运动分析方法以及运动分析装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种运动分析方法以及运动分析装置。运动分析装置具备：运算单元(52)，所述运算单元(52)使用惯性传感器(12)的输出，来确定第一假想平面、即杆身平面，所述第一假想平面由表示静止姿态下的运动器具的杆身部延伸的方向的第一线段、和表示击球方向的第二线段构成。
【专利说明】运动分析方法以及运动分析装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种运动分析方法以及运动分析装置等。
【背景技术】
[0002] 例如在作为运动的一个具体例的高尔夫中，公知有挥杆平面的概念。挥杆平面相 当于挥杆时的高尔夫球杆的轨迹。例如在专利文献1及专利文献2中，通过摄像机等从受 测者的后方对受测者的高尔夫挥杆进行拍摄，并根据拍摄出的图像来确定挥杆平面。
[0003] 专利文献1的挥杆平面的求解方法为，根据图像数据而求出至少两个挥杆中的特 定点，并根据该两点而对挥杆平面进行分析的方法。在该方法中，需要首先在挥杆结束后实 施对图像数据进行编辑并求出特定点的操作，因此存在与实际的挥杆平面间的误差较大、 且在显示挥杆平面之前将花费大量时间的问题。对于专利文献2而言，由于也需要对图像 数据进行编辑的操作，因此存在与专利文献1相同的问题。
[0004] 另外，在进行高尔夫挥杆的指导时，已知有杆身平面以及霍根平面（hogan plane) 等的指标。杆身平面为，在高尔夫的瞄球时（静止状态）由高尔夫球杆的杆身的长轴方向 与瞄准路线（击球方向）构成的平面，霍根平面为，在高尔夫的瞄球时，由从高尔夫球手的 颈部（颈部的根部）连结至球的假想线与瞄准路线（击球方向）构成的平面。被该杆身平 面和霍根平面夹持的区域被称为V区，在高尔夫球手瞄球时确定V区，并根据在击打时高尔 夫球杆是否进入V区来评价击球的好坏。如果将这些杆身平面以及霍根平面作为指标而显 示在图像上，则高尔夫球手容易掌握挥杆姿态的改进点。然而，在专利文献1以及2的方法 中，在求取霍根平面时，从后方对瞄球时的高尔夫球手的姿态进行拍摄，且只能基于拍摄的 图像通过人工利用规尺等连线而求得。因此，目前在高尔夫挥杆分析中，没有向高尔夫球手 简单并高精度地提示杆身平面以及霍根平面的单元。
[0005] 专利文献1 :日本特开2009-20897号公报
[0006] 专利文献2 :日本特开2008-23036号公报
【发明内容】
[0007] 根据本发明的至少一个方式，提供一种能够在分析挥杆等的运动时提示明确的指 标的运动分析方法以及运动分析装置。
[0008] (1)本发明的一个方式的特征在于，使用被安装在运动器具上的第一惯性传感器 的输出，来实施确定第一假想平面的运算，所述第一假想平面由表示静止姿态下的所述运 动器具的杆身部延伸的方向的第一线段、和表不击球方向的第二线段构成。
[0009] 在确立运动器具的静止姿态时，受测者再现击打的瞬间的姿态。其结果为，从"挥 杆"的一系列的动作中提取出击球的瞬间的姿态。惯性传感器根据运动器具的姿态而输出 检测信号。根据检测信号而确定第一假想平面。第一假想平面能够描绘出通过挥杆而挥动 的运动器具的假想轨道。与假想轨道对比而对运动器具的轨迹进行观察。根据这种运动 器具的轨迹来分析受测者的动作。如此，关于"挥杆"的运动而提供了明确的指标。在本发 明的一个方式中，在高尔夫挥杆的情况下，将第一假想平面视为杆身平面，例如通过瞄球时 的杆身平面的倾斜度，受测者能够掌握受测者与球之间的间隔的差异及受测者的姿态的差 异，从而能够找出击球的好坏的原因。
[0010] (2)所述第一惯性传感器的输出包括加速度传感器的输出，使用来自所述静止姿 态下的所述加速度传感器的输出而对所述运动器具的所述杆身部相对于重力方向的倾斜 度进行计算，并使用所述倾斜度和所述杆身部的长度信息来决定所述第一线段。
[0011] 在本发明的一个方式中，作为惯性传感器而使用了加速度传感器。通过来自静止 姿态下的加速度传感器的输出，从而能够求出例如高尔夫球杆的杆身相对于重力方向倾斜 的程度，并能够使用倾斜度信息和杆身的长度信息而容易地确定杆身平面。
[0012] (3)所述第二线段为，表示与所述运动器具的击球面交叉的方向的线段。在本发明 的一个方式中，将击球方向作为瞄准路线，例如在高尔夫的情况下对作为第一假想平面的 杆身平面进行计算。由此，受测者能够根据所感知到的假想轨道来实施"挥杆"的一系列的 动作。如此，能够对挥杆的动作加以良好的改进。
[0013] (4)本发明的一个其他方式的特征在于，具备如下的单元，其使用被佩戴在受测者 的臂部上的第二惯性传感器的输出来确定静止姿态下的所述受测者的肩部的位置，并实施 确定第二假想平面的运算，所述第二假想平面由连结所述肩部的位置与击球位置的第一线 段、和表不击球方向的第二线段构成。
[0014] 在本发明的一个方式中，将第二假想平面视为霍根平面，例如通过瞄球时的霍根 平面的倾斜度，受测者能够掌握受测者与球之间的间隔的差异及受测者的姿态的差异，从 而能够找出击球的好坏的原因。
[0015] (5)所述惯性传感器的输出包括加速度传感器的输出，使用所述静止姿态下的所 述加速度传感器的输出而对所述受测者的臂部的延伸方向相对于重力方向的倾斜度进行 计算，并使用所述倾斜度与所述受测者的臂部的长度信息来决定所述肩部的位置。
[0016] 在本发明的一个方式中，作为惯性传感器而使用了加速度传感器。通过来自静止 姿态下的加速度传感器的输出，能够求出例如受测者的臂部的延伸方向相对于重力方向倾 斜的程度，并能够使用倾斜度信息与臂部的长度信息来确定受测者的肩部的位置，从而能 够容易地确定霍根平面。
[0017] (6)所述第二线段为，表示与所述运动器具的击球面交叉的方向的线段。在本发明 的一个方式中，将击球方向作为瞄准路线，例如在高尔夫的情况下对作为第二假想平面的 霍根平面进行计算。由此，受测者能够根据所感知到的假想轨道来实施"挥杆"的一系列的 动作。如此，能够对挥杆的动作加以良好的改进。
[0018] (7)本发明的另一其他方式涉及一种运动分析方法，包括：使用被安装在运动器 具上的第一惯性传感器的输出，来实施确定第一假想平面的运算的步骤，所述第一假想平 面由表不静止姿态下的运动器具的杆身部延伸的方向的第一线段、和表不击球方向的第二 线段构成；使用被佩戴在受测者的臂部上的第二惯性传感器的输出，来确定静止姿态下的 所述受测者的肩部的位置，并实施确定第二假想平面的运算的步骤，所述第二假想平面由 连结所述肩部的位置与击球位置的第三线段、和表示击球方向的所述第二线段构成。
[0019] 在本发明的一个方式中，例如，在高尔夫挥杆的情况下，将第一假想平面视为杆身 平面，将第二假想平面视为霍根平面，例如通过瞄球时的霍根平面的倾斜度，受测者能够掌 握受测者与球之间的间隔的差异及受测者的姿态的差异，从而能够找出击球的好坏的原 因。
[0020] (8)所述运动分析方法的特征在于，以将所述第二线段作为旋转轴而使所述第一 假想平面进行旋转的方式来确定第二假想平面。在本发明的一个方式中，例如在高尔夫的 情况下，仅在高尔夫球杆的杆身上安装惯性传感器，便能够确定作为第一假想平面的杆身 平面和作为第二假想平面的霍根平面这两个平面。
[0021] (9)所述运动分析方法的特征在于，对所述第一假想平面和所述第二假想平面进 行显示。视觉上在三维空间中向受测者提示假想平面。根据假想平面的提示，受测者能够 明确地感知运动器具的假想轨道。受测者能够根据所感知到的假想轨道来实施"挥杆"的 一系列的动作。如此，能够对挥杆的动作加以良好的改进。
[0022] (10)所述运动分析方法的特征在于，以与所述第一假想平面以及所述第二假想平 面重叠的方式对挥杆的轨迹进行显示。在三维空间中同时向受测者提示由第一假想平面和 第二假想平面夹持的区域（V区）以及挥杆时的运动器具的轨迹。受测者能够在视觉上将 自身的挥杆与假想平面进行对比。例如通过反复进行姿态的变更和观察，从而能够通过试 行错误而对高尔夫挥杆的姿态加以良好的改进。
[0023] (11)本发明的另一其他方式涉及一种运动分析装置，具备：第一运算单元，其使 用被安装在运动器具上的第一惯性传感器的输出，来确定第一假想平面，所述第一假想平 面由表不静止姿态下的运动器具的杆身部延伸的方向的第一线段、和表不击球方向的第二 线段构成；第二运算单元，其使用被佩戴在受测者的臂部上的第二惯性传感器的输出，来确 定静止姿态下的所述受测者的肩部的位置，并确定第二假想平面，所述第二假想平面由连 结所述肩部的位置与击球位置的第三线段、和表示击球方向的所述第二线段构成。
[0024] 在确立运动器具的静止姿态时，受测者再现击球的瞬间的姿态。其结果为，从"挥 杆"的一系列的动作中提取出击球的瞬间的姿态。惯性传感器根据运动器具的姿态而输出 检测信号。根据检测信号而确定假想平面。假想平面能够描绘出通过挥杆而挥动的运动器 具的假想轨道。可与假想轨迹对比而对挥杆时的运动器具的轨迹进行观察。可根据这种运 动器具的轨迹来分析受测者的动作。如此，关于"挥杆"的运动而提供了明确的指标。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1为示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的高尔夫挥杆分析装置的结 构的概念图。
[0026] 图2为示意性地表示挥杆模型与高尔夫球手以及高尔夫球杆之间的关系的概念 图。
[0027] 图3为关于在挥杆模型中所使用的球杆头的位置的概念图。
[0028] 图4为示意性地表示第一实施方式所涉及的运算处理电路的结构的框图。
[0029] 图5为示意性地表示杆身平面图像数据生成部以及霍根平面图像数据生成部的 结构的框图。
[0030] 图6为示意性地图示出表示杆身的长轴的线段的计算方法的概念图。
[0031] 图7为杆身平面以及霍根平面的概念图。
[0032] 图8为关于杆身平面的生成方法的概念图。
[0033] 图9为关于霍根平面的生成方法的概念图。
[0034] 图10为示意性地表示分析结果所涉及的图像的一个具体例的概念图。
[0035] 图11为示意性地表示第二实施方式所涉及的高尔夫挥杆分析装置的运算处理电 路的结构的框图。
[0036] 图12为示意性地表示杆身平面图像数据生成部以及霍根平面图像数据生成部的 结构的框图。
[0037] 图13为关于杆身平面的生成方法的概念图。
[0038] 图14为关于霍根平面的生成方法的概念图。
【具体实施方式】
[0039] 以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。此外，以下所说明的本实施方 式并非对权利要求书所记载的本发明的内容进行不当限定的方式，并且在本实施方式中所 说明的所有结构未必都是作为本发明的解决方案所必需的。
[0040] (1)第一实施方式所涉及的高尔夫球杆分析装置的结构
[0041] 在图1中，示意性地图示了本发明的第一实施方式所涉及的高尔夫挥杆分析装置 (运动分析装置）11的结构。高尔夫挥杆分析装置11例如具备第一惯性传感器12和第二 惯性传感器13。在第一及第二惯性传感器12、13上安装有加速度传感器以及陀螺传感器。 加速度传感器能够分别对在正交的三个轴向上产生的加速度进行检测。陀螺传感器能够分 别对围绕正交三轴的各个轴的角速度进行检测。第一及第二惯性传感器12、13输出检测信 号。通过检测信号针对于各个轴而确定加速度以及角速度。加速度传感器以及陀螺传感 器对加速度以及角速度的信息进行检测。第一惯性传感器12被佩戴于高尔夫球手的上肢 (例如若为右手击球则佩戴于左臂）15上。在此，虽然图示了第一惯性传感器12被佩戴于 高尔夫球手的前臂上的示例，但第一惯性传感器12也可以被佩戴于高尔夫球手的上臂、两 肩等上半身上。第二惯性传感器13被安装于高尔夫球杆（运动器具）14上。高尔夫球杆 14具备杆身14a以及握柄14b。握柄14b由手握持。握柄14b以与杆身14a的长轴同轴的 方式而形成。在杆身14a的顶端上结合有球杆头14c。优选为，第二惯性传感器13被安装 于作为高尔夫球杆14的杆身部的杆身14a或者握柄14b上。第一及第二惯性传感器12、13 只要分别以无法相对移动的方式被固定于上肢15以及高尔夫球杆14上即可。在此，在安 装第二惯性传感器13时，第二惯性传感器13的检测轴中的一个轴与杆身14a的长轴方向 (杆身延伸的方向）一致。
[0042] 高尔夫挥杆分析装置11具备运算处理电路（运算部）16。运算处理电路16与第 一以及第二惯性传感器12、13相连接。在连接时，在运算处理电路16中连接有预定的接口 电路17。该接口电路17可以以有线的方式与惯性传感器12、13连接，也可以以无线的方式 与惯性传感器12、13连接。从惯性传感器12、13向运算处理电路16中输入检测信号。
[0043] 在运算处理电路16中连接有存储装置18。在存储装置18中例如存储有高尔夫挥 杆分析软件程序19以及相关的数据。运算处理电路16执行高尔夫挥杆分析软件程序19从 而实现高尔夫挥杆分析方法。存储装置18中包括DRAM(动态随机存取存储器）或大容量 存储装置单元、非易失性存储器等。例如在DRAM中，在实施高尔夫挥杆分析方法时暂时保 存高尔夫挥杆分析软件程序19。在硬盘驱动装置（HDD)的大容量存储装置单元中，保存有 高尔夫挥杆分析软件程序以及数据。在非易失性存储器中存储有BIOS (基本入输出系统） 的相对小容量的程序及数据。
[0044] 在运算处理电路16中连接有图像处理电路21。运算处理电路16向图像处理电路 21输送预定的图像数据。图像处理电路21与显示装置22相连接。在连接时，在图像处理 电路21中连接有预定的接口电路（未图示）。图像处理电路21根据所输入的图像数据而 向显示装置22输送图像信号。在显示装置22的画面上显示有由图像信号确定的图像。对 于显示装置22,利用了液晶显示器、其他的平板显示器。在此，运算处理电路16、存储装置 18以及图像处理电路21例如作为计算机装置而被提供。
[0045] 运算处理电路16与输入装置23相连接。输入装置23至少具备字母键以及数字 键。从输入装置23向运算处理电路16中输入文字信息及数值信息。输入装置23例如只 需由键盘构成即可。计算机装置以及键盘的组合例如可以被置换为智能电话、移动电话、平 板电脑（个人计算机）。
[0046] (2)运动分析模型
[0047] 运算处理电路16规定假想空间。假想空间由三维空间形成。三维空间确定实际 空间。如图2所示，三维空间具有绝对基准坐标系（整体坐标系）S xyz。在三维空间中按照 绝对基准坐标系Sxyz而构建了三维运动分析模型26。三维运动分析模型26的直线27通 过支点28 (坐标X)而被点约束。直线27围绕支点28作为振子而进行三维动作。支点28 的位置可以移动。在此，按照绝对基准坐标系S xyz，直线27的重心29的位置由坐标\确 定，球杆头14c的位置由坐标xh确定。
[0048] 三维运动分析模型26相当于将挥杆时的高尔夫球杆14模型化后的模型。振子的 直线27反映高尔夫球杆14的杆身14a。直线27的支点28反映握柄14b。第二惯性传感 器13被固定于直线27上。按照绝对基准坐标系S xyz，第二惯性传感器13的位置由坐标Xs 确定。第二惯性传感器13输出加速度信号以及角速度信号。加速度信号的情况下，确定去 除了重力加速度g的影响后而得到的加速度，
[0049] 数学式1
【权利要求】
1. 一种运动分析方法，其特征在于， 使用被安装在运动器具上的第一惯性传感器的输出，来实施确定第一假想平面的运 算，所述第一假想平面由表示静止姿态下的所述运动器具的杆身部延伸的方向的第一线 段、和表不击球方向的第二线段构成。
2. 如权利要求1所述的运动分析方法，其特征在于， 所述第一惯性传感器的输出包括加速度传感器的输出， 使用来自所述静止姿态下的所述加速度传感器的输出而对所述运动器具的所述杆身 部相对于重力方向的倾斜度进行计算，并使用所述倾斜度和所述杆身部的长度信息来决定 所述第一线段。
3. 如权利要求1所述的运动分析方法，其特征在于， 所述第二线段为，表示与所述运动器具的击球面交叉的方向的线段。
4. 一种运动分析方法，其特征在于， 使用被佩戴在受测者的臂部上的第二惯性传感器的输出来确定静止姿态下的所述受 测者的肩部的位置， 实施确定第二假想平面的运算，所述第二假想平面由连结所述肩部的位置与击球位置 的第一线段、和表不击球方向的第二线段构成。
5. 如权利要求4所述的运动分析方法，其特征在于， 所述惯性传感器的输出包括加速度传感器的输出， 使用所述静止姿态下的所述加速度传感器的输出而对所述受测者的臂部的延伸方向 相对于重力方向的倾斜度进行计算，并使用所述倾斜度与所述受测者的臂部的长度信息来 决定所述肩部的位置。
6. 如权利要求4所述的运动分析方法，其特征在于， 所述第二线段为，表示与所述运动器具的击球面交叉的方向的线段。
7. -种运动分析方法，包括： 使用被安装在运动器具上的第一惯性传感器的输出来实施确定第一假想平面的运算 的步骤，所述第一假想平面由表示静止姿态下的运动器具的杆身部延伸的方向的第一线 段、和表不击球方向的第二线段构成； 使用被佩戴在受测者的臂部上的第二惯性传感器的输出，来确定静止姿态下的所述受 测者的肩部的位置，并实施确定第二假想平面的运算的步骤，所述第二假想平面由连结所 述肩部的位置与击球位置的第三线段、和表示击球方向的所述第二线段构成。
8. 如权利要求1所述的运动分析方法，其特征在于， 以将所述第二线段作为旋转轴而使所述第一假想平面进行旋转的方式来确定第二假 想平面。
9. 如权利要求7所述的运动分析方法，其特征在于， 对所述第一假想平面和所述第二假想平面进行显示。
10. 如权利要求9所述的运动分析方法，其特征在于， 以与所述第一假想平面以及所述第二假想平面重叠的方式对挥杆的轨迹进行显示。
11. 一种运动分析装置，具备： 第一运算单元，其使用被安装在运动器具上的第一惯性传感器的输出，来确定第一假 想平面，所述第一假想平面由表示静止姿态下的运动器具的杆身部延伸的方向的第一线 段、和表不击球方向的第二线段构成； 第二运算单元，其使用被佩戴在受测者的臂部上的第二惯性传感器的输出，来确定静 止姿态下的所述受测者的肩部的位置，并确定第二假想平面，所述第二假想平面由连结所 述肩部的位置与击球位置的第三线段、和表示击球方向的所述第二线段构成。
【文档编号】A63B69/36GK104225897SQ201410283837
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2013年6月21日
【发明者】佐藤雅文 申请人:精工爱普生株式会社