JP2002210055A

JP2002210055A - スイング測定システム

Info

Publication number: JP2002210055A
Application number: JP2001009320A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kawamura; 英二川村; Susumu Nakayama; 進中山; Masanobu Minami; 雅修南
Original assignee: SAIBUAASU KK; Maruman Golf Co Ltd
Current assignee: SAIBUAASU KK; Maruman Golf Co Ltd
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】スイングを測定し評価する動作分析システム
において、測定結果の判定の容易性を高め、さらには複
数のスイングに関して瞬時のうちに各スイングの特性の
違いを認識することができ、その結果をもとにスイング
の指導や器具の適切な選択を行うこと。【解決手段】器具を把持して行うスイング動作を評価
するシステムにおいて、被験者の身体および把持された
器具の一方または双方の複数部位の座標を時系列で測定
し、任意時刻における前記複数部位の座標点群と前記任
意時刻の直前時刻における前記複数部位の座標点群を頂
点とする複数の面より多角形状を生成し、前記多角形状
によりスイング動作の一部始終を動作表現多角形状とし
て表現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人間が器具を把持
してスイングする動作を測定し評価する作業を高精度で
かつ容易に行うための測定結果の出力手段や表示手段を
持つスイング測定システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人間が器具を把持してスイングする動作
を伴う運動におけるスイング動作の目的は、器具で打撃
目標物を打撃し、その打撃目標物を運動を行う者の意図
する方向の意図する地点まで意図する速度や意図する軌
跡で到達せしめることにある。

【０００３】当該運動の例としてはゴルフ、野球、テニ
ス、卓球、バドミントン、ホッケー、アイスホッケー、
ゲートボール、クリケットなどがある。当該運動におけ
る器具とは一般にクラブ、バット、ラケット、スティッ
クなどと称されており、使用者が把持するグリップ部
と、目標物を打撃するボールやシャトルコックなどの対
象物を打撃する打撃部、グリップ部と打撃部を連結する
部位、にて構成されている。当該運動における打撃目標
物とは一般にボール、シャトルコック、パックなどと称
されるものである。

【０００４】当該運動において、前記スイング動作の目
的を達成するためには、スイング動作を何らかの方法で
測定評価し、その結果をもとにスイング動作の欠点を改
善することや、もしくはスイング動作の特徴に対して器
具を最適化することが有効である。従って、従来からス
イング動作の測定評価はさまざまな方法で行われてい
る。

【０００５】スイング動作の測定評価方法として最も一
般的なのは、コーチやインストラクター等と呼ばれるそ
の運動の指導者や経験者等が評価者となり、運動を行う
者のスイング動作を目視観測し評価を行う方法である。
この際、スイング動作を直接見るのではなく、写真やＶ
ＴＲ画像として撮影した画像を見て評価することも多
い。しかし、目視ではスイング動作の子細を知ることは
不可能であり、評価も主観的であるため、測定精度や評
価精度は著しく劣る。

【０００６】この問題を解決する測定方法として、人間
の動作をＶＴＲやＣＣＤカメラ等で撮像し、その画像を
コンピュータに取り込み計算処理することにより、人間
の動作形態を時系列的な空間座標値として記録する動作
測定システムが開発されている。この動作システムにお
いては、ひとつの動作を複数の方向から撮像することに
より、動作形態の３次元空間座標値を得ることも可能で
ある。そして、これら空間座標値データすなわち図１に
示すような測定座標点群を用い、図２に示すようなステ
ィックピクチャーさらにはアニメーション等のコンピュ
ータグラフィックスとしてスイング中の身体や器具の動
きを画面表示させることや、スイング中の特定時刻にお
ける身体および器具の動く方向や速度等を計算により求
めることができる。この動作測定システムを用いてスイ
ング動作を測定することにより、スイング中の身体や器
具の動きを客観的かつ定量的に知ることができ、前記目
視観測によるスイング測定および評価方法の精度的な問
題を著しく向上させることができる。

【０００７】しかし、前記動作分析システムは、評価者
が必要とする定量的情報を計算により導き出すにはそれ
相応の数学的ノウハウが必要とされ、評価値抽出の容易
性に欠けている。また、前記定量的情報は数値やグラフ
として表示されるが、それらの表示内容を正しく認識し
さらに判定するにはそれ相応の工学的ノウハウが必要と
され、評価値認識および評価価値判定の容易性に欠けて
いる。

【０００８】ところで、前記動作分析システムは、前述
のように測定データから動作形態をスティックピクチャ
ーもしくはアニメーションといったコンピュータグラフ
ィックスにて画像表示させる手段を有するが、複数の動
作形態を比較するという目的には相応しくない。図３
に、２つの動作を測定して得られた２つのスティックピ
クチャーを重ねて画像表示させた例を示すが、各々の動
作形態が認識できないばかりか、両者の特性の違いにつ
いても容易に判定できない。また、図４には前記２つの
スティックピクチャーを同一画面上の左右に各々表示し
た例を示すが、各々の動作形態は個別に認識できるが両
者の特性差を判定するのは難しい。

【０００９】前記動作分析システムにおける前記問題を
対応するために、複数の動作において重要な意味を持つ
部分だけを抽出し、それら複数の抽出部分のみを重ねて
画像表示することが一般的である。図５には２つのスイ
ングにおける器具の動きのみを抽出し、両者を重ねて画
像表示した例を示す。図５は図３に比べるとかなり見や
すくはなっているものの、評価者が２つの動作の特性差
を直感的に判断できるレベルにはない。

【００１０】一方、スイング動作測定の目的は０００４
にて記述した通り、スイング動作の欠点を改善するこ
と、もしくはスイング動作の特徴に対して器具を最適化
するために必要な情報を得ることである。その目的を達
成するためには、例えば被験者の測定データに基づくコ
ンピュータグラフィックスを上級者のものと比較するこ
とや、器具を代えてスイング動作して得た複数のコンピ
ュータグラフィックスを比較することが必要であり、従
ってスイング測定システムには複数の測定結果が容易に
比較表示でき、瞬時のうちに比較した測定結果間の特性
差を認識できる手段を有することが要求される。しかし
ながら従来の動作分析システムは０００８乃至０００９
に記述したがごとく、スイング測定システムとして必要
な「複数の測定結果が容易に、もしくは直感的に比較表
示できる手段」を有しないために、スイング測定器とし
ては不適格である。

【００１１】上述したように、従来の動作分析システム
は評価値抽出および評価値認識および評価価値判定の容
易性やスイング測定システムとしての的確性に欠けてお
り、使用範囲は大学や企業等の研究用途もしくは映画や
コンピュータゲーム等の映像製作用途に限られており、
スイング動作の訓練や器具の選択といった一般的なニー
ズには応えることができていない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の動作分析システムの問題点を解決するものである。
具体的には、スイングを測定し評価する動作分析システ
ムにおいて、測定結果の判定の容易性を高め、さらには
複数のスイングに関して瞬時のうちに各スイングの特性
の違いを認識することができ、その結果をもとにスイン
グの指導や器具の適切な選択を行うことができるという
ことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明に掛かるスイング測定装置は、被験者の身
体および把持された器具の一方または双方の複数部位の
座標を時系列で測定する手段を有し、かつ任意時刻にお
ける前記複数部位の座標点群と前記任意時刻の直前時刻
における前記複数部位の座標点群を頂点とする複数の面
より多角形状を生成する手段を有し、かつ前記多角形状
によりスイング動作の一部始終を動作表現多角形状とし
て表現することを特徴として構成されている。このと
き、前記複数部位の座標を３次元データとして測定し、
前記多角形状を複数のポリゴン面より生成された立体形
状とし前記動作表現多角形状を動作表現立体形状として
表現することにより、より測定および評価の精度を高め
ることができる。

【００１４】また、本発明に掛かるスイング測定装置
は、前記動作表現立体形状の任意時刻におけるポリゴン
面の面積、各辺長、内角、法線ベクトル、あらかじめ決
められた基準点座標値を特徴情報セットとし、前記任意
時刻の特徴情報セットとその直前直後時刻の特徴情報セ
ットとの変化量を算出した数値群を利用して、動作表現
立体形状を様々な表現方法で表すことを特徴として構成
されている。

【００１５】さらに、本発明に掛かるスイング測定装置
は、前記動作表現立体形状の表示において、前記器具を
使ったスイング動作の時系列実写映像を、記録時刻で同
期させて表示することを特徴として構成されている。

【００１６】さらにまた、本発明に掛かるスイング測定
装置は、前記動作表現立体形状の表示において、保持す
る器具、スイングする人物、時刻、場所の条件を変えて
計測した複数組の前記特徴情報セットを用いて同一画面
上に表示し比較することを特徴として構成されている。

【００１７】さらにまた、本発明に掛かるスイング測定
装置は、スイングに関して重要な複数部位の３次元座標
を時系列で測定する手段を有し、任意時刻における前記
複数部位の座標点群と前記任意時刻の直前時刻における
前記複数部位の座標点群を頂点とする複数のポリゴン面
の形状を取得し、その面積、各辺長、内角、法線ベクト
ル、基準点座標値を特徴情報セットとし、前記遷移要素
特徴情報セットを用いてスイングの一部または全体を定
量的に評価する手法を持つことを特徴として構成されて
いる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施の形態について図面を参
照して詳細に説明する。

【００１９】本発明によるスイング測定システムの構成
について、実施例を図６に示す。本実施例は、同図に示
すように被験者１０２を撮影する撮影装置１０１と、前
記撮影装置１０１により撮影した画像から測定部位の３
次元座標を計算する３次元座標計算手段１０３と、前記
３次元座標計算手段１０３により計算された３次元座標
群を記憶させる３次元座標群データ記憶手段１０４と、
前記３次元座標群データ記憶手段１０４に記憶された座
標群データより００１３にて述べた動作表現立体形状を
生成する動作表現立体形状生成手段１０５と、前記動作
表現立体形状生成手段１０５にて生成された動作表現立
体形状を出力する画像出力手段１０６と、前記３次元座
標群データ記憶手段１０４に記憶された座標群データよ
り００１４にて述べた特徴情報セットを計算する特徴情
報セット計算手段１０７と、前記特徴情報セット計算手
段１０７にて計算された特徴情報セットを表示出力する
特徴情報セット出力手段１０８にて構成されている。

【００２０】図６に示す本実施例において、撮影装置１
０１は被験者１０２が行うスイング動作を撮影する複数
台のカメラと複数台の照明装置を保有している。測定対
象となる部位の正確な座標値を撮影した画像から抽出し
やすくするために、被験者１０２が把持する器具および
身体の部位にはマーカを装着する。前記照明装置によ
り、各撮影フレームの画像に被験者が装着したマーカか
らの反射光が強調されて映るような撮影環境を整える。
撮影装置１０１は撮影した画像を電子的な画像データと
して３次元座標計算手段１０３に送る。被験者１０２に
は、コンピュータで画像処理を行うのに十分な画像を撮
影装置１０１にて撮影するに足りる反射特性を有する1
乃至複数のマーカを固定してある。３次元座標計算手段
１０３は撮影装置１０１から受け取った画像データをも
とに、画像処理で一般的に使用されるラベリング、ステ
レオ画像処理の手法を用いて前記マーカの３次元座標値
を算出する。３次元座標計算手段１０３で算出された数
値データ群は３次元座標群データ記憶手段１０４に記録
される。動作表現立体形状生成手段１０５は前記３次元
座標群データを用いて動作表現立体形状を生成し、その
動作表現立体形状は画像出力手段１０６により画面上に
表示されたり、もしくは紙に印刷されたり、もしくは３
次元プリンタで立体として形成されたり、もしくは電話
回線や電波を通じて測定場所から離れた所にある情報通
信端末に送られる。また、特徴情報セット計算手段１０
７は３次元座標群データ記憶手段１０４に記憶された３
次元座標群データから特徴情報セットを計算し、その特
徴情報セットは特徴情報セット出力手段１０８により数
値もしくは図もしくは文章もしくは音声等の形式で画面
上に表示されたり、もしくは紙に印刷されたり、もしく
は電話回線や電波を通じて測定場所から離れた所にある
情報通信端末に送られる。前記情報通信端末の例として
は、コンピュータ、携帯電話、ファックス、テレビ、ラ
ジオなどがある。

【００２１】また、本発明によるスイング測定システム
に使用する装置類について、実施例を図７に示す。本実
施例は、同図に示すように２台のカメラ２０２および２
０５と、２台の光源２０３および２０４と、コンピュー
タ２０１で構成されている。

【００２２】図７において、２台のカメラ２０２と２０
５は前述の撮影装置に該当し、これら２台のカメラは３
次元座標を計測するために必要な間隔をおいて設置さ
れ、さらにシャッターを切るタイミングが同期されてい
る。カメラを同期させるだけでなく、コンピュータ２０
１に装備した画像取り込みボードの同期も必要であり、
そのためには２枚の画像取り込みボード同士を同期させ
るか、または２台のカメラ映像を同時に取り込み可能な
１枚の画像取り込みボードを使用するなどの工夫が必要
である。また、前記カメラには、人物の一連の動きと器
具の一連の動きが収まるような画角のレンズが装着され
ている。スイングの動きを詳細に取り込むためには、速
いシャッタースピードで１秒間に撮影できる画像の枚数
が多いカメラと画像取り込みボードが必要であり、スイ
ングの形態によっては最低でも秒間１２０枚程度の取り
込み能力が求められる。また、各カメラには近赤外光の
みを透過する光学フィルターを装着し、赤外光を多く含
むマーカの反射光のみを明るく撮影できるようにしてあ
る。

【００２３】照明装置２０３と２０４は近赤外光を含む
光を発光する。マーカには光再帰性の高い素材を使用す
るため、照明装置２０３の設置位置は該照明装置の反射
光を取り込むカメラ２０２の間近としてある。同様に、
照明装置２０４も該照明装置の反射光を取り込むカメラ
２０５の間近に設置してある。

【００２４】スイング動作の最中に、マーカを設置する
部位によりマーカがカメラ２０２もしくは２０５の視野
から隠れてしまうことが起こりえる。したがって、前記
カメラ２０２および２０５は、スイング測定中に常に全
マーカがカメラ２０２および２０５の視野に入る位置に
設置しなければならない。また、測定の対象とする部位
によっては、カメラと照明のセット数を増やしたり、マ
ーカの装着部位を増やしたり、コンピュータの台数を増
やしたりすることも考えられる。カメラ、照明、コンピ
ュータの台数を増やす場合にはカメラおよび画像取り込
みボードの同期調整やカメラの位置調整が別途必要とな
る。

【００２５】コンピュータ２０１には前述の３次元座標
測定手段および３次元座標群データ記憶手段および動作
表現立体形状生成手段および画像出力手段および特徴情
報セット計算手段および特徴情報出力手段が組み込まれ
ている。

【００２６】なお、図６に示す構成にスイングの実画像
の撮影手段とその画像を取り込み画像表示する手段を加
えることにより、測定結果を評価する時にスイング実写
画像と動作表現立体形状を同一画面上に表示できるよう
になり、より評価容易性が増す。

【００２７】本実施例のスイング測定システムを評価す
るにあたり、本発明者らはゴルフスイングを研究の対象
として選んだ。なぜならゴルフスイングは、スイング動
作中の身体の延べ回転角度が他のスイング動作を伴う運
動に比べて比較的大きく、かつスイング時に把持する器
具のスイング中の動きや変形が他のスイング動作を伴う
運動で用いる器具に比べて比較的大きくかつ複雑であ
り、かつスポーツとしての特性上スイングの安定性に対
する要求が他のスイング動作を伴う運動に比べて比較的
強いからである。

【００２８】本発明者らは前述の測定機を用い、複数の
ゴルファ−を被験者として実際にスイングを測定した。
この測定にあたり、被験者に装着したマーカの位置を図
８に示す。図８において、マーカ３０１は被験者の左肩
に固定し、マーカ３０２は被験者の左肘に固定し、マー
カ３０３は被験者の左手首に固定し、マーカ３０４はゴ
ルフクラブシャフトの手元側に固定し、マーカ３０５は
ゴルフクラブシャフトの先端側に固定した。

【００２９】この時、スイング撮影中常に各マーカから
十分な反射光が得られるように、マーカの形状は球に
し、マーカ表面には高い光再帰性を持つ反射素材を貼り
付けた。また、マーカをクラブまたは身体の一部に固定
する際には、ゴムひも、ゴム帯、面ファスナー、針金な
どを使用して着脱を容易にし、かつ位置がズレないよう
にマーカと取り付け位置との接触面にゴムやスポンジな
どの滑り止め素材を取り付けた。さらに、マーカの大き
さ、重さはスイングに支障のないよう留意した。また、
ゴルフクラブの金属部分等光を反射しやすい部分には、
反射を抑えるために塗装する、反射性の低いテープでマ
スキングするなどの工夫を行った。

【００３０】また、スイング動作中にマーカがカメラ２
０２もしくは２０５の視野から隠れることを防ぐため
に、例えば手首にマーカを固定する際は、親指の根元あ
たりに装着しアドレスの状態で正面から映りやすいよう
にするなど固定位置の工夫を行った。また、例えば手首
の軸を正確に測定したい場合、骨の存在する位置を直接
マーキングすることは不可能なので、複数のマーカを手
首の周囲に取り付けそれらの位置重心を測定するなどの
工夫が必要である。

【００３１】ところで、より正確な測定を行うためには
各マーカの反射光を明瞭に取り込むことが必要である。
その方法として、カメラのシャッタースピードを速くす
ること、もしくは照明の光度を大きくすること、もしく
はマーカのサイズを大きくすることが考えられるが、シ
ャッタースピードの速いカメラは高価であり、照明の光
度が大きすぎると熱により精密機器であるカメラの動作
に支障をきたし、マーカが大きすぎると自然なスイング
動作に支障をきたす、など経済的もしくは物理的な弊害
を考慮し、適当な条件を用意する必要がある。

【００３２】図９に、カメラ２０２で撮影しコンピュー
タ２０１に画像データとして取り込んだスイングの映像
を示す。図９において、からの番号は、撮影画像の
時系列順位を示す。なお、測定においてはカメラ２０５
で撮影したスイングの映像も同時にコンピュータ２０１
に画像データとして取り込まれている。

【００３３】図９の画像において、輝度の高い部分が各
マーカである。一般的に画像処理で使用されるラベリン
グの手法により、輝度の高いピクセルの塊を抽出し重心
を求めることで、マーカの当該画像上の２次元座標値が
自動的に取得できる。この際、マーカ以外の物体、例え
ば照明設備や太陽の反射光などが画像に映り込む可能性
があるが、それらマーカ以外の物体に対応するピクセル
群を除去する処理を行った上でラベリング処理を行う必
要がある。また、測定中のマーカ固定部の速度とカメラ
のシャッタースピードの関係により、例えば図９のに
示す映像における最下部マーカのように、マーカの軌跡
が比較的長い斜線として撮影されることがある。こうし
た部分は輝度が低いため塊をとらえにくくなるので、ラ
ベリングで採用するしきい値を一時的に低くする処理を
施して塊をとらえる必要がある。

【００３４】一連のスイングにおけるマーカの座標値を
取得した後、どのマーカがどの部位に装着したものであ
るかを認識する必要がある。この処理を誤ると、左カメ
ラの画像で得られたクラブ先端の２次元座標値と、右カ
メラの画像で得られたクラブ手元の２次元座標値を用い
て誤った３次元座標値を求めてしまう事態が考えられ
る。そこで、２次元画像の段階で取得したマーカ座標値
に対応する部位を特定するために、記録時刻、各部位の
座標値、全部位の重心などを参考に、特別な計算処理を
行う必要がある。

【００３５】２台のカメラにより得られた２つの２次元
座標値から空間上の３次元座標値（X,Y,Z）を算出する
ために下記の計算式を利用した。 zw = 1÷（XR-XL）・・・式（１） Z = kA×zw×zw + kB×zw + kC・・・式（２） X = (XL - kXA)÷kXB*Z・・・式（３） Y = (YR - kYA)÷kYB*Z・・・式（４）但し、式（１）乃至（４）において、 X : 計算により取得する三次元空間X座標値 Y : 計算により取得する三次元空間Y座標値 Z : 計算により取得する三次元空間Z座標値 XL : 左の二次元画像で取得したX座標値 YL : 左の二次元画像で取得したY座標値 XR : 右の二次元画像で取得したX座標値 YR : 右の二次元画像で取得したY座標値 kA : 係数A kB : 係数B kC : 係数C kXA : 係数XA kXB : 係数XB kYA : 係数YA kYB : 係数YB なお、前記係数kA、kB、kC、kXA、kXB、kYA、kYBは画像
上の位置と実際の空間座標との関係に関する係数であ
る。

【００３６】前記３次元座標値の算出において用いられ
る係数ｋＡ乃至ｋＹＢを求めるために、ステレオ画像処
理において一般的に使用されるキャリブレーションの手
法を用いた。具体的には、あらかじめ測定された何箇所
かの３次元空間位置にマーカを置いて撮影を実施し、そ
の２次元画像におけるマーカの位置と実際にマーカを設
置した空間座標値を比較して係数を算出した。

【００３７】本発明者らは前述の手順により、各被験者
のスイングの３次元座標点群データを得た。図１は被験
者Aのスイングを測定した結果得られた３次元座標点群
をX-Y座標系で示した図であり、図２は図１を従来一般
的な表示方法として用いられているスティックピクチャ
−化した図である。

【００３８】さらに本発明者らは、従来一般的に行なわ
れている動作解析の手順に基づき、前記３次元座標点群
データの数値解析を行った。数値解析を行う場合は、最
初にどのような評価パラメータを算出し評価を行うかを
決める必要がある。本発明者らの過去のゴルフスイング
に関する知見から、スイングの動作分析を評価するにあ
たって重要な意味をもつ評価要素はスイング中の各部位
の時系列的な速度変化であると考え、その数値解析を行
った。図１０は前記被験者Ａのスイングにおけるスイン
グ中の各測定部位の時系列的な速度変化を示したグラフ
であり、横軸は時刻、縦軸は速度を示している。

【００３９】本発明者らは、被験者Ａ、Ｂ各々のスイン
グについて前記図２に示すようなスティックピクチャー
と前記図１０に示すようなグラフを被験者毎に作成し、
それらをゴルフレッスンを業とするゴルフインストラク
タ−らに見せ各被験者のスイング特性を個別評価および
比較評価させる実験１を行った。実験１の結果、それら
の図を時間をかけて見ればスイング特性を個別評価およ
び比較評価することは可能であるが、実際にスイング評
価を必要とするゴルフレッスンの現場においてそれらの
図を用いて評価判定を行うのは時間がかかりすぎるため
に実現性に欠け、不適切であるとの評価を得た。

【００４０】次に、本発明者らは前記被験者Ａ、Ｂ各々
のスイングの各３次元座標点群のデータから００１３に
て述べた動作表現立体形状を生成した。図１１に被験者
Ａのスイングの動作表現立体形状を示す。図１１におい
て４０１は動作表現立体形状の正面図であり、４０２は
被験者を示す定形のイラストである。前記定形イラスト
４０１の代わりにスイング実写画像やコンピュータグラ
フィックを表示することも可能である。また、同図にお
いて動作表現立体を構成する各ポリゴン面は各測定部位
の速度の大小により色分けされている。なお、各ポリゴ
ン面の色分けは速度のみならず加速度や角度など００１
４にて述べたスイング特性を表現する特徴情報の値の大
小により行うことができる。また、色分けをする場合の
色調設定も任意に設定することができ、例えばインパク
ト近くの速度変化を把握したいときには速度が一定以上
の大きさの数フレームのみを対象に色調が大きく変化す
るようにすると最大速度を得る位置がインパクトの手前
なのか後なのかを認識しやすくなるなど、より評価の容
易性を高めることができる。

【００４１】また、本システムにおいて動作表現立体形
状を画面上に表示する場合、評価者はコンピュータに接
続されたキーボードもしくはマウスからの操作で、あら
ゆる視野角度から動作表現立体形状を観察することや、
任意の測定部位のみの動作表現立体形状を表示すること
や、任意の測定時刻のみの動作表現立体形状を表示する
ことや、スティックピクチャー表示を併記することなど
表示方法の切り替えが可能である。図１２および図１３
は前記図１１に示す動作立体形状を異なる視野角度にて
表示したもので、図１２は被験者の頭上から観察した平
面図であり、図１３は被験者の飛球線後方から観察した
側面図である。また、図１２における動作表現立体形状
５０１はゴルフクラブシャフトのみの動作表現立体形状
を表示しており、図１３における動作表現立体形状６０
１はスイングのトップからインパクト直前までの時刻間
のゴルフクラブシャフトのみの動作立体表現にその他測
定部位のスティックピクチャーを併記して表示してい
る。図１２における５０１および図１３における６０２
は、各視野角度における被験者の位置や姿勢を示す定形
イラストもしくは実写画像もしくはコンピュータグラフ
ィックである。

【００４２】本発明者らは、前記被験者Ａ、Ｂ各々のス
イングについて前記図１１乃至図１３に示すような動作
表現立体形状をコンピュータの画面上で前述のゴルフイ
ンストラクタ−らに見せ各被験者のスイング特性を評価
させる実験２を行った。実験２において動作表現立体形
状はコンピュータの画面上に表示し、００４１にて記述
したようにコンピュータに接続されたキーボードもしく
はマウスからの操作で表示方法を切り替えられるように
した。実験２の結果、被験者Ａ、Ｂ各々のスイング特性
は、動作表現立体形状から直感的に判断することが可能
であり、スイングの即時評価が求められるゴルフレッス
ン現場での利用が十分に可能であるとの評価を得た。

【００４３】実験２において、前記ゴルフインストラク
タ−らが動作表現立体形状から直感的に判断し得た具体
的な内容は下記（１）乃至（７）に示す事項であるが、
その内容は何れも前記実験１では瞬時に判定することが
困難と評価された内容である。（１）図１１における動作表現立体形状を形成する各ポ
リゴン面の色の違いから、スイング中の各部位の速度変
化が直感的に判断できる。たとえば被験者Ａはインパク
ト時にシャフト部の速度が最大値となっており理想的で
ある。（２）図１１における動作表現立体形状を形成する各ポ
リゴン面の色の違いから、スイング中の各部位の速度の
関係が直感的に判断できる。たとえば被験者Aは腕が最
大速度に達した２撮影時刻後にシャフト先端側の速度が
最大となっている。これは、インパクトする前に腕を減
速させヒンジ効果を用いてシャフト先端側を走らせてい
ることの表れである。（３）図１１からシャフト先端側の水平方向に対する軌
道が容易に判定できる。例えば、被験者Aのインパクト
時におけるシャフト先端側の軌道は、水平方向に対して
上側から下側へ抜けていくいわゆるダウンブローの軌道
である。（４）図１１からシャフト先端側およびシャフト手元側
が描く軌道の楕円度合いの違いで、スイング動作に含ま
れる並進運動と回転運動の度合いがわかる。例えば、被
験者Aはダウンスイングからフォロースルーにかけての
前記軌道は飛球線方向に長い楕円形状に近いが、これは
被験者Aのスイング動作に飛球線後方から前方に向かう
並進運動が含まれていることを示す。（５）図１１から手首とシャフト手元側の座標を結んだ
線とシャフト先端側とシャフト手元側を結んだ線のなす
角度から、いわゆるコック動作が判定できる。例えば、
被験者Aの場合、ダウンスウィングでは前記角度の大き
さが小さく、インパクト直前から角度が大きくなりイン
パクト直後には再び小さくなっているが、これは被験者
Aが比較的強めのコック動作を行っていることの表れで
ある。（６）図１２からシャフト先端側の飛球線方向に対する
軌道が容易に判定できる。例えば、被験者Aのインパク
ト時におけるシャフト先端側の軌道は、飛球線方向に対
して内側（被験者側）から外側へ抜けていくいわゆるイ
ンサイドアウトの軌道である。（７）図１３からシャフト先端側軌道いわゆるスイング
プレーンといわれるものが容易に判定できる。例えば、
被験者Aのバックスイングにおけるスイングプレーンの
水平方向に対する角度は比較的小さく、フラットな軌道
であり、バックスイング時に腕を上方に振り上げる量が
比較的少なめであることがわかる。

【００４４】さらに本発明者らは、前記ゴルフインスト
ラクターらに前記被験者Ａ、Ｂのスイング特性を比較評
価させる実験３を行った。実験３において、本発明者ら
は比較評価の容易性を高めるために、被験者Ａ、Ｂ各々
のスイング測定の結果得られた各動作表現立体形状をコ
ンピュータの同一画面上に左右並列に表示し、コンピュ
ータに接続したキーボードもしくはマウスからの操作で
あらゆる視野角度から両動作表現立体形状を観察できる
ようにした。図１４に被験者Ａ、Ｂ各々の前記動作表現
立体形状の正面図を同一画面上に表示した例を示す。実
験３の結果、前記ゴルフインストラクターらは被験者
Ａ、Ｂのスイング特性を瞬時に比較評価することが可能
であり、スイングの即時評価が求められるゴルフレッス
ン現場での利用が十分に可能であるとの評価を得た。

【００４５】実験３において、前記ゴルフインストラク
ターらが前記被験者Ａ、Ｂのスイング特性の差を「被験
者Ａは、ダウンスイング時に体重移動させながら体を回
転させてスイングするタイプであり、腕を振る動作は余
り強くないが、被験者Ｂは、いわゆるスイングの軸を固
定したまま体を回転させるとともに腕を強く振ってスイ
ングするタイプである」と評価した。

【００４６】実験２もしくは実験３にて得られたスイン
グ特性に関する評価結果から、ゴルフインストラクター
は各被験者に対し、スイングの効率をより高めるスイン
グ方法を指導することや、スイングを改善しなくてもよ
り好ましい結果を得ることのできるゴルフクラブを選定
することが可能である。例えば、前記ゴルフインストラ
クターらは被験者Ａに対しては「バックスイングにおい
て体重を右サイドに十分に移動させ、かつダウンスイン
グにおいて体重が左方向に移りすぎないように注意をう
ながす必要がある。また、ゴルフクラブは長さが比較的
長いものを選択した方が飛距離が伸びるはずである。」
という指導方針を得、また被験者Ｂに対しては「ダウン
スイング時に身体の回転運動をスムーズに行ない、イン
パクト直前に身体の回転運動が止まらないように注意を
うながす必要がある。また、ゴルフクラブは重さが比較
的重めのものを選択した方が弾道の安定性が増すはずで
ある。」との指導方針を得た。

【００４７】また、本発明者らは、前記実験２および実
験３において前記ゴルフインストラクターらがスイング
特性について判定しえた内容を定量的な数値として把握
することは、例えばあるゴルファーにゴルフレッスンを
行う場合、どのような内容を優先して指導するか、もし
くはレッスンを行った結果スイングがどの程度変化した
かを判断するのに有効であると考えた。本発明者らは、
動作表現立体形状を構成するポリゴン面の特性を解析す
ることによりこの課題を解決した。

【００４８】図１５は上述したゴルフスイング中の器具
の動作表現立体を構成するポリゴン面の拡大図である。
このポリゴン面は、前記図６において器具に取り付けら
れた２つのマーカの座標点群から生成されている。図１
５において点Ａと点Ｂはスイング中のある時刻Tにおけ
る器具に取り付けた２つのマーカ座標であり、点Ｃと点
Ｄはその直後の時刻T’における前記２つのマーカ座標
である。これら４つの座標点を直線で結ぶと面ＡＢＤＣ
が得られるが、スイングの特性上前記４つの座標点は同
一平面上には存在しないので、面ＡＢＤＣは立体面すな
わちポリゴン面となる。前記ポリゴン面は２つの三角形
平面により構成される。点ＡＢＤによる三角形と点ＡＣ
Ｄによる三角形で構成するか、または点ＡＢＣによる三
角形と点ＢＣＤによる三角形で構成する。本発明者ら
は、このポリゴン面の特性を解析することにより、前記
時刻Ｔ-Ｔ’間の器具の動き方の特徴を得ることができ
ると考えた。例えば、辺ＡＢは時刻Ｔにおける器具の姿
勢を示し、辺ＣＤは時刻Ｔ’における器具の姿勢を示
す。また、辺ＡCの長さを（Ｔ’―Ｔ）の値で割った値
は器具の把持側の速度を示し、辺BＤの長さを（Ｔ’―
Ｔ）の値で割った値は器具の先端側の速度を示す。ま
た、前記ポリゴン面ＡＢＣＤの面積は時刻Ｔ-Ｔ’間の
器具全般の移動量を表現することができる。また、前記
ポリゴン面ＡＢＣＤの面積を時刻ＴとＴ’の差で割った
値は器具全般の移動速度を表現することができる。ま
た、ポリゴン面の内角∠BACと∠DCAの関係から器具の回
転運動の中心がどの方向にあるかがわかる。又、ポリゴ
ン面内に存在する４つの三角形、すなわち△ABD、△BD
C、△DCA、△CABの各法線ベクトルから、器具の姿勢及
び動いた方向の詳細を知ることができる。

【００４９】さらに本発明者らはより直感性を高めるこ
とや、測定評価行動に娯楽的要素を加え楽しみながら測
定評価を行うことができ子供や高齢者もしくは３次元コ
ンピュータグラフィックスに慣れてない観察者でも容易
にスイング評価ができる画像表示方法を考えた。例え
ば、複数のスイングを比較評価する場合は、図１６に示
すように各スイングの動作表現立体形状を同一画面上に
重ね合わせて表示することも効果的である。図１６は２
つの動作表現立体形状を透過画像として重ね合わせてい
る。また、図１７に示すものは、被験者のスイングの実
写画像もしくはスイングアニメーションと動作表現立体
形状を同期させたアニメーションとして表示する方法で
ある。図１７において動作表現立体形状はアニメーショ
ン化された動作立体形状アニメーション７０１になって
おり、かつ被験者を示す画像もしくはコンピュータグラ
フィックスもアニメーション化されスイングアニメーシ
ョン７０２となっている。動作立体形状アニメーション
７０１とスイングアニメーション７０２の表示タイミン
グは同期されており、表示尺度や表示位置座標も一致し
ている。また、図１８に示すものは、ある任意の時刻に
おける動作表現立体形状のみをアニメーション表示する
方法である。図１８における動作表現立体形状アニメー
ション８０１は任意の特定時刻間のみの動作表現立体形
状を表示するようになっている。図１８に示す被験者表
示定形イラスト８０２は、前記図１７におけるスウィン
グアニメーション７０１と同じ形態を取ることも可能で
ある。本発明者らの行った実験の過程で、動作表現立体
は評価者の慣れや視点設定によって手前のものと奥のも
のを逆に認識してしまうことがあるという問題点も認め
られたが、前記図１７もしくは図１８に示す表示方法に
よりこの問題は解決し、測定結果の理解もしくは認識の
効率が飛躍的に向上した。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かるスイング測定システムによれば、スイング動作の特
性が動作表現立体として表示されるので、評価者が工学
的ノウハウを持ち合わせていなくてもスイング動作の特
性を画面上で容易にかつ直感的に判定することができる
ようになる。

【００５１】また、本発明にかかるスイング測定システ
ムによれば、測定マーカ各々により生成される数多い動
作表現立体群の中から評価を行いたい任意の部分のかつ
任意のスイング時刻における動作表現立体のみを容易に
表示させることができるので、評価者が数学的ノウハウ
を持ち合わせていなくてもスイング動作の特性を示す評
価値抽出が容易に行えるようになる。

【００５２】さらにまた、本発明にかかるスイング測定
システムによれば、複数のスイングの動作表現立体を同
一画面上に重ね合わせて表示しても評価の容易性が確保
できるため、複数のスイング比較評価が容易に行えるよ
うになる。

【００５３】さらにまた、本発明にかかるスイング測定
システムによれば、スイング測定器に求められる精度の
高さおよび評価判定の容易性および比較評価の容易性の
全てを満足しているので、スイング測定器として最適な
製品を供給することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】測定座標点群

【図２】被験者Aのスティックピクチャー

【図３】被験者Aと被験者Bのスティックピクチャーを重
ね合わせて表示した例

【図４】被験者Aと被験者Bのスティックピクチャーの並
列表示した例

【図５】被験者Aと被験者Bの器具の動きのみのスティッ
クピクチャーを重ね合わせて表示した例

【図６】本発明によるスイング測定システムの構成

【図７】本発明によるスイング測定システムに使用する
装置類

【図８】実験にて被験者に固定したマーカの位置

【図９】カメラで撮影しコンピュータに画像データとし
て取り込んだスイング画像

【図１０】スイング中の各測定部位の時系列速度変化を
示すグラフ

【図１１】被験者Aのスイングの動作表現立体形状（正
面図）

【図１２】被験者Aのスイングにおける器具の動作表現
立体形状（平面図）

【図１３】被験者Aのトップからインパクト直前の時刻
範囲における器具の動作表現立体形状（側面図）

【図１４】被験者Aと被験者Bの各動作表現立体形状を並
列表示した例

【図１５】動作表現立体形状を構成するポリゴン面の拡
大図

【図１６】２つのスイングの動作表現立体形状を重ね合
わせて表示した例

【図１７】スイングの実写画像もしくはアニメーション
と動作表現立体形状アニメーションの同期表示

【図１８】スイングの実写画像もしくはアニメーション
と任意時刻範囲の動作表現立体形状アニメーションの同
期表示

【符号の説明】

１０１撮影装置１０２被験者１０３３次元座標計算手段１０４３次元座標群データ記憶手段１０５動作表現立体形状生成手段１０６画像出力手段１０７特徴情報セット計算手段１０８特徴情報セット出力手段２０１コンピュータ２０２カメラ１２０３カメラ２２０４光源１２０５光源２３０１マーカ１：左肩部３０２マーカ２：左肘部３０３マーカ３：左手首部３０４マーカ４：シャフト手元部３０５マーカ５：シャフト先端部４０１動作表現立体形状の正面図４０２被験者を表すイラストもしくは実写画像の正面
図５０１器具の動作表現立体形状の平面図５０２被験者を表すイラストもしくは実写画像の平面
図６０１器具の動作表現立体形状とその他部位のスティ
ックピクチャーの側面図６０２被験者を表すイラストもしくは実写画像の側面
図７０１器具の動作表現立体形状のアニメーション７０２スイングの実写画像もしくはアニメーション８０１２撮影時刻毎の器具の動作表現立体形状８０２被験者を表す定形イラストもしくはスイングの
実写画像もしくはスイングアニメーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者南雅修千葉県松戸市松飛台288番地マルマンゴルフ株式会社内Ｆターム(参考） 2F065 AA09 AA53 BB15 FF05 JJ03 JJ05 JJ26 QQ01 QQ17 QQ21 QQ23 SS13 5B057 BA02 CA12 CA16 CB13 DB02 DC05 5L096 AA09 CA02 CA05 FA14 GA08 HA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】器具を把持して行うスイング動作を評価
するシステムにおいて、被験者の身体および把持された
器具の一方または双方の複数部位の座標を時系列で測定
する手段を有し、任意時刻における前記複数部位の座標
点群と前記任意時刻の直前時刻における前記複数部位の
座標点群を頂点とする複数の面より多角形状を生成する
手段を有し、前記多角形状によりスイング動作の一部始
終を動作表現多角形状として表現することを特徴とする
測定システム。
【請求項２】器具を把持して行うスイング動作を評価
するシステムにおいて、被験者の身体および把持され
た器具の一方または双方の複数部位の３次元座標を時系
列で測定する手段を有し、任意時刻における前記複数部
位の座標点群と前記任意時刻の直前時刻における前記複
数部位の座標点群を頂点とする複数のポリゴン面より立
体形状を生成する手段を有し、前記立体形状によりスイ
ング動作の一部始終を動作表現立体形状として表現する
ことを特徴とする測定システム。
【請求項３】前記動作表現立体形状の任意時刻におけ
るポリゴン面の面積、各辺長、内角、法線ベクトル、あ
らかじめ決められた基準点座標値を特徴情報セットと
し、前記任意時刻の特徴情報セットとその直前直後時刻
の特徴情報セットとの変化量を算出した数値群を利用し
て、動作表現立体形状の表現方法を変更することを特徴
とする請求項２の３次元スイング測定システム。
【請求項４】前記動作表現多角形状もしくは動作表現
立体形状の表示において、前記器具を使ったスイング動
作の時系列実写映像を、記録時刻で同期させて表示する
ことを特徴とする請求項１乃至３のスイング測定システ
ム。
【請求項５】前記動作表現多角形状もしくは動作表現
立体形状の表示において、それぞれ別に計測された座標
点群よりなる複数の動作表現多角形状もしくは動作表現
立体形状を同一画面上に表示し比較することを特徴とす
る請求項１乃至４の３次元スイング測定システム。
【請求項６】器具を把持して行うスイング動作を評価
するシステムにおいて、被験者の身体および把持された
器具の一方または双方の複数部位の３次元座標を時系列
で測定する手段を有し、任意時刻における前記複数部位
の座標点群と前記任意時刻の直前時刻における前記複数
部位の座標点群を頂点とする複数のポリゴン面の形状を
取得し、その面積、各辺長、内角、法線ベクトル、基準
点座標値を特徴情報セットとし、前記特徴情報セットを
用いてスイングの一部または全体を定量的に評価する手
法を持つことを特徴とする３次元スイング測定システ
ム。