TWI775243B - 高爾夫運動揮桿動作分析方法 - Google Patents

Abstract

一種高爾夫運動揮桿動作分析方法，包括下列步驟：取得關於揮桿動作的影片，而影片包含多個畫格。根據影片的多個畫格取得球桿參考點的移動軌跡。判斷通過移動軌跡且平行於畫格的下邊界的第一切線所對應的第一時間點。判斷通過移動軌跡且平行於畫格的下邊界的第二切線所對應的第二時間點。根據該些畫格判斷關節參考點與畫格的上邊界之間具有最小距離時所對應的第三時間點。依據第一時間點、第二時間點以及第三時間點將影片劃分為上桿時間區間及下桿時間區間。

Description

高爾夫運動揮桿動作分析方法

本發明有關於一種運動動作分析方法，尤指一種高爾夫運動揮桿動作分析方法。

目前一般的高爾夫球學習方式，大致有兩種：聘請專業的教練進行一對一或一對多的指導使用高級訓練場域提供的影片回放工具，在熟記要點後，對影像進行畫線等工具操作，自行判斷是否符合要點或是請教經驗豐富者。

但這兩種方式都有其各自的缺點，在一對一指導中，學習成本昂貴，而且在時間上高度受限，如果是一對多的指導，除了上述缺點外，還有無法針對群體裡的個人指出完整錯誤的問題。如果是使用高級訓練場域提供的影片回放工具，除非球員本身已經具有一定經驗，否則在無經驗的情況下根本無法判斷姿勢的正確性，即便有各種畫圖工具與事先熟記的動作要點，也會因為經驗不足的關係而無法有效幫助學習。

有鑑於此，目前確實有需要一種改良的高爾夫運動揮桿動作分析方法，以便改善上述之缺失。

本發明提供一種高爾夫運動揮桿動作分析方法，讓初學者在任何時間都能得到個人化的指導，快速掌握基本的動作要點。

本發明揭露一種高爾夫運動揮桿動作分析方法，適用於至少包含攝影機以及主機的動作檢測系統，分析方法包括：以攝影機取得關於揮桿動作的影片，而影片包含多個畫格，每一畫格具有上邊界以及下邊界；以主機根據該些畫格取得球桿參考點的移動軌跡；以主機判斷通過移動軌跡且平行於下邊界的第一切線所對應的第一時間點；以主機判斷通過移動軌跡且平行於下邊界的第二切線所對應的第二時間點；以主機根據該些畫格判斷關節參考點與上邊界之間具有最小距離時所對應的第三時間點；以及以主機依據第一時間點、第二時間點以及第三時間點將影片劃分為上桿時間區間及下桿時間區間。

本發明所揭露的高爾夫運動揮桿動作分析方法，可自動判斷出高爾夫球各關鍵揮桿階段的時間點，例如擊球時間點及上桿時間點，並針對各階段姿態與預先儲存的標準姿勢進行比對，產出能夠簡易判讀的量化指標。如此一來，透過回放擊球過程影片，便可觀察各階段姿勢的正確程度，讓初學者在任何時間都能得到個人化的指導，快速掌握基本的動作要點。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

圖1繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第一實施例的流程圖。如圖1所示，該分析方法包括步驟S11~S17且由包含電腦主機、二維無景深之攝影機、影像辨識伺服器以及輸入裝置的動作檢測系統來執行。具體而言，先經由輸入裝置觸發攝影機開始進行高爾夫球運動員（使用者）之揮桿動作的錄製。在攝影機開始錄製使用者之揮桿動作之後，電腦主機呼叫影像辨識伺服器之辨識服務功能以計算出包含有高爾夫球桿關鍵點的人體骨架資料。其中人體骨架資料是記錄人體四肢關節(點)、身體軀幹(點)、四肢(點)座標的組合資料，已普遍用於人體動作姿勢的偵測，而球桿關鍵點則包含球桿握把、球桿身以及球桿頭等三個關鍵點。動作檢測系統的另一實施例亦可為智慧型行動電話，智慧型行動電話安裝關於高爾夫運動揮桿動作分析方法之行動應用程式(APP)。當智慧型行動電話的處理器執行行動應用程式時，可驅動智慧型行動電話的攝影機進行拍攝，進而對使用者的揮桿動作進行分析。

請一併參閱圖1及圖2，在步驟S11，以攝影機取得使用者的揮桿動作的影片，而影片包含多個畫格，其中圖2繪示圖1的步驟S11的示意圖。在圖2中，影片包含有多個畫格F1~F10，每一畫格具包含有上邊界UB、下邊界DB及左邊界LB，每一畫格定義縱向座標軸Y以及橫向座標軸X且設定每一畫格的左上角為座標原點，縱向座標朝下邊界DB逐漸遞增。於每一畫格的球桿參考點的中心位置設定為第一至第十節點P1~P10，而本實施例的球桿參考點為球桿頭。該些畫格F1~F10的第一至第十節點P1~P10的座標分別為(x1,y1)~(x10~y10)。上述影片中的畫格數量僅為一實施例，並不以此為限

請一併參閱圖1至圖3，在步驟S12，以主機根據該些畫格F1~F10取得球桿頭的移動軌跡，其中圖3繪示圖1的步驟S12的子步驟流程圖。在圖3中，步驟S12包含子步驟S121~S123，在步驟S121，以主機從影片的結束時間點往影片的開始時間點讀取。在步驟S122，以主機偵測每一畫格中的球桿參考點的球桿參考點座標。在本實施例中，球桿參考點為球桿頭，而球桿參考點座標為球桿頭座標。在步驟S123，以主機根據該些球桿參考點座標取得球桿參考點的移動軌跡。具體而言，畫格F10對應於影片的結束時間點，畫格F1對應於影片的開始時間點。主機讀取畫格F1~F10以取得十個座標(x1,y1)~(x10~y10)，且根據該些座標(x1,y1)~(x10~y10)計算出球桿頭的移動軌跡。

請一併參閱圖1及圖4，在步驟S13，以主機判斷通過移動軌跡且平行於下邊界DB的第一切線T1所對應的第一時間點，其中圖4繪示步驟S13的示意圖。在圖4中，主機判斷通過移動軌跡S的第七節點P1的第一切線T1平行於畫格F7的下邊界DB，且取得畫格F7對應於影片中的第一時間點。

請一併參閱圖1及圖5，在步驟S14，以主機判斷通過移動軌跡且平行於下邊界DB的第二切線T2所對應的第二時間點，其中圖5繪示步驟S14的示意圖。在圖5中，主機判斷通過移動軌跡S的第一節點P1的第二切線T2平行於畫格F1的下邊界DB，且取得畫格F1對應於影片中的第二時間點，其中第二時間點早於第一時間點。當使用者的擊球位置與預備開球位置相同時，第二切線T2重疊於第一切線T1。當使用者的擊球位置不同於預備開球位置時，第二切線T2與第一切線T1之間具有間距。

請一併參閱圖1及圖6，在步驟S15，以主機根據該些畫格判斷關節參考點與畫格之上邊界之間具有最小距離時所對應的第三時間點，其中圖6繪示步驟S15的示意圖。在圖6中，關節參考點為手腕部，而主機判斷每一畫格中的手腕部的縱向座標且確認畫格F4的手腕部K1的縱向座標具有最小值。由於手腕部K1的座標為(X11,Y11)且縱向座標Y11為手腕部K1與畫格F4的上邊界UB之間的距離d1，故畫格F4中的手腕部K1與畫格F4的上邊界UB之間的距離d1具有最小值。再者，主機亦取得畫格F4對應於影片中的第三時間點，且第三時間點晚於第二時間點並且早於第一時間點。在其他實施例中，步驟S14與步驟S15的順序可對調。

在步驟S16，以主機依據第一時間點、第二時間點以及第三時間點將影片劃分出上桿時間區間及下桿時間區間。在步驟S17，以主機分別根據第一及第二姿態辨識演算法分別辨識上桿時間區間內的動作是否正確以及下桿時間區間內的動作是否正確。具體而言，主機分別設定第一時間點、第二時間點以及第三時間點為高爾夫揮桿動作之擊球時間點、預備時間點以及上桿時間點，且將預備時間點與上桿時間點之間的時間區間設定為上桿時間區間以及將上桿時間點與擊球時間點之間的時間區間設定為下桿時間區間。主機的記憶裝置儲存有標準上桿姿態以及標準下桿姿態，主機將影片的上桿時間區間內的姿態與標準上桿姿態進行比對以確認使用者的上桿姿態是否正確，以及將影片的下桿時間區間內的姿態與標準下桿姿態進行比對以確認使用者的下桿姿態是否正確。由於第一姿態辨識演算法以及第二姿態辨識演算法分別針對揮桿動作的個別階段進行辨識，所以複雜度大幅降低，以便於實現在不同的軟硬體平台上

圖7繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第二實施例的流程圖。如圖7所示，該分析方法包括步驟S21~S28且由包含主機以及攝影機的動作檢測系統來執行。

在步驟S21，以攝影機取得使用者的揮桿動作的影片，而影片包含多個畫格。在步驟S22，以主機根據該些畫格取得球桿頭的移動軌跡，該移動軌跡包含第一節點至第十節點P1~P10。在步驟S23，以主機判斷通過移動軌跡且平行於下邊界DB的第一切線T1所對應的第一時間點，其中第一切線T1通過移動軌跡的第七節點P7。

請一併參閱圖7及圖8，在步驟S24，以主機判斷第一臨界時間點以及第二臨界時間點，其中第一時間點位於第一臨界時間點與第二臨界時間點之間。詳言之，畫格F7中的切線平行於下邊界DB且對應於第一時間點，主機從第一時間點往前首先讀取到畫格F6，主機從第一時間點往後首先讀取到畫格F8，而畫格F6及畫格F8分別對應第一及第二臨界時間點。此外，畫格F6中的第六節點P6與上邊界UB之距離等於畫格F8中的第八節點P8與上邊界UB之距離且為畫格F7中的第七節點P7與上邊界UB的距離的q倍，其中0＜q＜1。圖8繪示圖7的步驟S24的示意圖。在圖8中，畫格F6中的第六節點P6與上邊界UB之距離約為畫格F7中的第七節點P7與上邊界UB的距離的0.9倍。

在步驟S25，以主機在第一臨界時間點以及第二臨界時間點之區間之外判斷通過移動軌跡且平行於下邊界DB的第二切線T2所對應的第二時間點。在步驟S26，以主機根據該些畫格F1~F10判斷手腕部與畫格之上邊界UB之間具有最小距離時所對應的第三時間點。在步驟S27，以主機依據第一時間點、第二時間點以及第三時間點將影片劃分出上桿時間區間及下桿時間區間。在步驟S28，以主機分別根據第一及第二姿態辨識演算法分別辨識上桿時間區間內的動作是否正確以及下桿時間區間內的動作是否正確。

圖9繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第三實施例的流程圖，圖9的分析方法包括步驟S301~S312，其中步驟S301~S305相同於圖1的步驟S11~S15。在步驟S306，以主機根據該些畫格判斷一高爾夫球的一消失時間點。在步驟S307，以主機判斷消失時間點是否晚於第一時間點，若主機判斷消失時間點晚於第一時間點，則接續步驟S308，若主機判斷消失時間點未晚於第一時間點，則接續步驟S309。在步驟S308，以主機設定消失時間點為擊球時間點。在步驟S309，以主機設定第一時間點為擊球時間點。在步驟S310，以主機依據擊球時間點、第二時間點以及第三時間點將影片劃分出上桿時間區間及下桿時間區間。在步驟S311，以主機分別根據第一及第二姿態辨識演算法分別辨識上桿時間區間內的動作是否正確以及下桿時間區間內的動作是否正確。

圖10繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第四實施例的流程圖，圖10的分析方法包括步驟S41~S48，其中步驟S41~S45相同於圖1的步驟S11~S15。

請一併參閱圖10及圖11，在步驟S46，以主機根據該些畫格判斷手腕部與左邊界LB之間具有最大距離時所對應的第四時間點，其中圖11繪示步驟S46的示意圖。在圖11中，主機判斷在十個畫格F1~F10之中，以畫格F9中的使用者的手腕部K2的橫向座標為最大值，其中手腕部K2的座標為(X12,Y12)且橫向座標X12即為手腕部K2與左邊界LB之間的距離，而畫格F9對應於影片中的第四時間點。

在步驟S47，以主機依據第一時間點、第二時間點、第三時間點以及第四時間點將影片劃分出上桿時間區間、下桿時間區間以及收桿時間區間。在步驟S48，以主機分別根據第一至第三姿態辨識演算法分別辨識上桿時間區間內的動作是否正確、下桿時間區間內的動作是否正確以及收桿時間區間內的動作是否正確。具體而言，主機分別設定第一時間點、第二時間點、第三時間點以及第四時間點為高爾夫揮桿動作的擊球時間點、預備時間點、上桿時間點以及收桿時間點，且將預備時間點與上桿時間點之間的時區設定為上桿時間時區、將上桿時間點與擊球時間點之間的時區設定為上桿時間區間、以及將擊球時間點與收桿時間點之間的時區設定為收桿時間區間。主機的記憶裝置儲存有標準上桿姿態、標準下桿姿態以及標準收桿姿態，主機將影片的上桿時間區間內的姿態與標準上桿姿態進行比對以確認使用者的上桿姿態是否正確，將影片的下桿時間區間內的姿態與標準下桿姿態進行比對以確認使用者的下桿姿態是否正確，以及將影片的收桿時間區間內的姿態與標準收桿姿態進行比對以確認使用者的收桿姿態是否正確。

圖12繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第五實施例的流程圖，而圖12的分析方法包括步驟S51~S56。在步驟S51，以攝影機取得關於揮桿動作的影片，而影片包含多個畫格。

請一併參閱圖12及圖13，在步驟S52，以主機根據該些畫格判斷球桿柄的延伸方向垂直於畫格的下邊界的第一時間點。在步驟S53，以主機根據該些畫格判斷球桿柄的延伸方向垂直於畫格的下邊界的第二時間點。在步驟S54，以主機根據該些畫格判斷手腕部與畫格之上邊界之間具有最小距離時所對應的第三時間點。在步驟S55，以主機依據第一時間點、第二時間點、第三時間點將影片劃分出上桿時間區間及下桿時間區間。在步驟S56，以主機分別根據第一及第二姿態辨識演算法分別辨識上桿時間區間內的動作是否正確以及下桿時間區間內的動作是否正確。

本發明所揭露的高爾夫揮桿動作分析方法，可自動判斷出高爾夫球各關鍵揮桿階段的時間點，例如擊球時間點及上桿時間點，並針對各階段姿態與預先儲存的標準姿勢進行比對，產出能夠簡易判讀的量化指標。如此一來，透過回放擊球過程影片，便可觀察各階段姿勢的正確程度，讓初學者在任何時間都能得到個人化的指導，快速掌握基本的動作要點。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

P1~P10第一至第十節點 F1~F10畫格 UB上邊界 DB下邊界 LB 左邊界 T1第一切線 T2 第二切線 K1~K2手腕部 d1 距離

圖1繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第一實施例的流程圖。 圖2繪示圖1的步驟S11的示意圖。 圖3繪示圖1的步驟S12的子步驟流程圖。 圖4繪示圖1的步驟S13的示意圖。 圖5繪示圖1的步驟S14的示意圖。 圖6繪示圖1的步驟S15的示意圖。 圖7繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第二實施例的流程圖。 圖8繪示圖7的步驟S24的示意圖。 圖9繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第三實施例的流程圖。 圖10繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第四實施例的流程圖。 圖11繪示圖10的步驟S46的示意圖。 圖12繪示高爾夫運動揮桿動作分析方法的第五實施例的流程圖。

Claims (10)

1. 一種高爾夫運動揮桿動作分析方法，適用於至少包含一攝影機以及一主機的動作檢測系統，該分析方法包括：以該攝影機取得關於一揮桿動作的一影片，而該影片包含多個畫格，每一畫格包含一上邊界以及一下邊界；以該主機根據該些畫格取得一球桿參考點的一移動軌跡；以該主機判斷通過該移動軌跡且平行於該下邊界的一第一切線所對應的一第一時間點；以該主機判斷通過該移動軌跡且平行於該下邊界的一第二切線所對應的一第二時間點；以該主機根據該些畫格判斷一關節參考點與該上邊界之間具有最小距離時所對應的一第三時間點；以及以該主機依據該第一時間點、該第二時間點以及該第三時間點將該該影片劃分出一上桿時間區間及一下桿時間區間。
2. 如請求項1所述之高爾夫運動揮桿動作分析方法，其中以該主機根據該些畫格取得該移動軌跡包含：以該主機從該影片的一結束時間點往該影片的一開始時間點讀取；以及以該主機偵測每一畫格中的該球桿參考點的一球桿參考點座標；以該主機根據該些球桿參考點座標取得該移動軌跡。
3. 如請求項1所述之高爾夫運動揮桿動作分析方法，其中該主機設定該第一時間點、該第二時間點以及該第三時間點分別為一擊球時間點、一預備時間點以及一上桿時間點，該第二時間點早於該第三時間點，而該第三時間點早於該第一時間點。
4. 如請求項1所述之高爾夫運動揮桿動作分析方法，更包括：以該主機判斷一第一臨界時間點以及一第二臨界時間點，其中該第一時間點位於該第一臨界時間點以及該第二臨界時間點之間；以該主機在該第一臨界時間點以及該第二臨界時間點的區間之外判斷該第二時間點。
5. 如請求項1所述之高爾夫運動揮桿動作分析方法，更包括以該主機根據該些畫格判斷一高爾夫球的一消失時間點，當該消失時間點晚於該第一時間點時，以該主機設定該消失時間點為一擊球時間點。
6. 如請求項1所述之高爾夫運動揮桿動作分析方法，其中每一畫格更包含有一左邊界，該高爾夫運動揮桿動作分析方法更包括以該主機根據該些畫格判斷該關節參考點的與該左邊界之間具有最大距離時所對應的一第四時間點，該第四時間點晚於該第一時間點。
7. 如請求項1所述之高爾夫運動揮桿動作分析方法，更包括在該主機將該該影片劃分為該上桿時間區間及該下桿時間區間之後，以該主機依據一第一姿態辨識演算法辨識該上桿時間區間內的一動作是否正確以及依據一第二姿態辨識演算法辨識該下桿時間區間內的一動作是否正確。
8. 如請求項1所述之高爾夫運動揮桿動作分析方法，其中該攝影機為二維攝影機。
9. 如請求項1所述之高爾夫運動揮桿動作分析方法，其中以該主機判斷該第一時間點之後，以該主機判斷該第二時間點或該第三時間點。
10. 如請求項1所述之高爾夫運動揮桿動作分析方法，其中該球桿參考點為一球桿頭，而該關節參考點為一手腕部。

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