JP2005034619A - ゴルフクラブヘッドの挙動計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッドの挙動を精度高く求めることのできるゴルフクラブヘッドの挙動計測装置を提供する。
【解決手段】ゴルフクラブヘッドの挙動計測装置１０は、ゴルフクラブヘッドの上端面、側端面およびホーゼル部に設けられたマーカを、異なる2方向から連続的に撮影するカメラ１２、１４と、撮影された画像から、マーカを特徴付けるマーカ特徴点の３次元座標系における位置を抽出する抽出部２６ａと、ゴルフクラブヘッドを再現した３次元形状モデルと、３次元形状モデル上の前記マーカ特徴点の配置位置に対応する対応点の位置を記憶するメモリ３４と、この対応点の３次元座標系における位置が、抽出されたマーカ特徴点の位置と一致するよう３次元形状モデルの位置および向きを算出することで、ゴルフクラブヘッドの挙動を再現した３次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出する算出部２６ｂとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッドの挙動を計測する計測装置に関する。

近年、ゴルフ用具の市場において、ゴルファ自身のゴルフスウィングの特徴に適したゴルフクラブヘッドがゴルファによって選択され購入されている。また、ゴルフ販売業者、製造業者等は、様々なゴルフスウィングに適する種々のゴルフクラブを提案し、ゴルファ各自のゴルフスウィングの特徴に適したゴルフクラブを選択させて販売させる方法を提案している。例えば、ヘッドスピードの大小により、ゴルフクラブシャフトの材質を変え、また、ゴルフクラブヘッドの材質や形状を変えたゴルフクラブ等が提案されている。また、ゴルフボールがスライスし易いゴルファ、またはフックし易いゴルファを対象として、ゴルフボールが真っ直ぐに飛ぶようにゴルフクラブヘッドの重心位置を変えたものも提案されている。

上記ゴルファに適したゴルフクラブの選択、販売をより効果的に行うには、実際にゴルファが試打した打ち出し直後のゴルフボールの初期弾道（初速、バックスピン量およびサイドスピン量）を計測し、この結果からゴルフスウィングの特徴を分析し、このゴルフスウィングに適したゴルフクラブを推奨することである。今日、このようなゴルファのゴルフスウィングの特徴を分析する装置が種々提案されている。また、打ち出されるゴルフボールの初期弾道は、ゴルフボールの打ち出し直前のゴルフクラブヘッドの打撃面の挙動によって決定されるので、打ち出し直前にゴルフクラブヘッドの打撃面の挙動を計測する計測装置も提案されている。この種の計測装置は、打ち出し直前のゴルフクラブヘッドの打撃面の挙動を計測するため、ゴルフボールの初期弾道を計測する装置に比べて打ち出し直前のゴルフクラブヘッドの情報を多く得ることができるという利点を備える。

下記特許文献１には、ゴルフクラブヘッドのフェース面（打撃面）上の少なくとも３箇所に設けたマークを互いに異なる箇所から多重撮像し、この多重撮像した画像を用いて得られるマークの２次元座標からマークの３次元座標を算出することで、ゴルフクラブヘッドの打撃面の位置と向きを計測するゴルフクラブヘッドの運動計測装置を提案している。

特開平７−２２７４５３号公報

しかし、上記特許文献１では、段落［００１６］に記載されるように、打ち出し直前（打撃面がゴルフボールと衝突する直前）の画像を撮像することができないため、打ち出し直前のゴルフクラブヘッドの速度および打撃面の向きを、ある程度時間の離れた打ち出し前のゴルフクラブヘッドの速度および向きから推定せざるを得ないといった問題がある。特に、上述したように打ち出し直前のゴルフクラブヘッドの打撃面の挙動によってゴルフボールの初期弾道は決定されるので、打ち出し直前のゴルフクラブヘッドの速度および打撃面の向きを推定により求めるのでは精度の高い結果を得ることができない。

また、打撃面にマークを設けるので、マークを撮影するカメラおよび撮影のための照明光源は、ゴルフボールの弾道を避けるようにゴルフボールの打ち出し側に配置しなければならず、カメラおよび照明光源の配置位置が制限されるといった不都合が発生する。このため、打ち出し方向斜め前方から、および打ち出し方向上方から撮影する必要があるが、この場合、打撃面のロフト角度の小さいドライバ等のゴルフクラブヘッドでは、マークの設けられた打撃面の直交方向に対して大きく傾斜した方向から撮影されるため、撮影されたマークの画像から精度の高いマークの３次元座標を算出することができない。

そこで、本発明は、従来技術の問題点を解決するために、打ち出し時のゴルフクラブヘッドの挙動を精度高く求めることのできるゴルフクラブヘッドの挙動計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッドの挙動を計測する装置であって、ゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面に設けられたマーカを、少なくとも２方向以上の異なる方向から連続的に撮影する撮影部と、撮影された画像中のマーカから、前記マーカを特徴付けるマーカ特徴点について位置を抽出する抽出部と、前記ゴルフクラブヘッドを再現した３次元形状モデルと、前記３次元形状モデル上の前記マーカ特徴点に対応する前記３次元形状モデル上の対応点の位置を記憶保存するデータ記憶部と、前記対応点の位置が、前記抽出部で抽出される前記マーカ特徴点の３次元座標系における位置と一致するように、前記３次元形状モデルの位置および向きを算出することで、ゴルフクラブヘッドの挙動を再現した３次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出する算出部とを有することを特徴とするゴルフクラブヘッドの挙動計測装置を提供する。

ここで、前記マーカはゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面に少なくとも１箇所以上に設けられ、前記抽出部は前記マーカから少なくとも３つ以上のマーカ特徴点を抽出するのが好ましい。

また、前記マーカは、例えば、ゴルフクラブヘッドに設けられ、二等辺三角形を成し、前記抽出部は前記二等辺三角形の３つの頂点をマーカ特徴点として抽出する。あるいは、前記マーカはゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面の少なくとも３箇所以上に設けられ、前記抽出部は前記マーカの中心点をマーカ特徴点として抽出する。

また、前記マーカは、例えば、ゴルフクラブヘッドの打撃面と接する上端面および側端面の少なくとも１つ以上の面上に設けられる。あるいは、前記マーカは、例えば、ゴルフクラブヘッドのホーゼル部に少なくとも１つ以上設けられる。

前記ゴルフクラブヘッドの挙動計測装置は、算出した前記３次元形状モデルの位置および向きの時系列データから、前記打撃面のゴルフボールの打点位置の特定、この打点位置でのヘッドスピードの算出およびゴルフクラブヘッドの実効ロフト角度の算出の少なくとも１つ以上を行う解析部を有するのが好ましい。

前記ゴルフスウィングは、ゴルファにより行われたものであり、この場合、前記ゴルフクラブヘッドの挙動計測装置は、算出された前記３次元形状モデルの位置および向きの時系列データから、前記ゴルファのゴルフスウィングの特徴を分析し、分析結果に基づいて前記ゴルフスウィングに適したゴルフクラブを前記ゴルファに推奨する出力部を有するのが好ましい。

本発明は、ゴルフクラブヘッドのマーカ特徴点に対応した３次元形状モデルの対応点の位置座標が、画像から抽出されたマーカ特徴点の３次元位置座標に一致するように３次元形状モデルの位置と向きを算出するので、従来のようにゴルフクラブヘッドの打撃面にマーカを設ける必要がなく、ゴルフボールの打ち出し直前の極めて重要な打撃面の位置と向きの情報等を正確に求めることができる。

以下、本発明のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。

図１（ａ）は、本発明のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置の一例の概要を示す構成図である。図１（ｂ）は、このゴルフクラブヘッドの挙動計測装置に用いられるコンピュータの処理構成を示すブロック図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すゴルフクラブヘッドの挙動計測装置（以降、計測装置という）１０は、ゴルファＧがゴルフクラブＣを把持し打撃方向Ａに向かってゴルフボールＢを打ち出すゴルフスウィング時の、ゴルフボールＢの打ち出し前後のゴルフクラブヘッドの挙動を計測する装置である。

計測装置１０は、カメラ１２、１４と照明光源１６、１８と、カメラ１２、１４および照明光源１６、１８を制御する制御装置２０と、カメラ１２、１４で撮影された画像の画像データを取り込み信号処理および画像処理を行うコンピュータ２２と、コンピュータに接続されるモニタ３６および操作系３８とを有して構成される。

カメラ１２および照明光源１６は、ゴルフボールＢの打ち出し前後のゴルフクラブヘッドを撮影するように、ゴルファＧに相対する位置から前方上方向に配置され、照明光源１６で照明されたゴルフクラブヘッドをカメラ１２で撮影する。カメラ１４および照明光源１８は、ゴルフボールＢの打ち出し前後のゴルフクラブヘッドを撮影するように、ゴルファＧに相対する位置から後方上方向に配置され、照明光源１８で照明されたゴルフクラブヘッドをカメラ１４で撮影する。
なお、本実施例では、ゴルフボール打ち出し前後のゴルフクラブヘッドを、異なる２方向から撮影するが、本発明では、異なる３方向、４方向、・・・のように、異なる少なくとも２方向からゴルフクラブヘッドを撮影すればよい。
カメラおよび照明光源の配置位置も特に限定されず、少なくとも異なる２方向からゴルフクラブヘッドを撮影できる位置であればよい。例えば、カメラ１２、照明光源１６を、ゴルフボールをティーアップするティーを挟んでゴルファＧと相対する正面上方向に配置し、一方、カメラ１４および照明光源１８をゴルファＧに相対する位置から後方上方向に配置してもよい。また、カメラ１２、照明光源１６をゴルファＧと相対する位置から前方上方向に配置し、カメラ１４、照明光源１８をゴルファＧと相対する位置の正面上方向に配置してもよい。
カメラ１２、１４は、例えば１０００分の１秒の時間間隔で撮影する高速度ビデオカメラあるいは高速シャッタカメラが用いられる。
照明光源１６、１８は、例えば、ストロボ、あるいは赤外線投光器等が用いられ、カメラ１２、１４に付随するように設けられている。

ゴルフクラブＣのゴルフクラブヘッドには、ゴルフクラブヘッドの挙動を計測できるように複数のマーカが異なる位置に設けられている。そして、カメラ１２、１４で撮影された画像においてマーカが常時識別できるように、マーカは照明光源１６、１８の照明光を照明方向に反射する再帰反射機能を有する構成となっている。マーカは、例えば、公知の再帰反射シートを所定の形状に切り取ったものである。
マーカは、例えば、ゴルフボールを打撃する打撃面と接するゴルフクラブヘッドの上端面および側端面の少なくとも１つの面上に設けられ、また、ゴルフクラブヘッドのホーゼル部に設けられる。

ここで、マーカ特徴点は、マーカを特徴づける点であって、２以上の異なる方向より１つのマーカを撮影した画像中から、マーカ特徴点の位置が３次元座標系上で抽出される。
例えばマーカが円形形状を成す場合、その円形形状の中心点をマーカ特徴点とし、後述する画像処理部２６においてその位置が抽出される。また、マーカが例えば正三角形形状を成す場合、正三角形形状の重心点または、３つの頂点（３辺相互の交点）をマーカ特徴点とし、その位置が抽出される。なお、本発明においてはマーカの形状は特に限定されず、マーカを特徴付け、その位置が一義的に抽出できる１もしくは複数の点であればよい。

図２（ａ）に示す例では、アイアン系のゴルフクラブヘッドの打撃面と接するゴルフクラブヘッドの上端面およびホーゼル部に円形形状を成したマーカが設けられている。
図２（ｂ）に示す例では、ウッド系のゴルフクラブヘッドの打撃面と接するクラウン部を成す上端面の３箇所にマーカが設けられている。
各マーカの中心点がマーカ特徴点として抽出され、このマーカ特徴点が三角形の３つの頂点を成し、１つの直線上に載らないように配置位置が設定されている。図２（ａ）の例では、１点ずつ抽出された３つのマーカ特徴点が１つの直線上に載らないように、ホーゼル部にマーカが設けられている。より精度の高い計測を行うには、３つのマーカは、図２（ｂ）に示すように、３つのマーカ特徴点が正三角形のそれぞれの頂点を成すように設けることが望ましい。

制御装置２０は、カメラ１２、１４が同時刻に一定間隔で連続的に撮影するように、カメラ１２、１４を制御するとともに、これに合わせてストロボ等の照明光源１６、１８を点灯させるように制御する装置である。また、制御装置２０は、カメラ１２、１４で連続的に撮影されて得られた画像信号をＡＤ変換してデジタル画像データとし、この画像データに暗時補正等を行った後メモリに記憶する部分を有する。連続的に撮影された画像の画像データは、メモリから呼び出され、後述するコンピュータ２２に供給される。

コンピュータ２２は、ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッドの画像データからマーカ特徴点の位置を特定し、この特定した位置を用いてゴルフクラブヘッドの挙動を算出し、さらに、ゴルフスウィングを分析してゴルフスウィングに適したゴルフクラブを推奨する装置である。
具体的には、信号処理部２４、画像処理部２６、解析部２８、出力部３０、ＣＰＵ３２およびメモリ３４を有し、モニタ３６および操作系３８と接続されている。
信号処理部２４、画像処理部２６、解析部２８および出力部３０は、プログラムを実効することで機能する部分であるが、本発明では、これらの部分は、回路等のハードウェアで構成されたものであってもよい。

信号処理部２４は、画像内のマーカからマーカ特徴点が抽出できるように、例えば、マーカの部分のデータ値のみがそれ以外の部分のデータ値と区別されるように、所定の処理条件で画像データの明度補正、コントラスト補正を行い、さらに２値化する処理を行う部分である。

画像処理部２６は、ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッドの画像データからマーカ特徴点の位置を特定し、この特定した位置を用いてゴルフクラブヘッドの挙動を算出する部分である。画像処理部２６は、マーカ特徴点を特定して３次元座標系における位置を抽出する抽出部２６ａと、抽出された３次元座標位置を用いて、ゴルフクラブヘッドの位置と向きの時系列データを算出する算出部２６ｂとを有する。

抽出部２６ａは、２値化された画像の中からマーカの部分を識別してその位置を抽出し、同時刻にカメラ１２、１４で撮影された、同時刻における異なる方向から撮影された画像内におけるマーカ特徴点の位置座標をそれぞれ求め、この求められたマーカ特徴点の位置座標を用いてゴルフクラブヘッドが通過する空間を定めた３次元座標系における位置座標を求め、各マーカ特徴点の３次元座標系における位置を抽出するように構成される。
カメラ１２、１４の撮影方向が既知となっているので、これらのカメラによって撮影される画像における２次元位置座標の情報を求めることで、ゴルフクラブヘッドが通過する空間を表した所定の３次元座標系における位置（３次元位置座標）を求めることができる。

マーカの画像が、例えば１０００分の１秒の時間間隔で撮影される場合、１０００分の１秒毎のマーカ特徴点の３次元位置座標の時系列データを求めることができる。勿論、マーカは、ゴルフクラブヘッドの３箇所に設けられているので、３つのマーカ特徴点の３次元位置座標が求められる。
図３は、図２（ａ）のようにアイアン系のゴルフクラブにマーカを設けたときの、マーカ特徴点の３次元位置座標から定まる、１０００分の１秒の時間間隔のマーカの移動の時間履歴を示す図である。図３中、所定の位置を原点として、ゴルフボールの打ち出し方向をＸ方向、この方向に直交し、地面に平行な方向をＹ方向、地面に鉛直な方向をＺ方向として表したＸＹＺ座標系である。点Ｐはゴルフボールの打ち出し位置である。
ゴルフクラブヘッドのヘッドスピードは通常３０〜５０（ｍ／秒）であるため、１０００分の１秒でゴルフクラブヘッドは３〜５（ｃｍ）移動する。図３中、３つのマーカを表す３つのプロット群Ｍ₁ 、Ｍ₂ 〜Ｍ₁₀は、１０００分の１秒の時間間隔で撮影されたマーカから抽出される３つのマーカ特徴点の位置を示す。このように、マーカ特徴点の位置によって、ゴルフクラブヘッドの位置およびフェースの向きの変化を知ることができる。

算出部２６ｂは、抽出部２６ａで求められた３次元位置座標からゴルフクラブモデルの位置および向きを時系列データとして算出する部分である。
具体的には、メモリ３４に予めゴルフクラブヘッドの３次元形状モデルのデータ（ＣＡＤデータ）と、上記マーカ特徴点の配置位置に対応する、３次元形状モデル上の対応点の位置の情報とが記憶されており、このデータと情報を呼び出し、３次元形状モデル上の対応点の、上記３次元座標系における位置座標が、抽出部２６ａで抽出されたマーカ特徴点の３次元位置座標と一致するように、３次元形状モデルの位置および向きを算出し、この位置と向きをゴルフクラブヘッドの位置および向きとして、ゴルフクラブヘッドの位置および向きの時系列データを算出するように構成される。

図４には、アイアン系のゴルフクラブヘッドを簡略化して再現した３次元形状モデルの一例が表されており、３つの対応点ｍが表されている。なお図４で示される３次元形状モデルは、アイアン系のゴルフクラブヘッドの打撃面の形状を簡略化して矩形形状に表されている。実際のゴルフクラブヘッドは図４中の破線のように表される。これらの対応点ｍの位置は、例えば図２（ａ）に示すマーカ特徴点の配置位置に対応するものである。この場合、ゴルフクラブヘッドの打撃面と接する上端面に設けられた２つのマーカに対応して、図４中、２つの対応点ｍがゴルフクラブヘッドの輪郭線である破線上に位置している。また、３次元形状モデルには、打撃面に対応する対応面には、所定の設定点Ｑ、例えば打撃面重心（ゴルフクラブヘッドの重心位置を通り打撃面に垂直な直線と交わる交点）や幾何学重心に対応する点が表示されている。
図５には、算出された３次元形状モデルの位置および向きの時系列データを用いて、ゴルフクラブヘッドがゴルフボールＢを打ち出す前のゴルフクラブヘッドの挙動を３次元形状モデルを用いて時系列に表示した図である。勿論、本発明では、ゴルフボールＢの打ち出し後のゴルフクラブヘッドの挙動を表示することもできる。図５中では、予め計測されたゴルフボールＢの３次元位置座標に基づいてゴルフボールＢのモデルＢ’が表示され、点Ｑも表示されている。

解析部２８は、算出されたゴルフクラブヘッドの位置と向きの時系列データを用いて、ゴルフクラブヘッドの打撃面上におけるゴルフボールの打点位置の特定、この打点位置でのヘッドスピードの算出およびゴルフクラブヘッドの実効ロフト角度の算出の少なくとも１つ以上を行う部分である。
図５に示すように、ゴルフボールＢに対応するモデルＢ’を３次元形状モデルが打ち出す直前の３次元形状モデルの位置および向きがわかり、ゴルフクラブヘッドの打撃面のゴルフボールの打点位置を例えば±０．５（ｍｍ）以内の精度で特定することができる。また、この打点位置でのヘッドスピードを算出することができ、ヘッドスピードの変化を例えば±０．５（ｍ／秒）以内の精度で算出することができ、さらに、ゴルフクラブヘッドの実効ロフト角度を例えば±０．５（°）以内の精度で算出することができる。

ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッドは、概略円軌道を描いて移動し、この時ゴルフクラブヘッドの重心点に遠心力が作用する。一方、ゴルフクラブヘッドはゴルフクラブシャフトに支持されているが、ゴルフクラブシャフトによる支持位置とゴルフクラブヘッドの重心点の位置は一致していないため、ゴルフクラブヘッドの重心点に作用する遠心力によってゴルフクラブヘッドにモーメントが作用する。ゴルフクラブヘッドの実効ロフト角度とは、このモーメントによってゴルフクラブヘッドの打撃面の向きが変化した時のロフト角度をいう。勿論、実効ロフト角度の他に、打ち出し直前の打撃面が開いているか、閉じているか等の打撃面の横方向の向きも知ることができる。

出力部３０は、上記算出されたゴルフボールの打点位置、ヘッドスピードあるいは実効ロフト角度等の算出結果をプリンタ等の図示されない外部機器に出力するように指示し、あるいは必要に応じて、算出された３次元形状モデルの位置および向きの時系列データから、ゴルファのゴルフスウィングの特徴を分析し、分析結果に基づいてゴルフスウィングに適したゴルフクラブを推奨し、プリンタ等の外部機器に出力する部分である。

例えば、ゴルフスウィングがゴルファによって行われた場合、この時のゴルフヘッドの軌道から、アッパースウィング、ダウンスウィングあるいはレベルスウィングの分類、さらには、ゴルフクラブヘッドの軌道がアウトサイド−イン、インサイド−アウト、あるいは、インサイド−イン等のスウィングの分類、さらに、打ち出し直前のゴルフクラブヘッドの打撃面が開くスウィング、あるいは閉じるスウィング等の分類、または、これらの組み合わせによる分類を用いて、ゴルフスウィングの特徴を分析する。
こうして分析されたゴルフスウィングの特徴に対してゴルフボールが真っ直ぐ飛ぶようにゴルフクラブヘッドの打撃面の向きやゴルフクラブヘッドの重心位置が調整されたゴルフクラブヘッドを有するゴルフクラブを商品名や型式を用いて推奨する。このようなゴルフスウィングの特徴に対して推奨されるゴルフクラブヘッドの商品名や型式は予めメモリ３４に記憶されている。
また、ゴルフクラブヘッドの挙動の測定とともに、別途打ち出し直後のゴルフボールの初期弾道（初速度、スピン量、打ち出し角度）を測定し、これらの測定結果を用いてゴルフスウィングを分析し、ゴルフクラブを推奨してもよい。

ＣＰＵ３２は、コンピュータ２２の各機能を管理し制御する部分であり、メモリ３４は、上述した画像データ、ＣＡＤデータ、各部分で算出された算出結果、あるいはゴルフクラブの商品名や型式を、分類分けに用いるゴルフスウィングの特徴を用いてテーブル化したゴルフクラブの情報等を記憶保持する部分である。
モニタ３６は、カメラ１２、１４で撮影された画像、信号処理された画像、図３に示すようなマーカの移動の時間履歴、図４に示すような３次元形状モデル、あるいは図５に示すような３次元形状モデルを用いて表したゴルフクラブヘッドの挙動等を表示し、さらに、画像に施す処理の条件を設定するための入力画面や各部分で求めた結果を表示する。
操作系３８は、マウスやキーボードであって、画像に施す処理の条件の設定やモニタ３６に表示する表示画面の設定等の各種入力設定に用いられる。

このような計測装置１０では、まず、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、マーカ特徴点として中心点が抽出される円形形状を成したマーカが少なくとも３箇所以上ゴルフクラブヘッドの表面に設けられる。
このゴルフクラブヘッドは、所定のアドレス状態に配置され、この状態でカメラ１２、１４で静止時の画像が撮影され、コンピュータ２２の抽出部２６ａでゴルフクラブヘッドの３つのマーカの配置位置の情報が正確に求められる。この配置位置の情報は、ＣＡＤデータによって構成される３次元形状モデル上の対応点としてメモリ３４に記憶される。配置位置の情報とは、例えばゴルフクラブヘッドの重心位置を原点とした３次元位置座標である。
なお、ゴルフクラブヘッド上の３つのマーカの配置位置の情報は、計測装置１０とは別のレーザ光を用いた３次元形状測定器を使ってより正確に取得してコンピュータ２２のメモリ３４に予め記憶しておいてもよい。

次に、マーカの設けられたゴルフクラブを把持してゴルフスウィングが行われ、このゴルフスウィング中のゴルフボールＢの打ち出し前後のゴルフクラブヘッドがカメラ１２、１４で撮影される。
カメラ１２、１４で撮影された画像は、所定の処理が行われ、デジタル画像データとして画像処理部２６に供給される。
画像処理部２６では、ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッドの画像データからマーカ特徴点の位置がＸＹＺ座標系における３次元位置座標として抽出される。次に、ゴルフクラブヘッドを再現した３次元形状モデル上の３つのマーカ特徴点の配置位置に対応した３つの対応点の上記ＸＹＺ座標系における３次元位置座標が、いずれもマーカ特徴点の３次元位置座標に一致するように、３次元形状モデルの位置と向きの時系列データが算出される。この時系列データが、ゴルフクラブモデルの位置および向きの時系列データとされる。

算出された時系列データから、ゴルフクラブヘッドの打撃面のゴルフボールの打点位置の特定、この打点位置でのヘッドスピードの算出およびゴルフクラブヘッドの実効ロフト角度の算出の少なくとも１つ以上がオペレータの指示によって行われる。
最後に、必要に応じて、算出された３次元形状モデルの位置および向きの時系列データから、ゴルファのゴルフスウィングの特徴を分析し、分析結果に基づいてこのゴルフスウィングに適したゴルフクラブが推奨される。

このように、計測装置１０では、ゴルフクラブヘッドを再現したＣＡＤデータで構成される３次元形状モデルおよびこのモデル上のマーカ特徴点の配置位置に対応した対応点の位置の情報を用いて、３次元形状モデル上の対応点の３次元座標系における位置座標が、計測されたマーカから抽出されるマーカ特徴点の３次元位置座標に一致するように３次元形状モデルの位置と向きを算出するので、従来のようにゴルフクラブヘッドの打撃面にマーカを設ける必要がなく、ゴルフボールの打ち出し直前の極めて重要な打撃面の位置と向き、さらには打撃面の移動速度を求めることができる。また、ヘッドスピードの変化やゴルフクラブヘッドの向きを変える回転速度の変化も求めることもできる。

また、マーカは、ゴルフクラブヘッドの打撃面と接する上端面や側端面、あるいはホーゼル部に設けることができ、打撃面に設ける必要がない。このため、カメラおよび照明光源は、ゴルフボールの打ち出し側に配置する必要がなくなる。
また、３次元形状モデルを用いてゴルフクラブヘッドの位置と向きをモニタ３６に表示することができるので、従来見られなかった種々の方向からのゴルフクラブヘッドの挙動を再現して表示することができる。また、ゴルファは、自分のゴルフスウィングによるゴルフクラブヘッドの挙動を種々の方向から動画として視覚的に見ることができるので、自分のゴルフスウィングの特徴を容易に理解することができる。

なお、本発明では上述のマーカの形態のほかに以下のようなマーカの形態も含まれる。図６は、ゴルフクラブから抜き出したマーカの形状の一例を示す図である。マーカ４０の形状は図２に示すような円形形状に限定されず、例えば、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、正三角形、正方形などの正多角形等とすることができる。ここで、各マーカから抽出されるマーカ特徴点の位置は各正多角形の場合、マーカの中心点（重心点）とすることができる。また、マーカの形状は正多角形形状に限定されず、例えば、二等辺三角形の形状とし、マーカから抽出されるマーカ特徴点の位置を、例えば、二等辺三角形の頂点等としてもよい。
また、各マーカの形状は同一にする必要は無く、前述の形状のものを自在に組み合わせることもできる。組み合わせとしては、例えば、図６（ｃ）に示すように、円形形状のマーカが２つに正三角形形状のマーカが１つとしてもよい。

さらに、マーカの形状に応じて１つのマーカから複数のマーカ特徴点が抽出されてもよい。ここで、マーカとそのマーカから抽出できる複数のマーカ特徴点としては、例えば、マーカの形状を正三角形形状とする場合、マーカ特徴点を３つの頂点または３つの辺の中点とすることや、マーカの形状を矩形形状とする場合、マーカ特徴点を４つの頂点または４つの辺の中点等とすることが例示できる。１つのマーカから複数のマーカ特徴点が抽出される場合であっても、計測装置１０の構成および動作は前述の説明と同一のもので実施できる。

図７は、１つのマーカから３つのマーカ特徴点が抽出されるマーカの一例を示す。
図７（ａ）に示す例では、マーカ４０の形状を正三角形にしたものである。ここで、マーカである正三角形の３つの頂点をマーカ特徴点とし、ゴルフクラブの挙動計測に用いる。図７（ｂ）に示す例では、ウッド系のゴルフクラブヘッドの打撃面と接するクラウン部を成す上端面に１つのマーカが設けられている。このゴルフクラブにて、図２（ｂ）で示したゴルフクラブの場合と同様の方法で挙動計測が行われる。
ここで、より精度の高い計測を行うには、図７（ｃ）に示すように、マーカ４０は、再帰反射シート等で形成された二等辺三角形形状を成し、二等辺三角形の頂点をマーカ特徴点として抽出されることが望ましい。二等辺三角形形状を成したマーカ４０の場合、撮影したゴルフクラブの画像がノイズの影響を受けてマーカ４０の輪郭が乱れている場合でも、計測装置がマーカの図形を自動認識し、３つの頂点の位置、すなわちマーカ特徴点の位置を特定することができるためである。したがって、マーカ特徴点の自動認識が容易になり、計測装置の構成および画像処理の簡易化を行うことができる。なお、マーカを設ける方法には、前述の再帰反射シートを貼り付ける他に、例えば、再帰反射材の塗装または再帰反射部材の嵌め込み等を用いることができる。

また、マーカの形状は、図８（ａ）に示すように、一点から三方向へ腕部が延びるものや、図８（ｂ）のように腕部の端に円形形状の端部を設けたものであってもよい。図８（ａ）に示す形状の場合、例えば、腕部の端をマーカ特徴点とし、図８（ｂ）に示す形状の場合、例えば、端部の中心点をマーカ特徴点とする。さらに、意匠性を考慮し、各種文字・図形・記号等の標章をマーカとして用いてもよい。

さらに、マーカは、１つのマーカから１つのマーカ特徴点が抽出されるものと、１つのマーカから複数のマーカ特徴点が抽出されるものとの組み合わせまたは、１つのマーカから複数のマーカ特徴点が抽出されるもの同士の組み合わせとすることもできる。
例えば、図９（ａ）および（ｂ）は１つのマーカ特徴点が抽出されるマーカ４０ａと、複数のマーカ特徴点が抽出されるマーカ４０ｂの組み合わせの例示である。図９（ａ）は、１つのマーカ特徴点が抽出される円形形状を成すマーカが対となって連結し、２つのマーカ特徴点が抽出されるマーカ４０ｂとなる場合を示している。図９（ｂ）は、２つのマーカ特徴点が抽出されるマーカ４０ｂが二等辺三角形形状を成す場合を示している。このような場合、例えば、１つのマーカ特徴点が抽出されるマーカ４０ａをゴルフクラブシャフトに設け、複数のマーカ特徴点が抽出されるマーカ４０ｂをゴルフクラブヘッドに設けることができる。
また、図９（ｃ）は２つのマーカ特徴点が抽出されるマーカ４０を対として組み合わせた場合を示している。本発明において、このような組み合わせに関して特に制限はなく、また各マーカの形状も自在に選択することができる。

このようにゴルフクラブヘッドに設けられた種々のマーカを２以上の方向より撮影した画像中からマーカ特徴点を３つ以上抽出し、ゴルフクラブヘッドを再現した３次元形状モデル上の対応点の位置が抽出されたマーカ特徴点の位置と一致するように、前記３次元形状モデルの位置および向きを算出する。これにより、ゴルフクラブヘッドの挙動を再現した３次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出し、ゴルフスウィングの挙動計測を正確に行うことができる。

以上、本発明のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

（ａ）は、本発明のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置の一例の概要を示す構成図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すゴルフクラブヘッドの挙動計測装置のコンピュータの処理構成を示すブロック図である。 （ａ）はアイアン系のゴルフクラブヘッドに設けられるマーカの配置位置の一例を説明する図であり、（ｂ）はウッド系のゴルフクラブヘッドに設けられるマーカの配置位置の一例を説明する図である。 本発明の計測装置において得られる、マーカの移動の時間履歴の一例を示す図である。 本発明の計測装置において用いられる、アイアン系のゴルフクラブヘッドを簡略化して表した３次元形状モデルの一例を示す図である。 本発明の計測装置において得られる、ゴルフボールを打ち出す前のゴルフクラブヘッドの挙動を時系列に表示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明におけるマーカおよびマーカ特徴点の一形態を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明におけるマーカおよびマーカ特徴点の他の形態を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明におけるマーカおよびマーカ特徴点の他の形態を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明におけるマーカおよびマーカ特徴点の他の形態を説明する図である。

符号の説明

１０ ゴルフクラブヘッドの挙動計測装置
１２，１４ カメラ
１６，１８ 照明光源
２０ 制御装置
２２ コンピュータ
２４ 信号処理部
２６ 画像処理部
２６ａ 抽出部
２６ｂ 算出部
２８ 解析部
３０ 出力部
３２ ＣＰＵ
３４ メモリ
３６ モニタ
３８ 操作系
４０，４０ａ，４０ｂ マーカ特徴点

Claims (8)

1. ゴルフスウィング中のゴルフクラブヘッドの挙動を計測する装置であって、
   ゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面に設けられたマーカを、少なくとも２方向以上の異なる方向から連続的に撮影する撮影部と、
   撮影された画像中のマーカから、前記マーカを特徴付けるマーカ特徴点の位置を抽出する抽出部と、
   前記ゴルフクラブヘッドを再現した３次元形状モデルと、前記３次元形状モデル上の前記マーカ特徴点に対応する前記３次元形状モデル上の対応点の位置を記憶保存するデータ記憶部と、
   前記対応点の位置が、前記抽出部で抽出される前記マーカ特徴点の３次元座標系における位置と一致するように、前記３次元形状モデルの位置および向きを算出することで、ゴルフクラブヘッドの挙動を再現した３次元形状モデルの位置および向きの時系列データを算出する算出部とを有することを特徴とするゴルフクラブヘッドの挙動計測装置。
2. 前記マーカはゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面に少なくとも１箇所以上に設けられ、前記抽出部は前記マーカから少なくとも３つ以上のマーカ特徴点を抽出する請求項１に記載のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置。
3. 前記マーカは、ゴルフクラブヘッドに設けられ、二等辺三角形を成し、前記抽出部は前記二等辺三角形の３つの頂点をマーカ特徴点として抽出する請求項１もしくは２に記載のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置。
4. 前記マーカはゴルフクラブヘッドまたはゴルフクラブシャフトの表面の少なくとも３箇所以上に設けられ、前記抽出部は前記マーカの中心点をマーカ特徴点として抽出する請求項１もしくは２に記載のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置。
5. 前記マーカはゴルフクラブヘッドの打撃面と接する上端面および側端面の少なくとも１つ以上の面上に設けられる請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置。
6. 前記マーカはゴルフクラブヘッドのホーゼル部に少なくとも１つ以上設けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置。
7. さらに、算出した前記３次元形状モデルの位置および向きの時系列データから、前記打撃面のゴルフボールの打点位置の特定、この打点位置でのヘッドスピードの算出およびゴルフクラブヘッドの実効ロフト角度の算出の少なくとも１つ以上を行う解析部を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置。
8. 前記ゴルフスウィングが、ゴルファにより行われたものであり、
   算出された前記３次元形状モデルの位置および向きの時系列データから、前記ゴルファのゴルフスウィングの特徴を分析し、分析結果に基づいて前記ゴルフスウィングに適したゴルフクラブを前記ゴルファに推奨する出力部を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの挙動計測装置。

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