JPH08182786A

JPH08182786A - 運動体の画像解析装置

Info

Publication number: JPH08182786A
Application number: JP6336905A
Authority: JP
Inventors: Shozaburo Koike; 昭三郎小池
Original assignee: SHINKIYOU DENSHI KK
Current assignee: SHINKIYOU DENSHI KK
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】運動体の画像解析装置であって、少なくとも２
つ以上の画像を、同一画面内でオーバーレイさせる機能
を保有し、それらの相対比較機能があり、運動事象を正
確に把握出来る装置を提供する。【構成】シャッター機能を併せ持つ、テレビカメラから
の離散的な画像を、運動体の任意位置に同期して得る手
段があり、メモリー３６、Ｄ／Ａコンバーター４３、モ
ニター４５で、基準（標準）静止画として第１の画像が
表示された上に、被験者（生徒）の画像が、第２の画像
としてオーバーレイされる機能があり、第２の画像は、
幾何学的変換、回転３８ａ、平行移動３８ｂ、スケーリ
ング３８ｃが施される事に加え、プロセス回路４１での
輝度レベル調整、クロマ信号の調整（色相、飽和度）を
行なって、第１、第２画像の比較時の視認性を改善し、
運動体の解析を容易ならしめる構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主に屋外等で使用される
スポーツに於いて、必要となる運動解析を、基本となり
得る画像と、被験者の画像を同一ＴＶモニター上に表示
し、容易に分析、解析を行なえる手段を提供する事によ
り、スポーツ振興に寄与する目的を持つ。

【０００２】

【従来の技術】スポーツのレッスンは、初めにプレイヤ
ーの動作を見て、自分でそれを真似てみるというところ
から始まる。ある程度技量が上がり、更にレベルアップ
をはかろうとする時に、通常コーチやインストラクター
の指導を仰ぐ事になる。それが不可能な場合には、自分
のスイングやフォームの実体を、自分自身で適格に把握
出来ない難しさがあり、鏡やビデオテープに録画して分
析する等の手段を用いるものの元々スポーツ解析を狙っ
た機能がある訳ではなく、分析する上での利便性、操作
性が障害となって、それ程効果を期待出来るものではな
い。一方従来より高速シャッターカメラは、スポーツ解
析用として評価の高い道具ではあるが、極めて高価であ
り一般大衆が日常のレッスンに活用出来るというもので
はない。

【０００３】上記高速度写真の場合はシャッターが開く
異なった時間の画像を、フィルムの異なったエリアに次
々に露光し、分析写真として連続した動きを捉えるか、
或いはフィルムの同一エリアに、多重露光する手段が取
られる。しかしこれらの手法は、撮影の直後に直ぐ見る
という訳には行かない。解析の同時性、即応性がないば
かりではなく、屋外のプレイする場所で使用する場合等
では、必要に応じ任意時刻の任意プレイの解析が出来る
機能が望まれるものの、それらの機能が欠落している。

【０００４】速い動きのゴルフのスイングや、球質の違
いに応じたテニスラケットの面のコントロール等を、通
常のテレビカメラ（３０フレーム／秒）で撮像したので
は、画像がブレてしまう。この点を改良したものに電子
シャッターや、ストロボ発光に同期させ、ＴＶカメラで
撮像する方法がある。しかしこれらで得られる画像その
ものはレッスン時の運動の実体を表わすデーターに過ぎ
ない。当該データーに、解析する視点から、追加した機
能や、処理を施し、基本と見なし得る画像から、どれだ
け離れたデーター（画像）であるかの比較を行ない、レ
ッスンでその差を縮めて行く。この人間の行動パターン
に適合させ得るよう、該画像データーの処理がいる。本
案は係る点に鑑み、インストラクターのいない情況であ
っても、自己学習が出来る手段を提供する運動体の画像
解析装置。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】自分のスイングやフォ
ームを捉えた写真や、ビデオを見ただけで、自分自身そ
の欠点に気付き、矯正出来るというものではない。初め
に正しいフォームや基本動作を数多く観察し、それらの
所作を真似、次に真似た動作の結果と、手本となるべき
正しいフォームとの差を比較し、レッスンの動作にフィ
ードバックする。この一連の学習効果の積み重ねがなけ
れば正しいフォームやスイングに習熟するのは困難であ
る。

【０００６】この場合基本と見なし得る、或いは自分が
目標と設定する画像、図１に示す画像１１は、予めＴＶ
カメラで撮像され、デジタルメモリーにストアされた信
号である。比較する為の基準としてのこの画像１１はＴ
Ｖモニターのフォアグランド（前面）に表示される。レ
ッスンをする人の画像、図２に於ける画像１２は、同じ
モニター上のバックグランド（背面）に同時に重ねて表
示される。これら２つの画像は、後述の方法により、略
々等しい形に変更され、２つの画像をそれぞれ独立した
色表示に変え、同一画面上に表示される。該画像２２は
レッスンの度毎に更新され、いつでも該画像１１との比
較が可能である。更に図１をバックグランドに、図２を
フォアグランドに表示する選択性を持たせる事は容易に
出来る。

【０００７】次に図３を使い２つの異なった画像の表示
を同一モニター上で行なう事例を説明する。この図で２
１は、図１に示す画像１１であり、２２は図２に示す画
像１２を基本にし、画像の一部に追加処理が加えられ表
示されるものである。

【０００８】画像１１と、１２は各々独立に撮像される
ものであり、体形も違い服装も違うものが常であるか
ら、比較し得る利便性を考慮した信号処理、即ち２つの
信号の差異を明確に認識する為の、輝度レベル、色相、
クロマレベルを予め変更し表示する機能を付加してい
る。

【０００９】始めに図３、２１で表示される画像は、そ
の輝度レベル、彩度、色相も調整され（後述）、引き続
き入力表示される画像２２を妨げない程度に、低輝度、
ロークロマでフォアグラウンドもしくはバックグランド
に表示される。

【００１０】次に図３、２２で表わされる画像は、後述
する拡大、縮小、回転の画像処理が施され、既に表示済
みの画像２１のサイズに略々等しく、且その輝度レベル
は、既に表示中の画像２１の３倍から５倍に調整され、
バックグラウンドもしくはフォアグランドつまり画像２
１とは反対の面に表示される。

【００１１】画像２１に依って、正しい基本動作として
のイメージを捉え、それを真似ながら実行し、その結果
得られる画像２２との比較が速時に、簡便に行なえる。
従って分解写真では捉えにくい、連続運動の２つの画像
の軌跡も基本動作としてのお手本と対比して（画像２１
と画像２２の比較）理解出来る事となる。

【００１２】又しばしば利用される高速動作を、スロー
モーションで見る場合には、一部分は捉えられても全体
の動き、リズミカルな流れの情報は欠落してしまう欠点
もあるが、本案に依れば解決出来る。即ち離散的な時間
毎に捉えるストロボスコープ、或いは電子シャッターに
同期したブレのない（ｔ₁、ｔ₂、ｔ₃…ｔ_n）の画像（Ａ
₁、Ａ₂、Ａ₃...Ａ_n）を同一画面に表示するので、Ａ₁か
らＡ_nまでの合成ベクトルＡ₁、Ａ₂からＡ_nの軌跡、運動
体の速度、各速度が視覚的に瞬時に捉えられる事を提供
する装置である。

【００１３】

【課題を解決する為の手段】本発明は例えば図４に示す
ようなシステム構成で実現するものである。クロマ信号
処理の補充説明は、図６で行なう。図４でＴＶカメラ３
２に、従来のノーマル撮像と、電子シャッターモードの
２つのモードを兼ね備え、それらで捉えた運動体の複数
の画像を解析するに当たり、視覚的に容易ならしめる手
段がある。電子シャッターモードでの撮像を捉えるに当
たり、入力画像情報の中で任意場所、時間に設定可能な
マイクロプロセッサーユニットでサポートされた自動追
尾機能と、少なくとも２つの異なった画像を同一画面上
にオーバーレイ出来る手段があり、個々の画像の幾何学
的形状を、人為的に変更出来る手段がある上、更には輝
度、色情報に加工を加える事に依って、２つの運動体の
時間変化に伴う子細な差異を認識する事が簡便に実現出
来る。

【００１４】

【作用】本発明によると、単一の画像のみを見て、自分
自身で気がつきにくい欠点や、改善ポイントが、傍に指
導者がいない場合であっても、比較的に捉えると言う物
事の認識の根底にある方法を提供するものであるから、
比較的容易に且簡便に、自分自身で知覚する事が可能に
なり、学習効果に与える便益は大きい。

【００１５】この場合、２つの画像を左右に分割表示す
るのではなく、上下に重ねる、オーバーレイ機能を、し
かも視覚的に見やすい工夫を回路技術的に実現した事に
より、２つの画像間の違いを明確に捉える事になり、観
察し、比較し、更には新しい方法を創造する事さえも可
能にした。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図６を参照
して説明する。

【００１７】カメラの撮像モードは、２つ用意される。
１つはノーマル撮像モード（３０フレーム／秒）と、電
子シャッターモードである。後者は更にフィールド（１
／６０秒）毎に、電子シャッターが開き、その時間が１
／１，０００秒、１／２，０００秒、１／１０，０００
秒等、運動体のスピードに依って選択されるものであ
る。デジタルメモリーを併用し、シャッターが開く時間
で画像を該メモリーに上書し、離散的な画像を１枚の静
止画として得る事が出来る。

【００１８】もっとも１／６０秒の間に多数回電子シャ
ッターを開くように制御し、外部メモリーを使わず、Ｃ
ＣＤ撮像素子のメモリー機能を使い、軌跡を得る手段も
当然考えられるが、本案から容易に推定されるので省略
する。つまり、離散的な画像を得る手段は何れであって
も本案は適用出来るものである。

【００１９】ゴルフスイングの例で言えば、電子シャッ
ターを作動する位置は、クラブがトップスイングに移行
し、次にダウンスイングが開始された直後で良い。こう
する事に依って比較対象以外の不必要な画像を最初から
除外し、２つの画像の比較の煩雑さを防ぐ事が出来る。
従って電子シャッターを作動させる位置ＰＯ、時間ｔsi
情報が要る事になる。

【００２０】クラブを握ってアドレス動作を開始する位
置をＰi、時間をｔaiとすると△ｔ＝ｔsi−ｔaiの時間
はノーマル撮像で良く、この間の情報はメモリーに貯え
て置く必要性はない。

【００２１】電子シャッターを作動させる位置ＰＯを知
る手段は画像情報そのものを用いたパターンマッチング
手法で実現出来る。しかも後述するようにサーチすべき
エリアが運動体の軌跡から予測して画像の限られたエリ
アだけ（クラブの運動軌跡の範囲）で十分であり、不必
要なエリアにまたがる追尾の為のサーチを除外出来る。
これに依って処理時間の大幅な短縮が可能になり、ハイ
スピードパターンマッチングが実現出来る。

【００２２】図５に於いて、被写体９１のスイングする
クラブ９３の回転する軌跡と、外部ハードウエア／ソフ
トで作成の正方形枠の信号、９２、９４、９５、９６、
９７、９８、９９はテレビ画面１００の中に、互いにス
ーパーインポーズされて表示される。枠の信号９２がグ
リップの中心に合わせ後、ゴルフボールをアドレスする
位置にクラブを合わせ、枠９２をその位置に移動させ
る。これに依ってクラブ９３の長さを画像の情報から知
り、更にこのクラブが回転する画像上での座標も、更に
は角度θ、シャフト長、ｌで描かれる回転体の軌跡も容
易に推定出来る。一方この画像計測の後、クラブヘッド
を自動追尾する為に、枠９４の中の画像の色や輝度情報
がメモリー上にストアされ、この画像の持つ特微量がパ
ターンマッチングの為の基準データとしてセットされ
る。枠９４の位置での、シャフト９３の位置を基準座標
とすれば、その後の回転角θとシャフト長ｌの積ｌｘθ
は移動量であり、その移動に伴い枠９５、枠９６の様に
クラブ先端の動きに追従した枠の移動がパターンマッチ
ングを行なう事で実現される。

【００２３】一方クラブ９３の動きに伴う画面上のクラ
ブ９３の任意座標Ｘ_n、Ｙ_nをμ−Ｃomが検知しており、
例えば枠９８に於ける座標（ｘ8、ｙ8）と枠９９の座標
（ｘ9、ｙ9）を横切る時間は捉えられる。それぞれの枠
９８、９９がたどる時間から、この事例では枠９９のｘ
座標が、ｘ軸方向移動の最大値である事は枠９８の座標
との相対比較で判別出来る。のみならず枠９８→９９→
９８の動き即ちクラブのスイング方向が判別出来る。従
って２度目に枠９８を検出する時に、それまでのカメラ
の動作であるノーマル撮像モードから電子シャッターモ
ードに遷移するのである。

【００２４】それ以後はダウンスイングが終わるまで電
子シャッターモードに保たれ（ｔ₀、ｔ₁…ｔ_n）のよう
に離散的に画像を出力する。

【００２５】ダウンスイングの挙動に影響力が絶大であ
るところのスピード、即ちクラブのアドレスからクラブ
を振り上げたトップの位置までのスピードがあまり速す
ぎる場合には、ダウンスイングでの安定かつ確実なスイ
ングを困難にする。従ってこのスピードを計測する為
に、枠９４の座標から枠９９にクラブが移行した時間
を、画像情報の変化を検知する事に依り、そのスピード
を検出出来るようにしてある。更に、枠９２は任意位置
に、手動で設定出来るから２つの枠で設定された任意場
所でのスピード計測に拡張出来る。

【００２６】演色性の良い、例えばハロゲンランプ、３
１（屋外では必ずしも必要ではない）で照明された被写
体図１は前述の撮像モードが選択される。これは図４に
示すカメラモードコントロール、５２で制御された後、
テレビカメラ、３２に依り出力される。白黒信号準拠で
先ず説明し、カラー信号処理の詳細説明は、カラー信号
処理で必要になるブロック、これは主にメモリー、エン
コード、デコード回路が追加される事になるが、図６に
別途分割して記載する。

【００２７】ハロゲンランプ照明は、屋外では必ずしも
必要ではないが屋内で使用する場合、或いはハロゲンラ
ンプを光シャッター素子、例えば電気光学結晶ＫＤ₂Ｐ
Ｏ４、ＰＬＺＴ、或いはＬＣＤなどで制御し、高速シャ
ッターカメラとして機能させる事も本案の応用として容
易に考えられる。

【００２８】この場合はシャッターで制御された短時間
露光で得られる信号を、デジタルメモリー上に上書きし
複数回のショットを１フレーム画像として静止画を得る
ものである。

【００２９】本案ではＣＣＤカメラの書き込みをストロ
ボモード、即ちシャッタースピードで選択して行なうも
のである。従って短時間のみＣＣＤに電荷を蓄積し、そ
れ以外の時間に於ける蓄積は行なわない。つまり捨て去
る。これはＣＣＤカメラをシャッターモード（ストロボ
モード）で動作させる方法として周知である。

【００３０】本案ではその露光時間（ｔ₁…ｔ_n）をマイ
クロコンピューターでコントロールし、解析したいポイ
ントと書き込みタイミングの同期をとる事に依り所望の
解析が可能になるようにした。

【００３１】カメラ、３２はノーマル／ストロボのいず
れかのモードが、コントロールパネル５４より選択さ
れ、先ずインストラクターの画像、図１が取り込まれＡ
／Ｄコンバータ３３によりデジタル信号にされ、メモリ
ーセレクター３５に依りメモリー３６が選択されストア
される。

【００３２】更にこの画像はＤ／Ａコンバータ４３経由
でプロセス回路４４を通り、所定の輝度レベルに設定さ
れ、オーバーレイ回路４２を経由し、モニター４５に出
力される。

【００３３】この段階ではモニターＴＶ４５には画像、
図１のみ表示される。プロセス回路４４でインストラク
ターの画像１のクロマ信号、彩度、飽和度、並びに輝度
レベルが所望の値に設定される。もっとも白黒カメラで
はクロマ信号系はパスされるようになっている。

【００３４】この場合のオペレーションはコントロール
パネル５４、システムコントロール５３、更に色相／飽
和度／輝度レベルコントロール４８に依って所定のレベ
ルが選ばれる。

【００３５】次に被検者（レッスンを受ける生徒）の画
像２を入力する。先ずカメラからの信号はＡ／Ｄコンバ
ーター３３を経由しメモリーセレクター３５でメモリー
３４が選択され、その画像はスケーリング回路（拡大／
縮小）３８ｃでデフォルト値、１．０倍が強制的に選ば
れる。セレクター３９を経由し、Ｄ／Ａコンバータ−４
０を通り、プロセス回路４１を経由し、オーバレイ回路
４２、最後にモニター４５に導かれる。

【００３６】かゝる画像２は、既にメモリーされ、表示
されているインストラクター画像１の上（フォアグラン
ド）にオーバーレイされる。但しインストラクター画像
との上下表示交換は可能でありフォアグランド／バック
グランドの指定は任意でよい。この段階で被検者、画像
２が画像１と視角的にモニター上で比較され、次の３つ
の選択がなされる。

【００３７】ＴＶモニター上での、画像１、画像２の形
が略々等しく調整される。即ち、画像１に比し小さけれ
ば拡大その逆であれば縮小される。（スケーリング回路
３８ｃ）更に図形の回転３８ａ、並びに平行移動３８ｂ
を加える方が、カメラアングル上必要である場合があ
る。それ等が個々にコントロールパネル５４のファンク
ションキーに依る対話形式で調整設定されるが、システ
ムコントロール５３に依って指令を受け、コントロール
４６が３８の個々のブロックを制御するものである。

【００３８】形がほぼ等しくなれば次に、プロセス回路
４１の調整をする。オーバレイした、画像１、画像２の
２つの異なった画像を、より見やすく比較しやすいよう
に輝度レベルに画像１と画像２では違いを持たせ、レベ
ル比で１：３〜１：５程度に調整する。次にクロマ信号
も、同様の視点から色相もそして飽和度も画像１と２の
間で異なった色合いを持つように調整する。色相は周知
の如く、後述する回路のクロマエンコーダーに於けるサ
ブキャリア周波数３．５８ＭＨＺの位相を可変すれば可
能である。飽和度はクロマレベル調整で実現出来る。

【００３９】同期分離回路５６ａと同期信号発生器５６
ｂは、入力信号に位相同期（ＰＬＬ）を取る為に必要で
あり、メモリーの書き込み動作に必要な信号を生成す
る。メモリーの、ライト／リードイネーブル信号、並び
にメモリーリセット等のタイミング信号を発生させる。

【００４０】この為入力信号のサブキャリア位相に同期
した、４ｆｓｃ＝１４．３１８ＭＨＺを基準信号として
発生し、更にフィールド信号周期で必要になるメモリー
コントロール信号、各種タイミング信号がカウンターに
依り生成される。（図で特に表示せず）

【００４１】同期信号発生器５５、はメモリーの読み取
り動作に必要な、各種のタイミング信号を発生する。こ
の回路は水晶発振器とカウンターからなっている。更に
クロマエンコーダーの為のサブキャリア変調器は、４ｆ
ｓｃ（４倍のサブキャリア）のカウントダウンにより作
る。

【００４２】更にそのサブキャリア３．５８ＭＨＺを遅
延する位相回路も生成される。メモリー３４、及び３６
のライト／リードを含む制御は、上記同期信号発生器出
力の出力を、システムコントロール５３のＭＰＵ出力に
依り管理し、メモリーコンロトロール４９経由で制御さ
れる。

【００４３】自動追尾パターンマッチング５７は追尾コ
ンオロール５１と共に以下の手順で行なわれる。先ず前
処理として画像は輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ
に分離し、例えば４５×３０画素に間引き（デシメーシ
ョン）を施した後輝度Ｙ、色相Ｈｕｅ、飽和度Ｓａｔに
変換する。

【００４４】原画像２から４５×３０画素に間引いた画
像に、ウインドウ、８×８画素を設定し、そのウインド
ウー内に輝度（Ｙ）、Ｈｕｅ（Ｈ）、Ｓａｔｕｒａｔｉ
ｏｎ（Ｓ）のヒストグラムを作る。これが自動追尾すべ
き特定対象物、Ａの特微量となる。この対象物、Ａを追
尾するに当たり、絵柄に依り特微量（Ｙ）、（Ｈ）、
（Ｓ）は重みずけがなされる。つまり３つのヒストグラ
ムデータの中で値の大きいものが優先される。

【００４５】特定対象物、Ａの特微量と４５×３０画素
に間引かれた画面で、それ以外の分割領域、例えば１５
分割画面／１フィールドの、いずれの該分割画面でも上
記同様のヒストグラムを調べ、Ａに酷似した特微量を自
動追尾する事でパターンマッチングは行なわれる。

【００４６】その為には画面全体をサーチする必要があ
り、例えば５×３画素程度で荒いサーチを行ない、ヒス
トグラム判定を逐次行ない、似つかわしいものがあれば
（２つの特微量Ａ、Ｂの差があるスレショルド値以内な
らば）、その近傍を例えば１６×１６画素のように領域
を拡大し更に特微量の検証をし、精度を上げるものであ
る。これは自動追尾パターンマッチング５７、追尾コン
トロール５１が、コントロールパネル５４からのオペレ
ーションに基づくキー入力で操作される。システムコン
トロール５３のＭＰＵ（マイクロプロセッサーユニッ
ト）は、追尾の為の演算、判断処理を行なう。

【００４７】回転、スケーリング（拡大／縮小）、平行
移動コントロール４６は、ユーザーがＴＶモニター４５
を見ながら、インストラクター画像１と被検者（生徒）
の画像２とを同一モニタースクリーン上で比較しやすい
ようにする機能を実現する。コントロールパネル５４か
らのキー入力を受け、システムコントロール５３のＭＰ
Ｕが演算し、その結果を受け３８ａ、３８ｂ、３８ｃを
制御する。

【００４８】２次元空間上での座標交換点は、２次元ア
フイン変換で可能であり、２次元アフイン変換は３×３
マトリクスで表わされる。２次元座標（ｘ，ｙ）を３次
元座標（ｘ，ｙ，１）として表わし、変換行列を［３×
３］行列で表わす。幾何学的変換を施す場合でｘ軸に、
ｘ´＝ｘ−ｍ、ｙ軸にｙ´＝ｙ−ｎの平行移動を行う場
合の変換後の座標（ｘ´，ｙ´）は、次式に依って変換
出来る

【００４９】一方スケーリング（拡大／縮小）でｙ方向
の倍率Ｓｙ倍、Ｘ方向の倍率Ｓｘ倍とすればＸ´＝Ｓｘ
Ｘ、ｙ´＝Ｓｙｙが得られその変換行列は（２）とな
る。

【００５０】更にθだけ回転の場合には、ｘ´＝ｘＣｏ
ｓθ−ｙｓｉｎθ、ｙ´＝ｘｓｉｎθ＋ｙＣｏｓθとな
り変換行列は（３）となる。

【００５１】２点間のスピード計測は、画像の任意位置
に計算ポイント、例えば、図５の中に枠９２を９６や９
４のように２箇所設定する。クラブが２点の１つの枠を
横切る時間、ｔ₁でタイマー（具体的にはクロックに依
るデイジタルカウンター計測）をトリガーし、もう一方
の枠の通過時刻でカウンターをストップさせる。その画
像のストップ時間をｔ₂とすれば、ｔ₂−ｔ₁／移動距離
として計測出来る。ＭＰＵ５３は、これら手順を指命、
制御するが、その出力はスピード計測コントロール、図
４の５０、更にスピード計測回路３７に依って実現され
る。コントロールパネル５４経由で設定位置、計測条件
が入力される機能がある。

【００５２】カメラモードコントロール、５２はＴＶカ
メラのオペレーションモード、ノーマル撮像モード、シ
ャッター撮像モードを選択する事と、比較の為に少なく
とも２つの画像を入力する必要があり、そのオペレーシ
ョンシーケンスを制御する。

【００５３】電子シャッターを作動させる位置ＰＯの決
定は次のように行なう。(１)パターンマッチイング法で
知るには、図５に於ける枠９８→枠９９→枠９８（正方
向から逆方向に転移）の通過ポイントを知る方法や、
(２)枠９２をシャッター作動のスタートポインターとし
て、回転物体の軌跡上に設定する。

【００５４】例えば図５、９７に設定したとすると、ゴ
ルフクラブは９４→９５→９６→９７→９８→９９と進
み、ここで反転し９９→９８→９７→９４と移動するか
らパターンマッチング法に依りクラブのヘッドを自動追
尾し、２度目に９７を横切る時にストロボシャッターの
最初の露光が発生し、この露光のトリガーパルスに同期
してカメラの蓄積面への画像書き込みが行なわれる。

【００５５】引き続き露光が繰り返される周期は、予め
コントロールパネル経由で入力された条件から、ＭＰＵ
５３が自動的にインターバルを算出し、カメラモードコ
ントロール５２に依ってカメラが制御され、露光の度毎
に画像が逐次ストアされる。この機能に依れば、インパ
クト瞬間の前後も、露光させる事が可能になる。

【００５６】通常の民生機器用ＣＣＤカメラに搭載され
た電子シャッターは、フィールド周波数、１／６０秒毎
に選択されたシャッタースピードで、露光蓄積されるも
のである。運動物体のスピードに依っては必要な画像枚
数が確保出来ないケースが生じる。かかる場合であって
もシャッターは垂直同期信号に同期しており、複数のカ
メラを設置し、個々のカメラを同期結合し、個々のカメ
ラ毎に位相シフトし、１台のカメラ毎の露光のインター
バルに、位相をわずかにシフトした別のカメラのインタ
ーバルを取り込ませ、１／６０秒の間の任意場所の信号
を、複数個合成し、より詳細な現象把握が出来るよう拡
張出来る。

【００５７】図４に示す、システムブロックダイヤグラ
ムでは全体のシステムの理解を容易にする為、意図的に
カラー信号処理を省いた。カラー信号を含めたトータル
信号処理、画像信号をメモリーする場合の関連する信号
処理は図６を用いて補充する。

【００５８】メモリーの効果的な使用の観点から入力信
号は輝度信号、カラー信号に分離した上で処理する。輝
度信号は、入力信号に位相同期した４ｆｓｃ＝１４．３
１８ＭｈｚをクロックとしてＡ／Ｄ変換、サンプリング
し、メモリーへのライテングが行なわれる。図６の、６
６、６７、６８でこれらの処理をし、フェーズロックル
ープ６８は、１４．３１８Ｍｈｚで、これを基準としデ
ジタルカウンターで各種タイミング信号が形成され、メ
モリー７６、７８に７３を経由してフィードされる。

【００５９】サンプリング後、８ｂｉｔＡ／Ｄ変換さ
れたものと、同一クロックでメモリー７６のＹ₁、Ｙ
₂（奇数フィールド）、Ｙ₃、Ｙ₄（偶数フィールド）、
トータル２Ｍビットのメモリー容量をアサインし、メモ
リーコントローラ７５でコントロールされストアされ
る。

【００６０】一方クロマ信号はデジタルデコーダー６９
によりＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号を得た上、２ｆｓｃで
サンプリングされ、４ｂｉｔ幅を個々の色差信号にアサ
インしてある。メモリーキャンパシテイをセーブする観
点からである。Ｃ₁は奇数フィールド、Ｃ₂は偶数フィー
ルド、トータル１Ｍビットから構成されている。

【００６１】メモリーからの読み出しクロックは、信号
発生器７４から水晶発振器の安定したクロックで３０フ
レーム／秒で出力される。デジタルカウンター（図に表
示せず）に依って、必要なタイミング信号は生成されて
おり、これらは通常のビデオ信号をメモリーに書き、そ
して読む一般的な信号処理の範疇であり特に詳述を省略
する。

【００６２】更に画像のメモリーへの取り込みを、シャ
ッターモードで任意時間に行なう場合には、任意場所の
任意時間に同期したシャッターパルスと、カメラ及びメ
モリー制御の為に必要な、シンクジェネレーターの同期
をとり、所謂ジュネレーションロック機能下で動作させ
ている。

【００６３】可変位相器８２は前述の色信号プロセス回
路であり、色相を任意に調整する為の回路である。又ゲ
イン調整回路、８０、８５は輝度信号、クロマ信号それ
ぞれ独立に、コントロールバネル図４の５４から操作さ
れ、ＭＰＵ５３の指令に基づき決定、制御される。

【００６４】運動物体のみを解析する上で、一緒に背景
画像も取り込まれた場合には、２つの画像の同時比較
や、解析が煩雑で困難な場合がある。この背景画像（動
きのない画像）を削除して解析出来るように、カメラア
ングルで規定される人物を含まない画像を、一旦メモリ
ー３４、３６にストアし、次に背景に立つ被写体を含む
入力画像とのデイジタル信号間での差分を、ＭＰＵ５３
での演算で実現し、背景部分の画像が解析に先駆け除去
される。

【００６５】

【発明の効果】本発明によると、２つの異なった画像が
比較し易い、形状、色彩に一部画像処理手法で加工を施
し、その上で、上下２つ画像をオーバーレイ表示するも
のであり、視覚的認識、観察が容易になる。

【００６６】この場合、解析に必要な部分以外の画像
は、予め表示画像に取り込まない手法を取っており比較
の煩雑さを回避してあるから認識が簡単で直感的に、直
裁に捉えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インストラクターのＴＶ画像表示例

【図２】被験者（生徒）の画像表示例

【図３】ＴＶモニター上のオーバーレイ表示画像例

【図４】システム構成例（ブロックダイヤグラム）

【図５】パターンマッチングに依る自動追尾例

【図６】メモリーブロックを中心とした信号処理構成
（クロマブロック）

【符号の説明】

１１画像１１２画像２２１オーバーレイされた画像１２２オーバーレイされた画像２３１ハロゲンランプ照明３２ＴＶカメラ３３、６５、７２Ａ／Ｄコンバーター３４、３６デジタルメモリー３５メモリーセレクター３７スピード計測回路３８ａ回転回路３８ｂ平行移動回路３８ｃスケーリング回路３９セレクター４０、４３、７９、８３Ｄ／Ａコンバーター４１、４４プロセス回路４２オーバーレイ回路４５ＴＶモニター４６回転／平行移動／スケーリングコントロー
ル４７オーバーレイコントロール４８色相／飽和度／輝度レベルコントロール４９メモリーコントロール５０スピード計測コントロール５１追尾コントロール５２カメラモードコントロール５３システムコントロール５４コントロールパネル５５同期信号発生器（読み取り）５６ａ同期分離回路（書き込み）５６ｂ同期信号発生器（ＰＬＬ、書き込み）５７自動追尾パターンマッチング６１輝度信号入力６２カラー信号入力６３、７０ゲインコントロール６４、７１クランプ６６同期分離回路６７バーストゲート回路６８フェーズロックループ回路６９デイジタルデコーダー／同期検波７３メモリー書き込み制御クロック７４信号発生器７５メモリーコントローラー７６輝度信号用メモリー７８クロマ信号用メモリー８０、８５ゲインコントロール回路８１輝度信号出力アンプ８２可変位相器８４クロマエンコーダー８６カラー出力アンプ９１クラブをスイングするプレーヤーとそのク
ラブの自動追尾９２自動追尾用枠信号９３クラブシャフト９４、９５クラブの自動追尾９６、９７、９８、９９、１００ＴＶモニター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｔ 1/00 3/60 7/20 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｒ 9061−5ＨＧ０６Ｆ 15/70 ４１０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準になる第１の画像と、それと比較さ
れる第２の画像が、各々独立にテレビカメラで撮像出来
る手段と、該撮像画像を個々に保存する手段と、該第２
の画像に拡大、縮小、回転の機能を付加する為の手段が
あり、第１の画像の特定物体に、第２の画像の特定物体
を幾何学的に近似出来る手段と、第１の画像と第２の画
像を同一画面上にオーバーレイさせる手段と、第１の画
像の特定物体と第２の画像の特定物体の色彩を変えて表
示する場合と、オーバーレイする場合との選択機能を持
ち第１、第２の当該物体の運動の軌跡に於ける比較が、
ＴＶモニター上で視角的に容易に出来る運動体の画像解
析装置。
【請求項２】上記第１、第２の画像のオーバーレイ表
示は、上下２面からなりフォアグラウンド（前面）、バ
ックグラウンド（背面）に表示する選択性と、その表示
の色と輝度レベルの重み付けをコントロール出来る装
置。
【請求項３】上記第１、第２画像の撮像はストロボ発
光タイミングに同期して行なうか、ストロボ発光がない
場合では、電子シャッターで間欠的にＴＶ信号に位相同
期した、電荷の蓄積を撮像素子に行ない、連続した動き
を、任意時間毎の複数サンプリング静止画単位で、該第
１、第２の画像の動きの違いを比較出来る装置。
【請求項４】２つの異なった物体Ａ、Ｂの映像が同一
モニターにオーバーレイする場合に、物体Ａ、Ｂの比較
を、視角的に容易にする手段を持つ装置。該Ａ、Ｂの入
力画像が持つ色情報に、それとは異なった色相、彩度を
人為的に付加加工する手段があり、擬似的に変化された
色情報に依りＡ、Ｂ２つの物体の運動の軌跡の比較が、
容易に捉えられる手段がある装置。
【請求項５】画像情報そのものを使い該画像の中の特
定エリアに、追尾すべき枠を設立し、その動きを自動追
尾出来る手段と、その枠で任意に設定した２つの特定エ
リアの、変化時刻を検出する手段と、該自動追尾出力情
報で、カメラ撮像のノーマル撮像モード（３０フレーム
／秒）と、電子シャッターモードの、モード選択をコン
トロールする手段がある装置。
【請求項６】画面の中の特定物体の、時間変化に伴う
動きを自動追尾するパターンマッチングの手段があり、
動いた変化位置を認識する、パターンマッチング法の処
理スピードを速める為に、動いている物体のサーチすべ
きエリアを、画像の中に予め特定したエリアに、限定す
る手段を持つ装置。
【請求項７】１／ｔ秒毎に電子シャッターを作動さ
せ、それらで得られる画像を、デジタルメモリー上にｔ
₁からｔ_nまでの複数枚の時間経過画像を上書した上、上
書きされた全部の画像を、一度に読み出し軌跡を認識す
る手段を持つ装置。
【請求項８】運動物体だけの画像を比較する上で障害
になる、その運動物体の背後の画像は、運動物体が視野
に表われる前の画像を、一端メモリーし保存した後、運
動物体が視野に表われた画像との間で差分を取り、背景
画像を除去した上で比較し得る手段を持つ装置。
【請求項９】画面上に、任意に２つ以上の計測すべき
２次元座標を設定出来る手段と、この座標を運動体が通
過する時間を、画像情報の変化から得る手段とからなる
運動体のスピード検出装置。