移行時の着床位置を示す座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を算出する。また、ステップＳ１００８において、着床位置算出部５２６は、算出したｎ回目の非跳躍状態移行時の着床位置を示す座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を、着床位置情報として得点算出結果に記録する。

ステップＳ１００９において、着床位置算出部５２６は、非跳躍状態移行回数（ｎ）をインクリメントする。

ステップＳ１０１０において、着床判定部５２３は、指示取得部５２２より終了指示を受信したか否かを判定する。ステップＳ１０１０において、指示取得部５２２より終了指示を受信していないと判定した場合には、ステップＳ１００１に戻る。

一方、ステップＳ１０１０において、指示取得部５２２より終了指示を受信したと判定した場合には、ステップＳ１０１１に進む。ステップＳ１０１１において、Ｈ得点部５２７は、Ｈ得点の算出テーブル３００を参照することで、各回の着床位置情報に応じたＨ得点を特定し、着床位置情報とＨ得点とを含む得点算出結果を出力する。

＜得点算出結果の具体例＞
次に、出力部５２８より出力される得点算出結果の具体例について説明する。図１１は、得点算出結果の具体例を示す第１の図である。図１１に示すように、得点算出結果１１００は、情報の項目として、競技者を識別するための"ＩＤ"、"非跳躍状態移行"、"着床位置"、"Ｈ得点"を含む。

"ＩＤ"には、各競技者を識別するための識別子が格納される。"非跳躍状態移行"には、トランポリン競技において、競技者６００が非跳躍状態に移行した非跳躍状態移行回数（ｎ）が格納される。"着床位置"には、競技者６００が非跳躍状態にある間に、レーザスキャナ装置１１０のｍ回分のスキャンにより取得されたスキャンデータを用いて算出された着床位置情報が格納される。

"Ｈ得点"には、対応する"着床位置"に格納された着床位置情報を、Ｈ得点の算出テーブル３００と対比することで特定される各回のＨ得点が格納される。

以上の説明から明らかなように、第１の実施形態における計測システムは、トランポリンのベッド部の下側に、ベッド部と略平行な方向にレーザ光をスキャンするレーザスキャナ装置を配する。そして、レーザスキャナ装置より、ベッド部に生じたへこみ領域の各位置までの距離及びへこみ領域の各位置の方向を示すスキャンデータを取得する。

また、第１の実施形態における計測システムは、取得したスキャンデータを２次元座標に変換することで、へこみ領域の断面の形状（フィッティングした円形状）を算出し、断面の中心位置に基づいて、競技者のベッド部における着床位置を算出する。

このように、第１の実施形態における計測システムによれば、トランポリン競技の競技者がベッド部に着床した際の着床位置を算出することができる。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態における計測システムでは、Ｈ得点の採点に用いられる、競技者の着床位置を算出する機能について説明した。しかしながら、計測システムが有する機能はこれに限定されず、例えば、Ｔ得点の採点に用いられる、総跳躍時間を算出する機能を更に有していてもよい。以下、第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

＜データ処理装置の機能構成＞
はじめに、第２の実施形態におけるデータ処理装置１２０の機能構成について説明する。図１２は、データ処理装置の機能構成の一例を示す第２の図である。図５に示した機能構成との相違点は、図１２の場合、得点算出部１２００が、競技時間算出部１２０１、非跳躍時間算出部１２０２、総跳躍時間算出部１２０５、Ｔ得点部１２０６、出力部１２０７を有している点である。

競技時間算出部１２０１は、指示取得部５２２より、計測開始の指示を受信すると、競技時間の計測を開始する。また、競技時間算出部１２０１は、計測終了の指示を受信すると、競技時間の計測を終了する。これにより、競技時間算出部１２０１は、競技者の競技時間（Ｓ_ｔ）を算出することができる。

非跳躍時間算出部１２０２は、競技者が非跳躍状態にある間に、レーザスキャナ装置１１０がスキャンしたスキャン回数（ｍ）を、着床判定部５２３より取得する。

また、非跳躍時間算出部１２０２は、着床判定部５２３より取得したスキャン回数（ｍ）に、１回のスキャンに要する時間（Ｐ_ｔ）をかけあわせることで、ｎ回目の非跳躍時間（Ｔ_ｎ）を算出する（下式参照）。非跳躍時間算出部１２０２は、算出した非跳躍時間を非跳躍時間記憶部１２０３に記憶する。

総跳躍時間算出部１２０５は、非跳躍時間記憶部１２０３に格納された、それぞれの非跳躍時間（Ｔ_ｎ）を読み出す。また、総跳躍時間算出部１２０５は、競技時間算出部１２０１により算出された競技時間（Ｓ_ｔ）を取得する。更に、総跳躍時間算出部１２０５は、オフセット記憶部１２０４に記憶されている、ベッド部１５２とスキャン面との間の距離（オフセット値）に応じた時間（Ｔ_ｏｆｆ）を読み出す。

総跳躍時間算出部１２０５は、それぞれの非跳躍時間（Ｔ_ｎ）と、競技時間（Ｓ_ｔ）と、オフセット値に応じた時間（Ｔ_ｏｆｆ）とに基づいて、総跳躍時間（Ｆ_ｔ）を算出する（下式参照）。

Ｔ得点部１２０６は、算出テーブル格納部１２１に格納されたＴ得点の算出テーブルを参照し、総跳躍時間算出部１２０５において算出された総跳躍時間（Ｆ_ｔ）に応じた得点（Ｔ得点）を特定する。なお、算出テーブル格納部１２１には、Ｈ得点の算出テーブル３００に加えて、総跳躍時間に応じたＴ得点（例えば、１秒１点）が規定された算出テーブルが格納されているものとする。

Ｔ得点部１２０６は、特定したＴ得点を、総跳躍時間（Ｆ_ｔ）とともに出力部１２０７に通知する。

出力部１２０７は、Ｈ得点部５２７より通知された着床位置情報及びＨ得点を含む得点算出結果と、Ｔ得点部１２０６より通知された総跳躍時間及びＴ得点を含む得点算出結果とを、表示部４０５に表示する。

＜総跳躍時間の具体例＞
次に、得点算出部１２００により算出される総跳躍時間の具体例について説明する。図１３は、総跳躍時間の具体例を示す図である。このうち、図１３の１３００ａは、横軸に計測開始指示を受信してからの経過時間をとり、縦軸に状態（跳躍状態または非跳躍状態）をとったグラフである。

図１３の１３００ａの例は、競技時間（Ｓ_ｔ）の間に、非跳躍状態に４回移行し、跳躍状態に３回移行したことを示している。

また、図１３の１３００ａの例は、１回目の非跳躍状態移行時に、レーザスキャナ装置１１０により５回のスキャンが行われ、非跳躍時間としてＴ_１が算出されたことを示している。同様に、図１３の１３００ａの例は、２回目の非跳躍状態移行時に、レーザスキャナ装置１１０により７回のスキャンが行われ、非跳躍時間としてＴ_２が算出されたことを示している。同様に、図１３の１３００ａの例は、３回目の非跳躍状態移行時に、レーザスキャナ装置１１０により４回のスキャンが行われ、非跳躍時間としてＴ_３が算出されたことを示している。同様に、図１３の１３００ａの例は、４回目の非跳躍状態移行時に、レーザスキャナ装置１１０により５回のスキャンが行われ、非跳躍時間としてＴ_４が算出されたことを示している。

図１３の１３００ｂは、オフセット記憶部１２０４に記憶されているオフセット値に応じた時間（Ｔ_ｏｆｆ）の詳細を示している。上述した通り、レーザ光２０１〜２０４は、ベッド部１５２に略平行に出射される。オフセット記憶部１２０４には、ベッド部１５２とレーザ光２０１〜２０４との間の距離であるオフセット値に応じた時間（ベッド部１５２にへこみ領域が発生したからオフセット値に到達するまでの時間：Ｔ_ｏｆｆ）が予め記憶されている。

図１３の１３００ａ、１３００ｂの例によれば、総跳躍時間算出部１２０５により算出される総跳躍時間（Ｆ_ｔ）は、以下のようになる。

＜着床位置及び総跳躍時間計測処理の流れ＞
次に、得点算出部１２００における着床位置及び総跳躍時間計測処理の流れについて説明する。図１４は、着床位置及び総跳躍時間計測処理の流れを示すフローチャートである。図１０に示した着床位置計測処理との相違点は、ステップＳ１４０１、Ｓ１４０２、Ｓ１４０３である。

ステップＳ１４０１において、非跳躍時間算出部１２０２は、着床判定部５２３より、競技者６００が非跳躍状態にある間のスキャン回数（ｍ）を取得し、１回のスキャンに要する時間（Ｐ_ｔ）をかけあわせることで、非跳躍時間（Ｔ_ｎ）を算出する。

ステップＳ１４０２において、着床位置算出部５２６は、算出した着床位置を示す座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）を、ｎ回目の非跳躍状態移行時の着床位置情報として得点算出結果に記録する。また、非跳躍時間算出部１２０２は、ｎ回目の非跳躍時間（Ｔ_ｎ）を得点算出結果に記録する。

ステップＳ１４０３において、総跳躍時間算出部１２０５は、それぞれの非跳躍時間（Ｔ_ｎ）と、競技時間（Ｓ_ｔ）と、オフセット値に応じた時間（Ｔ_ｏｆｆ）とを用いて、総跳躍時間（Ｆ_ｔ）を算出し、得点算出結果に記録する。また、Ｔ得点部１２０６は、総跳躍時間（Ｆ_ｔ）に基づいてＴ得点を特定し、得点算出結果に記録する。更に、出力部１２０７は、得点算出結果を表示部４０５に表示する。

＜得点算出結果の具体例＞
次に、出力部１２０７より表示される得点算出結果の具体例について説明する。図１５は、得点算出結果の具体例を示す第２の図である。第２の実施形態において、出力部１２０７は、Ｈ得点を含む得点算出結果１１００（図１５の１５００ａ）に加えて、Ｔ得点を含む得点算出結果１５００（図１５の１５００ｂ）を表示する。

図１５の１５００ｂに示すように、得点算出結果１５００は、情報の項目として、"ＩＤ"、"非跳躍状態移行"、"非跳躍時間"、"総跳躍時間"、"Ｔ得点"を含む。

"ＩＤ"には、各競技者を識別するための識別子が格納される。"非跳躍状態移行"には、トランポリン競技において、競技者が非跳躍状態に移行した非跳躍状態移行回数（ｎ）が格納される。"非跳躍時間"には、各回の非跳躍時間が格納される。例えば、非跳躍時間（Ｔ_１）は、１回目の非跳躍状態移行時の非跳躍時間を示し、非跳躍時間（Ｔ_２）は、２回目の非跳躍状態移行時の非跳躍時間を示す。

"総跳躍時間"には、それぞれの非跳躍時間を用いて算出された総跳躍時間が格納される。"Ｔ得点"には、総跳躍時間に基づいて特定されたＴ得点が格納される。

以上の説明から明らかなように、第２の実施形態における計測システムは、競技者が非跳躍状態にある間のｍ回分のスキャンにより取得したスキャンデータに基づいて非跳躍時間を算出する。また、第２の実施形態における計測システムは、算出した非跳躍時間と、オフセット値に応じた時間と、競技時間とに基づき総跳躍時間を算出する。

このように、第２の実施形態における計測システムによれば、トランポリン競技の競技者がベッド部に着床した際の着床位置に加え、トランポリン競技の競技者の総跳躍時間を算出することができる。

［その他の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、レーザスキャナ装置１１０を、トランポリン１５０の矩形のフレーム１５１の頂点位置に１台配する場合について説明したが、レーザスキャナ装置１１０の位置は、フレーム１５１の頂点位置に限定されない。また、レーザスキャナ装置１１０の台数は、１台に限定されず、２台以上であってもよい。２台以上配することで、フィッティング精度をより向上させることができる。

また、上記第１の実施形態では、競技者が非跳躍状態にある間のｍ回分のスキャンにより取得されたスキャンデータを用いて、着床位置を示す座標を算出するものとして説明した。しかしながら、着床位置を示す座標の算出に用いるスキャンデータは、ｍ回分のスキャンにより取得されたスキャンデータのうちの一部のスキャンデータであってもよい。例えば、非跳躍状態に移行することでへこみ領域が生じてから、当該へこみ領域が最大になるまでの間にスキャンされたスキャンデータを、着床位置を示す座標の算出に用いるようにしてもよい。

また、上記第１の実施形態において、着床判定部５２３は、ベッド部１５２内に含まれる全ての座標をフィッティング処理部５２４に通知するものとして説明した。しかしながら、着床判定部５２３が通知する座標は、ベッド部１５２内に含まれる座標の一部であってもよい。具体的には、ベッド部１５２の所定範囲内に含まれる座標を通知するようにしてもよい。

また、上記第１の実施形態において、フィッティング処理部５２４は、円形状によりフィッティングを行うものとして説明したが、円形状以外の形状（例えば、楕円形状）によりフィッティングを行うようにしてもよい。

また、上記第２の実施形態では、競技者が非跳躍状態にある間のスキャン回数（ｍ）に基づき非跳躍時間（Ｔ_ｎ）を算出し、競技時間（Ｓ_ｔ）から、非跳躍時間（Ｔ_ｎ）及びオフセット値に応じた時間（Ｔ_ｏｆｆ）を減算することで、総跳躍時間（Ｆ_ｔ）を算出した。しかしながら、総跳躍時間（Ｆ_ｔ）の算出方法はこれに限定されない。例えば、ｎ回目の非跳躍状態移行時のタイミングと、ｎ＋１回目に非跳躍状態移行時のタイミングとに基づいて各跳躍時間を算出し、算出した各跳躍時間を加算することで総跳躍時間（Ｆ_ｔ）を算出するようにしてもよい。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１００ ：計測システム
１１０ ：レーザスキャナ装置
１２０ ：データ処理装置
１３０ ：レーザスキャナ制御部
１４０ ：得点算出部
１５０ ：トランポリン
１５１ ：フレーム
１５２ ：ベッド部
５２１ ：スキャンデータ取得部
５２２ ：指示取得部
５２３ ：着床判定部
５２４ ：フィッティング処理部
５２６ ：着床位置算出部
５２７ ：Ｈ得点部
５２８ ：出力部
６１０ ：２次元座標平面
７００ ：へこみ領域
７１０ ：スキャンデータ
８１０ ：円形状
１１００ ：得点算出結果
１２００ ：得点算出部
１２０１ ：競技時間算出部
１２０２ ：非跳躍時間算出部
１２０５ ：総跳躍時間算出部
１２０６ ：Ｔ得点部
１２０７ ：出力部
１５００ ：得点算出結果

Claims (11)

1. トランポリンのベッド部の下側に配され、該ベッド部と略平行な方向にレーザ光をスキャンするレーザスキャナ装置から、該ベッド部に生じたへこみ領域までの距離及びへこみ領域の方向を示すスキャンデータを取得し、
   取得した前記スキャンデータに基づいて、前記へこみ領域の中心位置を特定し、特定した前記中心位置に基づいて、トランポリン競技の競技者の前記ベッド部における着床位置を算出する、
   処理をコンピュータが実行する計測方法。
2. 取得した前記スキャンデータに基づいて、前記へこみ領域の断面の形状を算出することで、前記へこみ領域の中心位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の計測方法。
3. 前記ベッド部の４つの頂点のうちの少なくとも１つ以上の頂点に対応する位置に配された前記レーザスキャナ装置から、前記スキャンデータを取得することを特徴とする請求項２に記載の計測方法。
4. 取得した前記スキャンデータの２次元座標平面における位置が、前記ベッド部に含まれるか否かを判定することで、トランポリン競技の競技者が非跳躍状態にあるか否かを判定する、
   処理を前記コンピュータが実行する請求項２に記載の計測方法。
5. 取得した１スキャン分の前記スキャンデータの２次元座標平面における各位置に、円形状をフィッティングさせることで、前記断面の形状を算出することを特徴とする請求項４に記載の計測方法。
6. 前記競技者が非跳躍状態にある間に、前記レーザ光を複数回スキャンすることで算出された複数の断面それぞれの中心位置を平均し、前記着床位置を算出することを特徴とする請求項５に記載の計測方法。
7. 前記競技者が非跳躍状態にある間に、前記レーザ光をスキャンしたスキャン回数を用いて前記競技者の非跳躍時間を算出する、
   処理を前記コンピュータが実行することを特徴とする請求項４に記載の計測方法。
8. 前記競技者の競技時間から、前記競技者が非跳躍状態に移行することで算出される、それぞれの非跳躍時間を減算することで、前記競技者の総跳躍時間を算出する、
   処理を前記コンピュータが実行することを特徴とする請求項７に記載の計測方法。
9. 前記競技者の競技時間から、更に、前記ベッド部と前記レーザ光がスキャンするスキャン面との間の距離に応じた時間を減算することで、前記総跳躍時間を算出することを特徴とする請求項８に記載の計測方法。
10. トランポリンのベッド部の下側に配され、該ベッド部と略平行な方向にレーザ光をスキャンするレーザスキャナ装置から、該ベッド部に生じたへこみ領域までの距離及びへこみ領域の方向を示すスキャンデータを取得する取得部と、
    取得した前記スキャンデータに基づいて、前記へこみ領域の中心位置を特定し、特定した前記中心位置に基づいて、トランポリン競技の競技者の前記ベッド部における着床位置を算出する算出部と
    を有することを特徴とする計測システム。
11. トランポリンのベッド部の下側に配され、該ベッド部と略平行な方向にレーザ光をスキャンするレーザスキャナ装置から、該ベッド部に生じたへこみ領域までの距離及びへこみ領域の方向を示すスキャンデータを取得し、
    取得した前記スキャンデータに基づいて、前記へこみ領域の中心位置を特定し、特定した前記中心位置に基づいて、トランポリン競技の競技者の前記ベッド部における着床位置を算出する、
    処理をコンピュータに実行させるための計測プログラム。

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