JP7083334B2 - Image processing equipment, image processing methods, and programs - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and a program.
近年、ゴルフのプレイ中に、スマートフォン等の携帯端末でショットの動画を撮像してフォームを確認するなどといったことが広く行われている。 In recent years, it has become widely practiced to capture a moving image of a shot with a mobile terminal such as a smartphone and check the form while playing golf.
しかしながら、こうした動画からは、フォームを確認することはできても、ボールの軌道などを表示することは行われていないのが現状である。 However, the current situation is that although the form can be confirmed from such a video, the trajectory of the ball is not displayed.
本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、簡便な操作でショットに関する情報を得ることができ、プレーヤーのショットの診断を行うことのできる画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムを提供することを、その目的の一つとする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an image processing device, an image processing method, and a program capable of obtaining information about a shot by a simple operation and diagnosing a shot of a player. That is one of the purposes.
上記従来例の問題点を解決する本発明の一態様は、画像処理装置であって、ゴルフのショットを撮像した一連のN個の静止画像データを含む動画像データを取得する手段と、前記取得した動画像データに含まれる静止画像データのそれぞれからゴルフボールの画像部分を検出するボール検出手段と、前記検出したゴルフボールの画像部分の位置の情報を用いて飛距離を推定する飛距離推定手段と、を含むものである。 One aspect of the present invention that solves the problems of the above-mentioned conventional example is an image processing device, which is a means for acquiring moving image data including a series of N still image data obtained by capturing a golf shot, and the acquisition. A ball detecting means for detecting an image portion of a golf ball from each of the still image data included in the moving image data, and a flight distance estimating means for estimating a flight distance using information on the position of the detected image portion of the golf ball. And includes.
本発明によると、簡便な操作でショットに関する情報を得ることができ、プレーヤーのショットの診断を行うことができる。 According to the present invention, information about a shot can be obtained by a simple operation, and a player's shot can be diagnosed.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態に係る画像処理装置10の一例は、図1に例示するように、制御部11と、記憶部12と、操作部13と、表示部14と、撮像部15と、通信部16とを備えたスマートフォンなどの携帯端末である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As an example of the
ここで制御部11は、CPU等のプログラム制御デバイスであり、記憶部12に格納されたプログラムに従って動作する。本実施の形態のある例では、この制御部11は、撮像部15を制御して動画像データを撮像させる。また制御部11は、撮像されたゴルフのショットなど、ボールを使ったスポーツプレイ中の、プレーヤーのショットの動画像データの入力を、撮像部15から受け入れる。さらに、制御部11は、当該入力された動画像データからボールの位置を検出し、当該検出したボールの位置の情報を所定の処理に供する。制御部11の詳しい動作の内容については、後に述べる。
Here, the
記憶部12は、メモリデバイス等であり、制御部11によって実行されるプログラムを保持する。また記憶部12は、制御部11のワークメモリとしても動作する。
The
操作部13は、例えばタッチパネルやボタン等であり、ユーザの操作に基づき当該操作の内容を制御部11に出力する。表示部14は、タッチパネルに重ね合わせて配されたディスプレイ等を含む。表示部14は、制御部11から入力される指示に従って画像を表示する。
The
撮像部15は、カメラであり、制御部11から入力される指示に従って画像データを撮像する。本実施の形態の一例では、撮像部15は、所定のタイミングごとに連続して複数フレーム分の静止画像データを撮像し、当該複数フレーム分の静止画像データを含むデータを、動画像データとして出力する。
The
通信部16は、携帯電話通信網やネットワーク等の通信回線との間で情報を送受するインタフェース等である。通信部は16、制御部11から入力される指示に従って通信回線を介してデータを送出し、通信回線を通じて受信したデータを制御部11に出力する。
The
次に、制御部11の動作例について説明する。本実施の形態の一例に係る制御部11は、記憶部12に格納されたプログラムを実行することで、図2に例示するように、撮像制御部21と、画像前処理部22と、検出前処理部23と、検出処理部24と、表示情報生成部25と、表示制御部26とを機能的に含む構成を実現する。
Next, an operation example of the
[実施形態の第1の態様]
撮像制御部21は、ユーザの指示を受信すると、撮像部15を制御し動画像データを撮像させる。なお、以下の説明では、スポーツとしてゴルフを例とする。また、ユーザは、ゴルフのプレーヤーの後方に画像処理装置10を置き、ショットの時点を含む前後の複数フレーム分の静止画像データを撮像させることとする。ここでプレーヤーの後方とは、プレーヤーの位置に対し、ボールを飛ばそうとする方向とは反対側をいう。そのため、撮像される画像データは例えば図3(a)に例示するように、プレーヤーが右利きの場合、フレーム内の中心よりやや左側にプレーヤーが位置する。また、フレームの中心の下辺近傍に当初ボールが位置し、ショットの後は、ボールがフレーム上方へ移動して撮像される状態となるものである。なお、ショット後も、ボールがフレームから出ないよう、画角等が調整されているものとする。
[First aspect of the embodiment]
Upon receiving the user's instruction, the image
画像前処理部22は、撮像部15によって撮像された動画像データの処理を実行する。
The image preprocessing
本発明の実施の形態に係る画像処理装置10の第1の態様では、画像前処理部22が、図4に例示するように、補正部31と、変換部32とを含む。
In the first aspect of the
補正部31は、動画像データに含まれる複数フレーム分の静止画像データのそれぞれに対して、いわゆる手振れ補正処理を行う。この処理は、広く知られた方法を採用して行うことができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
The
変換部32は、複数フレーム分の静止画像データのそれぞれを、グレースケールの画像データに変換し、平滑化処理を行う。ここでは複数フレーム分の静止画像データのそれぞれに対して所定サイズのブロックごとにブロック内の画素値の平均を求めて、ブロック内の画素のすべてを当該平均の値として設定した平滑化画像を生成する処理を行えばよい。なお、所定サイズは、例えば、比較的近くにあるゴルフボールが撮像される際の、当該撮像されたゴルフボールの画素数よりも十分小さいサイズであってもよい。平滑化の処理では、ゴルフボールが撮像された画素を失うものでなければ、他の広く知られた種々の方法を採用できる。
The
本実施の形態のこの態様では、この変換部32が出力する、変換後の複数フレーム分の静止画像データを処理対象データとして出力する(図3(b))。
In this aspect of the present embodiment, the converted still image data for a plurality of frames output by the
検出前処理部23は、画像前処理部22が出力した処理対象データ、例えば、変換後の複数フレーム分の静止画像データについて、次の処理を行う。なお、ここでは処理対象データには、N個もしくはNフレームの静止画像データが含まれるものとする。
The
検出前処理部23は、i番目のフレームの静止画像データと、i+1番目のフレームの静止画像データとの差分画像データを生成する。ここでiはN-2以下の自然数とする。なお、以下の説明では撮像された時刻が早い順に、静止画像データのフレームに1,2,…Nまでの番号を付して説明する。この差分画像データは、処理対象データに含まれる静止画像データと同じサイズの画像データである。
The
検出前処理部23は、i番目の差分画像データの各画素を順次、注目画素として選択し、当該注目画素に対応するi番目のフレームの静止画像データ内の画素とi+1番目のフレームの静止画像データ内の画素とが、互いに同じ画素値である、もしくは画素値の差が予め定めたしきい値を下回るときは「0」、そうでなければ「1」とする。
The
検出前処理部23は、上記処理を繰り返して、第1番目と第2番目のフレームの静止画像データ間の差分画像データ、第2番目と第3番目のフレームの静止画像データ間の差分画像データ…、第N-1番目と第N番目のフレームの静止画像データ間の差分画像データの、N-1フレーム分の差分画像データを生成する(図3(c))。
The
なお、図3(c)の例では、差分画像データを、その画素値が「0」である画素、言い換えると差のない画素を黒色、画素値が「1」である画素、言い換えると、差のある画素、すなわち有意画素を白色とした二値化画像データとして表している。 In the example of FIG. 3C, the difference image data is a pixel whose pixel value is "0", in other words, a pixel having no difference is black, and a pixel value is "1", in other words, a difference. It is represented as binarized image data in which a certain pixel, that is, a significant pixel is white.
また検出前処理部23は、生成した各差分画像データに対してモルフォロジー変換処理、具体的には、差のある画素が白色である場合はオープニング処理、差のある画素が黒色である場合はクロージング処理を適用して、所定の画素数未満の有意画素の塊をノイズとして除去してもよい。なお、予定の画素数は、比較的近くにあるゴルフボールが撮像される際の、当該撮像されたゴルフボールの画素数よりも十分小さいサイズとする。
Further, the
検出処理部24は、検出前処理部23が処理した差分画像データの各々から、ボールが撮像されている位置の検出処理を実行する。図5に検出処理部24の処理の一例を示す。検出処理部24は、k=1,2,…N-2として各kの値について、以下に説明する処理S2からS6の繰り返し処理を開始する(S1)。また、検出処理部24は、k番目の差分画像データと、k+1番目の差分画像データとのそれぞれについて、ボールが撮像されると想定される検出対象領域を設定する(S2)。なお、本実施形態では、k番目の差分画像をk番目のフレームとk+1番目のフレームとの差分画像データとし、k+1番目の差分画像データをk+1番目のフレームとk+2番目のフレームとの差分画像データとする。
The
具体的には、検出処理部24は、連続する有意画素の塊のうち、予め定めた画素数より大きい画素数の画素を含む有意画素の塊をプレーヤーが撮像されている範囲として検出する。そして検出処理部24は、プレーヤーがフレームの中心より左側に存在するときにはプレーヤーとして検出した画素塊の外接矩形の右側辺よりも右側の範囲を検出対象領域と識別する。図3(c)では、この検出対象領域を符号Rで示している。また、プレーヤーがフレームの中心より右側に存在する場合、検出処理部24は、プレーヤーとして検出した画素塊の外接矩形の左側辺よりも左側の範囲を検出対象領域と識別する。
Specifically, the
なお、一つ前の、処理S2からS6までの繰り返し処理においてk番目の差分画像データについて領域Rを特定していれば、この処理S2ではk+1番目の差分画像データについてのみ処理してもよい。 If the area R is specified for the k-th difference image data in the previous iterative process from the processes S2 to S6, the process S2 may process only the k + 1-th difference image data.
検出処理部24は、k番目及びk+1番目の差分画像データから、それぞれ処理S2で定めた領域R内にある有意画素の塊を抽出する。そして検出処理部24は、当該抽出した有意画素の塊のうち、予め定めた画素数の範囲の有意画素を含む有意画素の塊を、仮のボール候補として検出する(S3)。
The
検出処理部24は、k番目の差分画像データで仮のボール候補とした有意画素の塊のそれぞれについて、当該有意画素の塊の位置の情報を抽出する(S4)。また、検出処理部24は、当該取り出した位置の情報で特定されるk+1番目の差分画像データ内の位置に、仮のボール候補となるk番目で抽出した有意画素の塊に対応する有意画素の塊があるか否かを判断する(S5)。以下、この仮のボール候補となるk番目で抽出した有意画素の塊に対応する有意画素の塊を、対応有意画素塊という。
The
この処理S5で対応有意画素塊があると判断されると(S5:Yes)、検出処理部24は、当該有意画素塊の位置、言い換えるとその有意画素塊の外接矩形を特定する座標情報を、k番目の差分画像データにおけるボール候補の位置とする(S6)。なお、処理S4で対応有意画素塊がないと判断されると(S5:No)、検出処理部24はk番目の差分画像データにボール候補がないものとして処理を続ける。
When it is determined in the process S5 that there is a corresponding significant pixel block (S5: Yes), the
検出処理部24は、処理S2からS6の処理を、k=1,2,…N-2について繰り返し実行する。そして検出処理部24は、k=1,2,…N-2番目の差分画像データのそれぞれからボール候補となる有意画素の塊を検出する。
The
検出処理部24は、k=1,2,…N-2番目のフレームの静止画像データについて、次の処理を繰り返す(S7)。この繰り返し処理において検出処理部24は、k番目の差分画像データで新たにボール候補となったボール候補を、k番目のフレームの静止画像データにおけるゴルフボールの位置として、フレームを特定する情報、すなわちkの値に関連付けて当該ゴルフボールの位置を記憶部12に格納する(S8)。なお、検出処理部24は、k番目の差分画像データで新たにボール候補がなければ、k番目のフレームの静止画像データについては、ゴルフボールは検出できなかったものとして、位置の情報がない旨の情報を、記憶部12に格納する。
The
これにより検出処理部24は、ゴルフボールと推定される有意画素の塊が検出されたフレームの静止画像データについて、そのゴルフボールの位置を表す情報を生成する。なお、ゴルフボールの位置を表す情報は、ゴルフボールとして検出された有意画素の塊の外接矩形を特定する座標情報の組でよい。
As a result, the
表示情報生成部25は、撮像制御部21が取得したi番目のフレームの静止画像データの少なくとも一部について、i-1番目以前のフレームの静止画像データで検出したゴルフボールの位置、言い換えると対応する画素塊の外接矩形の中心と、i番目のフレームの静止画像データで検出したゴルフボールの位置を結んだ線分を、i番目のフレームの静止画像データに係る表示情報として生成する。なお、ここではi=2,3,…N-1とする。
The display
また、表示情報生成部25は、i番目のフレームの静止画像データでゴルフボールが検出できなかった場合は、i-1番目以前のフレームの静止画像データで検出したゴルフボールの位置から外挿してi番目のフレームの静止画像データでのゴルフボールの位置を推定してもよい。この場合、表示情報生成部25は、i-1番目以前のフレームの静止画像データで検出したゴルフボールの位置と当該推定した位置とを結んだ線分を、i番目のフレームの静止画像データに係る表示情報として生成する。
If the golf ball cannot be detected in the still image data of the i-th frame, the display
あるいは、i番目のフレームの静止画像データでゴルフボールが検出できなかった場合、表示情報生成部25は、i-1番目以前のフレームの静止画像データと、i+1番目以降のフレームの静止画像データとのそれぞれで検出したゴルフボールの位置から内挿してi番目のフレームの静止画像データでのゴルフボールの位置を推定してもよい。
Alternatively, when the golf ball cannot be detected in the still image data of the i-th frame, the display
表示制御部26は、ユーザの再生指示に応じて、撮像制御部21が取得した各フレームの静止画像データを順次表示する。また、表示制御部26は、再生中もしくは表示中のフレームの静止画像データに係る表示情報が生成された場合、当該表示情報を、静止画像データに重ね合わせて表示する。これにより、図3(d)に例示するように、ゴルフのショットの画像に、ゴルフボールの飛翔の軌跡を表す図形もしくは線分Aが重ね合わせて表示されることとなる。
The
[第1の態様における検出処理の変形例]
またこの検出処理部24の処理S6の処理において、k番目の差分画像データでボール候補となっている有意画素の塊が複数ある場合、検出処理部24は、次の処理をさらに行ってボール候補を絞り込んでもよい。ここではk>2とする。
[Modified example of detection processing in the first aspect]
Further, in the process of the process S6 of the
すなわち検出処理部24は、各ゴルフボールから一つずつ検出された場合、k-2番目とk-1番目との静止画像データのそれぞれのゴルフボールの位置を表す点、例えばゴルフボールとして検出された画素塊の中心点を、各静止画像データにおいて検出したゴルフボールの位置を表す複数の点とする。検出処理部24は、これらのゴルフボールの位置を表すとされた点を結んだ延長線の情報を取得する。そして検出処理部24は、k番目の差分画像データ内で、当該情報で特定される延長線上に存在するボール候補の有意画素の塊をk番目の静止画像データのゴルフボールの位置とする。
That is, when one is detected from each golf ball, the
なお、上記に記載以外でもk番目の静止画像データ以外であって、2以上の静止画像データにおいて検出したゴルフボールの位置を表す点を結ぶ線分または当該線分の延長線上を特定する情報を得てもよい。この場合も、k番目の差分画像データ内で、当該情報で特定される延長線上に存在するボール候補の有意画素の塊をk番目の静止画像データのゴルフボールの位置とする。 In addition to the above description, other than the k-th still image data, information for specifying a line segment connecting points representing the positions of golf balls detected in two or more still image data or an extension line of the line segment is used. You may get it. Also in this case, in the k-th difference image data, the mass of significant pixels of the ball candidate existing on the extension line specified by the information is set as the position of the golf ball in the k-th still image data.
[実施形態の第2の態様]
次に、本発明の実施の形態に係る画像処理装置10の第2の態様について説明する。この第2の態様では、制御部11が機能的に図2に例示した構成を実現することは第1の態様と同様であるが、各部の動作において相違がある。
[Second aspect of the embodiment]
Next, a second aspect of the
撮像制御部21は、第1の態様と同様、ユーザの指示を受けて、撮像部15を制御し動画像データを撮像させる。ユーザは、ボールの飛ぶ方向の反対側であるゴルフのプレーヤーの後方に画像処理装置10を置き、ショットの時点を含む前後の複数フレーム分の静止画像データを撮像させることとする。撮像される画像データは例えば図3(a)に例示したように、プレーヤーが右利きの場合、フレーム内の中心よりやや左側にプレーヤーが位置することとなる。また、この画像データでは、フレームの中心の下辺近傍に当初ボールが位置し、ショットの後は、ボールがフレーム上方へ移動して撮像される。なお、ショット後も、ボールがフレームから出ないよう、画角等が調整されているものとする。
Similar to the first aspect, the image
この第2の態様では、画像前処理部22は、図6に例示するように、補正部41と、プレーヤー領域特定部42と、変換部43とを含む。補正部41は、動画像データに含まれる複数フレーム分の静止画像データのそれぞれに対して、いわゆる手振れ補正処理を行う。この処理は、広く知られた方法を採用して行うことができるので、ここでの詳しい説明は省略する。
In this second aspect, the
プレーヤー領域特定部42は、各フレームの静止画像データからプレーヤーが撮像されている領域を特定する。この処理は、例えばディープラーニングを用いた、segnet;https://arxiv.org/pdf/1511.00561.pdf等のセグメンテーションネットワーク、YOLO;https://arxiv.org/abs/1506.02640等のオブジェクト検出ネットワークを用いて行うこととしてもよい。また、この他にも画像データから所定の特徴を有する対象を抽出できる方法であればいかなる方法を採用してもよい。
The player
プレーヤー領域特定部42は、各フレームの静止画像データにおいてプレーヤーが撮像されている領域を特定する。なお、プレーヤーが撮像されている領域は、プレーヤーとして認識される画素群に外接する矩形状の領域であってもよい。
The player
変換部43は、複数フレーム分の静止画像データのそれぞれに対して所定サイズのブロックごとにブロック内の画素値の平均を求めて、ブロック内の画素のすべてを当該平均の値として設定した平滑化画像を生成する処理を行う。変換部43の平滑化の処理は、ゴルフボールが撮像された画素を失うものでなければ、他の広く知られた種々の方法を採用できる。なお、所定のサイズは、比較的近くにあるゴルフボールが撮像される際の、当該撮像されたゴルフボールの画素数よりも十分小さいサイズであってもよい。
The
検出前処理部23は、画像前処理部22の変換部43が出力した処理対象データ、例えば、平滑化処理後の複数フレーム分の静止画像データについて、次の処理を行う。なお、ここでは処理対象データには、N個もしくはNフレーム分の平滑化画像の静止画像データが含まれるものとする。
The
検出前処理部23は、i番目のフレームの静止画像データに対応する平滑化画像を取得する。なお、iはN-2以下の自然数とし、以下では、i番目のフレームの静止画像データに対応する平滑化画像を、i番目の平滑化画像と呼ぶ。以下の説明では撮像された時刻が早い順に、静止画像データのフレームに1,2,…Nまでの番号を付して説明する。
The
検出前処理部23は、N-2個の平滑化画像のうち、pは予め定めた2以上の整数として、i>pとした場合、i-p番目からi番目までのp+1個のフレームの静止画像データの平均を算出し平均画像データを生成する。
In the
そして平均画像とi+1番目のフレームの静止画像データに対応する平滑化画像、つまりi+1番目の平滑化画像との差分画像データを生成する。差分画像データは、撮像された静止画像データと同じサイズの画像データであって、その各画素を次の処理を実行し特定したものである。 Then, a smoothed image corresponding to the average image and the still image data of the i + 1st frame, that is, the difference image data between the i + 1th smoothed image is generated. The difference image data is image data having the same size as the captured still image data, and each pixel is specified by performing the following processing.
すなわち検出前処理部23は、平均画像の各画素を順次選択する。以下では、選択した画素を、説明のため「注目画素」と呼ぶ。そして検出前処理部23は、当該注目画素に対応する平均画像の画素とi+1番目の平滑化画像の画素とが、互いに同じ画素値、あるいは画素値の差が予め定めたしきい値を下回る場合は「0」、そうでなければ「1」とする。ここでは例えば差分画像データを、その画素値が「0」である画素、言い換えれば、差のない画素を黒色、画素値が「1」である画素、言い換えれば、差のある画素、すなわち有意画素を白色とした二値化画像データとして表す。
That is, the
検出前処理部23は、この処理を繰り返して、第1番目から第p-1番目までの平均画像と第p番目の平滑化画像との間における差分画像データ、すなわちp番目の差分画像データと、第2番目から第p番目までの平均画像と第p+1番目の平滑化画像との間の差分画像データ、すなわちp+1番目の差分画像データ、…、第N-p番目から第N-1番目までの平均画像と第N番目の平滑化画像との間の各差分画像データを取得する。
The
なお、検出前処理部23は、平均画像の代わりに、k番目の平滑化画像においてゴルフボールが撮像される際の画素数より大きいサイズの画素塊であって、周辺画素と色の異なる画素塊を検出して、当該画素塊を周辺画素の色で埋める処理、すなわちノイズ除去処理を実行して、実質的に背景となる画像を取得もよい。この場合、検出前処理部23は、当該実質的に背景となる画像と、k+1番目の平滑化画像との差分画像データを取得することとなる。
The
検出前処理部23は、取得した各差分画像データに対してモルフォロジー変換処理、具体的には、差のある画素が白色である場合、オープニング処理または差のある画素が黒色である場合、クロージング処理の処理を適用する。また、検出処理前処理部23は、所定の画素数未満の有意画素の塊をノイズとして除去してもよい。なお、所定の画素数は、比較的近くにあるゴルフボールが撮像される際の、当該撮像されたゴルフボールの画素数よりも十分小さいサイズとしてもよい。
The
検出処理部24は、検出前処理部23が取得差分画像データの各々から、ボールが撮像されている位置の検出処理を実行する。本実施の形態のこの態様では、検出処理部24は、第1の態様の図5に例示した処理に代えて、図7に示す処理を実行する。
The
図7に示す処理を実行する際、検出処理部24は、プレーヤー領域特定部42で特定した領域が差分画像データの中心より左側に存在するときには当該領域よりも右側の範囲を検出対象領域と識別する。また、プレーヤー領域特定部42で特定した領域が差分画像データの中心より右側に存在するときには当該領域よりも左側の範囲を検出対象領域と識別する。
When executing the process shown in FIG. 7, when the area specified by the player
検出処理部24は、各差分画像データから、上記検出対象領域内にある有意画素の塊を抽出する。そして検出処理部24は、各差分画像データにおいて当該抽出した有意画素の塊のうち、予め定めた画素数の範囲の数だけの有意画素を含む有意画素の塊を、ボール候補として検出する(S11)。
The
検出処理部24は、各差分画像データから検出した各ボール候補の位置、例えば、ボール候補となった有意画素塊に外接する矩形を特定する座標情報を、検出した差分画像データに対応するフレームの静止画像データを特定する情報に関連付けて、k番目の静止画像データにおいてゴルフボールが撮像されていると推定される位置の候補、言い換えるとボール位置候補として記録する(S12)。なお、検出処理部24は、k番目の差分画像データであれば、数値kをそのまま用いて処理を実行してもよい。
The
これにより、k番目の差分画像データを特定する情報に関連付けて記録したボール候補の位置は、k番目の静止画像データにおいてゴルフボールが撮像されていると推定される位置の候補を表すものとなる。以下では説明のため、k番目の静止画像データにおいてゴルフボールが撮像されていると推定される位置の候補を、Bk_1,Bk_2…とする。ここで推定される位置の候補を、以下では、ボール位置候補と呼ぶ。 As a result, the position of the ball candidate recorded in association with the information for identifying the k-th difference image data represents the candidate of the position where the golf ball is presumed to be imaged in the k-th still image data. .. In the following, for the sake of explanation, the candidates for the positions where the golf ball is presumed to be imaged in the kth still image data are referred to as Bk_1, Bk_2, and so on. The position candidates estimated here are referred to as ball position candidates below.
検出処理部24は、k-1番目の静止画像データにおけるボール位置候補と、k番目の静止画像データにおけるボール位置候補と、k+1番目の静止画像データにおけるボール位置候補とのそれぞれから1つずつボール位置候補を取り出して得られる可能な順列を列挙する(S13)。ここでkは2以上、N-1以下の自然数、つまりk=2,3…N-1とする。つまり、この処理S13ではボール位置候補の順列列挙が行われる。なお、上記の説明では、3つ静止画像データを用いる例を挙げるが、3以上であればいくつの静止画像データを用いてもよい。
The
例えば、図8では、k-1番目の静止画像データにおけるボール位置候補がBk-1_1,Bk-1_2,Bk-1_3の3つあり、k番目の静止画像データにおけるボール位置候補がBk_1,Bk_2の2つあり、k+1番目の静止画像データにおけるボール位置候補がBk+1_1,Bk+1_2,Bk+1_3の3つある場合を示す。なお、図8では、k番目の静止画像データにはBk-1_1,Bk-1_2,Bk-1_3のボール位置候補を破線で示しており、k+1番目の静止画像データには、Bk-1_1,Bk-1_2,Bk-1_3のボール位置候補と、Bk_1,Bk_2のボール位置候補とを破線で示している。 For example, in FIG. 8, there are three ball position candidates in the k-1st still image data, Bk-1_1, Bk-1_2, and Bk-1_3, and the ball position candidates in the kth still image data are Bk_1, Bk_2. There are two, and the case where there are three ball position candidates in the k + 1st still image data of Bk + 1_1, Bk + 1_2, and Bk + 1_3 is shown. In FIG. 8, the kth still image data shows the ball position candidates of Bk-1_1, Bk-1_2, and Bk-1_3 with broken lines, and the k + 1th still image data shows Bk-1_1 and Bk. The ball position candidates of -1_2 and Bk-1_3 and the ball position candidates of Bk_1 and Bk_2 are shown by broken lines.
この場合、それぞれから一つずつ取り出す可能な時系列順の順列は、
Bk-1_1→Bk_1→Bk+1_1
Bk-1_1→Bk_1→Bk+1_2
Bk-1_1→Bk_1→Bk+1_3
Bk-1_1→Bk_2→Bk+1_1
Bk-1_1→Bk_2→Bk+1_2
Bk-1_1→Bk_2→Bk+1_3
Bk-1_2→Bk_1→Bk+1_1
…
Bk-1_3→Bk_2→Bk+1_2
Bk-1_3→Bk_2→Bk+1_3
の18通りある。検出処理部24は、処理S13で、この順列を列挙する。この順列は、それぞれが、ボールの移動軌跡候補となる。
In this case, the chronological order in which one can be retrieved from each is
Bk-1_1 → Bk_1 → Bk + 1_1
Bk-1_1 → Bk_1 → Bk + 1_2
Bk-1_1 → Bk_1 → Bk + 1_3
Bk-1_1 → Bk_2 → Bk + 1_1
Bk-1_1 → Bk_2 → Bk + 1_2
Bk-1_1 → Bk_2 → Bk + 1_3
Bk-1_2 → Bk_1 → Bk + 1_1
…
Bk-1_3 → Bk_2 → Bk + 1_2
Bk-1_3 → Bk_2 → Bk + 1_3
There are 18 ways. The
なお、処理S13では必ずしもすべての可能な順列を列挙する必要はなく、例えば順列に隣接して含まれるボール位置候補の差が予め定めたしきい値より大きい順列は、列挙から排除してもよい。なお、ボール位置候補の差は、例えば、X軸またはY軸のいずれかの方向の差などであってもよい。 In the process S13, it is not always necessary to enumerate all possible sequence sequences. For example, a sequence sequence in which the difference between ball position candidates included adjacent to the sequence sequence is larger than a predetermined threshold value may be excluded from the enumeration. .. The difference between the ball position candidates may be, for example, a difference in either the X-axis or the Y-axis direction.
検出処理部24は、各移動軌跡候補のうち、予め定めた条件に最もよく適合する移動軌跡候補を選択する(S14)。つまり、この処理S14では、条件に適合する移動軌跡候補を選択することが行われる。
The
ここで条件は、例えば移動軌跡候補に含まれるボール位置候補が表す位置に係る条件である。以下の例では静止画像データの縦方向をY軸、横方向をX軸とする。ここで、Y軸は、鉛直下方を正の方向とし、X軸は右方を正の方向とする。このとき、具体的な条件は、例えば:
(1)時系列順に隣接する3つのボール位置候補Bi-1_a→Bi_b→Bi+1_cにおいて、Bi+1_bより後の時間のボール位置候補のY座標が、Bi_bより前の時間のボール位置候補のY座標より小さいとき、Bi_bのY座標の値からBi-1_aのY座標の値を引いた値ΔYiよりも、Bi+1_cのY座標の値からBi_bのY座標の値を引いた値ΔYi+1の値が小さい
(2)時系列順に隣接する3つのボール位置候補Bi-1_a→Bi_b→Bi+1_cにおいて、Bi+1_b、つまり、より後の時間のボール位置候補のY座標が、Bi_b、つまり、より前の時間のボール位置候補のY座標より大きいとき、Bi_bのY座標の値からBi-1_aのY座標の値を引いた値ΔYiよりも、Bi+1_cのY座標の値からBi_bのY座標の値を引いた値ΔYi+1の値が大きい
(3)時系列順に隣接する3つのボール位置候補Bi-1_a→Bi_b→Bi+1_cにおいて、Bi_bより後の時間のボール位置候補のX座標の値からBi-1_aのX座標の値を引いた値ΔXiと、Bi+1_cのX座標の値からBi_bのX座標の値を引いた値ΔXi+1の値とが正または負である同じ符号であって、X軸方向の変化量の差の絶対値である|ΔXi+1-ΔXi|ができるだけ小さい。
との条件とする。言い換えれば、(1)は減速している場合を示し、(2)は加速している場合を示す。
Here, the condition is, for example, a condition related to the position represented by the ball position candidate included in the movement locus candidate. In the following example, the vertical direction of the still image data is the Y axis, and the horizontal direction is the X axis. Here, the Y-axis has a positive direction vertically below, and the X-axis has a positive direction to the right. At this time, the specific conditions are, for example:
(1) In three adjacent ball position candidates Bi-1_a → Bi_b → Bi + 1_c in chronological order, the Y coordinate of the ball position candidate at the time after Bi + 1_b is the ball position candidate at the time before Bi_b. When it is smaller than the Y coordinate, the value obtained by subtracting the value of the Y coordinate of Bi_b from the value of the Y coordinate of Bi + 1_c is greater than the value ΔYi obtained by subtracting the value of the Y coordinate of Bi-1_a from the value of the Y coordinate of Bi_b. The value of 1 is small (2) In the three adjacent ball position candidates Bi-1_a → Bi_b → Bi + 1_c in chronological order, Bi + 1_b, that is, the Y coordinate of the ball position candidate at a later time is Bi_b, That is, when it is larger than the Y coordinate of the ball position candidate at the earlier time, Bi_b is obtained from the value of the Y coordinate of Bi + 1_c rather than the value ΔYi obtained by subtracting the value of the Y coordinate of Bi-1_a from the value of the Y coordinate of Bi_b. The value obtained by subtracting the value of the Y coordinate of ΔYi + 1 is large. (3) Three adjacent ball position candidates in chronological order Bi- 1_a → Bi_b → Bi + 1_c The value ΔXi obtained by subtracting the value of the X coordinate of Bi-1_a from the value of the X coordinate and the value ΔXi + 1 obtained by subtracting the value of the X coordinate of Bi_b from the value of the X coordinate of Bi + 1_c are positive or negative. With the same sign, | ΔXi + 1-ΔXi |, which is the absolute value of the difference in the amount of change in the X-axis direction, is as small as possible.
It is a condition of. In other words, (1) shows the case of decelerating, and (2) shows the case of accelerating.
図8の例では、検出処理部24の処理により、例えば
・Bk-1_1→Bk_1→Bk+1_1では、上記条件(1)の条件を満足しており、また(3)X軸方向の変化量の差の絶対値が比較的小さいので、移動軌跡として適切であると判断される。
・Bk-1_1→Bk_1→Bk+1_2では、上昇中であるのに、ΔYk+1がΔYkより大きい、つまり加速しているため、(1)の条件を満足せず、またX軸方向の変化量の符号が変わっているので、(3)の条件も満足しない。従って移動軌跡として適切でないと判断される。
・Bk-1_1→Bk_1→Bk+1_3も、Bk-1_1→Bk_1→Bk+1_2の例と同じく(3)の条件を満足しない。
…
・Bk-1_2→Bk_1→Bk+1_1は、(1)、(3)の条件を満足するが、X軸方向の変化量の差の絶対値が、Bk-1_1→Bk_1→Bk+1_1のものより大きいので、移動軌跡として適切でないと判断される。
…
上記のように各移動軌跡候補が移動軌跡として適切か否かが判断される。
In the example of FIG. 8, by the processing of the
・ In Bk-1_1 → Bk_1 → Bk + 1_2, although it is rising, ΔYk + 1 is larger than ΔYk, that is, it is accelerating, so the condition (1) is not satisfied and the change in the X-axis direction is not satisfied. Since the sign of the quantity has changed, the condition (3) is not satisfied either. Therefore, it is judged that it is not appropriate as a movement trajectory.
-Bk-1_1->Bk_1-> Bk + 1_3 also does not satisfy the condition (3) as in the example of Bk-1_1->Bk_1-> Bk + 1_2.
…
-Bk-1_2->Bk_1-> Bk + 1_1 satisfies the conditions (1) and (3), but the absolute value of the difference in the amount of change in the X-axis direction is Bk-1_1->Bk_1-> Bk + 1_1. Since it is larger, it is judged that it is not suitable as a movement trajectory.
…
As described above, it is determined whether or not each movement locus candidate is appropriate as a movement locus.
図8の例では、以上の例のように、Bk-1_1→Bk_1→Bk+1_1が最も適切な移動軌跡として判断されることとなる。 In the example of FIG. 8, as in the above example, Bk-1_1 → Bk_1 → Bk + 1_1 is determined as the most appropriate movement locus.
検出処理部24は、最も適切な移動軌跡に含まれるボール位置候補の位置を特定する情報を、対応するフレームの静止画像データにおける、ゴルフボールの位置、言い換えると、ゴルフボールが撮像されている位置を表す情報として出力する。
The
表示情報生成部25は、撮像制御部21が取得したi番目のフレームの静止画像データの少なくとも一部についてのゴルフボールの位置と、i-1番目以前のフレームの静止画像データで検出したゴルフボールの位置とを結んだ線分を、i番目のフレームの静止画像データに係る表示情報として生成する。ここではi=2,3,…N-1とする。なお、ゴルフボールの位置は、それぞれ対応する画素塊の外接矩形の中心であってもよい。
The display
また、表示情報生成部25は、i番目のフレームの静止画像データでゴルフボールが検出できなかった場合は、i-1番目以前のフレームの静止画像データで検出したゴルフボールの位置から外挿してi番目のフレームの静止画像データでのゴルフボールの位置を推定してもよい。この場合、表示情報生成部25は、i-1番目以前のフレームの静止画像データで検出したゴルフボールの位置と当該推定した位置とを結んだ線分を、i番目のフレームの静止画像データに係る表示情報として生成する。
If the golf ball cannot be detected in the still image data of the i-th frame, the display
あるいは、i番目のフレームの静止画像データでゴルフボールが検出できなかった場合、表示情報生成部25は、i-1番目以前のフレームの静止画像データと、i+1番目以降のフレームの静止画像データとのそれぞれで検出したゴルフボールの位置から内挿してi番目のフレームの静止画像データでのゴルフボールの位置を推定してもよい。
Alternatively, when the golf ball cannot be detected in the still image data of the i-th frame, the display
表示制御部26は、ユーザの再生指示に応じて、撮像制御部21が取得した各フレームの静止画像データを順次表示するとともに、再生中もしくは表示中のフレームの静止画像データに係る表示情報が生成されていたときには、当該表示情報を、静止画像データに重ね合わせて表示する。これにより、図3(d)に例示したものと同様に、ゴルフのショットの画像に、ゴルフボールの飛翔の軌跡を表す図形もしくは線分が重ね合わせて表示されることとなる。
The
[表示情報に関する例]
前述の実施形態の画像処理装置10は、撮像して得られた動画像データの各フレームにおいてゴルフボールが撮像されている位置を推定し、当該推定した位置を結ぶ線分を描画して、ゴルフボールの飛翔軌跡を表示するものであった。しかし、本実施の形態の画像処理装置10は、これだけに限らず、ゴルフのショットに関する種々の情報を推定して表示するようにしてもよい。
[Example of display information]
The
[ヘッドスピードの推定]
本実施の形態のある態様では、画像処理装置10の制御部11は、表示情報生成部25の処理においてプレーヤーのゴルフクラブのヘッドが撮像されている範囲を、各静止画像データ中から検出する。このゴルフクラブのヘッド部分の検出は、YOLO;https://arxiv.org/abs/1506.02640等の一般的なオブジェクト検出ネットワークを利用する方法など、広く知られている方法を採用できるので、ここでの詳しい説明は省略する。また以下の例では前述の通り静止画像データの縦方向をY軸、横方向をX軸とする。
[Estimation of head speed]
In one embodiment of the present embodiment, the
表示情報生成部25は、プレーヤーの撮像されている領域の検出の結果を用いて、画素数と実際の長さ、特に本実施形態ではメートル単位との比率を算出する。既に述べた第1の態様では、差分画像データ中にある有意画素の塊のうち、予め定めた画素数より大きい画素数の画素を含む有意画素塊をプレーヤーが撮像されている範囲として検出する。そのため、表示情報生成部25は、この有意画素の塊に外接する矩形の高さであって、画素単位をプレーヤーの身長の画素数とする。
The display
また第2の態様では、プレーヤー領域特定部42が特定した領域の高さを画素単位で表した値を、プレーヤーの身長の画素数とする。そして表示情報生成部25は、予め定めたプレーヤーの身長を、このプレーヤーの身長の画素数で除して比率rを求める。なお、プレーヤーの身長は、大人の身長の平均値でもよいし、ユーザにプレーヤーの身長の情報の入力を要求してもよい。
Further, in the second aspect, the value representing the height of the area specified by the player
表示情報生成部25は、各フレームから検出したゴルフクラブのヘッドの位置のうち、Y軸の値が最小となったときのフレームと、Y軸の値が最大となったときのフレームとの間のフレームの数を抽出する。例えばゴルフクラブのヘッドの位置のうち、Y軸の値が最小となったときのフレームがi番目のフレームであり、Y軸の値が最大となったときのフレームがj番目のフレームであれば、表示情報生成部25は、これらの間のフレーム数として(j-i)を抽出する。そして表示情報生成部25は、フレーム間の撮像間隔を、ここで求めたフレームの数に乗じて、ゴルフクラブが最も高い位置から最も低い位置まで振り降ろされる間の時間tを、秒の単位で求める。なお、検出されたゴルフクラブのヘッドの位置は、ヘッドが撮影されている部分に外接する矩形の中心の位置であってもよい。フレーム間の撮像間隔は、例えばフレーム速度が1/30秒であれば、1/30となる。
The display
また、表示情報生成部25は、i番目のフレームのゴルフクラブのヘッドの位置における座標情報(xi,yi)と、j番目のフレームのゴルフクラブのヘッドの位置における座標情報(xj,yj)との静止画像データ上での画素単位でユークリッド距離Dを算出する。さらに、表示情報生成部25は、距離Dに予め算出した比rを乗じ、上記求めた時間tで除してヘッドスピードsを算出する。式は以下のとおりである。:
s=D・r/t
Further, the display
s = D · r / t
画像処理装置10は、上記の手法に基づき算出したヘッドスピードの情報を、ゴルフボールの移動軌跡とともに表示してもよい。
The
[初期位置の推定]
表示情報生成部25は、プレーヤーの撮像されている領域の検出結果を用い、当該領域の下辺を延長した線分と、ゴルフボールの飛翔の軌跡を表す直線であって、静止画像データのY軸正の方向に延長した線分との交差する位置を、ゴルフボールの初期位置として推定してもよい。
[Estimation of initial position]
The display
表示制御部26は、ユーザの再生指示に応じて、撮像制御部21が取得した各フレームの静止画像データを順次表示する際、静止画像データの初期位置にゴルフのショットが行われたことを表す図形を重ね合わせて配し、インパクトがあったことを強調して表示してもよい。なお、表示制御部26が表示する図形は、丸形であっても、四角であっても、その他多角形であってもよい。
The
表示情報生成部25は、この初期位置の情報を、次の処理において利用してもよい。
The display
[飛距離の推定(第1の方法)]
本実施の形態のある態様では、表示情報生成部25は、図9に例示するようにヘッドスピード推定部51と、初期位置推定部52と、仮飛距離演算部53と、仰角推定部54と、ミート率推定部55と、飛距離推定部56とを含んで構成される。
[Estimation of flight distance (first method)]
In one embodiment of the present embodiment, the display
ヘッドスピード推定部51は、既に述べたように、i番目のフレームのゴルフクラブのヘッドの位置における座標情報(xi,yi)と、j番目のフレームのゴルフクラブのヘッドの位置における座標情報(xj,yj)との静止画像データ上での画素単位でユークリッド距離Dを算出する。さらに、表示情報生成部25は、距離Dに予め算出した比rを乗じ、上記求めた時間tで除してヘッドスピードs=D・r/tを推定する。初期位置推定部52は、上述の方法で初期位置を推定する。なお、本実施の形態のここでの例では、初期位置推定部52は、さらにゴルフボールを検出したフレームの撮像時刻と、当該検出位置との情報を用いて、位置に応じた時刻の外挿を行い、先に推定した初期位置にボールがあった最後の時点であって、インパクトの時点の時刻t0を、フレーム単位で推定する。
As described above, the head
本実施の形態では、ミート率を仮に定めて仮の飛距離である仮飛距離を求める。この仮飛距離の値は、後に、ミート率を推定する処理に用いられる。このために、仮飛距離演算部53は、仮のミート率を1.25として、ヘッドスピード推定部51が推定したヘッドスピードsを用い、ボールスピードbs=1.25×sを算出する。なお、ミート率は、ボール初速をヘッドスピードで除した比率を意味する。そして仮飛距離演算部53は、ボールスピードbsを4倍した値を仮の飛距離とする。
In the present embodiment, the meet rate is tentatively determined to obtain the tentative flight distance, which is the tentative flight distance. The value of this provisional flight distance is later used in the process of estimating the meet rate. For this purpose, the temporary flight
[仰角の推定]
仰角推定部54は、図10に例示する処理により、ボールの打ち出し時の仰角を推定する。仰角推定部54は、図11に例示するように、プレーヤーの撮像されている領域Fの検出結果を用いて、当該領域Fの高さHを算出する。そして仰角推定部54は、当該領域Fの下辺から、当該領域Fの高さHに対して所定比率(図11では0.9とする)の位置にあるX軸に平行な仮想的な線分λを設定する(S21)。以下の処理では、この線分λが、撮像部15の高さにある、地面に平行な線分と仮定する。
[Estimation of elevation angle]
The elevation
仰角推定部54は、ゴルフボールを検出した位置Bを通過し、X軸に平行な仮想線分λ′を設定する(S22)。ここで、位置Bは、どの時点のものでもよいが、図11では最初にゴルフボールを検出した位置としている。そして仰角推定部54は、ここまでに設定した仮想線分λとλ′との間の距離hを算出する(S23)。なお、仮想線分λとλ′との間の距離hは、λのY座標の値と、λ′のY座標の値との差の絶対値であって、単位は画素である。
The elevation
仰角推定部54は、既に述べた、プレーヤーの身長に関する情報とプレーヤーの撮像されている領域Fの高さHとの比に基づいて画素に対する長さの比rを算出する(S24)。また、仰角推定部54は、上記距離hにこの比rを乗じてメートル単位での長さの情報h′=r×hを算出する(S25)。
The elevation
図12に、撮像する場合、特に打ち出されたゴルフボールの進行方向が右となる状態を示す。撮像部15の位置Cとゴルフボールの位置Bとを結ぶ線分CBとすると、この長さh′は、撮像部15の位置Cとプレーヤーの正中線との交差する点Pと、当該正中線と線分CBとの交点Qとの間の長さPQに相当することとなる。
FIG. 12 shows a state in which the traveling direction of the launched golf ball is to the right when taking an image. Assuming that the line segment CB connecting the position C of the
ここでゴルフボールの初期位置Eが上記正中線と地面との交点であるとし、線分CBを延長した線分と、地面との交点をLとする。また線分ELの長さをd2とし、線分EBの長さをd1とする。求める仰角をαと置き、線分CLと地面とのなす角をβとすると、図12に例示するように、地面を平面と仮定したときには、平行線に関する定理から角LCPもまたβとなる。従って三角形CPQと、三角形LEQとは相似形となっている。 Here, it is assumed that the initial position E of the golf ball is the intersection of the median line and the ground, and the intersection of the line segment extending the line segment CB and the ground is L. Further, the length of the line segment EL is d2, and the length of the line segment EB is d1. Assuming that the angle of elevation to be obtained is α and the angle formed by the line segment CL and the ground is β, as illustrated in FIG. 12, when the ground is assumed to be a plane, the angle LCP is also β from the theorem regarding parallel lines. Therefore, the triangle CPQ and the triangle LEQ have similar figures.
さらに正弦定理より、
一方、撮像部15の画角の情報から、プレーヤーの身長が画素数Hで撮像される場合の被写体までの距離Dは推定できるので、上記相似の関係から、D/h=d2/0.9H-hが成り立ち、
またd1は推定したボールの初速に、ゴルフボールが初期位置Eから点Bまで移動するのに要した時間を乗じて求めることができる。この時間は、先に求めたt0を用いて、点Bにあったときのフレームがk番目のフレームであれば(k-t0)にフレーム間の時間fps(例えば1/30秒であれば1/30)を乗じて、
(k-t0)・fps
と求めることができるため、
(Kt0) ・ fps
Because it can be asked
なお、角βは、
仰角推定部54は、(2),(3),(4)式により、既知の値となっているD,H,h′,r(画素に対する現実の長さ(メートル)の比),k,t0,fps,bsからd1,d2,及びβを求める(S26)。そして(1)式に、当該求めた値を代入して仰角の推定値αを求める(S27)。
The elevation
なお、身長に対するカメラの高さの比率を0.9以外とする場合は、(2)式における定数0.9もそれに合わせて変更する。 If the ratio of the height of the camera to the height is other than 0.9, the constant 0.9 in Eq. (2) is also changed accordingly.
[ミート率の推定(第1の方法)]
ミート率推定部55は、次のようにしてミート率を推定する。なお、以下の説明でも図12を参照する。また図12において、撮像部15の位置Cから鉛直下方に下ろした線と地面との交点をOとする。既に述べたように、この線分COの長さは0.9H(身長に対するカメラの高さの比率を0.9とする場合。異なる値とするときには、その値とする)である。
[Estimation of meet rate (first method)]
The meet
ミート率推定部55は、仮飛距離演算部53が求めた仮の飛距離m′=4・bsを用い、この飛距離の位置で、ゴルフボールが地面上の点B′にあるとして、撮像部15の位置Cからこの点B′を見るときの角度β′として、
またミート率推定部55は、ゴルフボールの位置B′のX座標の値を、次のように求める。以下の説明では図13を参照する。図13において図11と同じ点には、同じ符号を付している。図13において線分EBとY軸とのなす角を打ち出し角度φとする。また各フレームの静止画像データから検出したゴルフボールの位置のうち、その座標のY軸の値が最小となる位置Gと、点Bとを結ぶ線分を考えるとき、線分BGとX軸とのなす角をθとする。
Further, the meet
ミート率推定部55は、点Gを通り、X軸とのなす角がθであるようなもう一つの仮想的な線分を設定し、この線分と上述のλ″との交点をB′とする。そしてミート率推定部55は、角BEB′を曲がり角度ψとして、この曲がり角度ψと、上述の打ち出し角度φとの和の余弦に、先に求めた仰角αの所定の関数を乗じてミート率Mを演算する。ここでは、
飛距離推定部56は、ミート率推定部55が求めたミート率Mと、先に求めたヘッドスピードsを用いてボールの初速をM・sとして、飛距離eを、
e=4・M・s
と推定する。
The flight
e = 4 ・ M ・ s
I presume.
表示制御部26は、ユーザの再生指示に応じて、撮像制御部21が取得した各フレームの静止画像データを順次表示する際、ここで得られた飛距離の値eやミート率を併せて表示してもよい。
When the
[飛距離の推定(第2の方法)]
本実施の形態のもう一つの態様では、飛距離の推定を次のようにして行う。この態様では、表示情報生成部25は、図14に例示するようにヘッドスピード推定部61と、ミート率推定部62と、飛距離推定部63とを含んで構成される。ここでヘッドスピード推定部61は、既に述べた方法によりヘッドスピードsを推定する。
[Estimation of flight distance (second method)]
In another aspect of this embodiment, the flight distance is estimated as follows. In this aspect, the display
[ミート率の推定(第2の方法)]
またミート率推定部62は、図15に例示するように、プレーヤーの撮像されている領域Fの左端から、この領域の幅の所定数倍、例えば5倍の幅を有する領域Uを確定し、X軸方向に当該領域Uを所定の横分割数に分ける。またミート率推定部62は、例えばプレーヤーの撮像されている領域Fの下辺から、当該領域Fの高さの例えば0.8倍の高さの位置にX軸に平行な第1の判定ラインDL1を設定する。さらにミート率推定部62は、領域Fの下辺から、当該領域Fの高さの例えば1.2倍の高さの位置にX軸に平行な第2の判定ラインDL2を設定…のように複数の判定ラインを設定し、領域UをY軸方向にも複数に分割する。
[Estimation of meet rate (second method)]
Further, as illustrated in FIG. 15, the meet
そしてミート率推定部62は、領域Uを分割して得られる小領域ごとに、予めミート率を設定しておく。図15の例では、3×3の9個に分割された小領域ごとに、第1行の左から右へ順に、1.15,1.2,1.15と設定している。また第2行についても同様に、1.35,1.42,1.35と設定し、第3行についても、1.1,1.2,1.1と設定する。
Then, the meet
ミート率推定部62は、各フレームの静止画像データのうち、ゴルフボールの位置を最後に検出したフレームにおける、当該ゴルフボールの位置が、上記小領域のどこに属するかを判断する。そして、ミート率推定部62は、当該判断の結果、最後に検出したゴルフボールの位置が属する小領域に関連して、予め設定されているミート率の値を、ミート率の推定値M′として出力する。
The meet
飛距離推定部63は、ミート率推定部62が求めたミート率M′と、先に求めたヘッドスピードsを用いて(従ってボールの初速をM′・sとして)、飛距離e′を、
e′=4・M′・s
と推定する。
The flight
e ′ = 4 ・ M ′ ・ s
I presume.
そしてこの例では、表示制御部26は、ユーザの再生指示に応じて、撮像制御部21が取得した各フレームの静止画像データを順次表示する際、ここで得られた飛距離の値e′やミート率を併せて表示する。
In this example, when the
[実施形態の効果]
本発明の実施の形態によると、ゴルフのショット時の動画像を、プレーヤーの後ろ側から画像処理装置10の撮像部15で撮像すれば、当該撮像された動画像データに含まれる一連の静止画像データのフレームからゴルフボールの位置を検出し、動画像データの再生時にゴルフボールの移動軌跡を表す線分を重ね合わせて表示できる。
[Effect of embodiment]
According to the embodiment of the present invention, if a moving image at the time of a golf shot is captured by the
このようにユーザは簡便な操作で、ゴルフボールの飛翔軌跡を合成した動画像を視聴でき、ゴルフのショット画像の娯楽性を向上できる。 In this way, the user can view a moving image in which the flight trajectory of the golf ball is synthesized with a simple operation, and can improve the entertainment of the golf shot image.
また本実施の形態のある態様では、上述のように、ショットの初期位置を合成して表示でき、ゴルフのショット画像の娯楽性をさらに向上できる。 Further, in a certain aspect of the present embodiment, as described above, the initial positions of the shots can be combined and displayed, and the entertainment of the golf shot image can be further improved.
さらに本実施の形態のいくつかの態様では、インパクト時のヘッドスピードを推定し、またミート率を推定して飛距離を推定でき、この推定したミート率や飛距離の情報等を併せて表示するので、ユーザは簡便な操作で、おおまかな飛距離の情報など、ショットに関する情報を得ることができ、プレーヤーのショットの診断を簡便に行うことができる。 Further, in some aspects of the present embodiment, the head speed at the time of impact can be estimated, the meet rate can be estimated to estimate the flight distance, and the estimated meet rate, flight distance information, and the like can be displayed together. Therefore, the user can obtain information about the shot, such as rough flight distance information, with a simple operation, and can easily diagnose the shot of the player.
また、当該推定したミート率や飛距離に基づき、これらが所定のしきい値を超えたときに、「ナイスショット!」などといった文字の画像など、演出用の画像を合わせて表示することとすると、さらにゴルフのショット画像の娯楽性を向上でき、また、プレーヤーのショットの診断を簡便に行うことができる。 In addition, based on the estimated meet rate and flight distance, when these exceed a predetermined threshold value, an image for staging such as an image of characters such as "Nice shot!" Will be displayed together. Further, the entertainingness of the shot image of golf can be improved, and the shot of the player can be easily diagnosed.
[ゴルフ以外のスポーツへの適用]
本実施の形態の画像処理装置10は、ゴルフ以外のスポーツにおいても利用できる。例えば野球やバッティングセンターなどでの打撃であれば、バッターの後方側、いわゆるバックネット裏から撮像した画像を用いることで、画像処理装置10は、ボールを検出し始めてからバッターが打撃を行うまでの時間と、バッターからマウンドまでの距離dである約18mの情報とを用いて、投球速度を推定する。
[Application to sports other than golf]
The
すなわち、ボールが検出されるのは、ピッチャーの手からボールが離れた時点であるので、バッターが打撃を行うまでの時間Tで、上記距離dを除することで投球速度を判定できる。 That is, since the ball is detected when the ball is separated from the pitcher's hand, the pitching speed can be determined by dividing the distance d by the time T until the batter hits.
また野球では、バットのスイング速度と、バットがボールを打ち出すときのインパクト位置が、上記の投球速度に加えて打球速度に影響する。そこで画像処理装置10は、既に述べたゴルフクラブを検出した方法と同様の方法でバットの位置を検出し、そのスイングの速度と、打撃前のボールの最後の検出位置とバットを検出した領域が画像データ中で占める範囲とに基づいてインパクト位置を推定する。
In baseball, the swing speed of the bat and the impact position when the bat launches the ball affect the hitting speed in addition to the above-mentioned throwing speed. Therefore, the
そして画像処理装置10は、ボールの反発係数を定数として、以上で求めた投球速度とバットのスイング速度とインパクト位置とに基づいて打球速度を推定する。さらに画像処理装置10は、バットの領域の検出結果から、打撃後のフレームを特定し、当該打撃後のフレームから、打撃後のボールの位置を検出して、打球の角度を推定する。この推定方法は、既に述べたゴルフボールの打ち上げ角度の推定方法と同様の方法を採用できる。
Then, the
そして画像処理装置10は、以上の打撃速度と打球の角度とに基づいて打球の飛距離を推定して表示する。
Then, the
さらに他のボールを用いたスポーツにおいても本実施の形態の画像処理装置10を利用して、プレーヤーが投げた、打ち出した、蹴り出した、つまりプレーヤーがショットしたボールの軌跡を推定して、その情報を、プレーヤーとボールとを撮像した画像に重畳して表示するなどの処理に供することができる。
Further, in sports using other balls, the
10 画像処理装置、11 制御部、12 記憶部、13 操作部、14 表示部、15 撮像部、16 通信部、21 撮像制御部、22 画像前処理部、23 検出前処理部、24 検出処理部、25 表示情報生成部、26 表示制御部、31,41 補正部、32,43 変換部、42 プレーヤー領域特定部、51,61 ヘッドスピード推定部、52 初期位置推定部、53 仮飛距離演算部、54 仰角推定部、55,62 ミート率推定部、56,63 飛距離推定部。
10 Image processing device, 11 Control unit, 12 Storage unit, 13 Operation unit, 14 Display unit, 15 Imaging unit, 16 Communication unit, 21 Imaging control unit, 22 Image preprocessing unit, 23 Pre-detection processing unit, 24 Detection processing unit , 25 Display information generation unit, 26 Display control unit, 31,41 Correction unit, 32,43 Conversion unit, 42 Player area identification unit, 51,61 Head speed estimation unit, 52 Initial position estimation unit, 53 Temporary flight distance calculation unit , 54 elevation angle estimation unit, 55,62 meat rate estimation unit, 56,63 flight distance estimation unit.
Claims (6)
前記取得した動画像データに含まれる静止画像データのそれぞれからゴルフボールの画像部分を検出するボール検出手段と、
前記検出したゴルフボールの画像部分の位置の情報を用いて飛距離を推定する飛距離推定手段と、
を含み、
前記飛距離推定手段は、複数の前記静止画像データから検出されたゴルフボールの画像部分の位置に基づいて、前記静止画像データの平面における打ち出し角度を推定し、当該推定された打ち出し角度に基づいて飛距離を推定する、画像処理装置。 A means for acquiring moving image data including a series of N still image data obtained by capturing a golf shot from a direction substantially parallel to the launch direction of a golf ball .
A ball detecting means for detecting an image portion of a golf ball from each of the still image data included in the acquired moving image data, and a ball detecting means.
A flight distance estimation means for estimating the flight distance using the information on the position of the detected image portion of the golf ball, and
Including
The flight distance estimating means estimates the launch angle of the still image data on a plane based on the position of the image portion of the golf ball detected from the plurality of still image data, and is based on the estimated launch angle. An image processing device that estimates the flight distance .
さらに、前記取得した動画像データに含まれる静止画像データのそれぞれからゴルフクラブのヘッドの画像部分の検出を試行するヘッド検出手段を含み、
前記飛距離推定手段が、前記検出したゴルフボールの画像部分の位置の情報とゴルフクラブのヘッドの画像部分の位置の情報とを用いて飛距離を推定する画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1.
Further, the head detecting means for trying to detect the image portion of the head of the golf club from each of the still image data included in the acquired moving image data is included.
An image processing device in which the flight distance estimating means estimates a flight distance using the detected information on the position of an image portion of a golf ball and information on the position of an image portion of a golf club head.
前記飛距離推定手段は、
複数の静止画像データから検出された前記ヘッド検出手段が検出した画像部分の位置に基づいてインパクト時のヘッドの速度を推定し、
複数の静止画像データから検出されたゴルフボールの画像部分の位置に基づいてミート率を推定し、
当該推定されたヘッドの速度とミート率とに基づいて飛距離を推定する画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 2.
The flight distance estimation means is
The speed of the head at the time of impact is estimated based on the position of the image portion detected by the head detecting means detected from a plurality of still image data, and the speed of the head is estimated.
Estimate the meet rate based on the position of the image part of the golf ball detected from multiple still image data,
An image processing device that estimates the flight distance based on the estimated head speed and meet rate.
前記飛距離推定手段は、
前記ミート率を推定する際に、
前記推定したヘッドの速度と、予め定めた仮ミート率とを用いて仮飛距離を求め、当該仮飛距離と、複数の静止画像データから検出されたゴルフボールの画像部分の位置の情報とに基づき、ミート率を推定する画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 3.
The flight distance estimation means is
When estimating the meet rate,
The provisional flight distance is obtained using the estimated head speed and the provisional meet rate determined in advance, and the provisional flight distance and the information on the position of the image portion of the golf ball detected from a plurality of still image data are obtained. Based on this, an image processing device that estimates the meet rate.
取得手段が、ゴルフのショットを、ゴルフボールの打ち出し方向に実質的に平行な方向から撮像した一連のN個の静止画像データを含む動画像データを取得し、
ボール検出手段が、前記取得した動画像データに含まれる静止画像データのそれぞれからゴルフボールの画像部分を検出し、
飛距離推定手段が、前記検出したゴルフボールの画像部分の位置の情報を用いて飛距離を推定する画像処理方法であって、
前記飛距離推定手段は、複数の前記静止画像データから検出されたゴルフボールの画像部分の位置に基づいて、前記静止画像データの平面における打ち出し角度を推定し、当該推定された打ち出し角度に基づいて飛距離を推定する画像処理方法。 Using a computer
The acquisition means acquires moving image data including a series of N still image data obtained by capturing a golf shot from a direction substantially parallel to the launch direction of the golf ball .
The ball detecting means detects an image portion of a golf ball from each of the still image data included in the acquired moving image data.
The flight distance estimation means is an image processing method for estimating the flight distance using the information on the position of the detected image portion of the golf ball.
The flight distance estimating means estimates the launch angle of the still image data on a plane based on the position of the image portion of the golf ball detected from the plurality of still image data, and is based on the estimated launch angle. An image processing method that estimates the flight distance .
ゴルフのショットを、ゴルフボールの打ち出し方向に実質的に平行な方向から撮像した一連のN個の静止画像データを含む動画像データを取得する手段と、
前記取得した動画像データに含まれる静止画像データのそれぞれからゴルフボールの画像部分を検出するボール検出手段と、
前記検出したゴルフボールの画像部分の位置の情報を用いて飛距離を推定する飛距離推定手段と、
として機能させ、
前記飛距離推定手段として機能させる際に、コンピュータに、複数の前記静止画像データから検出されたゴルフボールの画像部分の位置に基づいて、前記静止画像データの平面における打ち出し角度を推定させ、当該推定された打ち出し角度に基づいて飛距離を推定させるプログラム。
Computer,
A means for acquiring moving image data including a series of N still image data obtained by capturing a golf shot from a direction substantially parallel to the launch direction of a golf ball .
A ball detecting means for detecting an image portion of a golf ball from each of the still image data included in the acquired moving image data, and a ball detecting means.
A flight distance estimation means for estimating the flight distance using the information on the position of the detected image portion of the golf ball, and
To function as
When functioning as the flight distance estimation means, a computer is made to estimate the launch angle of the still image data in a plane based on the position of an image portion of a golf ball detected from the plurality of still image data, and the estimation is performed. A program that estimates the flight distance based on the launch angle .
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JP2010042086A (en) | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Trial hitting system of golf club and trial hitting method of golf club |
JP2010155074A (en) | 2008-12-04 | 2010-07-15 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Method of selecting golf club |
JP2013236659A (en) | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Flovel Co Ltd | Analysis system and analysis method of the same |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010042086A (en) | 2008-08-11 | 2010-02-25 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Trial hitting system of golf club and trial hitting method of golf club |
JP2010155074A (en) | 2008-12-04 | 2010-07-15 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Method of selecting golf club |
JP2013236659A (en) | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Flovel Co Ltd | Analysis system and analysis method of the same |
WO2018105290A1 (en) | 2016-12-07 | 2018-06-14 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Image sensor |
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