TW201501753A - 運動解析裝置 - Google Patents

Abstract

慣性感測器安裝於以手握持之運動器具(例如高爾夫球桿)。靜止判定部使用慣性感測器之輸出判定運動器具及被試驗者之至少一者之靜止狀態。通知信號產生部對應於靜止狀態而輸出靜止通知信號。靜止通知信號可誘發由被試驗者之五感所感知之某些物理變化。根據該物理變化，被試驗者可開始揮桿之動作。

Description

運動解析裝置

本發明係關於一種運動解析裝置。

眾所周知有例如作為運動解析裝置之一具體例之高爾夫揮桿解析裝置。對被試驗者安裝三維加速度感測器。基於三維加速度感測器之輸出，解析被試驗者之高爾夫揮桿。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2011-210號公報

[專利文獻2]日本專利特開2000-148351號公報

高爾夫揮桿係從瞄準(address)開始、自上揮桿(back swing)往下揮、經過擊球(impact)、之後送桿(follow through)、繼而到收桿(finish)。高爾夫揮桿之解析較理想為自瞄準開始。於專利文獻1中，高爾夫揮桿解析裝置係由測定者進行操作。測定者可確認被試驗者之瞄準之姿勢並開始揮桿之計測。而且，於此種高爾夫揮桿解析裝置中，若不存在測定者，則無法於準確之時刻開始揮桿之計測。較理想為，即便單獨為被試驗者亦能確實地自瞄準開始揮桿之計測。

根據本發明之至少1態樣，能夠提供一種即便單獨為被試驗者亦 可確實地於準確之時刻開始揮桿之計測的運動解析裝置。

(1)本發明之一態樣係關於一種運動解析裝置，其包括運算部，該運算部係使用慣性感測器之輸出，判定運動器具及被試驗者之至少一者之靜止狀態，並對應於上述靜止狀態輸出靜止通知信號。

揮桿時，運動器具由手握持並被揮動。當揮動時，運動器具之姿勢隨著時間軸而變化。慣性感測器對應於運動器具之姿勢而輸出檢測信號。可根據檢測信號而特定出揮桿時之運動器具之軌跡。可基於此種運動器具之軌跡而解析被試驗者之動作。

揮桿係自運動器具之靜止狀態開始。運算部掌握運動器具及被試驗者之至少一者之靜止狀態。靜止狀態之掌握情況係利用靜止通知信號通知。靜止通知信號可誘發由被試驗者之五感所感知之某些物理變化。根據該物理變化，被試驗者可開始揮桿之動作。如此，運算部可確實地於整個揮桿動作中追隨運動器具之移動。即便單獨為被試驗者，運動解析裝置亦可確實地於準確之時刻開始計測。可避免揮桿開始前多餘之解析。

(2)上述運算部可於上述靜止狀態之判定時，判斷上述慣性感測器之輸出是否落在第1範圍內。若確保運動器具及被試驗者之至少一者為靜止狀態，則慣性感測器之輸出落在第1範圍內。如此，掌握靜止狀態。根據掌握之情況輸出靜止通知信號。

(3)上述運算部可於上述靜止狀態之判定時，使用上述慣性感測器之輸出而判斷上述運動器具之桿身部所延伸之方向之線段之斜率是否落在第2範圍內。若如此特定出桿身部之斜率，則可明確區分適合計測開始之靜止狀態與不適合計測開始之靜止狀態。其結果為，可避免於不適合計測開始之靜止狀態下開始計測。可確實地特定出準確之時刻。

(4)上述慣性感測器之輸出可包含加速度感測器之輸出，運動解析裝置可使用上述加速度感測器之輸出，算出上述運動器具之桿身部所延伸之方向之線段相對於重力方向之斜率。如此，特定出桿身部之斜率。

(5)上述運算部若於第1期間內未偵測到上述靜止狀態，則可輸出未達通知信號。靜止狀態之未達係以未達通知信號通知。未達通知信號可誘發由被試驗者之五感所感知之某些物理變化。根據該物理變化而促進被試驗者確立靜止狀態。如此，被試驗者可確實地確立靜止狀態。

(6)運動解析裝置可包括開始指示輸入部，該開始指示輸入部輸出上述慣性感測器之計測開始之觸發信號，若自上述開始指示輸入部輸出上述觸發信號後，在上述第1期間內未偵測到上述靜止狀態，則可輸出上述未達通知信號。如此，可於計測開始後確實地掌握靜止狀態。

(7)上述開始指示輸入部可設置於搭載有上述慣性感測器之感測器單元側。感測器單元安裝於運動器具或被試驗者。

被試驗者可簡單地使觸發信號自開始指示輸入部輸出。

(8)上述運算部可使用上述慣性感測器之輸出而檢測上述運動器具及上述被試驗者之至少一者之揮桿動作中之慣性量，並基於上述慣性量向被試驗者報知上述揮桿動作之良好與否。被試驗者可根據慣性量獲悉揮桿之良好與否。如此，可藉由反覆試驗而對高爾夫揮桿之姿勢加以良好之改良。

11‧‧‧運動解析裝置(高爾夫揮桿解析裝置)

12‧‧‧慣性感測器

13‧‧‧運動器具(高爾夫球桿)

13a‧‧‧桿身部(桿身)

13b‧‧‧握把

13c‧‧‧桿頭

14‧‧‧開始指示輸入部(開關)

16‧‧‧運算部(運算處理電路)

17‧‧‧介面電路

18‧‧‧記憶裝置

19‧‧‧高爾夫揮桿解析軟體程式

21‧‧‧圖像處理電路

22‧‧‧顯示裝置

23‧‧‧報知裝置

24‧‧‧輸入裝置

26‧‧‧三維振子模型

27‧‧‧桿

28‧‧‧支點

29‧‧‧重心

31‧‧‧桿頸

32‧‧‧膠套

33‧‧‧軸心(軸線)

34‧‧‧桿底

35‧‧‧交點

36‧‧‧交點

37‧‧‧趾部

38‧‧‧根部

39‧‧‧頂部

41‧‧‧位置算出部

42‧‧‧偏差值算出部

43‧‧‧桿身平面圖像資料產生部

44‧‧‧霍根平面圖像資料產生部

45‧‧‧揮桿動作算出部

46‧‧‧揮桿圖像資料產生部

47‧‧‧靜止判定部

48‧‧‧傾斜角算出部

49‧‧‧良好與否判定部

51‧‧‧描繪部

52‧‧‧通知信號產生部

54‧‧‧共用座標算出部

55‧‧‧桿身平面基準座標算出部

56‧‧‧桿身平面頂點座標算出部

57‧‧‧桿身平面多邊形資料產生部

58‧‧‧霍根平面基準座標算出部

59‧‧‧霍根平面頂點座標算出部

61‧‧‧霍根平面多邊形資料產生部

66‧‧‧目標線

67‧‧‧桿身平面

68‧‧‧基準位置

69‧‧‧霍根平面

71‧‧‧基準位置

72‧‧‧支點位移算出部

73‧‧‧桿頭位移算出部

75‧‧‧軌跡

G‧‧‧地面

MU‧‧‧本體單元

SL‧‧‧長度

SU‧‧‧感測器單元

Sθ‧‧‧角度

TL‧‧‧長度

Σxyz‧‧‧絕對基準座標系統

Θd‧‧‧旋轉角度

圖1係概略性地表示本發明之一實施形態之高爾夫揮桿解析裝置之構成之概念圖。

圖2係概略性地表示三維振子模型與高爾夫球員及高爾夫球桿之 關係之概念圖。

圖3係關於三維振子模型中使用之桿頭之位置之概念圖。

圖4係概略性地表示一實施形態之運算處理電路之構成之方塊圖。

圖5係概略性地表示桿身平面(shaft plane)圖像資料產生部及霍根平面(Hogan plane)圖像資料產生部之構成之方塊圖。

圖6係桿身平面及霍根平面之概念圖。

圖7係關於桿身平面之產生方法之概念圖。

圖8係關於霍根平面之產生方法之概念圖。

圖9係關於霍根平面之產生方法之概念圖。

圖10係概略性地表示揮桿動作算出部之構成之方塊圖。

圖11係概略性地表示解析結果之圖像之一具體例之概念圖。

以下，一面參照隨附圖式一面說明本發明之一實施形態。再者，以下說明之本實施形態並非不合理地限定申請專利範圍中所記載之本發明之內容，未必為本實施形態中說明之所有構成必須作為本發明之解決手段。

(1)高爾夫揮桿解析裝置之構成 圖1概略性地表示本發明之一實施形態之高爾夫揮桿解析裝置(運動解析裝置)11之構成。高爾夫揮桿解析裝置11例如包括感測器單元SU及本體單元MU。於感測器單元SU搭載慣性感測器12。於慣性感測器12中組入加速度感測器及陀螺儀感測器。加速度感測器可於相互正交之三軸方向分別檢測加速度。陀螺儀感測器可繞相互正交之三軸之各軸個別地檢測角速度。慣性感測器12輸出檢測信號。檢測信號特定出慣性量。即，藉由檢測信號，針對各個軸特定出加速度及角速度。

感測器單元SU安裝於高爾夫球桿(運動器具)13。高爾夫球桿13包 括桿身13a及握把13b。握把13b由手握持。

握把13b與桿身13a之軸心同軸地形成。於桿身13a之前端結合桿頭13c。較理想為，感測器單元SU安裝於高爾夫球桿13之桿身13a或握把13b。感測器單元SU無法相對移動地固定於高爾夫球桿13即可。此處，於安裝感測器單元SU時，慣性感測器12之1個檢測軸與桿身13a之軸心重合。

於感測器單元SU中組入開關(開始指示輸入部)14。開關14輸出慣性感測器12之計測開始之觸發信號。若操作開關14，則慣性感測器12開始動作。於開始動作後，自慣性感測器12繼續輸出檢測信號。同時，觸發信號作為開始指示信號自感測器單元SU輸出。而且，感測器單元SU較理想為安裝於被試驗者握住握把13b準備揮動高爾夫球桿13時被試驗者之手容易到達開關14之位置。

於本體單元MU搭載運算處理電路(運算部)16。對運算處理電路16連接慣性感測器12及開關14。於連接時，對運算處理電路16連接特定之介面電路17。該介面電路17可以有線連接於慣性感測器12及開關14，亦可以無線連接於慣性感測器12及開關14。自感測器單元SU對運算處理電路16輸入檢測信號及開始指示信號。

對運算處理電路16連接記憶裝置18。於記憶裝置18中儲存例如高爾夫揮桿解析軟體程式19及關聯之資料。運算處理電路16執行高爾夫揮桿解析軟體程式19而實現高爾夫揮桿解析方法。於記憶裝置18中包含DRAM(Dynamic Random Access Memory，動態隨機存取記憶體)或大容量記憶裝置單元、非揮發性記憶體等。例如於DRAM中，於實施高爾夫揮桿解析方法時暫時保持高爾夫揮桿解析軟體程式19。於硬碟驅動裝置(HDD)等大容量記憶裝置單元中保存高爾夫揮桿解析軟體程式及資料。於非揮發性記憶體中可儲存BIOS(Basic Input Output System，基本輸入輸出系統)等容量較小之程式或資料。

對運算處理電路16連接圖像處理電路21。運算處理電路16將特定之圖像資料發送至圖像處理電路21。對圖像處理電路21連接顯示裝置22。連接時，對圖像處理電路21連接特定之介面電路(未圖示)。圖像處理電路21根據輸入之圖像資料將圖像信號發送至顯示裝置22。於顯示裝置22之畫面上顯示由圖像信號特定出之圖像。對於顯示裝置22使用液晶顯示器等平板顯示器。此處，運算處理電路16、記憶裝置18及圖像處理電路21例如亦可作為電腦裝置而提供。

對運算處理電路16連接報知裝置23。自運算處理電路16對報知裝置23發送靜止通知信號及未達通知信號。靜止通知信號及未達通知信號之詳情於下文敍述。報知裝置23對應於靜止通知信號或未達通知信號之接收，產生由被試驗者之五感所感知之物理變化。於物理變化中分配有靜止通知信號中固有之變化、及不同於通知信號中固有之變化而於未達通知信號中固有之變化。例如，報知裝置23可具備音源電路與揚聲器。揚聲器可根據自音源電路供給之電信號而發出由被試驗者之聽覺感知之聲音。只要接收通知信號時發出之聲音與接收未達通知信號時發出之聲音不同即可。或者，報知裝置23亦可為所謂顯示面板等顯示裝置以外之由被試驗者之視覺感知者。此種裝置例如具備閃光燈等閃光光源即可。於此情形時，對靜止通知信號與未達通知信號設定不同之閃光模式即可。此外，報知裝置23亦可具備振動源。振動可由被試驗者之體感感知。於此情形時，對靜止通知信號與未達通知信號設定不同之振動模式即可。

對運算處理電路16連接輸入裝置24。輸入裝置24至少具備字母鍵盤及數字小鍵盤。自輸入裝置24將文字資訊或數值資訊輸入至運算處理電路16。輸入裝置24例如包含鍵盤即可。電腦裝置及鍵盤之組合亦可替換為例如智慧型手機或行動電話終端、平板PC(Personal Computer，個人電腦)。於此情形時，上述振動源可利用組入至智慧 型手機等中之振動器。

(2)三維振子模型 運算處理電路16規定虛擬空間。虛擬空間由三維空間形成。如圖2所示，三維空間具有絕對基準座標系統Σxyz。於三維空間中，依照絕對基準座標系統Σxyz構築三維振子模型26。三維振子模型26之桿27受到支點28(座標x)之點約束。桿27作為振子繞支點28三維地動作。支點28之位置能夠移動。此處，依照絕對基準座標系統Σxyz，桿27之重心29之位置由座標xg特定，桿頭13c之位置由座標xh特定。

三維振子模型26相當於將揮桿時之高爾夫球桿13模型化者。振子之桿27投影高爾夫球桿13之桿身13a。桿27之支點28投影握把13b。慣性感測器12固定於桿27。依照絕對基準座標系統Σxyz，慣性感測器12之位置由座標xs特定。慣性感測器12輸出加速度信號及角速度信號。加速度信號中，特定出去除重力加速度g之影響後之加速度，

角速度信號中，特定出角速度ω1、ω2。

運算處理電路16係同樣地對慣性感測器12固定局部座標系統Σs。局部座標系統Σs之原點設定於慣性感測器12之檢測軸之原點。局部座標系統Σs之y軸與桿身13a之軸心一致。局部座標系統Σs之x軸與由桿面之朝向特定出之打球方向一致。因此，依照該局部座標系統Σs，支點之位置lsj由(0,lsjy,0)特定。同樣地，於該局部座標系統Σs上，重心29之位置lsg由(0,lsgy,0)特定，桿頭13c之位置lsh由(0，lshy，0)特定。

如圖3所示，於桿頭13c中，桿身13a插入至桿頸(hosel)31。於桿頸31與桿身13a之邊界配置有膠套(ferrule)32。桿頸31及膠套32之軸心與桿身13a之軸心33同軸地配置。桿頭13c之位置lsh例如由桿身13a之 軸心(軸線)33之延長線與桿頭13c之桿底(sole)34之交點35特定即可。或者，桿頭13c之位置lsh亦可由桿頭13c之桿底34與地面G平坦地接觸時桿身13a之軸心33之延長線與地面G之交點36特定。此外，只要不妨礙如下所述之圖像化，則桿頭13c之位置lsh亦可設定於桿頭13c之趾部(toe)37或根部(heel)38、桿底34之其他部位、頂部(crown)39、其等之周邊。但是，桿頭13c之位置lsh較理想為設定於桿身13a之軸心33(或其延長線)上。

(3)運算處理電路之構成 圖4概略性地表示一實施形態之運算處理電路16之構成。運算處理電路16具備位置算出部41。自慣性感測器12對位置算出部41輸入加速度信號及角速度信號。位置算出部41基於加速度及角速度，依照虛擬三維空間之絕對基準座標系統Σxyz，算出桿頭13c之座標及握把末端之座標。算出時，位置算出部41自記憶裝置18獲取以桿頭資料及握把末端資料為代表之各種數值資料。桿頭資料例如依照慣性感測器12之局部座標系統Σs特定出桿頭13c之位置lsh。握把末端資料例如依照慣性感測器12之局部座標系統Σs特定出握把末端之位置。此處，握把末端之位置為支點28之位置lsj即可。此外，於特定出桿頭13c之位置或握把末端之位置時，亦可特定出高爾夫球桿13之長度並於該高爾夫球桿13上特定出慣性感測器12之位置。

運算處理電路16具備偏差值算出部42。此處，偏差值算出部42連接於位置算出部41。偏差值算出部42基於位置算出部41之輸出算出慣性感測器12之偏差值。偏差值可基於自靜止狀態之慣性感測器12輸出之檢測信號而被特定。偏差值算出部42根據於特定之期間內獲取之桿頭13c之位置或握把末端之位置之資訊求出作為時間函數之偏差推斷值。於導出偏差推斷值時，資料以任意之時間間隔被取樣，於包含時間軸在內之二維平面對其進行直線近似。此處，偏差係包含角速度為零之初始狀態時之零偏差與因電源變動或溫度變動等外部因素所致 之隨機漂移的誤差之總稱。偏差值算出部42亦可直接連接於慣性感測器12而基於慣性感測器12之輸出算出慣性感測器12之偏差值。

運算處理電路16具備桿身平面圖像資料產生部43。桿身平面圖像資料產生部43連接於位置算出部41。桿身平面圖像資料產生部43基於握把末端之座標，產生使第1虛擬平面即桿身平面三維視覺化之三維圖像資料。於產生該三維圖像資料時，桿身平面圖像資料產生部43參照目標線資料及偏差推斷值。目標線資料表示於絕對基準座標系統Σxyz中特定出打球方向之線段即目標線。目標線資料預先儲存於記憶裝置18即可。基於偏差推斷值，修正握把末端之座標。

運算處理電路16具備霍根平面圖像資料產生部44。霍根平面圖像資料產生部44連接於桿身平面圖像資料產生部43。霍根平面圖像資料產生部44基於桿身平面圖像資料產生部43中產生之第1虛擬平面即桿身平面，產生使第2虛擬平面即霍根平面三維視覺化之三維圖像資料。產生該三維圖像資料時，霍根平面圖像資料產生部44參照角度資料。角度資料預先儲存於記憶裝置18即可。

運算處理電路16具備揮桿動作算出部45。自慣性感測器12對揮桿動作算出部45輸入加速度信號及角速度信號。揮桿動作算出部45基於加速度及角速度，依照虛擬三維空間之絕對基準座標系統Σxyz算出三維振子模型26之桿27之移動軌跡。此種移動軌跡係由支點28之位置及桿頭13c之位置特定。於特定出移動軌跡時，支點28及桿頭13c之位置沿著時間軸每隔例如特定之時間間隔而被特定。

運算處理電路16具備揮桿圖像資料產生部46。揮桿圖像資料產生部46連接於揮桿動作算出部45。揮桿圖像資料產生部46基於沿時間軸之支點28之位置及桿頭13c之位置，產生將桿27之移動軌跡三維視覺化之三維圖像資料。於產生三維圖像資料時，揮桿圖像資料產生部46基於偏差推斷值而修正支點28之位置及桿頭13c之位置。

運算處理電路16具備靜止判定部47。靜止判定部47連接於位置算出部41。靜止判定部47基於慣性感測器12之輸出而判定高爾夫球桿13之靜止狀態。若慣性感測器12之輸出(此處為位置算出部41之輸出)落在第1範圍內，則靜止判定部47判斷高爾夫球桿13之靜止狀態。對於第1範圍，只要設定能夠排除表示體動等微小振動之檢測信號之影響的閾值即可。靜止判定部47若持續特定期間確認靜止狀態，則輸出表示靜止通知信號之選擇信號。選擇信號被發送至偏差值算出部42、桿身平面圖像資料產生部43及揮桿動作算出部45。偏差值算出部42對應於選擇信號之接收，於高爾夫球桿13之靜止狀態之期間算出慣性感測器12之偏差值。桿身平面圖像資料產生部43對應於選擇信號之接收，於高爾夫球桿13之靜止狀態之期間特定出桿身平面。揮桿動作算出部45對應於選擇信號之接收而開始算出移動軌跡。

運算處理電路16具備傾斜角算出部48。傾斜角算出部48連接於靜止判定部47。傾斜角算出部48基於握把末端之座標及桿頭13c之座標而算出高爾夫球桿13之傾斜角即姿勢。靜止判定部47基於經算出之傾斜角而判定瞄準時之高爾夫球桿13之姿勢。判斷桿身13a所延伸之方向之線段之斜率是否落在第2範圍內。靜止判定部47於確立瞄準時之高爾夫球桿13之姿勢後，開始判斷高爾夫球桿13之靜止狀態。

自開關14對靜止判定部47供給開始指示信號。靜止判定部47自接收開始指示信號起開始計時。若計時之結果持續特定期間(於第1期間內)未偵測到靜止狀態之確立，則靜止判定部47輸出表示未達通知信號之選擇信號。

運算處理電路16具備良好與否判定部49。良好與否判定部49連接於桿身平面圖像資料產生部43、霍根平面圖像資料產生部44及揮桿圖像資料產生部46。良好與否判定部49基於桿身平面、霍根平面及高爾夫球桿13之軌跡而判定揮桿動作之良好與否。例如，於欲打出直球 (straight ball)之情形時，若揮桿時之高爾夫球桿13之軌跡落在桿身平面與霍根平面之間，則良好與否判定部49判斷為「良好」。此時，若為由內向外揮擊(inside out)或由外向內揮擊(outside in)，則良好與否判定部判斷為「不良」。於欲打出左曲球(draw ball)之情形時，若對桿身平面及霍根平面描繪由內向外之軌跡，則良好與否判定部49判斷為「良好」。於其以外之情形時，良好與否判定部49判斷為「不良」。於欲打出右曲球(fade ball)之情形時，若對桿身平面及霍根平面描繪由外向內之軌跡，則良好與否判定部49判斷為「良好」。於其以外之情形時，良好與否判定部49判斷為「不良」。直球、左曲球及右曲球等意圖例如由被試驗者之操作自輸入裝置24輸入即可。若良好與否判定部49判斷為「良好」，則輸出「良好」之判定信號。若良好與否判定部49判斷為「不良」，則輸出「不良」之判定信號。

運算處理電路16具備描繪部51。描繪部51連接於良好與否判定部49。

自良好與否判定部49對描繪部51供給桿身平面圖像資料產生部43之三維圖像資料、霍根平面圖像資料產生部44之三維圖像資料及揮桿圖像資料產生部46之三維圖像資料。描繪部51基於該等三維圖像資料，產生重疊於桿身平面及霍根平面且使高爾夫球桿13之移動軌跡三維視覺化之三維圖像資料。

運算處理電路16具備通知信號產生部52。自靜止判定部47對通知信號產生部52供給選擇信號。通知信號產生部52對應於表示靜止通知信號之選擇信號之接收而輸出靜止通知信號，對應於表示未達通知信號之選擇信號之接收而輸出未達通知信號。同樣地，自良好與否判定部49對通知信號產生部52供給判定信號。通知信號產生部52對應於表示「良好」之判定信號之接收而輸出靜止通知信號，對應於表示「不良」之判定信號之接收而輸出未達通知信號。

如圖5所示，桿身平面圖像資料產生部43具備共用座標算出部54、桿身平面基準座標算出部55、桿身平面頂點座標算出部56及桿身平面多邊形資料產生部57。共用座標算出部54基於目標線資料而算出桿身平面之2個頂點座標。詳情於下文敍述。桿身平面基準座標算出部55基於握把末端之座標而於桿身13a之軸心33之延長線上算出桿身平面之基準位置。對桿身平面基準座標算出部55連接桿身平面頂點座標算出部56。桿身平面頂點座標算出部56基於經算出之桿身平面之基準位置而算出桿身平面之2個頂點座標。對桿身平面頂點座標算出部56及共用座標算出部54連接桿身平面多邊形資料產生部57。桿身平面多邊形資料產生部57基於經算出之總計4點之頂點座標而產生桿身平面之多邊形資料。該多邊形資料相當於使桿身平面三維視覺化之三維圖像資料。

霍根平面圖像資料產生部44具備霍根平面基準座標算出部58、霍根平面頂點座標算出部59及霍根平面多邊形資料產生部61。霍根平面基準座標算出部58基於桿身平面之基準位置而算出霍根平面之基準位置。算出時，霍根平面基準座標算出部58參照角度資料。對霍根平面基準座標算出部58連接霍根平面頂點座標算出部59。霍根平面頂點座標算出部59基於經算出之基準位置而算出霍根平面之2個頂點。對霍根平面頂點座標算出部59及共用座標算出部54連接霍根平面多邊形資料產生部61。霍根平面多邊形資料產生部61基於經算出之總計4點之頂點座標而產生霍根平面之多邊形資料。該多邊形資料相當於使霍根平面三維視覺化之三維圖像資料。

一面參照圖6~圖8，一面對桿身平面圖像資料產生部43及霍根平面圖像資料產生部44進行詳細敍述。共用座標算出部54於算出頂點座標時參照桿頭13c之座標及尺度資料。由圖6可明確，尺度資料特定出目標線66上表示桿身平面67之大小之數值TL。數值TL被設定為揮 桿動作投影於桿身平面67時揮桿動作整體落在桿身平面67之大小。共用座標算出部54可於算出頂點座標時，使桿頭13c之座標對照於目標線66而相對於目標線66對桿頭13c進行位置對準。

桿身平面基準座標算出部55於算出基準位置時參照尺度因數資料。如圖7所示，尺度因數資料特定出桿身13a之軸心33之放大率S。根據放大率S，超出握把末端(0,Gy,Gz)地特定出桿身13a之軸心33之延長線。於延長線之端特定出桿身平面67之基準位置68(0,Sy,Sz)。軸心33之放大率S被設定為揮桿動作投影於桿身平面67時揮桿動作之整體落在桿身平面67之數值。

桿身平面頂點座標算出部56於算出頂點座標時參照尺度資料。由圖6可明確，特定出通過桿身平面67之基準位置68之長度TL之線段。線段平行於目標線而描繪。於該線段之兩端獲得頂點座標S1、S2。

如圖8所示，於算出霍根平面之基準位置(0,Hy,Hz)時，對霍根平面基準座標算出部58發送桿身平面67之長度SL與角度Sθ。長度SL及角度Sθ可基於桿身平面67之基準位置68之座標(0,Sy,Sz)而算出。其等可利用桿身平面基準座標算出部55算出，亦可利用霍根平面基準座標算出部58算出。

如圖9所示，霍根平面基準座標算出部58使桿身平面67之基準位置68繞目標線66旋轉。該旋轉之角度θd由角度資料特定。根據旋轉而獲得霍根平面69之基準位置71(0,Hy,Hz)。如此，根據高爾夫揮桿解析裝置11，可利用單一之慣性感測器(慣性感測器12)實現高爾夫揮桿之解析。

如圖10所示，揮桿動作算出部45具備支點位移算出部72及桿頭位移算出部73。自慣性感測器12對支點位移算出部72輸入加速度信號及角速度信號。支點位移算出部72基於加速度及角速度算出支點28之 隨時間軸之位移。例如，若特定出慣性感測器12之位移與桿27之姿勢，則可特定出支點28之位移。慣性感測器12之位移可根據慣性感測器12之加速度而算出。桿27之姿勢可根據慣性感測器12之角速度而算出。支點28之位置自慣性感測器12之局部座標系統Σs之座標轉換為絕對基準座標系統Σxyz之座標。座標轉換時，可自記憶裝置18供給轉換矩陣。

自慣性感測器12對桿頭位移算出部73輸入加速度信號及角速度信號。桿頭位移算出部73基於加速度及角速度算出桿頭13c之隨時間軸位移。例如，若特定出慣性感測器12之位移與桿27之姿勢，則可於慣性感測器12之局部座標系統Σs內特定出桿頭13c之位移。慣性感測器12之位移可根據慣性感測器12之加速度而算出。桿27之姿勢可根據慣性感測器12之角速度而算出。桿頭13c之位置自局部座標系統Σs之座標轉換為絕對基準座標系統Σxyz之座標。如此之座標轉換時，自支點位移算出部72對桿頭位移算出部73通知支點28之位置即可。

(4)高爾夫揮桿解析裝置之動作 簡單說明高爾夫揮桿解析裝置11之動作。首先，計測高爾夫球員之高爾夫揮桿。計測前，將必要之資訊自輸入裝置24輸入至運算處理電路16。此處，依照三維振子模型26，促進依照局部座標系統Σs之支點28之位置lsj以及慣性感測器12之初始姿勢之旋轉矩陣R0之輸入。

經輸入之資訊例如基於特定之識別碼進行管理。識別碼只要識別特定之高爾夫球員即可。

計測前將慣性感測器12安裝於高爾夫球桿13之桿身13a。慣性感測器12無法相對位移地固定於高爾夫球桿13。此處，慣性感測器12之1個檢測軸與桿身13a之軸心重合。慣性感測器12之1個檢測軸與由桿面之朝向特定出之打球方向重合。

於執行高爾夫揮桿之前開始慣性感測器12之計測。根據開關14 之操作，自開關14輸出觸發信號。對應於觸發信號之輸出，慣性感測器12開始動作。動作開始時，慣性感測器12設定為特定之位置及姿勢。該等位置及姿勢相當於由初始姿勢之旋轉矩陣R0特定者。慣性感測器12以特定之取樣間隔繼續計測加速度及角速度。取樣間隔規定計測之解像度。慣性感測器12之檢測信號被即時送入至運算處理電路16。運算處理電路16接收特定出慣性感測器12之輸出之信號。

高爾夫揮桿係從瞄準開始、自上揮桿往下揮、經過擊球、之後送桿、繼而到收桿。瞄準時，被試驗者之姿勢靜止。運算處理電路16之傾斜角算出部48算出高爾夫球桿13之傾斜角。若傾斜角落在特定之傾斜角之範圍(第2範圍)，則運算處理電路16之靜止判定部47判定高爾夫球桿13之靜止狀態。若慣性感測器12之輸出落在第1範圍內，則靜止判定部47掌握靜止狀態。如此，對應於高爾夫球桿13之靜止狀態，自通知信號產生部52輸出靜止通知信號。靜止通知信號被發送至報知裝置23。報知裝置23產生聲音或光、振動等物理變化。若如此般確保靜止狀態，則如下所述般於高爾夫揮桿解析裝置11中計測準備完成。

當通知被試驗者計測準備完成時，被試驗者可開始揮桿動作。揮桿之動作自瞄準轉變為上揮桿、往下揮、經過擊球、之後送桿、繼而到收桿。高爾夫球桿13被揮動。

當揮動時，高爾夫球桿13之姿勢隨著時間軸而變化。慣性感測器12對應於高爾夫球桿13之姿勢而輸出檢測信號。揮桿動作算出部45開始算出高爾夫球桿13之移動軌跡。如此，揮桿動作算出部45可確實地於整個揮桿動作中追隨高爾夫球桿13之移動。關於高爾夫揮桿解析裝置11，即便單獨為被試驗者，亦可確實地於準確之時刻開始計測。而且，可避免開始揮桿前多餘之解析。

靜止判定部47於判斷靜止狀態時判定高爾夫球桿13之姿勢。根 據傾斜角之範圍而特定出瞄準時之高爾夫球桿13之姿勢。若如此特定出高爾夫球桿13之軸心33之斜率，則可明確區分適合計測開始之靜止狀態與不適合計測開始之靜止狀態。換言之，瞄準時之靜止狀態可與瞄準時以外之靜止狀態加以區分。其結果為，可避免於瞄準時以外之靜止狀態下開始計測。可確實地特定出準確之時刻。

另一方面，靜止判定部47若於接收到開始指示信號後於特定期間內未偵測到靜止狀態，則輸出表示未達通知信號之選擇信號。靜止狀態之未達係以未達通知信號通知。未達通知信號被發送至報知裝置23。報知裝置23產生聲音或光、振動等物理變化。對應於該物理變化而促進被試驗者確立靜止狀態。如此，被試驗者可確實地確立靜止狀態。

對應於靜止狀態之確立，將選擇信號自靜止判定部47發送至偏差值算出部42。對應於選擇信號之接收，偏差值算出部42算出慣性感測器12之偏差推斷值。基於該偏差推斷值，修正慣性感測器12之輸出值。此時，於算出偏差推斷值時，對慣性感測器12要求高爾夫球桿13之靜止狀態。選擇信號對應於靜止狀態之確立而被輸出，因此可確實地完成偏差推斷值之算出。若如此於計測前算出偏差值，則揮桿動作算出部45可即時特定出高爾夫球桿13之軌跡。被試驗者之動作可被即時解析。

於瞄準時，被試驗者重現擊球瞬間之姿勢。其結果為，可自「高爾夫揮桿」之一系列動作中抽選出擊球瞬間之姿勢。此時，高爾夫球桿13以靜止姿勢被保持。被試驗者之上肢之姿勢被固定。自慣性感測器12輸出瞄準時之檢測信號。

運算處理電路16之桿身平面圖像資料產生部43基於瞄準時之檢測信號而算出桿身平面。運算處理電路16之霍根平面圖像資料產生部44基於瞄準時之檢測信號而算出霍根平面。運算處理電路16之揮桿圖 像資料產生部46基於揮桿動作時之檢測信號而算出高爾夫球桿13或上肢15之移動軌跡。如圖11所示，對應於桿身平面及霍根平面之算出與高爾夫球桿13之軌跡之算出，運算處理電路16之描繪部51產生重疊於桿身平面67及霍根平面69且使高爾夫球桿13之軌跡75三維視覺化之三維圖像資料。三維圖像資料被供給至圖像處理電路21。其結果為，於顯示裝置22之畫面上顯示所期望之圖像。

此處，可基於瞄準時之檢測信號而算出目標線66。於算出時，預先使慣性感測器12之x軸與由桿面之朝向特定出之打球方向重合。 因此，若於瞄準時特定出桿頭13c之座標，則可基於慣性感測器12之x軸之平行移動而特定出目標線66。但是，目標線66之特定亦可利用其他方法得以實現。

慣性感測器12對應於瞄準時之高爾夫球桿13之姿勢而輸出檢測信號。根據檢測信號而特定出桿身平面67及霍根平面69。桿身平面67可描繪出高爾夫揮桿中揮動之高爾夫球桿13之虛擬軌道。揮桿時之高爾夫球桿13之軌跡可與虛擬軌道對比觀察。同樣地，揮桿時之高爾夫球桿13之軌跡可與霍根平面69對比觀察。可基於如此之高爾夫球桿13之軌跡而解析被試驗者之揮桿動作。如此，可對「高爾夫揮桿」之運動提供明確之指標。

運算處理電路16之良好與否判定部49基於桿身平面、霍根平面及高爾夫球桿13之軌跡而判定揮桿動作之良好與否。若良好與否判定部49判斷為「良好」，則輸出「良好」之判定信號。對應於判定信號之輸出，自通知信號產生部52輸出靜止通知信號。靜止通知信號被發送至報知裝置23。報知裝置23與上述同樣地對應於靜止通知信號之接收，產生聲音或光、振動等物理變化。若良好與否判定部49判斷為「不良」，則輸出「不良」之判定信號。

對應於判定信號之輸出而輸出未達通知信號。未達通知信號被 發送至報知裝置23。報知裝置23與上述同樣地對應於未達通知信號之接收，產生聲音或光、振動等物理變化。如此，被試驗者可根據物理變化而獲悉高爾夫揮桿之良好與否。如此，藉由反覆試驗，可對高爾夫揮桿之姿勢加以良好之改良。

再者，以上之實施形態中，運算處理電路16之各個功能區塊對應於高爾夫揮桿解析軟體程式19之執行而得以實現。但是，各個功能區塊亦可不依存於軟體處理而利用硬體得以實現。此外，高爾夫揮桿解析裝置11亦可應用於由手握持並揮動之運動器具(例如網球拍或乒乓球拍)之揮桿解析。於該等情形時，於揮桿解析時使用相當於桿身平面之虛擬平面即可。

再者，如上所述，對本實施形態進行了詳細說明，但業者應當能夠容易地理解可進行實質上不脫離本發明之新穎事項及效果之較多變化。因此，如此之變化例全部包含於本發明之範圍。例如，於說明書或圖式中，至少一次與更廣義或同義之不同用語一併記載之用語可於說明書或圖式之任一處中替換為該不同之用語。又，慣性感測器12或高爾夫球桿13、握把13b、桿頭13c、運算處理電路16等之構成及動作亦並不限定於本實施形態中所說明者，可進行各種變化。

12‧‧‧慣性感測器

18‧‧‧記憶裝置

41‧‧‧位置算出部

42‧‧‧偏差值算出部

43‧‧‧桿身平面圖像資料產生部

44‧‧‧霍根平面圖像資料產生部

45‧‧‧揮桿動作算出部

46‧‧‧揮桿圖像資料產生部

47‧‧‧靜止判定部

48‧‧‧傾斜角算出部

49‧‧‧良好與否判定部

51‧‧‧描繪部

52‧‧‧通知信號產生部

Claims (8)

1. 一種運動解析裝置，其特徵在於包括運算部，該運算部係使用慣性感測器之輸出，判定運動器具及被試驗者之至少一者之靜止狀態，並對應於上述靜止狀態而輸出靜止通知信號。
2. 如請求項1之運動解析裝置，其中上述運算部於上述靜止狀態之判定時，判斷上述慣性感測器之輸出是否落在第1範圍內。
3. 如請求項1之運動解析裝置，其中上述運算部於上述靜止狀態之判定時，使用上述慣性感測器之輸出而判斷上述運動器具之桿身部所延伸之方向之線段之斜率是否落在第2範圍內。
4. 如請求項3之運動解析裝置，其中上述慣性感測器之輸出包含加速度感測器之輸出，且使用上述加速度感測器之輸出，算出上述運動器具之桿身部所延伸之方向之線段相對於重力方向之斜率。
5. 如請求項1之運動解析裝置，其中上述運算部若於第1期間內未偵測到上述靜止狀態，則輸出未達通知信號。
6. 如請求項5之運動解析裝置，其包括開始指示輸入部，該開始指示輸入部輸出上述慣性感測器之計測開始之觸發信號，且若自上述開始指示輸入部輸出上述觸發信號後，在上述第1期間內未偵測到上述靜止狀態，則輸出上述未達通知信號。
7. 如請求項6之運動解析裝置，其中上述開始指示輸入部設置於搭載有上述慣性感測器之感測器單元側。
8. 如請求項1之運動解析裝置，其中上述運算部係使用上述慣性感測器之輸出而檢測上述運動器具及上述被試驗者之至少一者之揮桿動作中之慣性量，並基於上述慣性量向被試驗者報知上述揮桿動作之良好與否。