運動分析方法以及運動分析裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種運動分析方法以及運動分析裝置。在運動分析方法中，擊打時分析部(48)使用慣性傳感器(12)的輸出，來確定擊打時的運動器具的擊球面的姿態(tài)。判斷部(55)使用所確定的擊球面的姿態(tài)的信息，而對擊球的彈道的種類進行判斷。擊球的彈道通過擊打時的擊球面的姿態(tài)來進行推斷。根據擊球面的姿態(tài)來決定彈道的種類。
【專利說明】運動分析方法以及運動分析裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高爾夫揮桿等的運動分析方法以及運動分析裝置。
【背景技術】
[0002]如專利文獻I所述，揮桿的顯示方法被廣泛公知。在該顯示方法中，球桿頭的進入角Θ被分配到X軸上，桿面角Φ被分配到y(tǒng)軸上。按照這種二維坐標系，在畫面上顯示右曲球(slice)區(qū)域、小右曲球(fade)區(qū)域、直球(straight)區(qū)域、小左曲球(draw)區(qū)域以及左曲球(hook)區(qū)域。根據擊打時(擊打時的)桿面角Φ與球桿頭的進入角Θ，描繪出在揮桿動作所測量出的桿面角φ以及進入角Θ。
[0003]在專利文獻I所記載的顯示方法中，在測量桿面角Φ以及進入角Θ時，通過攝像機而對揮桿動作進行拍攝。此時，在拍攝出的三維空間中確定連結高爾夫球的中心與目標的目標線。以目標線為基準而對桿面角Φ以及進入角Θ進行計測。當擊球從高爾夫球手預期的擊球方向上偏離時，無法區(qū)分是瞄球時的身體的朝向所造成的影響還是揮桿動作本身所造成的影響?？紤]到如果對于這種各個影響因素實施分析，則高爾夫球手能夠更有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0004]專利文獻1:日本特開2011-110164號公報
[0005]專利文獻2:日本特開2008-73210號公報
【發(fā)明內容】
[0006]根據本發(fā)明的至少一個方式，能夠提供一種不受身體的朝向影響而根據揮桿動作來確定擊球方向的運動分析方法。
[0007](I)本發(fā)明的一個方式涉及一種運動分析方法，包括:使用慣性傳感器的輸出，來確定擊打時的運動器具的擊球面的姿態(tài)的工序；使用所確定的所述擊球面的姿態(tài)的信息，而對擊球的彈道的種類進行判斷的工序。
[0008]擊球的彈道通過擊打時的擊球面的姿態(tài)來進行推斷。根據擊球面的姿態(tài)來決定彈道的種類。在判斷彈道的種類時使用了慣性傳感器的輸出。與由拍攝到的三維空間所確定的目標線不同，慣性傳感器的輸出能夠反映出用戶的身體的朝向。因此，當擊球從預期的擊球方向偏離時，能夠推斷出身體的朝向的影響。從而在不受身體的朝向的影響的情況下，根據揮桿動作來確定彈道的種類。如此，由于不受身體的朝向的影響而實施揮桿動作的分析，因此用戶能夠更有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0009](2)本發(fā)明的其他方式涉及一種運動分析方法，包括:使用慣性傳感器的輸出，來確定從擊打前到擊打時的運動器具的移動軌跡的工序；使用所確定的移動軌跡的信息，而對擊球的彈道的種類進行判斷的工序。
[0010]擊球的彈道通過擊打時的運動器具的移動軌跡的姿態(tài)來進行推斷。根據移動軌跡來決定彈道的種類。在判斷彈道的種類時使用了慣性傳感器的輸出。與由拍攝到的三維空間所確定的目標線不同，慣性傳感器的輸出能夠反映出用戶的身體的朝向。因此，當擊球從預期的擊球方向偏離時，能夠推斷出身體的朝向的影響。從在不受身體的朝向影響的情況下，根據揮桿動作來確定彈道的種類。如此，由于不受身體的朝向的影響而實施揮桿動作的分析，因此用戶能夠更有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0011](3)本發(fā)明的另一其他方式涉及一種運動分析方法，包括:使用慣性傳感器的輸出，來確定擊打時的運動器具的擊球面的姿態(tài)的工序；使用所述慣性傳感器的輸出，來確定從擊打前到擊打時的所述運動器具的移動軌跡的工序；使用所確定的所述擊球面的姿態(tài)以及所述運動器具的移動軌跡的信息，而對擊球的彈道的種類進行判斷的工序。
[0012]擊球的彈道通過擊打時的擊球面的姿態(tài)以及移動軌跡來進行推斷。根據擊球面的姿態(tài)以及移動軌跡的組合來決定彈道的種類。在判斷彈道的種類時使用了慣性傳感器的輸出。與由拍攝到的三維空間所確定的目標線不同，慣性傳感器的輸出能夠反映出用戶的身體的朝向。因此，當擊球從預期的擊球方向偏離時，能夠推斷出身體的朝向的影響。從而在不受身體的朝向的影響的情況下，根據揮桿動作來確定彈道的種類。如此，由于不受身體的朝向的影響而實施揮桿動作的分析，因此用戶能夠更有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0013](4)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括使用慣性傳感器的輸出，來確定運動開始前的運動器具的擊球面的初始姿態(tài)的工序。此時，運動分析方法能夠確定相對于所述擊球面的初始姿態(tài)的、所述擊打時的所述擊球面的姿態(tài)。通常情況下，在進行揮桿動作時，用戶預先在擊打的位置處采取確認運動器具的擊球面的姿態(tài)。此時，確立了擊球面的初始姿態(tài)。根據擊球面的初始姿態(tài)而設定了擊球的目標地點。由于以這種初始姿態(tài)的擊球面為基準來確定擊打時的擊球面的姿態(tài)，因此不受用戶的身體的朝向影響，而根據揮桿動作來確定彈道的種類。如此，由于不受身體的朝向的影響而實施揮桿動作的分析，因此用戶能夠有高效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0014](5)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括使用慣性傳感器的輸出，來確定運動開始前的運動器具的擊球面的初始位置的工序。通常情況下，在進行揮桿動作時，用戶預先在擊打的位置處采取確認運動器具的擊球面的姿態(tài)。此時，確立了擊球面的初始位置。根據擊球面的初始位置而設定了擊球的目標地點。由于以這種初始位置為基準來確定擊打時的移動軌跡，因此不受用戶的身體的朝向影響，而根據揮桿動作來確定彈道的種類。如此，由于不受身體的朝向的影響而實施揮桿動作的分析，因此用戶能夠有高效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0015](6)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括對相對于所述運動開始時的所述擊球面的、所述擊打時的所述擊球面的角度的變化進行計算的工序。根據這種角度的計算，擊球的彈道根據角度的正負及大小而被非常細致地分類。其結果為，用戶能夠更有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0016](7)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括在確定所述移動軌跡時確定第一坐標點和第二坐標點的工序，所述第一坐標點為，表示所述擊打時的所述擊球面的位置的坐標點，所述第二坐標點為，通過所述擊打之前的采樣點來表示所述擊球面的位置的坐標點。在計算移動軌跡的角度時，確定第一坐標點以及第二坐標點。在包含第一坐標點以及第二坐標點的平面(或者線段)中確定移動方向上的矢量。如此，能夠切實地計算出移動軌跡的角度。
[0017](8)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括對相對于如下線段的、所述擊打時的所述移動軌跡的入射角度進行計算的工序，所述線段為，在所述靜止時的所述擊球面的所述位置處與所述擊球面正交的線段。根據這種入射角度的計算，擊球的彈道根據角度的正負及大小而被非常細致地分類。其結果為，用戶能夠更有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0018](9)在運動分析方法中，可以采用許下方式，即，包括對判斷所述擊球的彈道的種類的結果進行顯示的工序。當在視覺上提示了彈道的種類時，用戶能夠針對每個彈道的種類而產生彈道的影像。與單純的數值的提示相比，能夠更有效地向用戶傳遞彈道的影像。根據這種影像，用戶能夠有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0019](10)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括用一個坐標軸來表示所述擊球面的姿態(tài)，用另一個坐標軸來表示所述擊打時的所述移動軌跡的狀態(tài)的工序。當實施揮桿動作時，根據擊球面的姿態(tài)以及移動軌跡來決定該揮桿動作的彈道。彈道被描繪在正交坐標上。因此，用戶能夠根據擊球面的姿態(tài)及移動軌跡而容易地識別出彈道的種類。與單純的數值的提示相比，能夠有效地向用戶傳遞彈道的影像。
[0020](11)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括將所述一個坐標軸分割為多個區(qū)域，并將所述另一個坐標軸分割為多個區(qū)域，從而進行矩陣顯示的工序。用戶能夠根據擊球面的姿態(tài)及移動軌跡而容易地識別出彈道的種類。與單純的數值的提示相比，能夠有效地向用戶傳遞彈道的影像。
[0021](12)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括向所述矩陣顯示中的中央的區(qū)域分配直線前進方向的擊球的彈道并進行顯示的工序。用戶能夠根據擊球面的姿態(tài)及移動軌跡而容易地識別出彈道的種類。與單純的數值的提示相比，能夠有效地向用戶傳遞彈道的影像。
[0022](13)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括以重疊的方式對包含目標區(qū)域的圖像進行顯示的工序，所述目標區(qū)域為，對被用戶設為目標的擊球的彈道進行確定的區(qū)域。用戶能夠在揮桿動作的計測之前設定成為目標的彈道。當實施揮桿動作時，用戶能夠容易地觀察到由揮桿動作確定的彈道與設為目標的彈道一致或偏差。如此，用戶能夠通過試行錯誤而對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0023](14)在運動分析方法中，可以采用如下方式，即，包括在根據最新的揮桿動作而對描繪點進行顯示時，以在視覺上區(qū)別于過去的描繪點的方式而對最新的描繪點進行顯示的工序。在圖像中殘留有過去的描繪點。因此，用戶能夠在視覺上確認擊球面的姿態(tài)以及移動軌跡的履歷。在確認履歷時，最新的彈道的描繪點在視覺上被區(qū)別于過去的彈道的描繪點。即使殘留有多個描繪點，用戶也能夠容易地提取出由最新的揮桿動作形成的描繪點。
[0024](15)本發(fā)明的另一其他方式涉及一種運動分析裝置，具備:擊打時分析部，其使用慣性傳感器的輸出，來確定擊打時的運動器具的擊球面的姿態(tài)，并且確定從擊打前到擊打時的所述運動器具的移動軌跡；判斷部，其使用所確定的所述擊球面的姿態(tài)以及所述運動器具的移動軌跡的信息，而對擊球的彈道的種類進行判斷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為示意性地表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的高爾夫揮桿分析裝置的結構的概念圖。
[0026]圖2為示意性地表示運動分析模型與高爾夫球手以及高爾夫球桿之間的關系的概念圖。
[0027]圖3為示意性地表示球桿頭的構造的放大主視圖。
[0028]圖4為示意性地表示一個實施方式所涉及的運算處理電路的結構的框圖。
[0029]圖5為表示桿面的角度以及移動軌跡的角度的概念的圖。
[0030]圖6為表示圖像的一個具體例的圖。
[0031]圖7為表示彈道的種類的圖。
【具體實施方式】
[0032]以下，參照附圖對本發(fā)明的一個實施方式進行說明。此外，以下所說明的本實施方式并非對權利要求書所記載的本發(fā)明的內容進行不當限定的方式，并且在本實施方式中所說明的所有結構未必都是作為本發(fā)明的解決方案所必需的。
[0033](I)高爾夫揮桿分析裝置的結構
[0034]在圖1中，示意性地圖示了本發(fā)明的一個實施方式所涉及的高爾夫揮桿分析裝置(運動分析裝置)11的結構。高爾夫揮桿分析裝置11例如具備慣性傳感器12。在慣性傳感器12上例如安裝有加速度傳感器以及陀螺傳感器。加速度傳感器能夠分別對相互正交的三軸方向上的加速度進行檢測。陀螺傳感器能夠分別對圍繞相互正交的三軸的各個軸的角速度進行檢測。慣性傳感器12輸出檢測信號。通過檢測信號對于各個軸而確定加速度以及角速度。加速度傳感器以及陀螺傳感器相對高精度地對加速度以及角速度的信息進行檢測。慣性傳感器12被安裝在高爾夫球桿(運動器具)13上。高爾夫球桿13具備桿身13a以及握柄13b。握柄13b由手握持。握柄13b以與桿身13a的軸同軸的方式而形成。在桿身13a的頂端結合有球桿頭13c。優(yōu)選為,慣性傳感器12被安裝于高爾夫球桿13的桿身13a或者握柄13b上。慣性傳感器12只要以無法相對移動的方式被固定在高爾夫球桿13上即可。在此，在安裝慣性傳感器12時，慣性傳感器12的檢測軸的一個軸與桿身13a的軸—致。
[0035]高爾夫揮桿分析裝置11具備運算處理電路14。在運算處理電路14中連接有慣性傳感器12。在連接時，在運算處理電路14中連接有預定的接口電路15。該接口電路15可以以有線的方式與慣性傳感器12連接，也可以以無線的方式與慣性傳感器12連接。檢測信號從慣性傳感器12被供給至運算處理電路14。
[0036]在運算處理電路14中連接有存儲裝置16。在存儲裝置16中例如可以存儲有高爾夫揮桿分析軟件程序(運動分析程序)17以及相關的數據。運算處理電路14執(zhí)行高爾夫揮桿分析軟件程序17從而實現(xiàn)高爾夫揮桿分析方法。在存儲裝置16中，可以包括DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器)或大容量存儲裝置單元、非易失性存儲器等。例如在DRAM中，在實施高爾夫揮桿分析方法時暫時保存高爾夫揮桿分析軟件程序17。在硬盤驅動裝置(HDD)的大容量存儲裝置單元中，保存有高爾夫揮桿分析軟件程序以及數據。在非易失性存儲器中存儲有B1S(基本入輸出系統(tǒng))的相對小容量的程序及數據。
[0037]在運算處理電路14中連接有圖像處理電路18。運算處理電路14向圖像處理電路18輸送預定的圖像數據。圖像處理電路18與顯示裝置19相連接。在連接時，在圖像處理電路18中連接有預定的接口電路(未圖示)。圖像處理電路18根據所輸入的圖像數據而向顯示裝置19輸送圖像信號。在顯示裝置19的畫面上顯示有由圖像信號確定的圖像。對于顯示裝置19，利用了液晶顯示器、其他的平板顯示器。在此，運算處理電路14、存儲裝置16以及圖像處理電路18例如作為計算機裝置而被提供。
[0038]運算處理電路14與輸入裝置21相連接。輸入裝置21至少具備字母鍵以及數字鍵。從輸入裝置21向運算處理電路14輸入文字信息及數值信息。輸入裝置21例如只需由鍵盤構成即可。計算機裝置以及鍵盤的組合例如可以置換為智能電話。
[0039](2)運動分析模型
[0040]運算處理電路14規(guī)定假想空間。假想空間由三維空間形成。三維空間確定實際空間。如圖2所示，三維空間具有絕對基準坐標系(整體坐標系)Sxyz。在三維空間中按照絕對基準坐標系Sxyz而構建了三維運動分析模型26。三維運動分析模型26的直線27通過支點28(坐標X)而被點約束。直線27圍繞支點28作為振子而進行三維動作。支點28的位置可以移動。在此，按照絕對基準坐標系Sxyz，直線27的重心29的位置由坐標\確定，球桿頭13c的位置由坐標Xh確定。
[0041]三維運動分析模型26相當于將揮桿時的高爾夫球桿13模型化后的模型。振子的直線27反映高爾夫球桿13的桿身13a。直線27的支點28反映握柄13b。慣性傳感器12被固定于直線27上。按照絕對基準坐標系Sxyz，慣性傳感器12的位置由坐標Xs確定。慣性傳感器12輸出加速度信號以及角速度信號。加速度信號中，確定去除了重力加速度g的影響后而得到的加速度，
[0042]數學式I
[0043]CJijr - g)
[0044]在角速度信號中確定角速度ω” ω2。
[0045]運算處理電路14同樣在慣性傳感器12上固定局部坐標系Σ3。局部坐標系Σ3的原點被設定在慣性傳感器12的檢測軸的原點上。局部坐標系Σ3的y軸與桿身13a的軸一致。局部坐標系13的1軸與由桿面(擊球面)的朝向所確定的擊球方向一致。因此，按照該局部坐標系Ss，支點的位置Isj由(0，Isjy,O)確定。同樣，在該局部坐標系Σ3上，重心29的位置Isg由(0，Isgy,O)確定，球桿頭13c的位置Ish由(0，Ishy,O)確定。
[0046]如圖3所示，運算處理電路14按照局部坐標系Σ3來確定球桿頭13c上的桿面31的姿態(tài)以及位置。在確定姿態(tài)以及位置時，在桿面31上設定第一測量點32以及第二測量點33。第一測量點32以及第二測量點33被配置在相互分離的位置上。在此，第一測量點32位于桿面31的根部34側端，第二測量點33位于桿面31的前部35側端。第一測量點32以及第二測量點33被配置在與地面G平行的水平面36內。因此，將第一測量點32以及第二測量點33相互連結的線段37在被投影到地面G上時能夠確定桿面31的朝向。第一測量點32以及第二測量點33只需被設定在與刻線38平行的線段上即可。
[0047](3)運算處理電路的結構
[0048]在圖4中，示意性地圖示了一個實施方式所涉及的運算處理電路14的結構。運算處理電路14具備位置檢測部41以及姿態(tài)檢測部42。位置檢測部41以及姿態(tài)檢測部42與慣性傳感器12連接。加速度信號從慣性傳感器12被供給至位置檢測部41。位置檢測部41根據三軸方向上的加速度針對每個采樣點即而對慣性傳感器12的位置進行計算。在計算位置時，針對每個檢測軸而對加速度進行二階積分。如此，對于每個檢測軸而確定位移的方向成分(X軸方向位移、y軸方向位移以及Z軸方向位移)。慣性傳感器12的位置由慣性傳感器12所固有的局部坐標系Ss的原點位置確定。
[0049]姿態(tài)檢測部42根據圍繞三軸的角速度針對每個采樣點而對慣性傳感器12的姿態(tài)進行計算。在計算時，根據角速度來確定旋轉矩陣Rs。
[0050]數學式2
λ 2 2 9、
W +X —y —z 2(xy-wz)2(xz+wj)
[0051]Rs= 2{xy+wz) w"~X2+y2~Z2 2(yz-wx)
、 2 2 2 2
2,{xz ~ wy)2{yz+wx) 雜— y +2
KJ
[0052]在此，在確定旋轉矩陣Rs時確定四元數Q。
[0053]數學式3
[0054]Q = (w, x, y, z)
θ
[0055]— OOS-"
2
COv ■ θ
[0056]X = 1^'Sm2
ων.θ
[0057]7 = -ρ|-.81Ι1 —
CO - O
[0058]Z = -TIX-Sm^
網 2
[0059]在此，角速度的大小通過下式來進行計算，
[0060]數學式4
[0061 ] |ω| =+ OQy2 + β)ζ2
[0062]其中，計測出的角速度[rad/s]由下式表示，
[0063]數學式5
[0064]ω = (φχ, (Qy, ωζ)
[0065]每單位時間At的變化角度[rad]通過下式來進行計算。
[0066]數學式6
[0067]0 =網
[0068]運算處理電路14具備靜止判斷部43以及擊打判斷部44。靜止判斷部43以及擊打判斷部44例如與慣性傳感器12連接。靜止判斷部43根據慣性傳感器12的輸出來確定高爾夫球桿13的靜止狀態(tài)。當慣性傳感器12的輸出低于閾值時，靜止判斷部43判斷為高爾夫球桿13的靜止狀態(tài)。對于閾值而言，只需設定能夠排除表示體動的微小振動的檢測信號的影響的值即可。當靜止判斷部43在預定期間內確認了靜止狀態(tài)時，輸出靜止通知信號。閾值例如只需被預先存儲于存儲裝置16中即可。只需通過輸入裝置21的操作而在存儲裝置16中獲取閾值即可。
[0069]擊打判斷部44根據慣性傳感器12的輸出來確定擊打的瞬間。在擊打的瞬間，與空揮時不同在高爾夫球桿13上作用有加速度及角速度。因此，在擊打的瞬間，慣性傳感器12的輸出將會紊亂。例如在確定的方向上觀察到較大的加速度。根據這種加速度的閾值來確定擊打的瞬間。當擊打判斷部44檢測到擊打時，輸出擊打通知信號。閾值例如只需被預先存儲于存儲裝置16中即可。只需通過輸入裝置21的操作而在存儲裝置16中獲取閾值即可。
[0070]運算處理電路14具備坐標變換部45。坐標變換部45與位置檢測部41、姿態(tài)檢測部42、靜止判斷部43以及擊打判斷部44連接。從位置檢測部41、姿態(tài)檢測部42、靜止判斷部43以及擊打判斷部44向坐標變換部45供給輸出。坐標變換部45通過確定實際空間的絕對基準坐標系Sxyz來確定球桿頭13c的桿面31的姿態(tài)以及位置。在確定姿態(tài)以及位置時，坐標變換部45按照局部坐標系Σ3來確定桿面31上的第一測量點32以及第二測量點33。第一測量點32以及第二測量點33的坐標值例如只需被預先存儲于存儲裝置16中即可。只需通過輸入裝置21的操作而在存儲裝置16中獲取閾值即可。坐標變換部45對局部坐標系13的坐標值實施坐標變換，并按照絕對基準坐標系Sxyz來確定第一測量點32以及第二測量點33。在坐標變換時，坐標變換部45針對每個采樣點來確定旋轉矩陣Rs。從計測開始起的慣性傳感器12的姿態(tài)變化相當于從計測開始起到計算時為止的旋轉矩陣Rs的累計值。坐標變換部45能夠針對每個采樣的時刻而將坐標變換后的第一測量點32的坐標值以及第二測量點33的坐標值保存在臨時保存存儲器46中。
[0071]運算處理電路14具備靜止時分析部47以及擊打時分析部48。靜止時分析部47以及擊打時分析部48與坐標變換部45連接。從坐標變換部45向靜止時分析部47以及擊打時分析部48供給輸出。坐標變換部45根據來自靜止判斷部43的靜止通知信號的接收，而向靜止時分析部47供給坐標變換后的第一測量點32的坐標值以及第二測量點33的坐標值。同樣，坐標變換部45根據來自擊打判斷部44的擊打通知信號的接收，而向擊打時分析部48供給坐標變換后的第一測量點32的坐標值以及第二測量點33的坐標值。
[0072]靜止時分析部47具備姿態(tài)確定部51以及位置確定部52。姿態(tài)確定部51在靜止時(即瞄球時)通過絕對基準坐標系Sxyz來確定桿面31的姿態(tài)。在確定姿態(tài)時，例如如圖5所示，姿態(tài)確定部51通過第一線段LI而將靜止時的第一測量點32 = rh(0)以及第二測量點33 = rt (O)相互連結。通過第一線段LI來確定桿面31的姿態(tài)。此時，第一線段LI在絕對基準坐標系Sxyz內被投影到與y軸正交的水平面(沿與地面G平行延展的面)上。
[0073]位置確定部52確定在靜止時在絕對基準坐標系Sxyz內與桿面31正交的第二線段L2。第二線段L2在第一測量點32 = rh(O)處與桿面31垂直交叉。在確定第二線段L2時，位置確定部52確定第一線段LI。位置確定部52在第一測量點32沿第一線段LI的垂直方向設定第二線段L2。第二線段L2表示所謂的瞄準線。即，第二線段L2表示與擊球的目標地點相連的直線前進方向。此時，第二線段L2與第一線段LI相同，在絕對基準坐標系Sxyz內被投影到與y軸正交的水平面上。
[0074]擊打時分析部48具備姿態(tài)確定部53以及軌跡確定部54。姿態(tài)確定部53在擊打時在絕對基準坐標系Sxyz中確定桿面31的姿態(tài)。在確定姿態(tài)時，例如如圖5所示，姿態(tài)確定部53通過第三線段L3連結擊打時的第一測量點32 = rh(imp)以及第二測量點33 =rt(imp)。通過第三線段L3來確定擊打時的桿面31的姿態(tài)。此時，與上述情況相同，第三線段L3在絕對基準坐標系Sxyz內被投影到與y軸正交的水平面上。
[0075]軌跡確定部54在擊打時在絕對基準坐標系Sxyz中確定第一測量點32的移動軌跡。在確定移動軌跡時，軌跡確定部54確定在擊打時表示第一測量點32的位置rh(imp)的絕對基準坐標系Sxyz上的第一坐標點P1、和在擊打前由采樣點表示第一測量點32的位置rh(imp -1)的絕對基準坐標系Sxyz上的第二坐標點P2。在此，即將擊打前的采樣點被分配到第二坐標點P2上。第一坐標點Pl與第二坐標點P2通過第四線段L4而被相互連結。通過第四線段L4來確定移動軌跡的方向。此時，與上述情況相同，第四線段L4在絕對基準坐標系Sxyz內被投影到與y軸正交的水平面上。
[0076]運算處理電路14具備判斷部55。判斷部55根據桿面31的姿態(tài)的信息以及高爾夫球桿13的移動軌跡的信息而對擊球的彈道的種類進行判斷。在此，判斷部55包括桿面角計算部56以及入射角計算部57。桿面角計算部56與靜止時分析部47的姿態(tài)確定部51以及擊打時分析部48的姿態(tài)確定部53連接。從姿態(tài)確定部51、53向桿面角計算部56供給輸出。桿面角計算部56相對于靜止時的桿面31而對擊打時的桿面31的角度(桿面角)Φ進行計算。在計算角度Φ時，在絕對基準坐標系Sxyz的水平面內在由姿態(tài)確定部51確定的第一線段LI和由姿態(tài)確定部53確定的第三線段L3之間對角度進行測量。桿面角計算部56輸出第一角度信息數據。第一角度信息數據確定桿面31的角度Φ。
[0077]入射角計算部57與靜止時分析部47的位置確定部52以及擊打時分析部48的軌跡確定部54連接。從位置確定部52以及軌跡確定部54向入射角計算部57供給輸出。入射角計算部57對相對于靜止時在桿面31的第一測量點32處與桿面31正交的線段即第二線段L2的、相對的移動軌跡的角度Θ進行計算。在計算角度Θ時，在絕對基準坐標系Sxyz的水平面內在由位置確定部52確定的第二線段L2和由軌跡確定部54確定的第四線段L4之間對角度進行測量。入射角計算部57輸出第二角度信息數據。第二角度信息數據確定移動軌跡的角度Θ。
[0078]判斷部55包括圖像數據生成部58。圖像數據生成部58與桿面角計算部56以及入射角計算部57連接。供給第一角度信息數據以及第二角度信息數據被供給至圖像數據生成部58。圖像數據生成部58根據所供給的桿面31的角度以及移動軌跡的角度而生成圖像數據，所述圖像數據確定在視覺上表示所分配的彈道的種類的圖像。在生成圖像數據時，圖像數據生成部58從存儲裝置16中取得背景圖像數據。背景圖像數據確定正交坐標的圖像。在正交坐標中，例如如圖6所示，桿面31的角度Φ被分配到一個的坐標軸(X軸)上，移動軌跡的角度Θ被分配到另一個坐標軸(y軸)上。正交坐標被分割成三行三列的九個區(qū)域SI?S9。針對每個區(qū)域SI?S9而分配彈道的種類。直線前進方向的彈道“直球(Straight) ”被分配到九個區(qū)域SI?S9之中的中央的區(qū)域S5。在此，對于右手擊球的高爾夫球手而言，當從中央的區(qū)域S5起在維持桿面31的角度的同時移動軌跡的角度朝正方向增加時，分配彈道“推球(Push) ” (區(qū)域S4)，同樣當從中央的區(qū)域S5起在維持桿面31的角度的同時移動軌跡的角度朝負方向減少時，分配彈道“拉球(Pull) ” (區(qū)域S6)。如此，對中央三列的區(qū)域S4、S5、S6分配了彈道的種類。當分別維持“推球” “直球” “拉球”的移動軌跡不變而桿面31的角度朝正方向增加時，“右推右曲球(Push Slice)” “右曲球(slice) ”“小右曲球(fade) ”分別被分配至右三列的區(qū)域S1、S2、S3，當分別維持“推球”“直球” “拉球”的移動軌跡不變而桿面31的角度朝負方向增加時，“小左曲球(Draw) ” “左曲球(Hook) ” “左拉左曲球(Pull Hook) ”分別被分配至左三列的區(qū)域S7、S8、S9。如圖7所示，如果是右手擊球的高爾夫球手，隨著擊球的拐曲程度向外側增大，而確定“推球”的彈道61、“小右曲球”的彈道62以及“右曲球”的彈道63，隨著擊球的拐曲程度向內側逐漸增大，而規(guī)定了 “拉球”的彈道64、“小左曲球”的彈道65以及“左曲球”的彈道66。
[0079]圖像數據生成部58在正交坐標的圖像上描繪計測值。如圖6所示，描繪的圖像與九個區(qū)域SI?S9重疊。在每次確定了桿面31的角度Φ以及移動軌跡的角度Θ時，圖像數據生成部58根據桿面31的角度Φ以及移動軌跡的角度Θ而在正交坐標上形成表示描繪點68a的圖像。此時，在視覺上區(qū)別于過去的描繪點68b而描繪出最新的描繪點68a。在此，最新的描繪點68a在視覺上以第一特征而被標注，過去的描繪點68b以區(qū)別于第一特征的第二特征而被標注。在標注這種特征時，例如只需使描繪點的形狀或顏色不同即可。在此，最新的描繪點68a以“叉形”標記而被標注，相當于履歷的過去的描繪點68b以四方框標記而被標注。當以第一特征來描繪最新的描繪點68a時，之前以第一特征描繪的描繪點68b將被改寫為第二特征。如此，能夠始終將最新的描繪點68a與其他描繪點68b區(qū)別開。
[0080]在此，圖像數據生成部58形成目標區(qū)域69的圖像，所述目標區(qū)域69與九個區(qū)域SI?S9重疊，并確定用戶設為目標的彈道。這種目標區(qū)域69例如能夠通過輸入裝置21的操作而從存儲裝置16中獲取。如此，能夠在正交坐標的圖像上顯示用戶設為目標的彈道。
[0081](4)高爾夫揮桿分析裝置的動作
[0082]對高爾夫揮桿分析裝置11的動作進行簡單說明。首先，對高爾夫球手的高爾夫揮桿進行測量。在計測之前，所需的信息從輸入裝置21被輸入至運算處理電路14。在此，按照三維運動分析模型26，加快基于局部坐標系Σ3的支點28的位置Isj、第一測量點32的位置及第二測量點33的位置、以及慣性傳感器12的初始姿態(tài)的旋轉矩陣R°、高爾夫球手設為目標的彈道等的輸入。所輸入的信息例如通過特定的標識符而被管理。標識符只需對特定的高爾夫球手進行識別即可。
[0083]在測量之前，將慣性傳感器12安裝于高爾夫球桿13的桿身13a上。慣性傳感器12以無法相對位移的方式被固定在高爾夫球桿13上。在此，慣性傳感器12的檢測軸中的一個與桿身13a的軸一致。慣性傳感器12的檢測軸中的一個與由桿面31的朝向確定的擊球方向一致。
[0084]在執(zhí)行高爾夫揮桿之前，開始慣性傳感器12的計測。在動作開始時，慣性傳感器12被設定為預定的位置以及姿態(tài)。這些位置以及姿態(tài)相當于由初始姿態(tài)的旋轉矩陣妒確定的位置及姿態(tài)。慣性傳感器12以確定的采樣間隔持續(xù)對加速度以及角速度進行計測。采樣間隔規(guī)定計測的分辨率。慣性傳感器12的檢測信號被實時發(fā)送至運算處理電路14。運算處理電路14接收確定慣性傳感器12的輸出的信號。
[0085]聞爾夫揮桿由貓球開始，從上揮桿起揮落，經由擊打，送桿，然后收桿。聞爾夫球桿13被揮動。當被揮動時，高爾夫球桿13的姿態(tài)隨著時間軸而發(fā)生變化。慣性傳感器12根據高爾夫球桿13的姿態(tài)沿局部坐標系Σ3的三個軸對加速度進行檢測，并圍繞局部坐標系Σ3的三個軸而對角速度進行檢測。輸出確定加速度以及角速度的檢測信號。位置檢測部41在絕對基準坐標系Sxyz內對慣性傳感器12的位置即局部坐標系Σ3的原點的位置進行計算。姿態(tài)檢測部42根據角速度針對每個采樣點而對旋轉矩陣Rs進行計算。坐標變換部45根據旋轉矩陣Rs而對局部坐標系Σ3的第一測量點32以及第二測量點33的坐標值實施坐標變換，以絕對基準坐標系Sxyz的坐標值來確定第一測量點32以及第二測量點33。
[0086]當在瞄球時高爾夫球桿13靜止時，靜止判斷部43檢測出高爾夫球桿13的靜止狀態(tài)。靜止判斷部43輸出靜止通知信號。坐標變換部45根據靜止通知信號的接收，將按照絕對基準坐標系Sxyz確定第一測量點32以及第二測量點33的坐標值的位置信號向靜止時分析部47輸出。靜止時分析部47根據第一測量點32以及第二測量點33的坐標值，通過第一線段LI來確定桿面31的姿態(tài)。同樣，靜止時分析部47根據第一測量點32以及第二測量點33的坐標值來確定第二線段L2即瞄準線。
[0087]在揮桿動作中，擊打判斷部44對擊打進行檢測。擊打判斷部44輸出擊打通知信號。坐標變換部45根據擊打通知信號的接收，將按照絕對基準坐標系Sxyz確定擊打時的第一測量點32以及第二測量點33的坐標值的位置信號、和按照絕對基準坐標系Sxyz確定由即將擊打前的采樣確定的第一測量點32的坐標值的位置信號向擊打時分析部48輸出。擊打時分析部48根據第一測量點32以及第二測量點33的坐標值，通過第三線段L3來確定桿面31的姿態(tài)。同樣，擊打時分析部48根據第一坐標點Pl以及第二坐標點Ρ2來確定第四線段L4。
[0088]桿面角計算部56對第一線段LI與第三線段L3之間的角度進行計算。所計算出的角度被發(fā)送至圖像數據生成部58。入射角計算部57對第二線段L2與第四線段L4之間的角度進行計算。所計算出的角度被發(fā)送至圖像數據生成部58。圖像數據生成部58生成確定正交坐標的圖像的圖像數據。其結果為，如圖6所示，針對每個描繪點68a、68b而確定了彈道的種類。
[0089]擊球的彈道通過擊打時的桿面31的姿態(tài)以及移動軌跡來進行推斷。根據桿面31的姿態(tài)以及移動軌跡的組合來決定彈道的種類。當在視覺上提示了彈道的種類時，高爾夫球手能夠針對每種彈道而產生彈道的影像。與單純的數值的提示相比，能夠有效地向高爾夫球手傳遞彈道的影像。根據這種影像，高爾夫球手能夠有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0090]在該高爾夫揮桿分析裝置11中，在擊打時確定桿面31的姿態(tài)以及移動軌跡。在確定時，慣性傳感器12的輸出根據旋轉矩陣Rs從慣性傳感器12所固有的局部坐標系Σ3被坐標變換為絕對基準坐標系2xyz。此時，絕對基準坐標系Sxyz由靜止時的桿面31確定。通常情況下，在進行揮桿動作時，高爾夫球手預先在擊打的位置處以確認高爾夫球桿13的桿面31的姿態(tài)而靜止。根據桿面31的姿態(tài)來設定瞄準線。由于以這種靜止時的桿面31為基準來確定擊打時的桿面31的姿態(tài)以及移動軌跡，因此不受高爾夫球手的身體的朝向的影響，根據揮桿動作來確定彈道的種類。如此，由于不受身體的朝向影響地實施揮桿動作的分析，因此高爾夫球手能夠更有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0091]特別是，在區(qū)分彈道時，相對于靜止時的桿面31而對擊打時的桿面31的角度進行計算。根據這種角度的計算，擊球的彈道根據角度的正負及大小而被非常細致地分類。另外，由于相對于由靜止時的桿面31決定的瞄準線而對移動軌跡進行的角度進行計算，因此，同樣擊球的彈道根據角度的正負及大小而被非常細致地分類。其結果為，高爾夫球手能夠更有效地對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0092]在確定第一測量點32的移動軌跡時，確定在擊打時表示桿面31的位置的絕對基準坐標系Sxyz上的第一坐標點P1、和在擊打之前由采樣點表示第一測量點32的位置的絕對基準坐標系Sxyz上的第二坐標點P2。在計算瞄準線與移動軌跡的角度時，確定第一坐標點Pl以及第二坐標點P2。通過含有第一坐標點Pl以及第二坐標點P2的第四線段L4來確定移動方向上的矢量。如此，可靠地計算出移動軌跡的角度。
[0093]如上所述，在計算桿面31的角度以及移動軌跡的角度時，第一線段L1、第二線段L2、第三線段L3以及第四線段L4在絕對基準坐標系Sxyz內被投影到水平面上。如此，與水平面正交的z軸在計算處理中被省略。從而計算處理被簡化。
[0094]在由圖像數據確定的正交坐標中，通過一個坐標軸來表示桿面31的角度，并通過另一個坐標軸來表示移動軌跡的角度。此外，正交坐標被分割為三行三列的九個區(qū)域Si?S9，彈道的種類被分別分配到各個區(qū)域SI?S9。此時，直線前進方向的彈道被分配至九個區(qū)域SI?S9中的中央的區(qū)域S5。當實施揮桿動作時，根據桿面31的角度以及移動軌跡的角度來決定該揮桿動作的彈道。彈道被描繪在正交坐標上。因此，高爾夫球手能夠根據桿面31的角度及移動軌跡的角度而容易地識別出彈道的種類。與單純的數值的提示相比，能夠有效地向高爾夫球手傳遞彈道的影像。
[0095]在由圖像數據確定的正交坐標中，還包含與九個區(qū)域SI?S9重疊，并確定高爾夫球手設為目標的彈道的目標區(qū)域69。高爾夫球手能夠在揮桿動作的測量之前設定成為目標的彈道。當實施揮桿動作時，高爾夫球手能夠通過圖像容易地觀察到由揮桿動作確定的彈道與設為目標的彈道的一致或偏差。如此，高爾夫球手能夠通過試行錯誤而對揮桿的姿態(tài)加以改進。
[0096]另外，在由圖像數據確定的正交坐標中，當基于最新的揮桿動作并根據桿面31的角度以及移動軌跡的角度而對描繪點68a、68b進行顯示時，以在視覺上區(qū)別于過去的描繪點68b的方式對最新的描繪點68a進行顯示。在圖像中殘留有過去的描繪點68b。因此，高爾夫球手能夠在視覺上確認桿面31的角度以及移動軌跡的角度的履歷。在確認履歷時，最新的彈道的描繪點68a在視覺上區(qū)別于過去的彈道的描繪點68b。即使殘留有多個描繪點68a、68b，高爾夫球手也能夠容易地提取出由最新的揮桿動作形成的描繪點68a。
[0097]例如，左手擊球的高爾夫球手的彈道相對于右手擊球的高爾夫球手的彈道相當于是互換了外側以及內側的彈道。因此，優(yōu)選為，對正交坐標的區(qū)域SI?S9分配與左手擊球的高爾夫球手一致的顯示。在左手擊球的高爾夫球手用的情況下，“拉球” “直球” “推球”的彈道被分配至中央三列的區(qū)域S4、S5、S6。當在分別維持“拉球” “直球” “推球”的移動軌跡不變的同時桿面31的角度朝正方向增加時，“左拉左曲球” “左曲球” “小左曲球”分別被分配至右三列的區(qū)域S1、S2、S3，當在分別維持“拉球” “直球” “推球”的移動軌跡不變的同時桿面31的角度朝負方向增加時，“小右曲球” “右曲球” “右推右曲球”分別被分配至左三列的區(qū)域S7、S8、S9。
[0098]除此以外，擊球的彈道也可以被簡單分類。例如，彈道可以根據桿面31的角度Φ而被分類為“左曲球” “直球” “右曲球”。在這種情況下，只需將正交坐標沿一個坐標軸三分即可?；蛘邚椀酪部梢愿鶕苿榆壽E的角度Θ而被分類為“推球” “直球”“拉球”。在這種情況下，只需將正交坐標沿著一個坐標軸三分即可。
[0099]另外，擊球的彈道的通知并不限定于上述的畫面顯示，在通知彈道的種類時，例如還可以使用聲音或振動。只需針對每一個彈道分配不同種類的聲音或不同種類的震度模式即可。在實施基于聲音的通知時，高爾夫揮桿分析裝置11只需具備例如被裝配在高爾夫球桿13或者被佩戴于用戶上的揚聲器即可。在實施基于振動的通知時，高爾夫揮桿分析裝置11只需具備例如被裝配在高爾夫球桿13的握柄13b上或被佩戴于用戶上的振動器即可。
[0100]此外，在以上的實施方式中，運算處理電路14的各個功能模塊根據高爾夫揮桿分析軟件程序17的執(zhí)行而被實現(xiàn)。但是，各個功能模塊也可以不依賴于軟件處理而由硬件來實現(xiàn)。除此以外，高爾夫揮桿分析裝置11也可以被應用于以手握的方式進行擺動的運動器具(例如，網球拍、乒乓球拍、棒球棍)的揮擊分析中。
[0101]雖然如上所述對本實施方式進行了詳細說明，但對于本領域技術人員來說能夠很容易理解出未實質脫離本發(fā)明的創(chuàng)新部分以及效果的多種改變。因此，這種變形例全部包含于本發(fā)明的范圍內。例如，在說明書或者附圖中，至少一次與更廣義或者同義的不同用語一起記載的用語，在說明書或者附圖的任何部位均能夠被替換為不同的用語。另外，慣性傳感器12、高爾夫球桿13、運算處理電路14、三維運動分析模型26的結構以及動作也不限定于本實施方式中所說明的情況，能夠進行各種改變。
[0102]符號說明
[0103]11運動分析裝置(高爾夫揮桿分析裝置);12慣性傳感器；13運動器具(高爾夫球桿)；14計算機(運算處理電路)；17運動分析程序(高爾夫揮桿分析軟件程序)；31擊球面(桿面)；48擊打時分析部；55判斷部；68a最新的描繪點；68b過去的描繪點；L2線段(第二線段)；P1第一坐標點；P2第二坐標點；S1?S9區(qū)域；Φ擊球面的角度；Θ移動軌跡的角度。
【權利要求】
1.一種運動分析方法，其特征在于，包括: 使用慣性傳感器的輸出，來確定擊打時的運動器具的擊球面的姿態(tài)的工序； 使用所確定的所述擊球面的姿態(tài)的信息，而對擊球的彈道的種類進行判斷的工序。
2.一種運動分析方法，其特征在于，包括: 使用慣性傳感器的輸出，來確定從擊打前到擊打時的運動器具的移動軌跡的工序； 使用所確定的移動軌跡的信息，而對擊球的彈道的種類進行判斷的工序。
3.—種運動分析方法，其特征在于，包括: 使用慣性傳感器的輸出，來確定擊打時的運動器具的擊球面的姿態(tài)的工序； 使用所述慣性傳感器的輸出，來確定從擊打前到擊打時的所述運動器具的移動軌跡的工序； 使用所確定的所述擊球面的姿態(tài)以及所述運動器具的移動軌跡的信息，而對擊球的彈道的種類進行判斷的工序。
4.如權利要求1或3所述的運動分析方法，其特征在于， 包括使用慣性傳感器的輸出，來確定運動開始前的運動器具的擊球面的初始姿態(tài)的工序，并且包括確定相對于所述擊球面的初始姿態(tài)的、所述擊打時的所述擊球面的姿態(tài)的工序。
5.如權利要求2或3所述的運動分析方法，其特征在于， 包括使用慣性傳感器的輸出，來確定運動開始前的運動器具的擊球面的初始位置的工序。
6.如權利要求4所述的運動分析方法，其特征在于， 包括對相對于所述運動開始時的所述擊球面的、所述擊打時的所述擊球面的角度的變化進行計算的工序。
7.如權利要求5所述的運動分析方法，其特征在于， 包括在確定所述移動軌跡時，確定第一坐標點和第二坐標點的工序，所述第一坐標點為表示所述擊打時的所述擊球面的位置的坐標點，所述第二坐標點為通過所述擊打之前的采樣點來表示所述擊球面的位置的坐標點。
8.如權利要求5所述的運動分析方法，其特征在于， 包括對相對于如下線段的、所述擊打時的所述移動軌跡的入射角度進行計算的工序，所述線段為，在所述靜止時的所述擊球面的所述位置處與所述擊球面正交的線段。
9.如權利要求7所述的運動分析方法，其特征在于， 包括對相對于如下線段的、所述擊打時的所述移動軌跡的入射角度進行計算的工序，所述線段為，在所述靜止時的所述擊球面的所述位置處與所述擊球面正交的線段。
10.如權利要求3所述的運動分析方法，其特征在于， 包括對判斷所述擊球的彈道的種類的結果進行顯示的工序。
11.如權利要求10所述的運動分析方法，其特征在于， 包括用一個坐標軸來表示所述擊球面的姿態(tài)，用另一個坐標軸來表示所述擊打時的所述移動軌跡的狀態(tài)的工序。
12.如權利要求11所述的運動分析方法，其特征在于， 包括將所述一個坐標軸分割為多個區(qū)域，并將所述另一個坐標軸分割為多個區(qū)域，從而進行矩陣顯示的工序。
13.如權利要求12所述的運動分析方法，其特征在于， 包括向所述矩陣顯示中的中央的區(qū)域分配直線前進方向的擊球的彈道并進行顯示的工序。
14.如權利要求11所述的運動分析方法，其特征在于， 包括以重疊的方式對包含目標區(qū)域的圖像進行顯示的工序，所述目標區(qū)域為，對被用戶設為目標的擊球的彈道進行確定的區(qū)域。
15.如權利要求11所述的運動分析方法，其特征在于， 包括在根據最新的揮桿動作而對描繪點進行顯示時，以在視覺上區(qū)別于過去的描繪點的方式而對最新的描繪點進行顯示的工序。
16.一種運動分析裝置，其特征在于，具備: 擊打時分析部，其使用慣性傳感器的輸出，來確定擊打時的運動器具的擊球面的姿態(tài)，并且確定從擊打前到擊打時的所述運動器具的移動軌跡； 判斷部，其使用所確定的所述擊球面的姿態(tài)以及所述運動器具的移動軌跡的信息，而對擊球的彈道的種類進行判斷。
【文檔編號】A63B69/36GK104225899SQ201410284019
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權日:2013年6月21日
【發(fā)明者】佐藤雅文, 澀谷和宏, 野村和生, 小平健也 申請人:精工愛普生株式會社