JP2012228388A - 加速度センサを用いて打撃前の構え姿勢を検出する携帯端末、プログラム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレーヤに所持された携帯端末に搭載された加速度センサを用いて、正確な打撃時点を検出することができる携帯端末、プログラム及び方法を提供する。
【解決手段】加速度ベクトルから、鉛直方向加速度を算出する鉛直方向加速度算出手段と、鉛直上向き加速度の極大点（又は極小点）を歩行タイミングとして、歩行中の複数の移動時間区間を検出する移動時間区間検出手段と、加速度ベクトルが所定閾値以上の大きさとなったフルスイング開始時点を検出するフルスイング時点検出手段と、フルスイング開始時点より前の一定時間範囲における加速度ベクトルを「構え姿勢」として推定する姿勢推定手段と、構え姿勢における加速度ベクトルの集合を蓄積する姿勢蓄積手段と、鉛直方向加速度又は加速度ベクトルの変化と、姿勢蓄積手段に蓄積された構え姿勢の加速度ベクトルとから、打撃候補時点を検出する打撃候補検出手段とを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、携帯端末によって、ゴルフの打数をカウントする技術に関する。

従来、ゴルフ競技における打数は、プレーヤ自身がスコアシートに手書きによって記録されている。打数のカウント自体はプレーヤ自身に任されているために、特に、ゴルフの経験が浅いプレーヤほど、カウント忘れや、スコアシートへの記入ミスを生じることも多い。

これに対し、ゴルフの打数を自動的にカウントする打数カウンタ装置の技術がある（例えば特許文献１参照）。この打数カウンタ装置は、リストバンド状の筐体であって、プレーヤ自身の手首に装着される。また、この装置は、加速度センサを搭載し、プレーヤがゴルフクラブを振り下ろす際に生じる大きな加速度を検出することができる。そして、加速度が所定値以上に達した回数を、その打数としてカウントする。

特開２００４−２２２８２０号公報

しかしながら、ゴルフプレーヤは、実際にボールを打つ以外に、通常、何回も素振りをする。単純に所定値以上の加速度をカウントしただけでは、実際の打数より多くの打数をカウントすることとなる。

また、ゴルフプレーヤは、クラブを、ティーショットのように大きく振る場合もあれば、パッティングのように小さく振る場合もある。パッティングの場合、加速度センサによって検出される加速度の変化も小さくなり、１打をカウントすることが難しい。

そこで、本発明は、プレーヤに所持された携帯端末に搭載された加速度センサを用いて、正確な打撃時点を検出することができる携帯端末、プログラム及び方法を提供することを目的とする。結果的に、正確な打数をカウントすることができる。

本発明によれば、ゴルフプレーヤによって所持されるべく、加速度ベクトルを出力する加速度センサを用いてボールの打撃を検出する携帯端末であって、
加速度ベクトルから、鉛直方向加速度を算出する鉛直方向加速度算出手段と、
鉛直上向き加速度の極大点（又は極小点）を歩行タイミングとして、歩行中の複数の移動時間区間を検出する移動時間区間検出手段と、
加速度ベクトルが所定閾値以上の大きさとなったフルスイング開始時点を検出するフルスイング時点検出手段と、
フルスイング開始時点より前の一定時間範囲における加速度ベクトルを「構え姿勢」として推定する姿勢推定手段と、
構え姿勢における加速度ベクトルの集合を蓄積する姿勢蓄積手段と、
鉛直方向加速度又は加速度ベクトルの変化と、姿勢蓄積手段に蓄積された構え姿勢の加速度ベクトルとから、打撃候補時点を検出する打撃候補検出手段と
を有することを特徴とする。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
フルスイング時点検出手段は、以下の条件を満たす場合、時点icにおける加速度ベクトルｐ_icが、フルスイング開始時点であると判定する
ｐ_ic-ts・ｐ_ic-ts/2＞ｐ_ic-ts・ｐ_ic-ts/4＞ｐ_ic-ts・ｐ_ic （「・」内積）
ｐ_ic：フルスイング開始時点の姿勢（ベクトル）
ｐ_ts：フルスイング開始時点から所定時間前（例えば１秒前）の姿勢（ベクトル）
（ｐ₁・ｐ₂は、内積（＝|ｐ₁||ｐ₂|cosθ）を表し、ｐ₂のベクトルに向かう力）
ｐ_ic-ts・ｐ_ic＜φ₄ φ₄：閾値
ことも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
姿勢推定手段は、フルスイング開始時点から前の一定の時間範囲について、以下のいずれかの条件を満たす加速度ベクトルを「構え姿勢」として推定する
Paddress：「構え姿勢」（ベクトル）の集合
Pstand ：「立ち姿勢」（ベクトル）の集合
ｐst ：センサによって検出された姿勢（ベクトル）
（例えば下向き単位ベクトルを用いることができる）
ｐst・ｐ＝ｐst_x×ｐ_x＋ｐst_y×ｐ_y＋ｐst_z×ｐ_z
（「・」は内積であって、ｐst・ｐは、ｐのベクトルに向かう力を表す）
ｍａｘ：最大値
ｍｉｎ：最小値
（判定１）ｍａｘ_p∈Paddress（ｐst・ｐ）＞φ₁ φ₁：閾値
（判定２）ｍａｘ_p∈Paddress（ｐst・ｐ）＞φ₃ φ₃：閾値
ｍｉｎ_p∈Paddress（ｐst・ｐ）＞ｍｉｎ_p∈Pstand（ｐst・ｐ）
ことも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
姿勢推定手段は、フルスイング開始時点以外の時間範囲について、以下のいずれかの条件を満たす加速度ベクトルを「立ち姿勢」として推定する
（判定１）ｍａｘ_p∈Pstand（ｐst・ｐ）＞φ₂ φ₂：閾値
（判定２）ｍａｘ_p∈Padress（ｐst・ｐ）＜φ₅ φ₅：閾値
ことも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
移動時間区間を除く移動時間区間同士の間で１つ以上の打撃候補時点が検出された際に、１回の打撃として検出する打撃検出手段と、
検出された打撃の回数をカウントする打数計数手段と
を更に有することも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
鉛直方向加速度算出手段は、
予め、加速度センサから出力された３軸の加速度ベクトルに基づいて重力ベクトルＧを算出し、Ｇ／｜Ｇ｜によって鉛直下向き単位ベクトルｅ_Downを算出しておき、
加速度センサから出力された３軸の加速度ベクトル及び鉛直下向き単位ベクトルｅ_Downに基づいて鉛直方向加速度を算出する
ことも好ましい。

本発明の携帯端末における他の実施形態によれば、
測位電波を受信する測位手段と、
測位手段に対して測位時点を制御する測位制御手段と
を更に有し、
測位制御手段は、
移動時間区間同士の間で１回以上、測位手段に対して測位をするべく指示し、
打撃検出手段によって１回の打撃が検出された際に、当該打撃を表す識別子に、測位された位置情報を対応付け、
打撃識別子及び位置情報を、表示制御手段へ出力する
ことも好ましい。

本発明によれば、ゴルフプレーヤによって所持されるべく、加速度ベクトルを出力する加速度センサを用いてボールの打数をカウントする携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
加速度ベクトルから、鉛直方向加速度を算出する鉛直方向加速度算出手段と、
鉛直上向き加速度の極大点（又は極小点）を歩行タイミングとして、歩行中の複数の移動時間区間を検出する移動時間区間検出手段と、
加速度ベクトルが所定閾値以上の大きさとなったフルスイング開始時点を検出するフルスイング時点検出手段と、
フルスイング開始時点より前の一定時間範囲における加速度ベクトルを「構え姿勢」として推定する姿勢推定手段と、
構え姿勢における加速度ベクトルの集合を蓄積する姿勢蓄積手段と、
鉛直方向加速度又は加速度ベクトルの変化と、姿勢蓄積手段に蓄積された構え姿勢の加速度ベクトルとから、打撃候補時点を検出する打撃候補検出手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、ゴルフプレーヤによって所持されるべく、加速度ベクトルを出力する加速度センサ有する携帯端末を用いて、ボールの打数をカウントする方法であって、
加速度ベクトルから、鉛直方向加速度を算出する第１のステップと、
鉛直上向き加速度の極大点（又は極小点）を歩行タイミングとして、歩行中の複数の移動時間区間を検出する第２のステップと、
加速度ベクトルが所定閾値以上の大きさとなったフルスイング開始時点を検出する第３のステップと、
フルスイング開始時点より前の一定時間範囲における加速度ベクトルを「構え姿勢」として推定する第４のステップと、
構え姿勢における加速度ベクトルの集合を蓄積する第５のステップと、
鉛直方向加速度又は加速度ベクトルの変化と、姿勢蓄積手段に蓄積された構え姿勢の加速度ベクトルとから、打撃候補時点を検出する第６のステップと
を有することを特徴とする。

本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、プレーヤに所持された携帯端末に搭載された加速度センサを用いて、正確な打撃時点を検出することができる。結果的に、正確な打数をカウントすることができる。

ゴルフプレーヤに所持された携帯端末とその移動軌跡を表す説明図である。 Ｓ１の経過時間に応じた加速度を表す第１のグラフである。 Ｓ２の経過時間に応じた加速度を表す第２のグラフである。 最後のＳ４の経過時間に応じた加速度を表す第３のグラフである。 本発明における携帯端末の機能構成図である。 経過時間に応じた軸毎の加速度のグラフである。 経過時間に応じた鉛直方向加速度のグラフである。 プレーヤの「構え姿勢」から「打撃」までの各軸の加速度を表すグラフである。 プレーヤの「構え姿勢」の加速度ベクトルの集合と、「立ち姿勢」の加速度ベクトルの集合とを表すグラフである。 フルスイング開始時点における姿勢の回転を表す説明図である。 フルスイング開始時点の前の「構え姿勢」「立ち姿勢」「座り姿勢」を表す説明図である。 １ホールでプレーした際に、携帯端末のディスプレイに表示される画面推移図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、ゴルフプレーヤに所持された携帯端末とその移動軌跡を表す説明図である。

ゴルフ競技とは、プレーヤが、クラブを用いて静止したボールを打ち、グリーン上のカップにボールを入れることを競う。
（Ｓ１）プレーヤは、ホール毎に、最初に、クラブを持って素振りをする。そして、第１打目として、打ち出し地点であるティーインググラウンドからティーショットを行う。
（Ｓ２）次に、プレーヤは、そのボールが止まった位置まで歩行移動し、第２打目のショットを行う。
（Ｓ３）更に、プレーヤは、再び、ボールが止まった位置まで歩行移動し、第３打目のショットを行う。
（Ｓ４）最後に、プレーヤは、グリーン上でカップに、パッティングを行う。そして、ホール毎に、ボールを打った打数をカウントする。結果的に、その打数の合計値を競うこととなる。

図１によれば、プレーヤは、携帯端末１を所持している。携帯端末１は、携帯電話機やスマートフォンであるのが好ましい。プレーヤは、携帯端末１を衣服のポケットに入れた状態で、ボールを打つ。例えば一般的にスコアカードを入れるズボンの後ろポケットに、携帯端末１を入れることによって、比較的プレーに違和感を生じないと思われる。

また、携帯端末１は、加速度センサを内蔵している。プレーヤの身体の揺れは、携帯端末１の加速度センサによって加速度ベクトルとして検出される。

図２は、Ｓ１の経過時間に応じた加速度を表す第１のグラフである。

図２のグラフによれば、横軸が経過時間であり、縦軸が加速度である。図２のグラフによれば、プレーヤが、打ち出し地点であるティーインググラウンドにあって、静止したボールを打つべく構えてから、打撃するまでの経過時間が表されている。ここで、打撃時には、大きな加速度が検出されることが理解できる。従って、所定値以上の加速度を検出することによって打数をカウントすることができる（例えば特許文献１参照）。

図３は、Ｓ２の経過時間に応じた加速度を表す第２のグラフである。

図３のグラフによれば、プレーヤが、「歩行移動」し、ボールの近くで「素振り」をし、静止したボールを打つべく構えてから、「打撃」するまでの経過時間が表されている。ここで、歩行移動中や素振り中にも、大きな加速度が検出されていることが理解できる。従って、所定値以上の加速度を検出するだけで、打数をカウントすることは適切でないことが理解できる。また、図３のグラフによれば、図２のグラフの場合に比べて、打撃時の加速度が小さい。

図４は、最後のＳ４の経過時間に応じた加速度を表す第３のグラフである。

図４のグラフによれば、図３のグラフの場合に比べて、打撃時の加速度が更に小さい。グリーン上のカップに近い位置に行くほど、打撃によって検出される加速度は小さくなる。これは、プレーヤは、グリーン上でのパッティングにおいては、クラブを振り上げ、振り下ろすのではなく、クラブをまっすぐ後ろに動かし、前に動かすことに基づく。これらの点からも、所定値以上の加速度を検出するだけでは、打撃のみを検出することも難しいことが理解できる。

図１〜図４で明らかになった点として、プレーヤは必ず、
「ボールの静止地点まで移動してからボールを打つ」、
即ち（条件１）「ボールの静止地点への移動中にはボールを打たない」
ということである。
また、プレーヤは必ず、
「ボールを打ったらボールの静止地点まで移動する」、
即ち（条件２）「同じ地点で２度続けてボールを打たない」
ということである。
そうすると、
「１回の打撃に係る時間区間は必ず、移動時間区間と移動時間区間とに挟まれる」
ことが理解できる。
即ち、所定値以上の加速度が複数回検出されたとしても、移動時間区間と移動時間区間との間に挟まれている間は、回数を「１」とカウントすることによって、正確な打数をカウントすることができる。

図５は、本発明における携帯端末の機能構成図である。

図５によれば、携帯端末１は、ゴルフのプレー中に所持可能な程度の大きさであって、例えば携帯電話機又はスマートフォンである。携帯端末１は、打数決定部１０と、加速度センサ１１と、測位部１２と、ディスプレイ部１３と、測位制御部１４と、コース地図記憶部１５、表示制御部１６とを有する。打数決定部１０と、測位制御部１４と、コース地図記憶部１５と、表示制御部１６とは、携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。

加速度センサ１１は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸毎の加速度（センサ座標系）を検出する。既存の一般的な携帯電話機の場合、加速度センサを予め搭載しているものも多い。

図６は、経過時間に応じた軸毎の加速度のグラフである。

図６によれば、歩行者が、携帯端末を手持ちし、そのディスプレイ部を視認しながら歩行した場合に、加速度センサによって得られた軸毎の加速度が表されている。検出された加速度ベクトルは、打数決定部１０へ出力される。

測位部１２は、ＧＰＳ(Global Positioning System)衛星からの測位電波を受信し、現在位置の緯度経度データを取得する。測位部１２の測位時点は、測位制御部１４によって制御される。測位された緯度経度データは、測位制御部１４へ出力される。

測位制御部１４は、移動時間区間同士の間で１回以上、測位部１２に対して測位をするべく指示する。例えば「移動時間区間の終了」と判定された時点であってもよい。そして、測位制御部１４は、打数検出部１０４によって１回の打撃が検出された際に、当該打撃を表す識別子に、測位された位置情報を対応付ける。そして、打撃識別子及び位置情報を、表示制御部１６へ出力する。これによって、打撃時点における大まかな位置を特定することができる。

コース地図記憶部１５は、ゴルフコースの地図情報を蓄積する。表示制御部１６から指示された現在位置に基づいて、そのコース地図情報を表示制御部１６へ出力する。

表示制御部１６は、測位制御部１４から現在位置情報を入力する。また、表示制御部１６は、現在位置情報をコース地図記憶部１５へ出力し、現在位置のコース地図情報を取得する。そして、表示制御部１６は、地図の上に現在位置を表示すると共に、打数決定部１０から出力された打数を表示する。また、地図の上に現在位置だけでなく、過去にボールを打った位置を表示することもできる。それら画像は、ディスプレイ部１３へ出力される。

ディスプレイ部１３は、表示制御部１６からの画像を表示する。プレーヤは、携帯端末１のディスプレイ部１３を視認することによって、現在位置や打数を把握することができる。

打数決定部１０は、鉛直方向加速度算出部１０１と、移動時間区間検出部１０２と、フルスイング時点検出部１０３と、姿勢推定部１０４と、姿勢蓄積部１０５と、打撃候補検出部１０６と、打撃検出部１０７と、打数計数部１０８とを有する。以下では、これら機能構成部について、詳細に説明する。

［鉛直方向加速度算出部１０１］
鉛直方向加速度算出部１０１は、加速度ベクトルを用いて鉛直方向加速度を算出する。尚、鉛直方向加速度と水平方向加速度とは、互いに直交する。

図７は、経過時間に応じた鉛直方向加速度のグラフである。

図７によれば、鉛直方向加速度の上側は、鉛直下向きを表し、下側は、鉛直上向きを表す。また、鉛直方向加速度の変化は、歩行と一致する周期性を有する。ここで、鉛直下向き加速度の極大点は、身体が下がった時点、即ち、地面を離れていた足が接地する時点を表す。一方で、鉛直上向き加速度の極大点は、身体が上がった時点、即ち、足が上がった時点を表す。また、鉛直下向き加速度の極小点間、即ち、鉛直上向き加速度の極大点間は、プレーヤの一歩を表す。

最初に、加速度センサから出力された軸毎の加速度に基づいて、重力ベクトルＧを算出する。尚、重力そのものを検出することができるわけではない。

重力ベクトルＧは、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸毎に、以下のように表される。
重力ベクトルＧ ：Ｇ＝（ｇ_x、ｇ_y、ｇ_z）

最初に、重力ベクトルＧを算出する。歩行時における携帯端末の重力方向は、加速度ベクトルを用いても、歩行毎に正確に決定することは困難である。そこで、所定時間範囲に検出された多数のｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の加速度を用いて、これら各軸の加速度の和のベクトルの向きを、重力方向とみなす。

i番目の各軸の加速度を、以下のように表す。
ｘ軸の加速度：ＡＣＣ_x[i]
ｙ軸の加速度：ＡＣＣ_y[i]
ｚ軸の加速度：ＡＣＣ_z[i]
ｎ個の加速度の和は、以下のように表される。
ＡＣＣＳ_x＝Σ_i=1 ^NＡＣＣ_x[i]
ＡＣＣＳ_y＝Σ_i=1 ^NＡＣＣ_y[i]
ＡＣＣＳ_z＝Σ_i=1 ^NＡＣＣ_z[i]
重力ベクトルＧは、以下のように表される。
Ｇ＝(ｇ_x、ｇ_y、ｇ_z)＝(ＡＣＣＳ_x、ＡＣＣＳ_y、ＡＣＣＳ_z)

次に、下向き単位ベクトルは、以下のように表される。
下向き単位ベクトルｅ_Down ：ｅ_Down ＝(ｅ_Dx、ｅ_Dy、ｅ_Dz)
また、加速度ベクトルは、以下のように表される。
Ａ＝（Ａ_x、Ａ_y、Ａ_z）

重力ベクトルＧとした場合、各単位ベクトルは、以下のように表される。
下向き単位ベクトルｅ_Down ：ｅ_Down ＝Ｇ／｜Ｇ｜

そして、各向きの加速度ベクトルは、各向きの単位ベクトルｅに対して加速度ベクトルＡの内積をとることによって算出される。
鉛直下向き加速度：Ａ_D＝ｅ_Dx×Ａ_x＋ｅ_Dy×Ａ_y＋ｅ_Dz×Ａ_z

このように、鉛直方向加速度算出部１０は、予め、加速度センサから出力された加速度ベクトルに基づいて重力ベクトルＧを算出し、Ｇ／｜Ｇ｜によって鉛直下向き単位ベクトルｅ_Downを算出しておく。そして、加速度センサから出力された加速度ベクトル及び鉛直下向き単位ベクトルｅ_Downに基づいて鉛直方向加速度を算出する。

［移動時間区間検出部１０２］
移動時間区間検出部１０２は、鉛直上向き加速度の極大点（又は鉛直下向き加速度の極小点）を歩行タイミングとして認識する。そして、歩行者の歩行動作によって生じる歩行タイミングを検出する。例えば、図７によれば、鉛直下向き加速度が極小点となる毎に、その歩行タイミングを、移動時間区間検出部１０２へ出力する。尚、鉛直下向きの加速度の極小点の代わりに、極大点を用いることもできる。

歩行タイミングに基づいて、歩行の周期と一致する移動時間区間を複数、検出することができる。歩行移動中における鉛直方向の加速度は、周期性を持つ。従って、その周期性が観測される区間を、歩行移動中として検出することができる。一時的な振動による誤判定を防ぐために、一定数の歩行タイミングが検出された場合に、「歩行による移動時間区間の開始」として判定してもよい。例えば「歩行タイミングが５つ以上連続したら移動時間区間の開始とする」のような判定閾値を設定する。

また、一定時間、歩行タイミングが検出されない場合、「移動時間区間の終了」として判定してもよい。一般に、人間の歩行は、１２０歩／分程度であることが知られている。即ち、歩行タイミングの時間間隔は、０．５秒程度となる。それよりも十分に長い時間歩行タイミングが検出されない場合に、「移動時間区間の終了」と判定する。例えば「１秒間、歩行タイミングが検出されない場合に、移動時間区間の終了とする」のような判定閾値を設定する。

図８は、プレーヤの「構え姿勢」から「打撃」までの各軸の加速度を表すグラフである。

打撃によって検出される各軸の加速度は、ティーからカップまで、ボールを飛ばす距離や地面の状態によって大きく異なる。図８のグラフによれば、Ｓ１（ティーショット）及びＳ４（パッティング）における「構え」時間の加速度の変化と、「打撃」時間の加速度の変化とが表されている。各軸の加速度は、ローカル座標系によって検出されたものである。ここで、「打撃」時間の加速度の変化について、Ｓ１及びＳ４は大きく異なる。ティーショットでは、加速度の変化が大きいのに対し、パッティングでは、加速度の変化が小さい。

ここで、本発明によれば、「構え姿勢」の加速度の変化に注目する。「構え姿勢」の加速度の変化について、Ｓ１及びＳ４の態様が類似する。これは、ボールの位置が体の前になるように足を開いた状態で、ゴルフクラブのフェースが地面の近くになるように構えるため、その姿勢における各軸の加速度の態様が類似することとなる。

本発明によれば、加速度ベクトルから直接的に「打撃」を検出するのではなく、その前に生じる「構え姿勢」を検出する。そして、その「構え姿勢」の後に生じる「打撃」時点を検出する。結果的に、携帯端末は、パッティングのような小さい加速度ベクトルの変化であっても１打を検出することができる。

図９は、プレーヤの「構え姿勢」の加速度ベクトルの集合と、「立ち姿勢」の加速度ベクトルの集合とを表すグラフである。

「構え姿勢」ベクトルPaddressの集合と、「立ち姿勢」ベクトルPstandの集合とをできる限り、正確に収集する必要がある。それら集合のいずれに類似するかによって「構え姿勢」を検出し、後述する打撃検出部１０４によって打撃が検出されるためである。そのために、フルスイング時点検出部１０３と、姿勢推定部１０４と、姿勢蓄積部１０５とが更に備えられる。

［フルスイング時点検出部１０３］
フルスイング時点検出部１０３は、ゴルフプレーヤによるテーショットのように、クラブを大きく振った時点を検出する。前述した図２からも明らかなとおり、大きく振った打撃時には、大きな加速度が検出される。従って、加速度ベクトルが次の条件を満たした時点iを、フルスイング開始時点の候補とすることができる。
|Ａi|＞δ₀ δ₀：閾値 i：時点

図１０は、フルスイング開始時点における姿勢の回転を表す説明図である。

図１０によれば、時点icにおける加速度ベクトルｐ_icが、フルスイング開始時点か否かを判定することができる。
ｐ_ic-ts・ｐ_ic-ts/2＞ｐ_ic-ts・ｐ_ic-ts/4＞ｐ_ic-ts・ｐ_ic （「・」内積）
ｐ_ic：フルスイング開始時点の姿勢（ベクトル）
ｐ_ts：フルスイング開始時点から所定時間前（例えば１秒前）の姿勢（ベクトル）
ｐ₁・ｐ₂は、内積であって、ｐ₂のベクトルに向かう力を表す。
（ｐ₁・ｐ₂＝|ｐ₁||ｐ₂|cosθ）

図１０によれば、「ｐ_ic-ts・ｐ_ic-ts/2」は、「ｐ_ic-ts・ｐ_ic-ts/4」よりも大きく、「ｐ_ic-ts・ｐ_ic-ts/4」は、「ｐ_ic-ts・ｐ_ic」よりも大きい。これは、ゴルフプレーヤが、クラブをフルスイングしたときにおける加速度ベクトルの変化である。

尚、以下の条件も満たすことが好ましい。
ｐ_ic-ts・ｐ_ic＜φ₄ φ₄：閾値
これは、回転が大きすぎる場合、即ち、ｐ_ic-ts・ｐ_icが極端に大きい場合を、フルスイングの姿勢から除く。ゴルフのスイングにおける回転は一定以下であって、そのスイング以上の回転を除去する。例えば、いきなり座ったり、身体をひねったりする動作を、できる限り除去する。

［姿勢推定部１０４］
姿勢推定部１０４は、「構え姿勢」ベクトルと「立ち姿勢」ベクトルとを検出し、それらベクトルを姿勢蓄積部１０５へ出力する。フルスイング開始時点を検出できたとすれば、その前の一定時間範囲に「構え姿勢」が発生していると推定できる。

図１１は、フルスイング開始時点の前の「構え姿勢」「立ち姿勢」「座り姿勢」を表す説明図である。

（１）「構え姿勢」ベクトルの検出
図１１によれば、姿勢推定部１０４は、検出されたフルスイング開始時点から前の一定の時間範囲（例えば１秒）について、「構え姿勢」候補時間とする。図８及び図１０からも明らかなとおり、ゴルフの場合、打撃の前に必ず「構え姿勢」時間が生じ、姿勢が安定する。姿勢の安定は、姿勢の変動が閾値以下に収まっている区間をいい、この区間は、加速度の変化が少ない。尚、構え姿勢は、１時点における姿勢とするよりも、区間の姿勢の平均とすることが好ましい。

（２）「立ち姿勢」ベクトルの検出
図１１によれば、姿勢推定部１０４は、加速度ベクトルの変動が所定閾値以下であって、且つ、所定時間（例えば１０秒）以上継続している区間における加速度ベクトルを、「立ち姿勢」ベクトル候補として検出する。

「立ち姿勢」を、以下のいずれかの条件で表すことができる。
（判定１）ｍａｘ_p∈Pstand（ｐst・ｐ）＞φ₂ φ₂：閾値
「立ち姿勢」に向かう最大の力がφ₂よりも大きい場合に、「立ち姿勢」と判定される。
（判定２）ｍａｘ_p∈Padress（ｐst・ｐ）＜φ₅ φ₅：閾値
これは、ゴルフプレーヤが、長時間構えることによって、ｐst・ｐの最大値がφ₅よりも小さくなっている場合に、「立ち姿勢」が発生していると推定できる。

また、図１１によれば、以下の条件を満たすことも好ましい。
ｐw ：移動時間区間に検出された姿勢（ベクトル）
ｐst・ｐw＞φ₆ φ₆：閾値
これは、ゴルフプレーヤが、座っている場合（立ち姿勢でない場合）、ｐst・ｐwがφ₆よりも小さくなっている場合に、「座り姿勢」が発生していると推定できる。「立ち姿勢」の加速度ベクトルから、「座り姿勢」の加速度ベクトルを除去する。

［姿勢蓄積部１０５］
姿勢蓄積部１０５は、「構え姿勢」ベクトルの集合Paddressと、「立ち姿勢」ベクトルPstandの集合とを蓄積する。

［打撃候補検出部１０６］
打撃候補検出部１０６は、加速度ベクトルの集合から、打撃前にプレーヤがクラブ持って構えている「構え姿勢」ベクトルを検出した際に、打撃候補時点として検出する。これは、各軸の加速度の関係から「構え姿勢」の時点を検出した上でその後の打撃時点を想定することができる。

例えば以下のように検出する。
Paddress：「構え姿勢」（ベクトル）の集合
Pstand ：「立ち姿勢」（ベクトル）の集合
ｐst ：センサによって検出された姿勢（ベクトル）
（例えば下向き単位ベクトルを用いることができる）
ｐst・ｐ＝ｐst_x×ｐ_x＋ｐst_y×ｐ_y＋ｐst_z×ｐ_z
（「・」は内積であって、ｐst・ｐは、ｐのベクトルに向かう力を表す）
ｍａｘ：最大値
ｍｉｎ：最小値

「構え姿勢」を、以下のいずれかの条件で検出することができる。
（判定１）ｍａｘ_p∈Paddress（ｐst・ｐ）＞φ₁ φ₁：閾値
「構え姿勢」に向かう最大の力がφ₁よりも大きい場合に、「構え姿勢」と判定される。

（判定２）ｍａｘ_p∈Paddress（ｐst・ｐ）＞φ₃ φ₃：閾値
ｍｉｎ_p∈Paddress（ｐst・ｐ）＞ｍｉｎ_p∈Pstand（ｐst・ｐ）
「構え姿勢」に向かう最大の力がφ₃よりも大きく、且つ、「構え姿勢」に向かう最小の力が、「立ち姿勢」に向かう最小の力よりも大きい場合に、「構え姿勢」と判定される。

［打撃検出部１０７］
打撃検出部１０７は、移動時間区間同士の間で１つ以上の打撃候補時点が検出された際に、１回の打撃として検出する。勿論、打撃候補時点が検出されなければ、０回としてカウントしない。移動時間区間同士の間で打撃候補時点を検出する理由としては、
（条件１）「ボールの静止地点への移動中にはボールを打たない」
ことに基づく。
また、１つ以上の打撃候補時点が検出された際に、１回の打撃として検出する理由としては、
（条件２）「同じ地点で２度続けてボールを打たない」
ことに基づく。

［打数計数部１０８］
打数計数部１０８は、検出された打撃の回数をカウントし、記録する。また、打数だけでなく時刻や位置もあわせて記録することも好ましい。

図１２は、１ホールでプレーした際に、携帯端末のディスプレイに表示される画面推移図である。

図１２によれば、図１に対応付けた画面の推移が表されている（Ｓ１〜Ｓ４）。Ｓ１では、プレーヤは打数カウントをリセットし、第１打を打つ。次に、Ｓ２で、プレーヤが第２打を打つ際には、既に打数１がカウントされている。次に、Ｓ３で、プレーヤが第３打を打つ際には、既に打数２がカウントされている。次に、Ｓ４で、プレーヤが第４打を打つ際には、既に打数３がカウントされている。そして、最終的に、ホールを終了した際には、打数４がカウントされている。

以上、詳細に説明したように、本発明の携帯端末、プログラム及び方法によれば、プレーヤに所持された携帯端末に搭載された加速度センサを用いて、できる限り正確に打数を決定することができる。

前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

１ 携帯端末
１０ 打数決定部
１０１ 鉛直方向加速度算出部
１０２ 移動時間区間検出部
１０３ フルスイング時点検出部
１０４ 姿勢推定部
１０５ 姿勢蓄積部
１０６ 打撃候補検出部
１０７ 打撃検出部
１０８ 打数計数部
１１ 加速度センサ
１２ 測位部
１３ ディスプレイ部
１４ 測位制御部
１５ コース地図記憶部
１６ 表示制御部

Claims (9)

1. ゴルフプレーヤによって所持されるべく、加速度ベクトルを出力する加速度センサを用いてボールの打撃を検出する携帯端末であって、
   前記加速度ベクトルから、鉛直方向加速度を算出する鉛直方向加速度算出手段と、
   鉛直上向き加速度の極大点（又は極小点）を歩行タイミングとして、歩行中の複数の移動時間区間を検出する移動時間区間検出手段と、
   前記加速度ベクトルが所定閾値以上の大きさとなったフルスイング開始時点を検出するフルスイング時点検出手段と、
   前記フルスイング開始時点より前の一定時間範囲における加速度ベクトルを「構え姿勢」として推定する姿勢推定手段と、
   前記構え姿勢における加速度ベクトルの集合を蓄積する姿勢蓄積手段と、
   前記鉛直方向加速度又は前記加速度ベクトルの変化と、前記姿勢蓄積手段に蓄積された前記構え姿勢の加速度ベクトルとから、打撃候補時点を検出する打撃候補検出手段と
   を有することを特徴とする携帯端末。
2. 前記フルスイング時点検出手段は、以下の条件を満たす場合、時点icにおける加速度ベクトルｐ_icが、フルスイング開始時点であると判定する
   ｐ_ic-ts・ｐ_ic-ts/2＞ｐ_ic-ts・ｐ_ic-ts/4＞ｐ_ic-ts・ｐ_ic （「・」内積）
   ｐ_ic：フルスイング開始時点の姿勢（ベクトル）
   ｐ_ts：フルスイング開始時点から所定時間前（例えば１秒前）の姿勢（ベクトル）
   （ｐ₁・ｐ₂は、内積（＝|ｐ₁||ｐ₂|cosθ）を表し、ｐ₂のベクトルに向かう力）
   ｐ_ic-ts・ｐ_ic＜φ₄ φ₄：閾値
   ことを特徴とする請求項１に記載の携帯端末。
3. 前記姿勢推定手段は、フルスイング開始時点から前の一定の時間範囲について、以下のいずれかの条件を満たす加速度ベクトルを「構え姿勢」として推定する
   Paddress：「構え姿勢」（ベクトル）の集合
   Pstand ：「立ち姿勢」（ベクトル）の集合
   ｐst ：センサによって検出された姿勢（ベクトル）
   （例えば下向き単位ベクトルを用いることができる）
   ｐst・ｐ＝ｐst_x×ｐ_x＋ｐst_y×ｐ_y＋ｐst_z×ｐ_z
   （「・」は内積であって、ｐst・ｐは、ｐのベクトルに向かう力を表す）
   ｍａｘ：最大値
   ｍｉｎ：最小値
   （判定１）ｍａｘ_p∈Paddress（ｐst・ｐ）＞φ₁ φ₁：閾値
   （判定２）ｍａｘ_p∈Paddress（ｐst・ｐ）＞φ₃ φ₃：閾値
   ｍｉｎ_p∈Paddress（ｐst・ｐ）＞ｍｉｎ_p∈Pstand（ｐst・ｐ）
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の携帯端末。
4. 前記姿勢推定手段は、前記フルスイング開始時点以外の時間範囲について、以下のいずれかの条件を満たす加速度ベクトルを「立ち姿勢」として推定する
   （判定１）ｍａｘ_p∈Pstand（ｐst・ｐ）＞φ₂ φ₂：閾値
   （判定２）ｍａｘ_p∈Padress（ｐst・ｐ）＜φ₅ φ₅：閾値
   ことを特徴とする請求項３に記載の携帯端末。
5. 移動時間区間を除く移動時間区間同士の間で１つ以上の前記打撃候補時点が検出された際に、１回の打撃として検出する打撃検出手段と、
   検出された打撃の回数をカウントする打数計数手段と
   を更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の携帯端末。
6. 前記鉛直方向加速度算出手段は、
   予め、前記加速度センサから出力された３軸の加速度ベクトルに基づいて重力ベクトルＧを算出し、Ｇ／｜Ｇ｜によって鉛直下向き単位ベクトルｅ_Downを算出しておき、
   前記加速度センサから出力された３軸の加速度ベクトル及び前記鉛直下向き単位ベクトルｅ_Downに基づいて前記鉛直方向加速度を算出する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の携帯端末。
7. 測位電波を受信する測位手段と、
   前記測位手段に対して測位時点を制御する測位制御手段と
   を更に有し、
   前記測位制御手段は、
   前記移動時間区間同士の間で１回以上、前記測位手段に対して測位をするべく指示し、
   前記打撃検出手段によって１回の打撃が検出された際に、当該打撃を表す識別子に、測位された位置情報を対応付け、
   打撃識別子及び位置情報を、前記表示制御手段へ出力する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の携帯端末。
8. ゴルフプレーヤによって所持されるべく、加速度ベクトルを出力する加速度センサを用いてボールの打数をカウントする携帯端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
   前記加速度ベクトルから、鉛直方向加速度を算出する鉛直方向加速度算出手段と、
   鉛直上向き加速度の極大点（又は極小点）を歩行タイミングとして、歩行中の複数の移動時間区間を検出する移動時間区間検出手段と、
   前記加速度ベクトルが所定閾値以上の大きさとなったフルスイング開始時点を検出するフルスイング時点検出手段と、
   前記フルスイング開始時点より前の一定時間範囲における加速度ベクトルを「構え姿勢」として推定する姿勢推定手段と、
   前記構え姿勢における加速度ベクトルの集合を蓄積する姿勢蓄積手段と、
   前記鉛直方向加速度又は前記加速度ベクトルの変化と、前記姿勢蓄積手段に蓄積された前記構え姿勢の加速度ベクトルとから、打撃候補時点を検出する打撃候補検出手段と
   してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
9. ゴルフプレーヤによって所持されるべく、加速度ベクトルを出力する加速度センサ有する携帯端末を用いて、ボールの打数をカウントする方法であって、
   前記加速度ベクトルから、鉛直方向加速度を算出する第１のステップと、
   鉛直上向き加速度の極大点（又は極小点）を歩行タイミングとして、歩行中の複数の移動時間区間を検出する第２のステップと、
   前記加速度ベクトルが所定閾値以上の大きさとなったフルスイング開始時点を検出する第
   ３のステップと、
   前記フルスイング開始時点より前の一定時間範囲における加速度ベクトルを「構え姿勢」として推定する第４のステップと、
   前記構え姿勢における加速度ベクトルの集合を蓄積する第５のステップと、
   前記鉛直方向加速度又は前記加速度ベクトルの変化と、前記姿勢蓄積手段に蓄積された前記構え姿勢の加速度ベクトルとから、打撃候補時点を検出する第６のステップと
   を有することを特徴とする方法。

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