JP2004248725A

JP2004248725A - Analysis device and method of shot ball

Info

Publication number: JP2004248725A
Application number: JP2003039638A
Authority: JP
Inventors: Keiji Matsuda; 圭司松田; Takeshi Nagami; 武司永見; Kenji Tsubokura; 健司坪倉
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; SCIMEDIA Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; SCIMEDIA Ltd
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method which can analyze a shot ball without a cameraman or an operator. <P>SOLUTION: The shot ball analysis device has a high-speed camera device for high-speed photographing of a shot ball, an indicating device for indicating pictures taken by the high-speed camera device and an arithmetic unit for inputting picture signals from the high-speed camera device and searching for a movement of the shot ball. And, the arithmetic unit is structured to pick a picture photographed at a moment of a shot by the high-speed camera device and pictures before and after and make a composite image from the pictures taken out. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフボールの打法の解析に利用して好適な打球の運動を解析するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフボールの打法を解析する方法として、従来、ストロボカメラを使用する方法が知られている。この方法では、カメラマンがストロボカメラによって、打球を撮像して１枚の写真にする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、プレーヤ以外に、撮影を行うカメラマンと撮影された画像を解析するためのオペレータが必要であった。
従来の方法では、飛距離を求めるために、前処理又は後処理の段階で実世界と撮影された画像との比率を計算する必要があった。
【０００４】
本発明は、カメラマン及びオペレータを必要とすることなく、打球の解析を行うことができる技術を提供することを目的とする。
本発明は、球の寸法を設定するだけで実世界と撮像された画像との比率を求め、球の大きさや打撃を行う道具の状態を計測できる技術を提供することを目的とする。
本発明は、プレーヤ自身によって、打球の撮影及び解析を行うことができる解析装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、打球の解析装置は、打球を高速撮影するための高速カメラ装置と、該高速カメラ装置によって撮影された画像を表示するための表示装置と、上記高速カメラ装置からの画像信号を入力して打球の運動を求めるための演算装置と、を有し、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を取り出し、該取り出した画像より合成画像を生成する。
【０００６】
更に、本発明によると、上記高速カメラ装置は打撃を検出したときにトリガー信号を生成し、上記演算装置は、上記トリガー信号に基づいて、上記合成画像を生成する処理を開始する。
従って、本発明によると、カメラマン及びオペレータを必要とすることなく、プレーヤは、打球の解析結果を得ることができる。
【０００７】
更に、本発明によると、請求項２記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記トリガー信号を受信するまでは、上記高速カメラ装置より出力された高速の画像信号より間引きした信号を処理し、上記トリガー信号を受信したとき、上記高速カメラ装置より出力された高速の画像信号を処理する。
【０００８】
更に、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された画像を順次記録するためのメモリを有し、上記メモリに記録された複数の画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を取り出す。
従って、本発明によると、より少ない情報処理機能及び情報記憶機能によって、画像処理を行うことができる。
【０００９】
本発明によると、打球の解析装置において、上記高速カメラ装置は、打球を水平方向から高速撮影するための水平高速カメラ装置と打球を垂直方向から高速撮影するための垂直高速カメラ装置とを含む。
従って、本発明によると、水平方向の画像と垂直方向の画像を得ることができる。
【００１０】
更に、本発明によると、打球の解析装置において、上記演算装置は、打球の形状を楕円近似法によって楕円近似することによって打球の形状を求める。
更に、上記演算装置は、打球の直径が与えられているとき、画像上の画素を単位とする距離と実世界上の長さを単位とする距離の換算係数を求め、該換算係数を使用して打球の運動を演算する。
従って、打球の位置及び形状を正確に認識し、打球の速度を正確に求めることができる。
【００１１】
上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された打撃を与える道具に付されたマーカの像から上記道具による打撃の瞬間を撮像した画像を取り出す。上記演算装置は、上記打球に打撃を与えた道具の軌跡及び速度を求める。
【００１２】
本発明によると、打球の解析方法は、打球を高速撮影するための高速撮影工程と、上記高速撮影によって得られた画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を含む複数の画像を取り出すための画像選択工程と、上記複数の画像より打球を含まない背景画像を取り出すための背景画像選択工程と、上記複数の画像より打球を含む画像を取り出し、それより打球の画像部分を切出すための打球切出し工程と、該切出した打球の画像部分を上記背景画像に合成するための合成工程と、を含む。
【００１３】
更に、打撃を検出したときにトリガー信号を生成するためのトリガー信号生成工程と、該トリガー信号が生成されたときに、上記画像選択工程を開始する。
更に、上記トリガー信号を受信するまでは、上記高速撮影によって得られた高速の画像信号より間引きした信号を処理し、上記トリガー信号を受信したとき、上記高速撮影によって得られた高速の画像信号を処理する。
上記高速撮影によって得られた画像をメモリに順次記録するための記録工程と、を有し、上記画像選択工程は、上記メモリより上記複数の画像を取り出す。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本例の打球の解析システムの概要を説明する。ここでは、本例の打球の解析システムを使用して、ゴルフクラブヘッドによってゴルフボールをヒットした場合の打球の運動を解析する方法を説明する。
【００１５】
本例の打球の解析システムは、打球を水平方向から高速撮影するための水平高速カメラ装置１２と、打球を垂直方向から高速撮影するための垂直高速カメラ装置１４と、高速カメラ装置１２、１４の出力を入力して打球の運動を解析するための演算装置２０と、高速カメラ装置１２、１４によって撮像された打球の画像を表示するための表示装置２２と、キーボード、マウス等の入力装置２４とを有する。
【００１６】
演算装置２０は通常のコンピュータ装置であってよい。水平高速カメラ装置１２は光軸が水平となるように設定され、垂直高速カメラ装置１４は光軸が垂直となるように設定される。
【００１７】
本例の高速カメラ装置１２、１４は、ゴルフボール１００がクラブヘッド１０２によってヒットされたことを検出する機能、即ち、トリガーを検出する機能を有する。トリガーは、打撃音によって検出してよいが、本例では、２つの高速カメラ装置１２、１４による撮像画像における輝度の変化によって検出する。
【００１８】
高速カメラ装置１２、１４は画像信号と共にトリガー信号を演算装置２０に出力する。演算装置２０はトリガー信号を受信すると、ゴルフボールの軌跡の解析を行う。
【００１９】
尚、本例では、トリガー信号を出力する機能を有する高速カメラ装置１２、１４を使用するが、トリガー信号を出力する機能を有しない高速カメラ装置を使用してもよい。この場合、演算装置２０が、高速カメラ装置からの画像信号に基づいてトリガー信号を生成する。
【００２０】
図２及び図３を参照して本例の高速カメラ装置１２、１４及び演算装置２０の動作を説明する。本例の高速カメラ装置１２、１４は、毎秒３６０コマの画像信号を生成する、即ち、通常のＮＴＳＣ方式の画像信号の１２倍の速度にて撮影を行う。尚、毎秒２４コマ又は３６コマの映画用の画像信号を使用してもよい。
【００２１】
高速カメラ装置１２、１４は、毎秒３６０コマの画像信号を生成するが、通常、実際に出力するのは、それを間引きした毎秒３０コマの画像信号である。これをここでは低速モードと称する。高速カメラ装置１２、１４は、トリガーを検出すると、即ち、ゴルフボール１００がクラブヘッド１０２によってヒットされたことを検出すると、毎秒３６０コマの画像信号を出力する。これをここでは高速モードと称する。
【００２２】
高速カメラ装置１２、１４は、トリガーを検出するとトリガー信号を生成する。トリガー信号の生成方法として、例えば、ゴルフボールがヒットされた瞬間の画像に「Ｔ」のトリガーマークを付してよい。
【００２３】
高速カメラ装置１２、１４は、画像信号を一時的に記憶するメモリを有し、メモリに記憶された画像を順次出力する。低速モードから高速モードに切り替わったとき、メモリには、ゴルフボールがヒットされた瞬間の画像とその前後の画像が記憶されている。従って、高速モードに切り替わってから、高速カメラ装置１２、１４が最初に出力する画像は、ゴルフボールがヒットされた瞬間より前の画像となる。
【００２４】
図２は、演算装置２０が入力する信号を示す。時刻ｔ１にて、本例の打球の解析システムによる解析の準備が完了し、演算装置２０はトリガー信号待ちの状態となる。トリガー信号待ちの状態では、低速モードの画像信号、即ち、毎秒３０コマの画像信号を入力する。時点ｔ２にて、高速カメラ１２、１４はトリガーを検出し、低速モードから高速モードに切り替わる。演算装置２０は毎秒３６０コマの画像信号を入力する。時点ｔ３にて、演算装置２０は、ゴルフボールがヒットされた瞬間の画像を入力する、即ち、トリガー信号を検出する。
【００２５】
各高速カメラ装置からの信号は演算装置２０に設けられた画像キャプチャーボードに取り込まれ、画像用のメモリに保存される。画像用のメモリに記憶された画像は、古い順から、新しいものによって上書きされる。このメモリの容量は、例えば、３０コマの画像を記憶することができる。各画像がメモリに記憶されている時間は、毎秒３０コマの低速モードでは、１秒であるが、毎秒３６０コマの高速モードでは、１／１２秒である。一方、ヒットされたゴルフボールが画面から消えるまでのコマ数は、高速モードの３コマであり、これは１／１２０秒に相当する。従って、メモリの容量は、３０コマを記憶することが可能であれば十分である。
【００２６】
演算装置２０は、トリガー信号が付された画像を中心に前後各１５コマの画像、即ち、合計３０コマの画像をメモリより取り出す。具体的には、演算装置２０が、トリガー信号を検出した時点ｔ３より１／２４秒前から１／２４秒後までである。
【００２７】
上述のように、本例では、高速カメラ１２、１４がトリガーを検出し、低速モードから高速モードに切り替わった時点ｔ２と、演算装置２０が画像信号よりトリガー信号を検出した時点ｔ３は必ずしも一致していなくてもよい。
尚、演算装置２０は、時点ｔ３の前後合計３０コマの画像ではなく、例えば、時点ｔ３の前後合計２０コマの画像を取り出してもよい。
【００２８】
図３は、３０コマの画像のうち、クラブヘッド１０２がゴルフボール１００に衝突した瞬間の画像Ｇ６とその前後各５コマの画像Ｇ１〜Ｇ５、Ｇ７〜Ｇ１１を示す。本例では、クラブヘッド１０２には、所定の輝度を有する２つのマーカ１０４が付されており、各画像にはゴルフボール１００と２つのマーカ１０４が表示されている。
【００２９】
上述のように、ヒットされたゴルフボールが画面に含まれるのは、クラブヘッド１０２がゴルフボール１００に衝突した瞬間から３コマの画像Ｇ６〜Ｇ８である。この３コマの画像より後の画像にはゴルフボールが含まれていない。また、ヒットしたクラブヘッドが画面に含まれるのは、クラブヘッド１０２がゴルフボール１００に衝突した瞬間から６コマの画像Ｇ６〜Ｇ１１である。これより後の画像には、クラブヘッド１０２もゴルフボール１００も含まない。クラブヘッド１０２もゴルフボール１００も含まない画像、例えば、３０コマのうちの最後の画像を合成画像のベースとして使用してよい。
【００３０】
図４及び図５を参照して本例の打球の解析システムの動作を説明する。先ず、ステップＳ１０１にて、画像処理領域の設定を行う。図５に示すように、予め撮像されたゴルフボール１００とクラブヘッド１０２を含む画像を表示装置２２に表示する。上述のように、クラブヘッド１０２には、所定の輝度を有する２つのマーカ１０４が付される。２つのマーカは、クラブヘッドの先端と付け根近傍に付されてよい。
【００３１】
表示装置２２の画面のツールバーに表示された「画像処理領域の設定」のボタンをクリックすると、画像処理領域を指定するための長方形の枠形３０が表示される。枠形３０の内部が、画像処理の対象となる画像処理領域である。入力装置２４を操作することによって、ゴルフボール１００とクラブヘッド１０２が枠形３０内に入るように、枠型３０を縦方向及び横方向に拡大及び縮小させることができる。こうして枠形によって画像処理領域を指定することによって、不要な画像が除去され、画像処理が容易になる。画像処理の詳細については後に説明する。
【００３２】
次に、ステップＳ１０２にて、トリガー領域の設定を行う。予め撮像されたゴルフボール１００とクラブヘッド１０２を含む画像を表示装置２２に表示する。画像の上端にトリガーマーク３２が表示される。トリガー領域の設定は、ゴルフボールがヒットされた瞬間の画像にて、トリガーマーク３２を四角形の枠３４によって囲むことによって行う。
【００３３】
ステップＳ１０３にて、画像の明るさ、コントラスト、閾値の設定を行う。これらの設定は、画面に表示されたスライドバーを移動させることによってなされてよい。先ず、ゴルフボール１００とクラブヘッド１０２を含む画像を表示装置２２に表示する。ゴルフボール１００とクラブヘッド１０２又はマーカ１０４が周囲の背景より明るくなるように、「明るさ」及び「コントラスト」を調節する。
【００３４】
「閾値」は、ゴルフボール１００とクラブヘッド１０２又はマーカ１０４と周囲を区別するための輝度の基準値である。「閾値」のスライドバーを変化させると、ゴルフボールとクラブヘッド又はマーカの部分の輝度が閾値より大きくなり、赤色によって表示される。
【００３５】
「閾値」は２つの値に設定されてよい。例えば、第１の閾値は、ゴルフボール及びマーカの位置を検出することができるように、即ち、赤色が適当な大きさとなるように、設定される。第２の閾値は、ゴルフボール及びクラブヘッドの外形輪郭を検出することができるように、即ち、赤色がゴルフボール及びクラブヘッドの大きさとなるように、設定される。
【００３６】
ステップＳ１０４にて、画面のツールバーに表示された「ＲＵＮ」のボタンをクリックすると、トリガー信号待ちの状態となる。トリガー信号待ちの状態では、表示装置２２による画像表示を停止する。画像表示には、多くのコンピュータ装置の資源を必要とするため、取りこぼしが生ずる可能性を排除するためである。
【００３７】
ユーザが、ゴルフクラブを振り、ゴルフボールを打つと、トリガー信号が生成される。トリガー信号が生成されると、ステップＳ１０５に進み、画像の解析を行う。
【００３８】
図６を参照してステップＳ１０５における画像の解析を説明する。ステップＳ２０１にて、ラベリングを行い、画像中のゴルフボール及びクラブヘッドを認識する。先ず、図４のステップＳ１０１にて設定した画像処理領域をメッシュに分割し、各メッシュを２値化する。例えば、メッシュの輝度がステップＳ１０３にて設定した閾値より大きい場合には、１、閾値に等しいか又は小さい場合には、０とする。全てのメッシュが０である場合には、検出不可能となる。
【００３９】
閾値より大きい輝度のメッシュのうち、上下左右の隣接するメッシュが同一値であるものについてのみ、連結する。連結によって形成されたメッシュの塊に番号を付する。複数のメッシュの塊より大きい順に、３つの塊を選択する。最大の塊がゴルフボールを表し、他の２つの塊はクラブヘッドの２つのマーカを表すと考えてよい。
【００４０】
例えば、メッシュの塊が１００ピクセル以上のものをゴルフボールであると認識してよい。半径が６ピクセル以上の又は１辺が１２ピクセルの正方形に内接する略円形のものは、ゴルフボールであると認定してよい。
【００４１】
例えば、残りの２つの塊の間の距離が５ピクセル以下である場合には、クラブヘッドのマーカであると認定することはできない。コントラストが強すぎる場合には、マーカ以外のものを誤認識している可能性がある。
【００４２】
ステップＳ２０２にて、ゴルフボールの形状及び位置を認識する。ゴルフボールは、通常、影のため、円ではなく楕円の画像となる。本例では、ゴルフボールの画像を円として認識するのではなく、楕円近似によって認識する。ステップＳ２０２の詳細は、図９を参照して後に説明する。
【００４３】
ステップＳ２０３にて、クラブヘッドのマーカの位置を認識する。マーカの中心位置のｘ座標は、上述の２つのメッシュの塊の最左値と最右値の中点として得られ、マーカの中心位置のｙ座標は、上述の２つのメッシュの塊の最上値と最下値の中点として得られる。
【００４４】
ステップＳ２０４にて、３０コマの全ての画像に対して上述の処理が終了したかを判定する。全ての画像に対して上述の処理が完了した場合には、ステップＳ２０５に進む。
【００４５】
ステップＳ２０５にて、原点となるゴルフボールの初期位置とゴルフボールの直径を算出する。クラブヘッドがゴルフボールに衝突する前の１５コマの画像を使用する。１５コマの画像の各々にて、ゴルフボールの中心位置を求め、中心位置が最も集中している点を原点とする。１５コマの画像の各々にて、ゴルフボールの直径を求め、その平均値を直径とする。尚、ゴルフボールの画像は影を含むため、楕円として認識される。従って、直径は楕円の長軸として求められる。
【００４６】
ゴルフボールの直径が既知である場合には、その値を予め入力してもよい。この場合、画像と実世界の間の寸法比が求められる。それによって、後の打球の速度等の計算が可能となる。
【００４７】
ステップＳ２０６にて、ゴルフボールの再確認を行う。３０コマの各画像におけるゴルフボールの直径とステップＳ２０５にて求めた直径と比較する。２つの直径の間の偏差が１０％以上である場合には、ゴルフボールを検出することができなかったものと判定する。但し、ゴルフボールとクラブヘッドの画像が融合した場合を除外する。
【００４８】
ステップＳ２０７にて、合成画像を作成する。先ず、３０コマの画像より、ゴルフボール及びクラブヘッドが含まれていない画像を取り出し、それを背景画像とする。上述のように、３０コマの画像の最後の画像を用いてよい。次に、衝突後の画像よりゴルフボールが含まれる画像を取り出し、各画像よりゴルフボールの部分を切り取り、それを背景画像にコピーする。
【００４９】
本例では、ゴルフボールを楕円近似するため、正確なゴルフボールの形状を得ることができる。背景画像に、ステップＳ２０５にて求めた原点とＸ軸及びＹ軸を書き込む。
【００５０】
図７に水平高速カメラ装置１２及び垂直高速カメラ装置１４からの画像信号によって得られた合成画像の例を示す。
ステップＳ２０８にて、ゴルフボールの軌跡、速度及び軌跡角を計算する。ゴルフボールの軌跡を求めるために、図７に示すように、合成画像よりゴルフボールの中心位置を求め、原点Ｏとゴルフボールの中心位置を結ぶ線分Ｏ−Ｐｘ、Ｏ−Ｐｙがｘ軸及びｙ軸となす角を求める。複数のゴルフボールの中心位置を求め、原点Ｏと中心位置を結ぶ線分がｘ軸及びｙ軸となす角を求め、その最頻値又は平均値を求め、それを、ゴルフボールの軌跡角ｂｖ、ｂｈとしてよい。軌跡角が求められると、合成画像上にゴルフボールの軌跡を作成する。
【００５１】
次にゴルフボールの速度を求める。先ず。合成画像上の距離［ｐｉｘｅｌ］と実世界上の距離［ｍ］の換算係数を求める。合成画像上のゴルフボールの直径がＬ［ｐｉｘｅｌ］であるとする。実際のゴルフボールの直径が０．０４３［ｍ］であるとき、合成画像上の１［ｐｉｘｅｌ］は０．０４３／Ｌ［ｍ］に相当する。従って、ゴルフボールの水平面における速度ｈｓは次の式によって求められる。
【００５２】
【数１】

【００５３】
但し、Ｍは合成画像上の２つのゴルフボールの中心位置の間の距離［ｐｉｘｅｌ］、Ｔは合成画像上の２つのゴルフボールの中心位置の間の時間［ｓｅｃ］、Ｌは合成画像上のゴルフボールの直径［ｐｉｘｅｌ］である。２つのゴルフボールが隣接する２つのコマの画像より得られたものである場合には、Ｔ＝１／３６０秒としてよい。
ゴルフボールの打ち上げ角ｂａは次の式によって求められる。
【００５４】
【数２】

【００５５】
ｂｈは水平面上の打球の弾道角、ｂｖは垂直面上の打球の弾道角であり、それぞれ、水平高速カメラ装置１２及び垂直高速カメラ装置１４の画像より得られる。ゴルフボールの打ち上げ速度ｂｓは次の式によって求められる。
【００５６】
【数３】

ゴルフボールの飛距離ｃａは次の式によって求められる。
【００５７】
【数４】

但し、ｇは重力加速度である。ゴルフボールの最高位置ｈｅは次の式によって求められる。
【００５８】
【数５】

【００５９】
ステップＳ２０９にて、クラブのスイングの軌跡、速度及び軌跡角を計算する。合成画像にて、クラブヘッドに付された２つのマークを結ぶ縦の線分１０２を描く。線分の上端を結ぶ円弧がスイングの軌跡である。勿論、線分の上端を結ぶ円弧の代わりに、線分の下端を結ぶ円弧又は線分の中点を結ぶ円弧を使用してもよい。クラブのスイングの軌跡角は、スイングを円軌道で近似した軌跡とｙ軸またはｚ軸との交点における接線とｘ軸のなす角から求める。クラブのスイング速度は、ゴルフボールの速度の演算と同様な方法によって求められる。
【００６０】
次に、図８を参照して、クラブヘッドの打撃角を求める。図８Ａ及び図８Ｂは、クラブヘッドがゴルフボールに接触した瞬間の垂直画像及び水平画像の概略を示す。垂直画像におけるクラブヘッドの打撃角は、クラブヘッドに付された２つのマークを結ぶ縦の線分１０２がＺ軸となす角ｃｖであり、反時計方向を正とする。水平画像におけるクラブヘッドの打撃角は、クラブヘッドに付された２つのマークを結ぶ縦の線分１０２がＹ軸となす角ｃｈであり、反時計方向を正とする。即ち、打球が右方向に飛ぶイン・アウト方向を負、打球が左方向に飛ぶアウト・イン方向を正とする。
再び図６に戻り、最後にステップＳ２１０にて、合成画像を表示装置２２に表示し、各種の演算値をファイルに記録する。
【００６１】
図９を参照して、ステップＳ２０２のゴルフボールの形状及び位置の認識処理の例を説明する。上述のように、ゴルフボールの画像は、通常、影によって、円ではなく楕円となる。本例では、ゴルフボールの形状を楕円近似によって認識するため、より正確な形状が得られる。尚、楕円近似法の詳細については、特許第２６００１１４号及び特願２００１−１１４５８１に記載されている。
【００６２】
先ずステップＳ３０１にて、ラベリングによって検出されたゴルフボールの輪郭よりエッジ検出を行いゴルフボールの楕円近似を行う。ゴルフボールの外形の輪郭より大きい四角形の領域を設定する。この四角形内の画素を上から下に向かって検索し、各列の閾値を越える最初の画素の座標を登録する。次に、この四角形内の画素を下から上に向かって検索し、各列の閾値を越える最初の画素の座標を登録する。こうして、２方向からの走査により得られた座標を使用して、楕円近似を行い、楕円のパラメータを算出する。
【００６３】
ステップＳ３０２にて、ゴルフボールの輪郭のより精密な楕円近似を求める。ステップＳ３０１にて得られた楕円パラメータを使用して、ゴルフボールの輪郭の近傍を検出する。エッジ検出は、閾値の近傍にて、画素の変化が最も大きい位置を検出する。こうして、より正確なエッジ検出によって、ゴルフボールの楕円近似が得られる。
【００６４】
ステップＳ３０３にて、ステップＳ３０２にて得られたゴルフボールの楕円近似を使用して、再度ボールの輪郭座標を追加する。ステップＳ３０４にて、左右方向から、ステップＳ３０１及びＳ３０２の処理と同様な処理を行う。
【００６５】
ステップＳ３０４にて、得られた楕円の縦方向の寸法をｔ、横方向の寸法をｋとするとき、両者の比ｔ／ｋの値がｔ／ｋ＝０．７５〜１．５であることを確認する。クラブヘッドとゴルフボールが一体的に認識された場合を排除するためである。各画像におけるゴルフボールの有無、ゴルフボールの中心位置、ゴルフボールを楕円で近似した際のパラメータ、ゴルフボールの半径等を求めて、記録する。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によると、自動的に打球の軌跡、速度、打撃角度、スイングの軌跡等を求めることができる利点がある。
本発明によると、オペレータを必要とすることなく、打球の軌跡、速度、打撃角度、スイングの軌跡等を求めることができる利点がある。
本発明によると、カメラマンを必要とすることなく、打球の軌跡、スイングの軌跡等の画像を得ることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による打球の解析システムの概略を説明するための説明図である。
【図２】本発明による高速カメラ装置により出力される画像信号を説明するための説明図である。
【図３】本発明による高速カメラ装置により撮像された画像の例を説明するための説明図である。
【図４】本発明による打球の解析システムによる打球の撮影手順を説明するための流れ図である。
【図５】本発明による打球の解析システムによる各種の設定方法を説明するための説明図である。
【図６】本発明による打球の解析システムによる画像解析の手順を説明するための流れ図である。
【図７】本発明による打球の解析システムによって打球の軌跡及び速度を計算する方法を説明するための説明図である。
【図８】本発明による打球の解析システムによって打撃角度を求める方法を説明するための説明図である。
【図９】本発明による打球の解析システムによってゴルフボールの形状を認識する方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１２，１４…高速カメラ装置、２０…演算処理装置、２２…表示装置、２４…入力装置、３０…枠、３２…トリガーマーク、３４…枠、１００…ゴルフボール及びその画像、１０２…ゴルフクラブ及びその画像、１０４…マーカの画像[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for analyzing the motion of a suitable hit ball by utilizing the analysis of a hitting method of a golf ball.
[0002]
[Prior art]
As a method of analyzing a hitting method of a golf ball, a method using a strobe camera has been conventionally known. In this method, a photographer takes an image of a hit ball with a strobe camera to make one shot.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional method, in addition to the player, a photographer who performs photographing and an operator for analyzing the photographed image are required.
In the conventional method, in order to obtain the flight distance, it is necessary to calculate the ratio between the real world and the captured image in the pre-processing or post-processing stage.
[0004]
An object of the present invention is to provide a technique capable of analyzing a hit ball without requiring a photographer and an operator.
An object of the present invention is to provide a technique capable of determining the ratio between the real world and a captured image simply by setting the size of a sphere, and measuring the size of the sphere and the state of a tool for hitting.
An object of the present invention is to provide an analysis apparatus and method capable of shooting and analyzing a hit ball by a player himself.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a hit ball analyzing apparatus includes a high-speed camera device for shooting a hit ball at high speed, a display device for displaying an image shot by the high-speed camera device, and an image signal from the high-speed camera device. A computing device for input to determine the motion of the hit ball, wherein the computing device extracts an image of the moment of impact and images before and after the image from the image captured by the high-speed camera device, and A composite image is generated from the resulting image.
[0006]
Further, according to the present invention, the high-speed camera device generates a trigger signal when detecting a hit, and the arithmetic device starts a process of generating the composite image based on the trigger signal.
Therefore, according to the present invention, the player can obtain the analysis result of the hit ball without the need for a cameraman and an operator.
[0007]
Further, according to the present invention, in the hitting ball analyzing apparatus according to claim 2, the arithmetic unit processes a signal thinned out from a high-speed image signal output from the high-speed camera device until the trigger signal is received. Then, when the trigger signal is received, the high-speed image signal output from the high-speed camera device is processed.
[0008]
Further, the arithmetic unit has a memory for sequentially recording images captured by the high-speed camera device, and an image obtained by capturing the moment of impact from a plurality of images recorded in the memory and images before and after the image are recorded. Take out.
Therefore, according to the present invention, image processing can be performed with fewer information processing functions and information storage functions.
[0009]
According to the present invention, in the hit ball analyzing apparatus, the high-speed camera device includes a horizontal high-speed camera device for shooting a hit ball at a high speed in a horizontal direction and a vertical high-speed camera device for shooting a hit ball at a high speed in a vertical direction.
Therefore, according to the present invention, a horizontal image and a vertical image can be obtained.
[0010]
Further, according to the present invention, in the hitting ball analysis device, the arithmetic unit obtains the hitting ball shape by approximating the hitting ball shape elliptically by an elliptic approximation method.
Further, when the diameter of the hit ball is given, the arithmetic unit obtains a conversion coefficient between a distance in units of pixels on the image and a distance in units of length in the real world, and uses the conversion coefficient. To calculate the motion of the hit ball.
Therefore, the position and shape of the hit ball can be accurately recognized, and the speed of the hit ball can be accurately obtained.
[0011]
The arithmetic unit extracts an image of the moment of the impact by the tool from the image of the marker attached to the tool that gives the impact, which is captured by the high-speed camera device. The arithmetic unit determines the trajectory and speed of the tool that hit the hit ball.
[0012]
According to the present invention, a method for analyzing a hit ball includes a high-speed shooting step for shooting a hit ball at a high speed, and a plurality of images including an image obtained by capturing an instant of a hit from an image obtained by the high-speed shooting and images before and after the shot. An image selecting step for extracting, a background image selecting step for extracting a background image that does not include a hit ball from the plurality of images, an image including a hit ball is extracted from the plurality of images, and an image portion of the hit ball is cut out therefrom And a synthesizing step for synthesizing an image portion of the extracted hitting ball with the background image.
[0013]
Further, a trigger signal generating step for generating a trigger signal when an impact is detected, and the image selecting step is started when the trigger signal is generated.
Further, until the trigger signal is received, a signal thinned out from the high-speed image signal obtained by the high-speed shooting is processed.When the trigger signal is received, the high-speed image signal obtained by the high-speed shooting is processed. To process.
And a recording step for sequentially recording the images obtained by the high-speed shooting in a memory. The image selecting step retrieves the plurality of images from the memory.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The outline of the hit ball analysis system of the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, a method of analyzing the motion of the hit ball when the golf club head hits the golf ball using the hit ball analysis system of the present embodiment will be described.
[0015]
The hit ball analysis system of this example includes a horizontal high-speed camera device 12 for shooting a hit ball at a high speed in a horizontal direction, a vertical high-speed camera device 14 for shooting a hit ball at a high speed in a vertical direction, and a high-

speed camera device

12, 14. A computing device 20 for inputting the output and analyzing the motion of the hit ball, a display device 22 for displaying the image of the hit ball captured by the high-

speed camera devices

12 and 14, and an input device 24 such as a keyboard and a mouse. Having.
[0016]
The arithmetic device 20 may be a normal computer device. The horizontal high-speed camera device 12 is set so that the optical axis is horizontal, and the vertical high-speed camera device 14 is set so that the optical axis is vertical.
[0017]
The high-

speed camera devices

12 and 14 of this example have a function of detecting that the golf ball 100 has been hit by the club head 102, that is, a function of detecting a trigger. The trigger may be detected by a striking sound, but in this example, the trigger is detected by a change in luminance in images captured by the two high-

speed camera devices

12 and 14.
[0018]
The high-

speed camera devices

12 and 14 output a trigger signal to the arithmetic device 20 together with the image signal. When receiving the trigger signal, the arithmetic unit 20 analyzes the trajectory of the golf ball.
[0019]
In this example, the high-

speed camera devices

12 and 14 having a function of outputting a trigger signal are used. However, a high-speed camera device having no function of outputting a trigger signal may be used. In this case, the arithmetic unit 20 generates a trigger signal based on an image signal from the high-speed camera device.
[0020]
The operation of the high-

speed camera devices

12, 14 and the arithmetic device 20 of the present example will be described with reference to FIGS. The high-

speed camera devices

12 and 14 of the present embodiment generate an image signal of 360 frames per second, that is, perform shooting at a speed 12 times that of an image signal of a normal NTSC system. Note that an image signal for a movie of 24 frames or 36 frames per second may be used.
[0021]
The high-

speed camera devices

12 and 14 generate an image signal of 360 frames per second, but what is actually output is an image signal of 30 frames per second which is thinned out. This is referred to herein as the low speed mode. When detecting the trigger, that is, when detecting that the golf ball 100 has been hit by the club head 102, the high-

speed camera devices

12, 14 output an image signal of 360 frames per second. This is referred to herein as a high-speed mode.
[0022]
The high-

speed camera devices

12 and 14 generate a trigger signal when detecting a trigger. As a method of generating a trigger signal, for example, a trigger mark of “T” may be attached to an image at the moment when a golf ball is hit.
[0023]
Each of the high-

speed camera devices

12 and 14 has a memory for temporarily storing an image signal, and sequentially outputs images stored in the memory. When the mode is switched from the low-speed mode to the high-speed mode, an image at the moment when the golf ball is hit and images before and after the hit are stored in the memory. Therefore, after switching to the high-speed mode, the first images output by the high-

speed camera devices

12 and 14 are images before the moment when the golf ball is hit.
[0024]
FIG. 2 shows signals input to the arithmetic unit 20. At time t1, preparation for analysis by the hit ball analysis system of the present example is completed, and the arithmetic device 20 enters a state of waiting for a trigger signal. In the state of waiting for a trigger signal, an image signal in the low-speed mode, that is, an image signal of 30 frames per second is input. At time t2, the high-

speed cameras

12, 14 detect the trigger and switch from the low-speed mode to the high-speed mode. The arithmetic unit 20 inputs an image signal of 360 frames per second. At time t3, the arithmetic unit 20 inputs an image at the moment when the golf ball is hit, that is, detects a trigger signal.
[0025]
A signal from each high-speed camera device is taken into an image capture board provided in the arithmetic unit 20 and stored in an image memory. The images stored in the image memory are overwritten by new ones from the oldest one. This memory capacity can store, for example, 30 frames of images. The time that each image is stored in the memory is 1 second in the low-speed mode of 30 frames per second, but is 1/12 second in the high-speed mode of 360 frames per second. On the other hand, the number of frames until the hit golf ball disappears from the screen is three in the high-speed mode, which is equivalent to 1/120 second. Therefore, the capacity of the memory is sufficient if it can store 30 frames.
[0026]
The arithmetic unit 20 takes out 15 frames before and after the image to which the trigger signal is attached, that is, 30 images in total from the memory. Specifically, the period is from 1/24 second to 1/24 second before the time t3 when the arithmetic device 20 detects the trigger signal.
[0027]
As described above, in this example, the time point t2 at which the high-

speed cameras

12 and 14 detect the trigger and switch from the low-speed mode to the high-speed mode does not always coincide with the time point t3 at which the arithmetic unit 20 detects the trigger signal from the image signal. It does not have to be.
Note that the arithmetic unit 20 may extract, for example, an image of a total of 20 frames before and after the time t3, instead of an image of a total of 30 frames before and after the time t3.
[0028]
FIG. 3 shows an image G6 at the moment when the club head 102 collides with the golf ball 100, and images G1 to G5 and G7 to G11 of five frames before and after the image G6 of the 30 frames. In this example, the club head 102 is provided with two markers 104 having a predetermined luminance, and the golf ball 100 and the two markers 104 are displayed in each image.
[0029]
As described above, the screen includes the hit golf ball in the images G6 to G8 of three frames from the moment when the club head 102 collides with the golf ball 100. The image after the three frames does not include a golf ball. Also, the images of the club heads that have been hit are included in the screen are images G6 to G11 of six frames from the moment when the club head 102 collides with the golf ball 100. Later images do not include the club head 102 or the golf ball 100. An image that does not include the club head 102 or the golf ball 100, for example, the last image of the 30 frames may be used as the base of the composite image.
[0030]
The operation of the hit ball analysis system of the present example will be described with reference to FIGS. First, in step S101, an image processing area is set. As shown in FIG. 5, an image including the golf ball 100 and the club head 102 captured in advance is displayed on the display device 22. As described above, the club head 102 is provided with two markers 104 having a predetermined luminance. The two markers may be placed near the tip and base of the club head.
[0031]
When the button of “setting of image processing area” displayed on the toolbar of the screen of the display device 22 is clicked, a rectangular frame 30 for specifying the image processing area is displayed. The inside of the frame 30 is an image processing area to be subjected to image processing. By operating the input device 24, the frame mold 30 can be enlarged and reduced in the vertical and horizontal directions so that the golf ball 100 and the club head 102 enter the frame 30. By specifying the image processing area by the frame shape, unnecessary images are removed, and image processing is facilitated. Details of the image processing will be described later.
[0032]
Next, in step S102, a trigger area is set. An image including the golf ball 100 and the club head 102 captured in advance is displayed on the display device 22. A trigger mark 32 is displayed at the upper end of the image. The setting of the trigger area is performed by surrounding the trigger mark 32 with a rectangular frame 34 in the image at the moment when the golf ball is hit.
[0033]
In step S103, the image brightness, contrast, and threshold are set. These settings may be made by moving a slide bar displayed on the screen. First, an image including the golf ball 100 and the club head 102 is displayed on the display device 22. “Brightness” and “contrast” are adjusted so that the golf ball 100 and the club head 102 or the marker 104 are brighter than the surrounding background.
[0034]
The “threshold” is a luminance reference value for distinguishing the golf ball 100 from the club head 102 or the marker 104 and the surroundings. When the “threshold” slide bar is changed, the brightness of the portion of the golf ball and the club head or the marker becomes larger than the threshold and is displayed in red.
[0035]
“Threshold” may be set to two values. For example, the first threshold value is set so that the positions of the golf ball and the marker can be detected, that is, the red color has an appropriate size. The second threshold value is set so that the outer contours of the golf ball and the club head can be detected, that is, the red color is the size of the golf ball and the club head.
[0036]
In step S104, when the "RUN" button displayed on the toolbar of the screen is clicked, a state of waiting for a trigger signal is established. In a state of waiting for a trigger signal, the display device 22 stops displaying an image. This is because image display requires the resources of a large number of computer devices, thereby eliminating the possibility of missing.
[0037]
When a user swings a golf club and hits a golf ball, a trigger signal is generated. When the trigger signal is generated, the process proceeds to step S105, where the image is analyzed.
[0038]
The analysis of the image in step S105 will be described with reference to FIG. In step S201, labeling is performed to recognize the golf ball and the club head in the image. First, the image processing area set in step S101 in FIG. 4 is divided into meshes, and each mesh is binarized. For example, when the brightness of the mesh is larger than the threshold set in step S103, it is set to 1, and when the brightness is equal to or smaller than the threshold, it is set to 0. If all the meshes are 0, detection becomes impossible.
[0039]
Only meshes of which the upper, lower, left, and right neighboring meshes have the same value among the meshes having a luminance larger than the threshold value are connected. A number is assigned to the mass of the mesh formed by the connection. The three chunks are selected in order from the larger chunks of the plurality of meshes. The largest chunk may represent a golf ball, and the other two chunks may represent two markers on the club head.
[0040]
For example, a golf ball having a mesh mass of 100 pixels or more may be recognized as a golf ball. A substantially circular object having a radius of 6 pixels or more or a square having 12 pixels on one side may be identified as a golf ball.
[0041]
For example, if the distance between the remaining two masses is 5 pixels or less, it cannot be identified as a club head marker. If the contrast is too strong, there is a possibility that something other than the marker is erroneously recognized.
[0042]
In step S202, the shape and position of the golf ball are recognized. A golf ball usually has an oval image instead of a circle because of a shadow. In this example, the image of the golf ball is recognized not by a circle but by elliptic approximation. Details of step S202 will be described later with reference to FIG.
[0043]
In step S203, the position of the marker of the club head is recognized. The x coordinate of the center position of the marker is obtained as the midpoint between the leftmost value and the rightmost value of the two mesh clusters, and the y coordinate of the center position of the marker is the top value of the two mesh clusters. And the midpoint of the lowest value.
[0044]
In step S204, it is determined whether the above-described processing has been completed for all of the 30 frames. If the above processing has been completed for all images, the process proceeds to step S205.
[0045]
In step S205, the initial position of the golf ball serving as the origin and the diameter of the golf ball are calculated. The image of 15 frames before the club head collides with the golf ball is used. In each of the 15 frames of images, the center position of the golf ball is determined, and the point where the center position is most concentrated is set as the origin. The diameter of the golf ball is determined for each of the 15 frames, and the average value is defined as the diameter. Since the image of the golf ball includes a shadow, it is recognized as an ellipse. Therefore, the diameter is determined as the major axis of the ellipse.
[0046]
If the diameter of the golf ball is known, its value may be input in advance. In this case, the dimensional ratio between the image and the real world is determined. As a result, it is possible to calculate the speed of the later hit ball and the like.
[0047]
In step S206, the golf ball is confirmed again. The diameter of the golf ball in each of the 30 frames is compared with the diameter determined in step S205. If the deviation between the two diameters is 10% or more, it is determined that the golf ball could not be detected. However, the case where the images of the golf ball and the club head are fused is excluded.
[0048]
In step S207, a composite image is created. First, an image that does not include the golf ball and the club head is extracted from the image of 30 frames, and is taken as a background image. As described above, the last image of the 30 frames may be used. Next, an image including the golf ball is extracted from the image after the collision, a portion of the golf ball is cut out from each image, and the portion is copied to a background image.
[0049]
In this example, since the golf ball is approximated by an ellipse, an accurate golf ball shape can be obtained. The origin, the X axis, and the Y axis obtained in step S205 are written in the background image.
[0050]
FIG. 7 shows an example of a composite image obtained by image signals from the horizontal high-speed camera device 12 and the vertical high-speed camera device 14.
In step S208, the trajectory, speed, and trajectory angle of the golf ball are calculated. In order to determine the trajectory of the golf ball, as shown in FIG. 7, the center position of the golf ball is determined from the composite image, and the line segments O-Px and O-Py connecting the origin O and the center position of the golf ball are defined by the x-axis and Find the angle to the y-axis. The center position of a plurality of golf balls is obtained, the angle formed by the line connecting the origin O and the center position with the x-axis and the y-axis is obtained, and the mode or average value thereof is obtained, and the mode value or the average value is obtained. , Bh. When the trajectory angle is obtained, a trajectory of the golf ball is created on the composite image.
[0051]
Next, the speed of the golf ball is determined. First. A conversion coefficient between the distance [pixel] on the composite image and the distance [m] in the real world is obtained. It is assumed that the diameter of the golf ball on the composite image is L [pixel]. When the actual diameter of the golf ball is 0.043 [m], 1 [pixel] on the composite image is equivalent to 0.043 / L [m]. Therefore, the speed hs of the golf ball in the horizontal plane is obtained by the following equation.
[0052]
(Equation 1)

[0053]
Here, M is the distance [pixel] between the center positions of the two golf balls on the synthesized image, T is the time [sec] between the center positions of the two golf balls on the synthesized image, and L is the distance on the synthesized image. It is the diameter [pixel] of the golf ball. When two golf balls are obtained from images of two adjacent frames, T may be set to 1/360 seconds.
The launch angle ba of the golf ball is obtained by the following equation.
[0054]
(Equation 2)

[0055]
bh is the trajectory angle of the hit ball on the horizontal plane, and bv is the trajectory angle of the hit ball on the vertical plane, which are obtained from the images of the horizontal high-speed camera device 12 and the vertical high-speed camera device 14, respectively. The launch speed bs of the golf ball is obtained by the following equation.
[0056]
[Equation 3]

The flight distance ca of the golf ball is obtained by the following equation.
[0057]
(Equation 4)

Here, g is the gravitational acceleration. The highest position he of the golf ball is obtained by the following equation.
[0058]
(Equation 5)

[0059]
In step S209, the trajectory, speed, and trajectory angle of the swing of the club are calculated. In the composite image, a vertical line segment 102 connecting the two marks attached to the club head is drawn. The arc connecting the upper ends of the line segments is the path of the swing. Of course, instead of the arc connecting the upper ends of the line segments, an arc connecting the lower ends of the line segments or an arc connecting the midpoints of the line segments may be used. The trajectory angle of the club swing is determined from the angle between the tangent at the intersection of the trajectory approximating the swing with a circular trajectory and the y-axis or the z-axis and the x-axis. The swing speed of the club is obtained by a method similar to the calculation of the speed of the golf ball.
[0060]
Next, the hitting angle of the club head is determined with reference to FIG. 8A and 8B schematically show a vertical image and a horizontal image at the moment when the club head contacts the golf ball. The impact angle of the club head in the vertical image is an angle cv between the vertical line segment 102 connecting the two marks attached to the club head and the Z axis, and the counterclockwise direction is positive. The striking angle of the club head in the horizontal image is an angle ch formed by the vertical line segment 102 connecting the two marks attached to the club head with the Y axis, and the counterclockwise direction is positive. That is, the in-out direction in which the hit ball flies rightward is negative, and the out-in direction in which the hit ball flies leftward is positive.
Returning to FIG. 6 again, finally, in step S210, the composite image is displayed on the display device 22, and various calculated values are recorded in a file.
[0061]
An example of the process of recognizing the shape and position of the golf ball in step S202 will be described with reference to FIG. As described above, the image of a golf ball is usually not a circle but an ellipse due to a shadow. In this example, since the shape of the golf ball is recognized by elliptic approximation, a more accurate shape can be obtained. The details of the elliptic approximation method are described in Japanese Patent No. 2600114 and Japanese Patent Application No. 2001-114581.
[0062]
First, in step S301, an edge is detected from a contour of a golf ball detected by labeling, and an ellipse approximation of the golf ball is performed. A rectangular area larger than the outline of the golf ball is set. The pixels in the rectangle are searched from top to bottom, and the coordinates of the first pixel exceeding the threshold value in each column are registered. Next, the pixels in the rectangle are searched from the bottom to the top, and the coordinates of the first pixel exceeding the threshold value in each column are registered. Thus, ellipse approximation is performed using the coordinates obtained by scanning from two directions, and the parameters of the ellipse are calculated.
[0063]
In step S302, a more precise ellipse approximation of the golf ball contour is obtained. Using the ellipse parameters obtained in step S301, the vicinity of the contour of the golf ball is detected. The edge detection detects a position where the change of the pixel is the largest near the threshold. Thus, an elliptical approximation of the golf ball is obtained by more accurate edge detection.
[0064]
In step S303, the outline coordinates of the ball are added again using the ellipse approximation of the golf ball obtained in step S302. In step S304, the same processing as the processing in steps S301 and S302 is performed from the left and right directions.
[0065]
In step S304, when the vertical dimension of the obtained ellipse is t and the horizontal dimension is k, the value of the ratio t / k between them is t / k = 0.75 to 1.5. Check. This is to eliminate the case where the club head and the golf ball are integrally recognized. The presence or absence of the golf ball in each image, the center position of the golf ball, parameters when the golf ball is approximated by an ellipse, the radius of the golf ball, and the like are obtained and recorded.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is an advantage that the trajectory of the hit ball, the speed, the hitting angle, the trajectory of the swing, and the like can be automatically obtained.
According to the present invention, there is an advantage that a trajectory of a hit ball, a speed, a hitting angle, a trajectory of a swing, and the like can be obtained without requiring an operator.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, there exists an advantage which can obtain the image of the locus | trajectory of a hit ball, the locus | trajectory of a swing, etc., without requiring a photographer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an outline of a hit ball analysis system according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an image signal output by a high-speed camera device according to the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of an image captured by a high-speed camera device according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a shooting procedure of a hit ball by the hit ball analysis system according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining various setting methods by the hit ball analysis system according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure of image analysis by the hit ball analysis system according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a method of calculating the trajectory and speed of a hit ball by the hit ball analysis system according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a method of obtaining a hit angle by the hit ball analysis system according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a method of recognizing the shape of a golf ball by the hit ball analysis system according to the present invention.
[Explanation of symbols]
12, 14 high-speed camera device, 20 arithmetic processing device, 22 display device, 24 input device, 30 frame, 32 trigger mark, 34 frame, 100 golf ball and its image, 102 golf club and That image, 104 ... marker image

Claims

打球を高速撮影するための高速カメラ装置と、該高速カメラ装置によって撮影された画像を表示するための表示装置と、上記高速カメラ装置からの画像信号を入力して打球の運動を求めるための演算装置と、を有し、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を取り出し、該取り出した画像より合成画像を生成するように構成された打球の解析装置。A high-speed camera device for high-speed shooting of a hit ball, a display device for displaying an image shot by the high-speed camera device, and a calculation for inputting an image signal from the high-speed camera device to determine the motion of the hit ball A computing device, wherein the computing device is configured to extract an image of the moment of the impact and images before and after the image from the image captured by the high-speed camera device, and generate a composite image from the extracted image. Hit ball analysis device.

請求項１記載の打球の解析装置において、上記高速カメラ装置は打撃を検出したときにトリガー信号を生成し、上記演算装置は、上記トリガー信号に基づいて、上記合成画像を生成する処理を開始することを特徴とする打球の解析装置。2. The hit ball analysis device according to claim 1, wherein the high-speed camera device generates a trigger signal when detecting a hit, and the arithmetic device starts a process of generating the composite image based on the trigger signal. A hitting ball analyzing apparatus, characterized in that:

請求項２記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記トリガー信号を受信するまでは、上記高速カメラ装置より出力された高速の画像信号より間引きした信号を処理し、上記トリガー信号を受信したとき、上記高速カメラ装置より出力された高速の画像信号を処理することを特徴とする打球の解析装置。3. The hit ball analyzing apparatus according to claim 2, wherein the arithmetic unit processes a signal thinned out from a high-speed image signal output from the high-speed camera device until receiving the trigger signal, and receives the trigger signal. And a high-speed image signal output from the high-speed camera device.

請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された画像を順次記録するためのメモリを有し、上記メモリに記録された複数の画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を取り出すことを特徴とする打球の解析装置。2. The hit ball analyzing apparatus according to claim 1, wherein the arithmetic unit has a memory for sequentially recording images shot by the high-speed camera device, and determines a moment of hit from a plurality of images recorded in the memory. A hit ball analyzing apparatus for extracting a captured image and images before and after the image.

請求項１記載の打球の解析装置において、上記高速カメラ装置は、打球を水平方向から高速撮影するための水平高速カメラ装置と打球を垂直方向から高速撮影するための垂直高速カメラ装置とを含むことを特徴とする打球の解析装置。2. The hit ball analyzing apparatus according to claim 1, wherein the high-speed camera device includes a horizontal high-speed camera device for shooting a hit ball at a high speed in a horizontal direction and a vertical high-speed camera device for shooting a hit ball at a high speed in a vertical direction. A hit ball analysis device characterized by the following.

請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、打球の形状を楕円近似法によって楕円近似することによって打球の形状を求めることを特徴とする打球の解析装置。2. The hit ball analyzing apparatus according to claim 1, wherein the arithmetic unit obtains the shape of the hit ball by elliptical approximation of the shape of the hit ball by an elliptic approximation method.

請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、打球の直径が与えられているとき、画像上の画素を単位とする距離と実世界上の長さを単位とする距離の換算係数を求め、該換算係数を使用して打球の運動を演算することを特徴とする打球の解析装置。2. The hitting ball analyzing apparatus according to claim 1, wherein the arithmetic unit, when given the diameter of the hitting ball, converts a distance in units of pixels on the image and a distance in units of length in the real world. And calculating the motion of the hit ball using the conversion coefficient.

請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記高速カメラ装置によって撮影された打撃を与える道具に付されたマーカの像から上記道具による打撃の瞬間を撮像した画像を取り出し、打撃の瞬間を解析するように構成された打球の解析装置。2. The hit ball analyzing apparatus according to claim 1, wherein the arithmetic unit extracts an image of the moment of the hit by the tool from an image of a marker attached to the tool that gives the hit, which is shot by the high-speed camera device, and A hit ball analysis device configured to analyze the moment of the ball.

請求項１記載の打球の解析装置において、上記演算装置は、上記打球に打撃を与えた道具の軌跡及び速度を求めるように構成された打球の解析装置。2. The hit ball analyzing apparatus according to claim 1, wherein the arithmetic unit is configured to obtain a trajectory and a speed of a tool that has hit the hit ball.

打球を高速撮影するための高速撮影工程と、上記高速撮影によって得られた画像から打撃の瞬間を撮像した画像とその前後の画像を含む複数の画像を取り出すための画像選択工程と、上記複数の画像より打球を含まない背景画像を取り出すための背景画像選択工程と、上記複数の画像より打球を含む画像を取り出し、それより打球の画像部分を切出すための打球切出し工程と、該切出した打球の画像部分を上記背景画像に合成するための合成工程と、を含む打球の解析方法。A high-speed shooting step for high-speed shooting of a hit ball, an image selection step for extracting a plurality of images including an image obtained by capturing the instant of the shot and images before and after the shot from the image obtained by the high-speed shooting, A background image selecting step for extracting a background image that does not include a hitting ball from an image; a hitting ball cutting out step for extracting an image including a hitting ball from the plurality of images and cutting out an image portion of the hitting ball therefrom; And a synthesizing step for synthesizing the image portion with the background image.

請求項１０記載の打球の解析方法において、打撃を検出したときにトリガー信号を生成するためのトリガー信号生成工程と、該トリガー信号が生成されたときに、上記画像選択工程を開始することを特徴とする打球の解析方法。11. The hit ball analysis method according to claim 10, wherein a trigger signal generating step for generating a trigger signal when a hit is detected, and said image selecting step is started when said trigger signal is generated. Analysis method of hitting ball.

請求項１０記載の打球の解析方法において、上記トリガー信号を受信するまでは、上記高速撮影によって得られた高速の画像信号より間引きした信号を処理し、上記トリガー信号を受信したとき、上記高速撮影によって得られた高速の画像信号を処理することを特徴とする打球の解析方法。11. The hit ball analysis method according to claim 10, wherein a signal thinned from a high-speed image signal obtained by the high-speed shooting is processed until the trigger signal is received, and the high-speed shooting is performed when the trigger signal is received. And analyzing a high-speed image signal obtained by the above method.

請求項１０記載の打球の解析方法において、上記高速撮影によって得られた画像をメモリに順次記録するための記録工程と、を有し、上記画像選択工程は、上記メモリより上記複数の画像を取り出すことを特徴とする打球の解析方法。11. The hit ball analysis method according to claim 10, further comprising: a recording step of sequentially recording the images obtained by the high-speed shooting in a memory, wherein the image selecting step retrieves the plurality of images from the memory. A method for analyzing a hit ball, characterized in that:

請求項１０〜１３のいずれか１項記載の方法をコンピュータによって実現するためのプログラム。A program for realizing a method according to any one of claims 10 to 13 by a computer.