挥击分析装置、挥击分析方法以及记录媒介的制作方法

专利名称：挥击分析装置、挥击分析方法以及记录媒介的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种挥击分析装置、挥击分析方法以及记录了挥击分析方法的记录媒介。
背景技术：
在高尔夫球、网球、棒球等体育运动中，认为能够通过改善挥击的节奏而提高竞技能力。尤其是，在高尔夫球中存在如下看法，即，为了击打静止的球，挥击的各个阶段(上挥、到达顶点、下挥、撞击、随球动作)的节奏(时间分配)越稳定则越能够得到优异的挥击，在练习道具等中，也具有对各个阶段的时间的误差等进行计测，从而提供用于分析的信息的制品。此外，在专利文献I中提出了如下方法，即，对练习者的身体的加速度进行检測，并通过对该加速度信息进行解析，从而对上挥期间、下挥(前挥)期间、随球动作期间等进行计算。并且，在专利文献2中提出了如下方法，S卩，在能够检测出用户的躯干轴的动作的部位安装 角速度传感器等的运动传感器，并对由高尔夫球挥击而产生的角速度进行测量，且通过对该角速度信息进行解析，从而对上挥、下挥、随球动作等的时间进行计算。但是，在专利文献I的方法中，由于利用了加速度信息，因此对在顶点的停留情况(在顶点缓慢地使头停留后击下还是立即击下)等详细的信息的检测较为困难，从而为了进行挥击分析而能够提供的信息有限。而且，在专利文献I的方法中，即使能够对如完全挥击这种动作较大的挥击的节奏进行检测，但是当对如推球这种动作较小的挥击的节奏进行检测时，也需要在球杆的头上安装角速度传感器，所以操作较为困难。此外，专利文献2的方法为如下方法，即，在正确的高尔夫球挥击中，是以通过在撞击的前后将右足上的躯干轴切换为左足上的躯干轴，从而在角速度的变化上出现作为两个峰值(波形的拐点)的第一顶点和第二顶点的现象为前提，而对挥击的各个阶段的节奏进行计算的方法，但是根据用户的个性从而有时该前提也会被破坏，而并不一定能够检测出准确的节奏。此外认为，在如推球这种动作较小的挥击的情况下，也无法保证会在角速度的变化上出现能够明确区别的两个峰值。而且，在专利文献2的方法中，由于需要对用户的躯干轴的动作进行检測，因此在安装角速度传感器的位置或姿势上有较大的限制，因而操作还是较为困难。专利文献I :日本特开平10-43349号公报专利文献2 :日本特开2010-68947号公报

发明内容
本发明是鉴于以上的问题点而完成的，根据本发明的几个方式，能够提供操作容易，且更加准确地对挥击的节奏进行检测，并且也能够对动作较小的挥击的节奏进行检测的挥击分析装置、挥击分析方法、以及记录了挥击分析方法的记录媒介。(I) 一种挥击分析装置，其包括角速度传感器，其对通过挥击而在多个轴的周围产生的角速度进行检测；数据取得部，其取得所述角速度传感器的检测数据；动作检测部，其对所述挥击的各个动作中的至少ー个动作进行检测，所述动作检测部利用所取得的所述检测数据，而对在所述多个轴的各个轴上产生的所述角速度的大小之和进行计算。根据本发明的挥击分析装置，通过利用角速度传感器，从而与利用了加速度传感器的情况相比能够更加准确地对挥击动作进行检測，并且还能够检测出动作较小的挥击。而且，根据本发明的挥击分析装置，由于通过角速度传感器而对多个轴的角速度进行检测，井根据各个轴周围的角速度的大小之和(范数)而对挥击的各个动作进行检測，因此，能够在以与挥击动作联动的方式而运动的位置处以任意朝向安装角速度传感器，从而操作较容易。(2)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，即，所述动作检测部包括撞击检测部，所述撞击检测部利用所述角速度的大小之和，而对所述挥击中的撞击的时刻进行检测，并且，所述动作检测部以所述撞击的时刻为基准而对所述挥击的各个动作进行检測。由于在撞击的瞬间角速度的大小之和(范数)的值急剧地变化，因此在一系列的挥击动作中撞击的时刻最容易捕捉到。因此，通过首先对撞击的时刻进行检测，并将撞击的时 刻设为基准，从而能够更加可靠地实施挥击的各个动作的检测。(3)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，即，所述撞击检测部将所述角速度的大小之和成为最大的时刻作为所述撞击的时刻而进行检測。由于在撞击的瞬间角速度的大小之和(范数)的值急剧地变化，因此能够将该最大值的附近作为撞击的时刻而进行检测，从而能够更加可靠地实施挥击的各个动作的检测。(4)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，即，所述动作检测部包括微分计算部，所述微分计算部利用时间而对所述角速度的大小之和进行微分。(5)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，S卩，在所述微分的值成为最大的时刻和成为最小的时刻中，所述撞击检测部将在先的时刻作为所述撞击的时刻而进行检測。在通常的挥击动作中，在撞击吋，由于其冲击将导致角速度急剧地变化。因此，在一系列的挥击动作中，能够将角速度的大小之和(范数)的微分值成为最大或最小的时刻(即，角速度的大小之和的微分值成为正的最大值或负的最小值的时刻)作为撞击的时刻而进行捕捉。另外，虽然认为由于在挥击中所使用的器具因会撞击而振动，因此角速度的大小之和(范数)的微分值成为最大的时刻和最小的时刻将成对产生，但认为其中在先的时刻为撞击的瞬间。(6)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，即，所述动作检测部将在所述撞击之前所述角速度的大小之和成为极小的时刻作为所述挥击的到达顶点的时刻而进行检測。在通常的挥击动作中，认为在挥击开始之后，在顶点处动作暂时停止，其后，挥击速度慢慢増大直至发生撞击。因此，能够将在撞击的时刻之前角速度的大小之和(范数)成为极小的时刻作为挥击的到达顶点的时刻而进行捕捉。(7)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，即，所述动作检测部将在所述撞击之前所述角速度的大小之和在第一阈值以下的连续的区间作为顶点区间而进行确定。在通常的挥击动作中，由于在顶点处动作暂时停止，因此认为在到达顶点的前后挥击速度较小。因此，能够将在撞击之前角速度的大小之和(范数)在第一阈值以下的连续的区间作为顶点区间而进行捕捉。(8)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，即，所述动作检测部将在所述到达顶点之前所述角速度的大小之和成为第二阈值以下的时刻作为所述挥击的开始的时刻而进行检測。在通常的挥击动作中，从静止的状态起开始实施挥击动作，且难以认为至到达顶点之前挥击动作会停止。因此，能够将在到达顶点之前角速度的大小之和(范数)成为第二阈值以下的最后的时刻作为挥击的开始的时刻而进行捕捉。(9)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，即，所述动作检测部将在所述撞击之后所述角速度的大小之和成为极小的时刻作为所述挥击的结束的时刻而进行检测。在通常的挥击动作中，认为在撞击之后挥击速度会慢慢减小而停止。因此，能够将在撞击之后角速度的大小之和(范数)成为极小的时刻作为结束的时刻而进行捕捉。
(10)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，即，所述动作检测部将在所述撞击之后所述角速度的大小之和成为第三阈值以下的最早的时刻作为所述挥击的结束的时刻而进行检测。在通常的挥击动作中，认为在撞击之后挥击速度会慢慢减小而停止。因此，能够将在撞击之后角速度的大小之和(范数)在第三阈值以下的最早的时刻作为结束的时刻而进行捕捉。(11)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，S卩，所述动作检测部将在所述撞击的时刻之后且与所述撞击的时刻接近、并且所述角速度的大小之和成为第四阈值以下的连续的区间，作为所述结束的区间而进行确定。在通常的挥击动作中，认为在撞击之后挥击速度会慢慢减小而停止。因此，能够将在撞击的时刻之后且与撞击的时刻接近、并且角速度的大小之和(范数)成为第四阈值以下的连续的区间，作为结束的区间而进行捕捉。(12)也可以采用如下方式，S卩，该挥击分析装置还包括显示处理部，所述显示处理部根据所述动作检测部所检测出的所述挥击的各个动作，而对所述挥击的各个动作的时间进行计算，并将计算结果显示在画面上。 如此，通过对挥击动作中的各个动作的至少ー个动作的时间进行显示，从而用户能够掌握挥击的详细的动作。(13)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，S卩，所述角速度传感器能够安装在用户的手、手套以及挥击器具中的至少ー个上。通过使角速度传感器能够安装在用户的手、手套以及挥击器具中的至少ー个上，从而能够使传感器的安装不耗费时间，进而容易地实施挥击解析。此外，由于能够将角速度传感器安装在挥击器具上，因此与将传感器安装在用户的手或手套上的情况相比，能够精确地对角速度进行检測。(14)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，S卩，所述挥击为高尔夫球的挥击。即，也可以为高尔夫球挥击分析装置。(15)在该挥击分析装置中也可以采用如下方式，即，所述动作检测部对从所述挥击的开始起、经上挥、到达顶点、下挥、撞击、随球动作、直至所述挥击的结束为止的节奏进行检测。由此，能够对高尔夫球挥击的一系列的动作作为节奏而进行分析。(16)本发明为如下的挥击分析方法，包括取得角速度传感器的检测数据，并对通过挥击而在多个轴的周围产生的角速度进行检测的步骤；对所述挥击的各个动作中的至少ー个动作进行检测的步骤；利用所取得的所述检测数据，而对所述多个轴的各个轴上所产生的所述角速度的大小之和进行计算的步骤。


图I为表示本实施方式的挥击分析装置的结构的图。图2为表示角速度传感器的安装位置的一个示例的图。图3为表示挥击分析的整体处理的一个示例的流程图。图4为表示挥击动作的检测处理的ー个示例的流程图。图5为表示顶点区间、结束区间、挥击开始的阈值ー览表的一个示例的图。
图6为表示挥击动作的显示处理的ー个示例的流程图。图7为表示挥击动作的显示的一个示例的图。图8为实验例中的角速度传感器的安装位置以及朝向的说明图。图9 (A)为曲线表示完全挥击时三轴角速度的图，图9 (B)为曲线表示三轴角速度的大小之和(范数)的计算值的图，图9 (C)为曲线表示三轴角速度的大小之和(范数)的微分的计算值的图。图10为表示完全挥击时的挥击动作的显示的图。图11 (A)为曲线表示推球时的三轴角速度的图，图11 (B)为曲线表示三轴角速度的大小之和(范数)的计算值的图，图11 (C)为曲线表示三轴角速度的大小之和(范数)的微分的计算值的图。图12为表示推球时的挥击动作的显示的图。
具体实施例方式以下，利用附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外，以下说明的实施方式并不对专利权利要求中所记载的本发明的内容进行不适当的限定。此外，在下文中所说明的结构的全部并不一定都是本发明的必要结构要件。以下，虽然列举实施高尔夫球挥击的分析的分析装置为例而进行说明，但是本发明的挥击分析装置能够应用于，在网球拍或棒球的球棒等的挥击中所使用的各种器具的挥击分析中。I、挥击分析装置的结构图I为图示本实施方式的挥击分析装置的结构的图。本实施方式的挥击分析装置I以包括如下部件的方式而构成，即，角速度传感器10、处理部20、操作部30、显示部40、R0M(Read Only Memory :只读存储器)50、RAM (Random Access Memory :随机存取存储器)60、非易失性存储器70、记录媒介80。角速度传感器10对根据挥击动作而产生的、多个轴周围的角速度进行检测，并将各个轴周围的角速度的检测数据进行输出。另外，角速度传感器10即可以为能够通过ー个元件而对多个轴周围的角速度进行检测的多轴传感器，也可以为安装有多个ー轴传感器的传感器，其中，所述ー轴传感器通过ー个元件而对ー个轴周围的角速度进行检測。操作部30实施如下处理，即，取得来自用户的操作数据，并输送至处理部20的处理。操作部30例如为，触摸面板型显示器、按钮、键、话筒等。显示部40为，将处理部20的处理结果作为文字、图表、其他的图像而进行显示的构件。显示部 40 例如为，CRT (Cathode Ray Tube :阴极射线管)、LCD (Liquid CrystalDisplay :液晶显示器)、触摸面板型显示器、HMD (Head Mounted Display :头戴式显示器)等。另外，也可以采用如下方式，即，通过ー个触摸面板型显示器来实现操作部30和显示部40的功能。R0M50存储用于处理部20实施各种计算处理及控制处理的、基本程序以及在基本程序中所使用的数据等。RAM60作为处理部20的操作区域来使用，且为如下存储部，即，对从R0M50、记录媒介80中读出的程序和数据、由操作部30输入的数据、以及对处理部20按照各种程序而执行的运算结果等临时地进行存储的存储部。非易失性存储器70为，对在通过处理部20的处理而生成的数据中、需要长期保存 的数据进行记录的记录部。记录媒介80存储用于实现各种应用功能的应用程序以及数据，且能够通过例如光盘(⑶、DVD)、光磁盘(MO)、磁盘、硬盘、磁带、存储器(ROM、闪存等)来实现。处理部20按照被存储在R0M50中的基本程序以及被存储在记录媒介80中的应用程序，来实施各种处理(角速度传感器10的检测数据的取得处理、各种计算处理、各种控制处理等)。处理部20能够通过微处理器等来实现。尤其是，在本实施方式中，处理部20包括以下进行说明的数据取得部22、动作检测部24、显示处理部26，且对用户的挥击动作的各个动作进行分析。在本实施方式中，处理部20通过执行被存储在记录媒介80中的挥击分析方法，从而作为数据取得部22、动作检测部24、显示处理部26而发挥功能。即，在记录媒介80中存储有，用于使计算机作为上述的各个部而发挥功能的挥击分析方法。或者，还可以采用如下方式，即，在挥击分析装置I上追加通信部，从而通过通信部并经由有线或无线的通信网络而从服务器接收挥击分析方法，且将接收到的挥击分析方法存储于RAM60以及记录媒介80中，从而执行该挥击分析方法。但是，也可以采用如下方式，即，通过硬件(专用电路)来实现数据取得部22、动作检测部24、显示处理部26的至少一部分。数据取得部22实施如下处理，即，连续取得针对于用户的挥击动作的、角速度传感器10的一系列的检测数据的处理。所取得的数据例如被存储在RAM60中。动作检测部24实施如下处理，即，根据数据取得部22所取得的检测数据，而对用户的挥击的各个动作中的至少ー个动作进行检测的处理。尤其是，本实施方式的动作检测部24包括角速度计算部240、微分计算部242、撞击检测部244。但是，本实施方式的动作检测部24也可以为，省略这些构件的一部分或全部的结构(要素)、或者追加新的结构(要素)的结构。角速度计算部240实施如下处理，即，根据数据取得部22所取得的检测数据，从而对多个轴周围的角速度的大小之和(范数)进行计算的处理。另外，以下，将在各个轴上所产生的角速度的大小之和表现为“范数”。微分计算部242实施如下处理，即，利用时间对角速度计算部240计算出的角速度的范数进行微分的处理。
撞击检测部244实施如下处理，即，利用角速度计算部240计算出的角速度的范数，而对挥击中的撞击的时刻进行检测的处理。还可以采用如下方式，即，撞击检测部244对角速度的范数成为最大的时刻作为撞击的时刻而进行检測。或者，还可以采用如下方式，即，在微分计算部242所计算出的角速度的范数的微分的值成为最大的时刻和成为最小的时刻中，撞击检测部244将在先的时刻作为撞击的时刻而进行检测。还可以采用如下方式，即，动作检测部24将在撞击检测部244所检测出的撞击之前角速度计算部240所计算出的角速度的范数成为极小的时刻，作为挥击的到达顶点的时刻而进行检测。此外，还可以采用如下方式，S卩，动作检测部24将在撞击之前角速度的范数为第ー阈值以下的连续的区间作为顶点区间(在顶点处停留的区间)而进行确定。此外，还可以采用如下方式，S卩，动作检测部24将在到达顶点之前角速度的范数成为第二阈值以下的时刻作为挥击开始的时刻而进行检測。
此外，还可以采用如下方式，S卩，动作检测部24将在撞击之后，角速度的范数成为极小的时刻作为挥击结束(Finish)的时刻而进行检測。或者，还可以采用如下方式，即，动作检测部24将在撞击之后角速度的范数成为第三阈值以下的最早的时刻作为挥击结束(Finish)的时刻而进行检测。此外，还可以采用如下方式，S卩，动作检测部24将在撞击的时刻之后且与撞击的时刻接近、并且角速度的范数成为第四阈值以下的连续的区间，作为结束区间而进行确定。显示处理部26实施如下处理，即，根据动作检测部24所检测出的用户的挥击的各个动作，而对该挥击的各个动作的时间进行计算，并将该计算结果显示在画面(显示部40)上的处理。另外，本实施方式的处理部20也可以为，省略这些构件的一部分结构(要素)、或追加新的结构(要素)的结构。该处理部20、操作部30、显示部40、如150、狀160、非易失性存储器70、记录媒介80的全部或一部分的功能，能够通过个人计算机(PC)、或智能手机等的便携式设备等来实现。还可以采用如下方式，即，该挥击分析装置I构成为将角速度传感器10和处理部20以物理方式分离的分离型，且通过无线或有线的方式而进行角速度传感器10和处理部20的数据通信。或者，还可以采用如下方式，即，挥击分析装置I构成将角速度传感器10和处理部20设置于ー个筐体中的一体型。当以分离型构成挥击分析装置I吋，只要将角速度传感器10安装在能够检测出根据挥击动作而产生的角速度的任意的位置即可。例如，如图2 (A)所示，角速度传感器10被安装在高尔夫球杆等的挥击器具上。但是，优选为，以图示的方式安装在杆身上，以便不会受到撞击时的冲击的影响。除此之外，既可以如图2 (B)所示而安装在用户的手或手套等上，也可以如图2 (C)所示而安装在手表等的饰品上。此外，当以一体型构成挥击分析装置I时，也可以将挥击分析装置I本身安装在高尔夫球杆等的挥击器具、用户的手、手套或饰品等上。2、挥击分析装置的处理2-1.挥击分析的整体处理图3为，表示由挥击分析装置I的处理部20实施的挥击分析的整体处理的ー个示例的流程图。如图3所示，本实施方式的处理部20首先作为数据取得部22而发挥功能，从而从角速度传感器10取得检测数据(S10，数据取得步骤)。数据取得部22从角速度传感器10取得数据的期间(数据取得期间)以某些方法进行设定。例如可以采用如下方式，即，用户或辅助者在挥击开始之前对操作部30进行操作，从而指示数据取得期间的开始时刻，并在挥击结束之后对操作部30进行操作，从而指示数据取得期间的结束时刻。此外，例如还可以采用如下方式，即，用户或辅助者在挥击开始之前对操作部30进行操作，从而指示数据取得期间的开始时刻，并在预定时间经过之后，自动结束数据取得期间。接下来，处理部20作为动作检测部24而发挥功能，对在步骤SlO中取得的数据实施节奏检测(S12，节奏检测步骤)。另外，节奏是指，从挥击的开始起至挥击的结束为止的一系列的动作，例如在高尔夫球挥击的情况下，相当于从挥击的开始起，经上挥、到达顶点、下挥、撞击、随球动作、至挥击的结束为止的一系列的动作。
当在步骤S12中未检测出节奏时(S14为否)，判断为取得的数据中未包含有与挥击动作相对应的数据(挥击数据)，从而结束处理。此时，还可以采用如下方式，即，将所取得的数据中未包含挥击数据的情况在显示部40上进行显示。另ー方面，当在步骤S12中检测出节奏时(S14为是)，处理部20作为显示处理部26而发挥功能，从而将在步骤S12中检测出节奏的数据、即与用户的挥击动作相对应的挥击数据的节奏显示在显示部40上(S16，节奏显示步骤)，并结束处理。2-2.节奏检测处理图4为，表示由处理部20 (动作检测部24)实施的节奏检测处理的一个示例的流程图。如图4所示，处理部20 (动作检测部24)首先作为角速度计算部240而发挥功能，从而根据所取得的数据而对在各个时刻t的角速度的范数njt)的值进行计算(S110)。作为角速度的范数(角速度的大小之和)的求取方法的ー个示例，具有根据“角速度大小的平方的和的平方根)而进行求取的方法。例如，角速度传感器10对三轴周围的角速度进行检测，当将数据取得期间在各个时刻t的三轴量的检测数据设为X (t)、y (t)、z (t)时，角速度的范数Iitl (t)通过下式(I)来进行计算。数学式IB0(O = Ix(t)2 +y(t)2 +z(t)2 …(I)接下来，处理部20 (动作检测部24)将在各个时刻t的角速度的范数Iitl (t)转换为，标准化为预定范围内的范数n(t)(S120)。具体而言，当将数据取得期间内的角速度的范数的最大值设为max ( )时，通过下式(2)而将角速度的范数Iitl (t)转换为，标准化为O至100的范围内的范数n (t)。数学式2
IOOx /; (/) wn(t) =---接下来，处理部(动作检测部24)对各个时刻t的范数(标准化后的范数)n (t)的微分dn (t)的值进行计算(S130)。例如，当将角速度的检测数据的取得间隔设为At吋，时刻t的角速度的范数的微分(差分)dn (t)通过下式(3)来进行计算。
数学式3dn(t) = n (t) _n (t_ Δ t)…(3)接下来，处理部20 (动作检测部24)作为撞击检测部244而发挥功能，从而在范数的微分dn (t)的值成为最大的时刻和成为最小的时刻中，将在先的时刻设定为撞击的时刻T5 (S140)o在通常的高尔夫球挥击中，认为在撞击的瞬间挥击速度为最大。而且，由于认为根据挥击速度而角速度的范数的值也会发生变化，因此能够在一系列的挥击动作中，将角速度的范数的微分值成为最大或最小的时刻(即，角速度的范数的微分值为正的最大值或负的最小值的时刻)作为撞击的时刻而进行捕捉。另外，虽然认为由于通过撞击会导致高尔夫球杆振动，因此角速度的范数的微分值成为最大的时刻和成为最小的时刻会成对产生，但是认为其中在先的时刻为撞击的瞬间。接下来，处理部20(动作检测部24)判断在撞击的时刻T5之前是否存在范数n(t)的值接近于零的极小点(S150)，如果存在(S150为是)，则将该极小点的时刻设定为到达顶点的时刻T3(S152)。在通常的高尔夫球挥击中，认为在挥击开始之后在顶点处动作暂时停 止，之后挥击速度慢慢増大直至发生撞击。因此，能够将在撞击的时刻之前角速度的范数接近零而成为极小的时刻，作为到达顶点的时刻而进行捕捉。另ー方面，如果在撞击的时刻T5之前不存在范数n(t)的值接近零的极小点(S150为否)，则处理部20 (动作检测部24)将对所取得的数据的节奏检测设为失败(在所取得的数据中未包含挥击数据)，从而结束处理。接下来，处理部20 (动作检测部24)判断在撞击的时刻T5之后是否存在范数η(t)的值接近于零的极小点(S 154)，如果存在(S 154为是)，则将该极小点的时刻设定为结束的时刻T7(S156)。在通常的高尔夫球挥击中，认为在撞击之后挥击速度慢慢减小而停止。因此，能够将在撞击的时刻之后角速度的范数接近于零而成为极小的时刻，作为结束的时刻而进行捕捉。另ー方面，如果在撞击的时刻T5之后不存在范数n (t)的值接近于零的极小点(S154为否)，则处理部20 (动作检测部24)将对所取得的数据的节奏检测设为失败(在所取得的数据中未包含挥击数据)，从而结束处理。接下来，处理部20 (动作检测部24)判断在到达顶点的时刻T3的前后是否存在范数n (t)的值在预先设定的阈值(第一阈值的一个示例)以下的区间(S158)，如果存在(S158为是)，则将该区间的最早的时刻和最后的时刻分别设定为顶点区间的开始时刻T2和结束时刻T4 (S160)o在通常的高尔夫球挥击中，由于在顶点处动作暂时停止，因此认为在到达顶点的前后挥击速度较小。因此，能够将包括到达顶点的时刻在内且角速度的范数在所给予的阈值以下的连续的区间，作为顶点区间而进行捕捉。另ー方面，如果在到达顶点的时刻T3的前后不存在范数n (t)的值在阈值以下的区间(S158为否)，则处理部20(动作检测部24)将对所取得的数据的节奏检测设为失败(在所取得的数据中未包含挥击数据)，从而结束处理。接下来，处理部20 (动作检测部24)判断在结束的时刻T7的前后是否存在范数η(t)的值在预先设定的阈值(第四阈值的ー个示例)以下的区间(S162)，如果存在(S162为是)，则将该区间的最早的时刻和最后的时刻分别设定为结束区间的开始时刻T6和结束时刻T8(S164)。在通常的高尔夫球挥击中，认为在撞击之后挥击速度将慢慢减小而停止。因此认为，在结束的前后挥击速度较小。因此，能够将包括结束的时刻在内且角速度的范数在所给予的阈值以下的连续的区间，作为结束区间而进行捕捉。另ー方面，如果在结束的时刻T7的前后不存在范数n (t)的值在阈值以下的区间(S162为否)，则处理部20 (动作检测部24)将对所取得的数据的节奏检测设为失败(在所取得的数据中未包含挥击数据)，从而结束处理。接下来，处理部20 (动作检测部24)判断在顶点区间的开始时刻T2之前范数η(t)的值是否在预先设定的阈值(第二阈值的一个示例)以下(S166)，如果在阈值以下(S166为是)，则将该成为阈值以下的最后的时刻设定为挥击开始的时刻TUS168)。另外，也可以采用如下方式，即，将在对到达顶点进行确定的极小点之前范数接近于零的极小点看做挥击的开始。在通常的高尔夫球挥击中，从静止的状态起开始进行挥击动作，且难以认为在到达顶点之前挥击动作会停止。因此，能够将在撞击的时刻之前角速度的范数成为阈值以下的最后的时刻，作为挥击动作的开始的时刻而进行捕捉。另ー方面，如果在顶点区间的开始时刻T2之前范数n(t)的值不在阈值以下(S166 为否)，则处理部20 (动作检测部24)将对所取得的数据的节奏检测设为失败(在所取得的数据中未包含挥击数据)，从而结束处理。最后，处理部20 (动作检测部24)将检测出节奏的Tl至T8的数据设为挥击数据(S170)，从而结束处理。顶点区间、结束区间、挥击开始的各个阈值，例如作为图5所示的这种数据ー览表而被存储于R0M50、RAM60等中。这些阈值可以为固定值，也可以为可变值(例如，按每个用户分别设定)。如图5所示，如果预先对应于各个动作而设定各个阈值，则即使在产生了多个极小点的情况下，提取对应于挥击的极小点也较为容易。另外，可以适当地替换图4的流程图中的各个步骤。此外，在图4的流程图中，能够省略对在各个时刻t的范数(标准化后的范数)n(t)的微分dn (t)的值进行计算的エ序(S130)。尤其是，对于如一号木杆的挥击这种角速度的范数的变化较大的情况，能够省略微分エ序(S130)。当省略S130时，只要将在S120中求出的角速度的范数的最大值作为撞击的时刻而进行检测即可。此外，虽然在图4的流程图的步骤S154U56中，将在撞击的时刻之后角速度的范数n (t)的值接近于零的极小点设为结束的时刻，但是还可以采用如下方式，例如，将在撞击之后角速度的范数n (t)的值成为预先设定的阈值(第三阈值的ー个示例)以下的、最早的时刻，设定为挥击的结束的时刻。此外，虽然在图4的流程图中，对从挥击的开始起、经上挥、到达顶点、下挥、撞击、随球动作、到结束挥击为止的全部动作进行检测，但是也可以采用如下方式，即，例如仅对撞击和下挥的动作进行检测等，对挥击动作的至少ー个动作进行检测。2 — 3、节奏显示处理图6为，表示由处理部20 (显示处理部26)实施的节奏显示处理的一个示例的流程图。首先，处理部20 (显示处理部26)对上挥的时间Ta=到达顶点的时刻T3 —挥击开始的时刻Tl进行计算(S200)。接下来，处理部20 (显示处理部26)对顶点区间的时间Tb=顶点区间的结束时刻T4 一顶点区间的开始时刻Τ2进行计算(S210)。接下来，处理部20 (显示处理部26)对下挥的时间Tc=撞击的时刻Τ5 —到达顶点的时刻Τ3进行计算(S220)。接下来，处理部20 (显示处理部26)对随球动作的时间Td=结束的时刻Τ7 —撞击的时刻Τ5进行计算(S230)。接下来，处理部20 (显示处理部26)对结束区间的时间Te=结束区间的结束时刻Τ8 一结束区间的开始时刻Τ6进行计算(S240)。最后，处理部20 (显示处理部26)将在步骤S200至S240中分别计算出的各个阶段的时间(上挥的时间Ta、顶点区间的时间Tb、下挥的时间Tc、随球动作的时间Td、结束区间的时间Te)图像化并在显示部40上进行显示(S250)。图7为，表示挥击动作的节奏显示的一个示例的图。在图7的显示示例中，通过与 各自的时间Ta、Tb、Tc、Td、Te成比例的长度、且具有特有的颜色或图案的矩形，而沿着时间序列显示了挥击动作中的各个阶段(上挥、顶点区间、下挥、随球动作、结束区间)。此外，在各个阶段的矩形显示的上侧显示了各自的时间Ta、Tb、Tc、Td、Te。通过这种节奏显示，用户能够得到如下信息，例如，由于顶点区间Tb较短而在顶点处的停留不够、由于下挥的时间Tc较长而撞击较弱、这种与自身的挥击动作的节奏相关的详细信息。此外，不仅可以显示整个挥击的节奏，还可以按照挥击的各个动作中的每ー个来显示时间。3.实验例图8至图12为，与利用了本实施方式的挥击分析装置I的挥击动作的节奏分析的实验例相关的图。如图8所示，在本实验例中，在高尔夫球杆的杆身的把手附近安装检测三轴角速度的角速度传感器10，从而对被测者仅进行一次挥击而击打了高尔夫球时的节奏进行分祈。角速度传感器10以如下的方式安装，即，使X轴成为与杆身平行的方向、y轴成为挥击的方向、z轴成为与挥击面垂直的方向。但是，由于本实施方式的挥击分析装置I根据角速度的范数而对各个阶段的时间进行计算，因此角速度传感器10的安装角度为任意。此夕卜，通过电缆而将角速度传感器10与未图示的PC (具备处理部20、操作部30、显示部40、R0M50、RAM60、非易失性存储器70、记录媒介80等)连接，并且，在PC侧将角速度传感器10检测出的一系列的三轴角速度数据取得至RAM60中，并对在所取得的数据中所包含的挥击数据的节奏进行分析并显示。作为高尔夫球杆而选择一号木杆(Driver)和推杆(Putter)的两种类型，井分别实施了节奏分析。图9 (A)为，根据在被测者持有一号木杆而进行了完全挥击时的数据取得期间(5秒)内所取得的数据，而曲线表示了三轴角速度X (t)、y (t)、z (t)的图。在图9 (A)中，横轴为时间(msec),纵轴为角速度(dps)。图9 (B)为，曲线表示了范数n (t)的图，所述范数n (t)为，在根据图9 (A)的三轴角速度X (t)、y (t)、z (t)，并按照式(I)而计算出三轴角速度的范数Iitl (t)之后，按照式(2)而尺度转换(标准化)为O至100的范数。在图9 (B)中，横轴为时间(msec)，纵轴为角速度的范数(尺度转换为O至100)。图9 (C)为，根据图9 (B)的三轴角速度的范数n (t)并按照式(3)而计算出该范数n (t)的微分dn (t)，且进行曲线表示的图。在图9 (C)中，横轴为时间(msec)，纵轴为三轴角速度的范数的微分值。另外，虽然在图9 (A)以及图9 (B)中，用O至5秒表示横轴，但是在图9 (C)中，为了了解撞击前后的微分值的变化，用2至2. 8秒表示横轴。根据图9 (B)以及图9 (C)，按照图4所示的节奏检测处理的流程图而计算出了挥击开始的时刻TI、顶点区间的开始时刻T2、到达顶点的时刻T3、顶点区间的结束时刻T4、撞击的时刻T5、结束区间的开始时刻T6、结束的时刻T7、结束区间的结束时刻T8。其结果为,Tl=1000msec、T2=1967msec、T3=2024msec、T4=2087msec、T5=2397msec、T6=3002msec、T7=3075msec、T8=3210msec。接下来，利用Tl至T8的计算值，按照图6所示的节奏显示处理的流程图而计算出了上挥的时间Ta、顶点区间的时间Tb、下挥的时间Tc、随球动作的时间Td、结束区间的时间 Te。其结果为，Ta=T3-Tl=1024msec、Tb=T4_T2=120msec、Tc=T5_T3=373msec、Td=T7-T5=678msec、Te=T8-T6=208msec，由此得到了图10所示的节奏显示。如此，关于完全挥击这种较强的挥击动作，得到了详细的节奏的数据。与之相対，图11 (A)为，根据在被测者持有推杆而推球时的数据取得期间(5秒钟) 内所取得的数据，而曲线表示了三轴的角速度X (t)、y (t)、z (t)的图。在图11 (A)中，横轴为时间(msec),纵轴为角速度(dps)。图11 (B)为，曲线表示了范数n (t)的图，所述范数n (t)为，在根据图11 (A)的三轴角速度X (t)、y (t)、z (t)并按照式(I)而计算出三轴角速度的范数Iitl (t)之后，按照式(2)而尺度转换(标准化)为O至100的范数。在图11 (B)中，横轴为时间(msec)，纵轴为角速度的范数(尺度转换为O至100)。图11 (C)为，根据图11 (B)的三轴角速度的范数n (t)并按照式(3)而计算出该范数n (t)的微分dn (t)，且进行曲线表示的图。在图11 (C)中，横轴为时间(msec)，纵轴为三轴角速度的范数的微分值。根据图9 (B)以及图9 (C)，按照图4所示的节奏检测处理的流程图而计算出了挥击开始的时刻TI、顶点区间的开始时刻T2、到达顶点的时刻T3、顶点区间的结束时刻T4、撞击的时刻T5、结束区间的开始时刻T6、结束的时刻T7、结束区间的结束时刻T8。其结果为,Tl=1000msec、T2=1680msec、T3=1736msec、T4=1770msec、T5=1953msec、T6=2302msec、T7=2349msec、T8=2405msec。接下来，利用Tl至T8的计算值，按照图6所示的节奏显示处理的流程图而计算出了上挥的时间Ta、顶点区间的时间Tb、下挥的时间Tc、随球动作的时间Td、结束区间的时间 Te。其结果为，Ta=T3-Tl=736msec、Tb=T4_T2=90msec、Tc=T5_T3=217msec、Td=T7-T5=396msec、Te=T8-T6=103msec，由此得到了图12所示的节奏显示。如此，关于推球这种较弱的挥击动作也得到了详细的节奏的数据。另外，在图9、图11的示例中，如前文所述，能够省略对在各个时刻t的范数(标准化后的范数)n (t)的微分dn (t)的值进行计算的エ序(S130)。尤其是，对于如图9的一号木杆的挥击这种角速度的范数的变化较大的情況，能够省略微分エ序(S130)。当省略微分エ序时，只要将在S120中求出的角速度的范数(图9 (b)、图11 (b))的最大值作为撞击的时刻而进行检测即可。如以上进行的说明所述，根据本实施方式，通过利用角速度传感器10，从而与利用加速度传感器的情况相比能够更加准确地对挥击动作进行检測、并且还能够检测出动作较小的挥击。因此，对于例如在顶点和结束阶段以何种程度缓慢停留高尔夫球杆等能够进行更详细的分析。此外，能够以撞击为基准，对从挥击的开始起、经上挥、到达顶点、下挥、随球动作、至挥击的结束为止的各个动作中的至少ー个进行检测。而且，根据本实施方式，由于根据角速度的范数而对挥击动作进行检测，因此能够在以与挥击动作联动的方式而运动的位置处以任意朝向安装角速度传感器10，从而易于进行操作。此外，根据本实施方式，由于角速度的范数的值急剧地变化，因此通过最先对在一系列的挥击动作中最容易捕捉的撞击的时刻进行检测，并根据撞击的时刻而对挥击动作的各个阶段进行确定，从而能够更加可靠地实施挥击动作的检测。此外，根据本实施方式，由于对挥击动作的各个阶段的时间进行显示，因此用户能 够容易地掌握挥击动作的详细的节奏。另外，本发明并不限定于本实施方式，在本发明的主g的范围内能够进行多种改变而实施。本发明包括与在实施的方式中所说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构、或者目的以及效果相同的结构)。此外，本发明包括将在实施的方式中所说明的结构的非本质部分进行了替换的结构。此外，本发明包括与在实施的方式中所说明的结构起到相同的功能效果的结构，或者能够实现相同的目的的结构。此外，本发明包括在实施的方式中所说明的结构上附加了公知技术的结构。符号说明I挥击分析装置；10角速度传感器；20处理部；22数据取得部；24动作检测部；26显示处理部；30操作部；40显示部；50R0M ；60RAM ;70非易失性存储器；80记录媒介；240角速度计算部；242微分计算部；244撞击检测部。
权利要求
1.一种挥击分析装置，包括 角速度传感器，其对通过挥击而在多个轴的周围产生的角速度进行检测； 数据取得部，其取得所述角速度传感器的检测数据； 动作检测部，其对所述挥击的各个动作中的至少ー个动作进行检测， 所述动作检测部包括角速度计算部，所述角速度计算部利用所取得的所述检测数据，而对在所述多个轴的各个轴上所产生的所述角速度的大小之和进行计算。
2.如权利要求I所述的挥击分析装置，其中， 所述动作检测部包括撞击检测部，所述撞击检测部利用所述角速度的大小之和，而对所述挥击中的撞击的时刻进行检测，并且，所述动作检测部以所述撞击的时刻为基准而对所述挥击的各个动作进行检测。
3.如权利要求2所述的挥击分析装置，其中， 所述撞击检测部将所述角速度的大小之和成为最大的时刻作为所述撞击的时刻而进行检测。
4.如权利要求2所述的挥击分析装置，其中， 所述动作检测部包括微分计算部，所述微分计算部利用时间而对所述角速度的大小之和进行微分。
5.如权利要求4所述的挥击分析装置，其中， 在所述微分的值成为最大的时刻和成为最小的时刻中，所述撞击检测部将在先的时刻作为所述撞击的时刻而进行检测。
6.如权利要求2所述的挥击分析装置，其中， 所述动作检测部将在所述撞击之前所述角速度的大小之和成为极小的时刻作为所述挥击的到达顶点的时刻而进行检测。
7.如权利要求2所述的挥击分析装置，其中， 所述动作检测部将在所述撞击之前所述角速度的大小之和在第一阈值以下的连续的区间作为顶点区间而进行确定。
8.如权利要求6所述的挥击分析装置，其中， 所述动作检测部将在所述到达顶点之前所述角速度的大小之和成为第二阈值以下的时刻作为所述挥击的开始的时刻而进行检測。
9.如权利要求2所述的挥击分析装置，其中， 所述动作检测部将在所述撞击之后所述角速度的大小之和成为极小的时刻作为所述挥击的结束的时刻而进行检测。
10.如权利要求2所述的挥击分析装置，其中， 所述动作检测部将在所述撞击之后所述角速度的大小之和成为第三阈值以下的最早的时刻作为所述挥击的结束的时刻而进行检测。
11.如权利要求2所述的挥击分析装置，其中， 所述动作检测部将在所述撞击的时刻之后且与所述撞击的时刻接近、并且所述角速度的大小之和成为第四阈值以下的连续的区间，作为所述结束的区间而进行确定。
12.如权利要求I所述的挥击分析装置，其中， 还包括显示处理部，所述显示处理部根据所述动作检测部所检测出的所述挥击的各个动作，而对所述挥击的各个动作的时间进行计算，并将计算结果显示在画面上。
13.如权利要求I所述的挥击分析装置，其中， 所述角速度传感器能够安装在用户的手、手套以及挥击器具中的至少ー个上。
14.如权利要求I所述的挥击分析装置，其中， 所述挥击为闻尔夫球的挥击。
15.如权利要求14所述的挥击分析装置，其中， 所述动作检测部对从所述挥击的开始起、经上挥、到达顶点、下挥、撞击、随球动作、直至所述挥击的结束为止的节奏进行检测。
16.—种挥击分析方法,包括 取得角速度传感器的检测数据，并对通过挥击而在多个轴的周围产生的角速度进行检测的步骤； 对所述挥击的各个动作中的至少ー个动作进行检测的步骤； 利用所取得的所述检测数据，而对所述多个轴中的各个轴上所产生的所述角速度的大小之和进行计算的步骤。
全文摘要
本发明提供一种挥击分析装置、挥击分析方法以及记录媒介，所述挥击分析装置操作容易，且能够更加详细地对挥击的节奏进行检测，并且还能够对动作较小的挥击的节奏进行检测，所述记录媒介记录了挥击分析方法。所述挥击分析装置(1)至少包括角速度传感器(10)、数据取得部(22)、动作检测部(24)。角速度传感器(10)对通过挥击而在多个轴的周围产生的角速度进行检测。数据取得部(22)取得角速度传感器(10)的检测数据。动作检测部(24)对挥击的各个动作中的至少一个动作进行检测。尤其是，动作检测部(24)包括角速度计算部(240)，所述角速度计算部(240)利用所取得的检测数据而对多个轴的各个轴上所产生的角速度的大小之和进行计算。
文档编号A63B69/00GK102814034SQ201210189620
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月8日 优先权日2011年6月9日
发明者涩谷和宏 申请人:精工爱普生株式会社