特開 2024-151762 スイング解析装置、方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151762

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】スイング解析装置、方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A63B 69/36 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

A63B69/36 541W

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065419

(22)【出願日】2023-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000125370

【氏名又は名称】学校法人東京理科大学

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100156225

【弁理士】

【氏名又は名称】浦 重剛

(74)【代理人】

【識別番号】100168549

【弁理士】

【氏名又は名称】苗村 潤

(74)【代理人】

【識別番号】100200403

【弁理士】

【氏名又は名称】石原 幸信

(74)【代理人】

【識別番号】100206586

【弁理士】

【氏名又は名称】市田 哲

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 弘祐

(72)【発明者】

【氏名】植田 勝彦

(72)【発明者】

【氏名】松本 賢太

(72)【発明者】

【氏名】小林 宏

(57)【要約】

【課題】 ゴルフスイングをより多くのモードに分解することが可能なスイング解析装置を提供する。
【解決手段】 ゴルフスイングを解析するための解析装置２である。この解析装置２は、ゴルフスイングをしたプレーヤーＰの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データを取得する取得部と、時系列挙動データの時間平均が、予め定められた基準挙動に近づくように、時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データを作成する作成部と、疑似拡張データを正規化した正規化済データを取得する正規化処理部と、正規化済データを特異値分解することにより、ゴルフスイングに含まれるモードごとに、ゴルフスイングの特徴的な挙動を示す協調動作データを抽出する抽出部とを含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴルフスイングを解析するための解析装置であって、
前記ゴルフスイングをしたプレーヤーの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データを取得する取得部と、
前記時系列挙動データの時間平均が、予め定められた基準挙動に近づくように、前記時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データを作成する作成部と、
前記疑似拡張データを正規化した正規化済データを取得する正規化処理部と、
前記正規化済データを特異値分解することにより、前記ゴルフスイングに含まれるモードごとに、前記ゴルフスイングの特徴的な挙動を示す協調動作データを抽出する抽出部とを含む、
スイング解析装置。

【請求項2】

前記基準挙動は、アドレス、インパクト及びトップの少なくとも１つの挙動を含む、請求項１に記載のスイング解析装置。

【請求項3】

前記時系列挙動データは、前記身体各部位の位置データを含む、請求項１に記載のスイング解析装置。

【請求項4】

前記協調動作データから前記ゴルフスイングを擬似的に表したスイングモデルを作成して、前記スイングモデルを表示装置に出力する出力部をさらに含む、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のスイング解析装置。

【請求項5】

ゴルフスイングを解析するための方法であって、
前記ゴルフスイングをしたプレーヤーの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データを取得する工程と、
前記時系列挙動データの時間平均が、予め定められた基準挙動に近づくように、前記時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データを作成する工程と、
前記疑似拡張データを正規化した正規化済データを取得する工程と、
前記正規化済データを特異値分解することにより、前記ゴルフスイングに含まれるモードごとに、前記ゴルフスイングの特徴的な挙動を示す協調動作データを抽出する工程とを含む、
スイング解析方法。

【請求項6】

ゴルフスイングを解析するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
前記ゴルフスイングをしたプレーヤーの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データを取得する手段と、
前記時系列挙動データの時間平均が、予め定められた基準挙動に近づくように、前記時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データを作成する手段と、
前記疑似拡張データを正規化した正規化済データを取得する手段と、
前記正規化済データを特異値分解することにより、前記ゴルフスイングに含まれるモードごとに、前記ゴルフスイングの特徴的な挙動を示す協調動作データを抽出する手段として機能させる、
コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイング解析装置、方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、スイング解析装置が記載されている。この装置では、先ず、プレーヤーの身体の挙動を時系列に表す時系列挙動データが取得される。次に、時系列挙動データの時間平均が基準挙動に近付くように、時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データが作成される。そして、疑似拡張データを特異値分解することにより、挙動に含まれる各モードに対応する特徴的な挙動が抽出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許６５５４１５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の装置では、ゴルフスイングを複数のモードに分解することができるものの、より多くのモードに分解したい場合には、さらなる改善の余地があった。

【0005】

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ゴルフスイングをより多くのモードに分解することが可能なスイング解析装置を提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、ゴルフスイングを解析するための解析装置であって、前記ゴルフスイングをしたプレーヤーの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データを取得する取得部と、前記時系列挙動データの時間平均が、予め定められた基準挙動に近づくように、前記時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データを作成する作成部と、前記疑似拡張データを正規化した正規化済データを取得する正規化処理部と、前記正規化済データを特異値分解することにより、前記ゴルフスイングに含まれるモードごとに、前記ゴルフスイングの特徴的な挙動を示す協調動作データを抽出する抽出部とを含む、スイング解析装置である。

【発明の効果】

【0007】

本発明のスイング解析装置は、上記の構成を採用することで、ゴルフスイングをより多くのモードに分解することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態のスイング解析装置を含むスイング解析システムを概念的に示す構成図である。

【図2】本実施形態のスイング解析装置のブロック図である。

【図3】本実施形態のスイング解析方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図4】プレーヤーの身体各部位の位置データを説明する図であり、（ａ）は、Ｘ軸方向（プレーヤーの正面）からみた位置データであり、（ｂ）は、Ｙ軸方向（プレーヤーの側面）からみた位置データである。

【図5】時系列挙動データ［Ｒ］と疑似拡張データ［Ｒ_a］との関係を表す概念図である。

【図6】表示装置に出力されたスイングモデルの一例を示す図である。

【図7】第１モードの協調動作データに基づくスイングモデルを示す図であり、（ａ）は、従来のスイングモデルを示す図であり、（ｂ）は、本実施形態のスイングモデルを示す図である。

【図8】第１モードと第２モードとを合成した協調動作データに基づくスイングモデルを示す図であり、（ａ）は、従来のスイングモデルを示す図であり、（ｂ）は、本実施形態のスイングモデルを示す図である。

【図9】第１モードから第７モードを合成した協調動作データに基づくスイングモデルを示す図であり、（ａ）は、従来のスイングモデルを示す図であり、（ｂ）は、本実施形態のスイングモデルを示す図である。

【図10】第１モードから第８モードを合成した協調動作データに基づくスイングモデルを示す図であり、（ａ）は、従来のスイングモデルを示す図であり、（ｂ）は、本実施形態のスイングモデルを示す図である。

【図11】第１モードから第９モードを合成した協調動作データに基づくスイングモデル３０を示す図であり、（ａ）は、従来のスイングモデルを示す図であり、（ｂ）は、本実施形態のスイングモデルを示す図である。

【図12】従来のスイングモデル及び本実施形態のスイングモデルについて、各モードが示す特徴的な挙動を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態が図面に基づき説明される。図面は、発明の内容の理解を助けるために、誇張表現や、実際の構造の寸法比とは異なる表現が含まれることが理解されなければならない。また、各実施形態を通して、同一又は共通する要素については同一の符号が付されており、重複する説明が省略される。さらに、実施形態及び図面に表された具体的な構成は、本発明の内容理解のためのものであって、本発明は、図示されている具体的な構成に限定されるものではない。

【0010】

図１は、本実施形態のスイング解析装置２を含むスイング解析システム１を概念的に示す構成図である。本実施形態のスイング解析システム１（スイング解析装置２）では、プレーヤーＰのゴルフスイングが解析される。

【0011】

解析対象のプレーヤーＰは、特に限定されるわけではなく、例えば、解析を希望するゴルファ自身、そのゴルファのインストラクター、ゴルファに適したゴルフクラブのフィッティングを行うフィッター、及び、ゴルフクラブの開発者等が挙げられる。

【0012】

本実施形態のゴルフスイングには、ゴルフクラブ３が用いられる。ゴルフクラブ３には、例えば、市販されている様々なものが用いられる。図１には、ウッド型のゴルフクラブ３が示されているが、特に限定されるわけではなく、例えば、アイアン型のゴルフクラブ等であってもよい。ゴルフクラブ３には、シャフト３ａと、シャフト３ａの一端（以下、「先端」ということがある。）に固着されたクラブヘッド３ｂと、シャフト３ａの他端に固着されたグリップ３ｃとが含まれる。

【0013】

ゴルフスイングには、ゴルフクラブ３とともに、ゴルフボール４が用いられてもよい。ゴルフボール４には、市販されている様々なものが用いられるが、実際のゴルフボールよりも柔らかいゴルフボール（例えば、スポンジボールなど）が用いられてもよい。このような柔らかいゴルフボール４により、インパクト時のゴルフスイングへの影響が低減され、ゴルフスイングの安定した測定が可能となる。

【0014】

［スイング解析システム］
本実施形態のスイング解析システム１は、スイング解析装置２と、計測装置５とを含んで構成されている。スイング解析システム１（スイング解析装置２）は、後述のスイング解析方法の実行に用いられる。

【0015】

［計測装置］
計測装置５は、プレーヤーＰのゴルフスイングを計測するためのものである。本実施形態の計測装置５は、モーションキャプチャシステム５Ａとして構成されている。なお、計測装置５は、ゴルフスイングを計測できれば、モーションキャプチャシステム５Ａに限定されるわけではなく、種々の装置が採用されうる。

【0016】

本実施形態のモーションキャプチャシステム５Ａには、複数のマーカー６と、複数台のカメラ７と、コンピュータ８とが含まれる。

【0017】

複数のマーカー６は、例えば、光反射性の球体に形成されている。これらのマーカー６は、プレーヤーＰの身体の所定の部位（以下、「身体各部位」という。）に取り付けられる。身体各部位としては、特に限定されないが、例えば、上記特許文献１と同様に、例えば、頭、手首、手の指先、肘、肩、腰、膝、踝、及び、脚の指先等が挙げられる。本実施形態では、５３個のマーカー６が取り付けられているが、このような態様に限定されるわけではなく、一部のマーカー６が省略されてもよいし、他のマーカー（図示省略）が追加されてもよい。各マーカー６には、予め定められた識別番号（例えば、第１番～第５３番）が設定されている。

【0018】

マーカー６は、ゴルフクラブ３の所定の部位に取り付けられてもよい。これにより、プレーヤーＰの身体各部位と、ゴルフクラブ３の所定の部位を含めたゴルフスイングの計測が可能となる。ゴルフクラブ３において、マーカー６が取り付けられる部位としては、特に限定されないが、例えば、シャフト３ａ、クラブヘッド３ｂ及びグリップ３ｃが挙げられる。

【0019】

複数台のカメラ７は、プレーヤーＰのゴルフスイングを様々な方向から撮影することができる位置に配置されている。これらのカメラ７により、複数のマーカー６が取り付けられたプレーヤーＰによるゴルフスイングの動画データが撮像されうる。

【0020】

コンピュータ８は、複数のカメラ７で撮像された動画データを、三角測量の原理で解析して、各マーカー６の三次元座標（位置データ）を計算するためのものである。このようなコンピュータ８により、ゴルフスイングの三次元計測が可能となる。モーションキャプチャシステム５Ａには、例えば、ＶＩＣＯＮ社製の三次元動作分析システムが好適に採用されうる。

【0021】

計測装置５は、有線又は無線の通信線２０を介して、スイング解析装置２と通信可能に接続されている。このような通信線２０により、計測装置５で計測された計測値が、スイング解析装置２に送信されうる。なお、計測値は、通信線２０を介して送信される態様に限定されるわけではなく、例えば、通信ネットワーク（図示省略）を介して送信されてもよい。通信ネットワークには、例えば、ＷＡＮ（Wide Area Network）やＬＡＮ（Local Area Network）等が含まれる。また、計測装置５が通信線２０や通信ネットワーク等を介してスイング解析装置２に接続されない場合には、例えば、フラッシュメモリ等の記憶メディア（図示省略）等を介して、計測値がスイング解析装置２に入力されてもよい。

【0022】

［スイング解析装置］
スイング解析装置２は、例えば、コンピュータ１０によって構成される。コンピュータ１０の一例には、デスクトップ型コンピュータ、ノート型コンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、及び、クラウドサーバ等が挙げられる。本実施形態のコンピュータ１０には、デスクトップ型コンピュータが採用される。図２は、本実施形態のスイング解析装置２のブロック図である。

【0023】

本実施形態のスイング解析装置２は、例えば、入力装置１１と、表示装置１２と、通信装置１３と、演算処理装置１４とを含んで構成されている。

【0024】

［入力装置］
入力装置１１には、例えば、図１に示したキーボード１１ａや、マウス１１ｂ等が用いられる。このような入力装置１１により、図２に示した演算処理装置１４に、スイング解析方法の実行に必要な命令等が入力されうる。

【0025】

［表示装置］
表示装置１２は、例えば、図１に示したディスプレイ装置１２ａで構成されている。このような表示装置１２により、スイング解析方法による解析結果が出力されうる。

【0026】

［通信装置］
図２に示されるように、本実施形態の通信装置１３は、通信線２０を介して、計測装置５（モーションキャプチャシステム５Ａ）と通信可能に接続されている。これにより、通信装置１３（スイング解析装置２）は、計測装置５の計測値を、通信線２０を介して取得（受信）することが可能となる。また、本実施形態の通信装置１３（スイング解析装置２）は、例えば、計測装置５を制御するための信号を、通信線２０を介して計測装置５に送信しうる。

【0027】

［演算処理装置］
本実施形態の演算処理装置１４は、例えば、各種の演算を行う演算部（ＣＰＵ）１５、データやプログラム等が記憶される記憶部１６、及び、作業用メモリ１７を含んで構成されている。

【0028】

［記憶部］
記憶部１６は、例えば、磁気ディスク、光ディスク又はＳＳＤ等からなる不揮発性の情報記憶装置である。本実施形態の記憶部１６には、データ部１８及びプログラム部１９が含まれる。

【0029】

［データ部］
データ部１８は、ゴルフスイングの解析に必要なデータ（情報）や、計算結果等を記憶するためのものである。本実施形態のデータ部１８には、時系列挙動データ入力部１８ａ、疑似拡張データ入力部１８ｂ、正規化済データ入力部１８ｃ、協調動作データ入力部１８ｄ、及び、スイングモデル入力部１８ｅが含まれる。これらのデータ部１８に入力されるデータの詳細は、後述される。なお、データ部１８は、このような態様に限定されるわけではなく、これらの一部が省略されてもよいし、その他のデータが記憶されるデータ部が含まれてもよい。

【0030】

［プログラム部］
プログラム部１９は、図１に示したプレーヤーＰによるゴルフスイングの解析に必要なプログラム（コンピュータプログラム）である。プログラム部（プログラム）１９は、演算部１５によって実行されることにより、コンピュータ１０を、特定の手段として機能させることができる。

【0031】

本実施形態のプログラム部１９には、取得部１９ａ、作成部１９ｂ、正規化処理部１９ｃ、抽出部１９ｄ、及び、出力部１９ｅが含まれる。これらのプログラム部１９の機能の詳細は、後述される。なお、プログラム部１９は、このような態様に限定されるわけではなく、その他の機能を有するプログラム部がさらに含まれてもよい。

【0032】

［スイング解析方法（第１実施形態）］
次に、本実施形態のスイング解析方法が説明される。図３は、本実施形態のスイング解析方法の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態において、スイング解析方法の各工程は、図１及び図２に示したスイング解析装置２（コンピュータ１０）によって実行される。

【0033】

［ゴルフスイングの時系列挙動データを取得］
本実施形態のスイング解析方法では、先ず、ゴルフスイングをしたプレーヤーＰの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データが取得される（工程Ｓ１）。時系列挙動データは、プレーヤーＰの身体各部位の挙動を定量的に表すことができれば、適宜取得される。本実施形態の時系列挙動データには、身体各部位の位置データが含まれる。

【0034】

本実施形態の工程Ｓ１では、先ず、図２に示したプログラム部１９に含まれる取得部１９ａが、作業用メモリ１７に読み込まれる。取得部１９ａは、ゴルフスイングをしたプレーヤーＰの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データを取得するためのプログラムである。この取得部１９ａが、演算部１５によって実行されることで、コンピュータ１０を、時系列挙動データを取得するための手段として機能させることができる。

【0035】

本実施形態の工程Ｓ１では、上記の特許文献１と同様に、図１に示したプレーヤーＰによるゴルフスイングが計測される。ゴルフスイングの計測には、計測装置５（モーションキャプチャシステム５Ａ）が用いられる。計測装置５による計測の開始及び終了などの制御は、スイング解析装置２（コンピュータ１０）が行ってもよいし、オペレータ等が行ってもよい。

【0036】

本実施形態では、ゴルフスイングの計測に先立ち、図１に示したプレーヤーＰの身体各部位に、複数のマーカー６が取り付けられる。

【0037】

次に、図１に示したプレーヤーＰによるゴルフスイングが開始されてから終了するまで（例えば、アドレスからフィニッシュまで）の間、ゴルフスイングが、複数台のカメラ７で連続撮影される。これにより、ゴルフスイングが時系列（複数の時刻）で連続的に撮影された複数の画像を含む画像群（動画データ）が取得される。ゴルフスイングは、予め定められたサンプリング周波数に対応する時間間隔で撮影される。サンプリング周波数は、適宜設定することができ、例えば、５００Ｈｚに設定される。

【0038】

画像群（動画データ）に含まれる各画像は、例えば、計測装置５（モーションキャプチャシステム５Ａ）のコンピュータ８に含まれる画像処理ソフトウェア等で画像処理される。これにより、複数のマーカー６の位置データのそれぞれが、サンプリング周波数に対応する時間間隔ごとに取得される。

【0039】

複数のマーカー６の位置データが取得されることにより、複数のマーカー６が取り付けられたプレーヤーＰの身体各部位の位置（身体各部位の位置データ）が、時系列で特定される。これらの身体各部位の位置データが特定されることで、時系列挙動データが取得される。

【0040】

プレーヤーＰの身体各部位の位置データ（本例では、５３個）は、それらの身体各部位の関節中心を平均化することで、一部の位置データ（本例では、２２個）に集約されてもよい。これにより、位置データが少なくなり、後述の特異値分解によって得られる協調動作データのモードの個数が、必要以上に増大することが抑制される。なお、このような集約を行わなくても、例えば、プレーヤーＰの身体各部位の位置データ（本例では、５３個）のうち、ゴルフスイングを解析する際に注目すべき身体各部位の位置データが限定されてもよい。

【0041】

図４は、プレーヤーＰの身体各部位（本例では、頭、手首、手の指先など）２５の位置データを説明する図である。図４において、（ａ）は、Ｘ軸方向（プレーヤーＰの正面）からみた位置データであり、（ｂ）は、Ｙ軸方向（プレーヤーＰの側面）からみた位置データである。

【0042】

プレーヤーＰの身体各部位２５の位置データは、三次元（直交座標系）の座標値として取得される。三次元の座標値は、例えば、図４（ａ）に示したプレーヤーＰの正面視において、奥行方向（Ｘ軸方向）、左右方向（Ｙ軸方向）、及び、高さ方向（Ｚ軸方向）に基づいて特定される。これらの位置データが時系列で特定されることで、時系列挙動データが取得される。

【0043】

身体各部位２５の座標値は、例えば、複数の身体各部位２５から選択された一つの身体各部位２５の座標値が、予め定められた基準位置２４に一致するように、座標変換（移動）されてもよい。これにより、基準位置２４に基づいて、身体各部位２５の座標値が揃えられた時系列挙動データが取得されうる。このような時系列挙動データにより、例えば、体格やスイング位置等が異なる他のプレーヤー（図示省略）の時系列挙動データとの比較が容易となる。

【0044】

基準位置２４は、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の原点に設定されているが、任意の位置に設定されうる。また、基準位置２４に一致させる身体各部位２５は、左足先２５ａに設定されているが、任意の身体各部位２５が選択されうる。

【0045】

身体各部位２５の座標値は、例えば、プレーヤーＰの右足先２５ｂの位置から左足先２５ａの位置に向かうベクトル（図示省略）が、Ｙ軸方向（左右方向）と平行となるように、座標変換されてもよい。これにより、プレーヤーＰの身体の向きが揃えられた時系列挙動データが取得され、例えば、他のプレーヤーの時系列挙動データとの比較が容易となる。

【0046】

時系列挙動データは、例えば、以下の式（１）～（３）で定義される。先ず、式（１）では、第１時刻から第Ｎ時刻までの任意の時刻ｔにおいて、第ｉ番のマーカー６の位置データ（原点を基準とする身体各部位２５の位置ベクトル）が特定される。本実施形態において、第１時刻は、ゴルフスイングが開始された時刻である。また、第Ｎ時刻は、ゴルフスイングが終了した時刻である。

【0047】

【数1】

ここで、
ｉ：マーカーの識別番号
ｔ：時刻

【0048】

上記の式（１）のｘ_i（ｔ）、ｙ_i（ｔ）及びｚ_i（ｔ）は、時刻ｔにおいて、第ｉ番のマーカー６（身体各部位２５）のＸ軸方向の座標、Ｙ軸方向の座標、及び、Ｚ軸方向の座標を示している。この位置データｒ_i（ｔ）について、第１時刻から第Ｎ時刻まで作成し、これらを行ごとに並べた行列［ｒ_i］が、下記の式（２）で定義される。

【0049】

【数2】

【0050】

上記の式（２）の行列［ｒ_i］では、Ｎ行３列の行列であり、第１行から第Ｎ行に時系列に沿って順に、上記の式（１）で定義される三次元座標ｒ_i（１），ｒ_i（２），・・・，ｒ_i（Ｎ）が並べられている。そして、全てのマーカー６（身体各部位２５）に対する２２個の行列［ｒ₁］、［ｒ₂］…［ｒ₂₂］を、この順に列方向（横方向）に並べた行列［Ｒ］が、下記の式（３）で定義される。行列［Ｒ］は、Ｎ行６６（＝３×２２）列の行列である。

【0051】

【数3】

【0052】

上記の式（３）の行列［Ｒ］は、第１時刻から第Ｎ時刻までの２２個のマーカー６（身体各部位２５）の位置を時系列に表す時系列の挙動データである。なお、行例［Ｒ］の第ｔ行には、第ｔ時刻でのプレーヤーＰの身体における２２個のマーカー（身体各部位２５）の三次元座標が含まれている。

【0053】

この行列［Ｒ］の第ｔ行において、第ｔ時刻のプレーヤーＰの身体各部位２５の位置データ（プレーヤーＰによるゴルフスイング）が表される。このような行列［Ｒ］により、時系列挙動データが特定されうる。

【0054】

本実施形態の工程Ｓ１では、図４（ａ）、（ｂ）に示した行列［Ｒ］で特定される複数の身体各部位２５をジョイントとし、これらのジョイントを連結するボーン（骨）２７を含むスティックピクチャー（スイングモデル３０）がさらに設定されてもよい。

【0055】

工程Ｓ１では、プレーヤーＰによるゴルフスイングが複数回行われてもよい。この場合、ゴルフスイングごとに、時系列挙動データがそれぞれ取得されうる。時系列挙動データは、図２に示した時系列挙動データ入力部１８ａ（コンピュータ１０）に記憶される。

【0056】

［疑似拡張データを作成］
次に、本実施形態のスイング解析方法では、時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データが作成される（工程Ｓ２）。工程Ｓ２では、上記の特許文献１と同様に、時系列挙動データの時間平均が、予め定められた基準挙動に近づくように、時系列挙動データが疑似的に拡張される。

【0057】

本実施形態の工程Ｓ２では、先ず、図２に示した時系列挙動データ入力部１８ａに入力されている時系列挙動データが、作業用メモリ１７に読み込まれる。次に、プログラム部１９に含まれる作成部１９ｂが、作業用メモリ１７に読み込まれる。作成部１９ｂは、疑似拡張データを作成するためのプログラムである。この作成部１９ｂが、演算部１５によって実行されることで、コンピュータ１０を、疑似拡張データを作成するための手段として機能させることができる。

【0058】

本実施形態の疑似拡張データは、後述の特異値分解の基準点を、基準挙動に近づけるために作成される。基準挙動は、ゴルフスイングから容易に特定可能な挙動から適宜選択され、アドレス、インパクト及びトップの少なくとも１つの挙動が含まれるのが好ましい。本実施形態の基準挙動には、アドレス時の挙動が選択される。

【0059】

本実施形態の工程Ｓ２では、先ず、第ｉ番のマーカー６（図４に示した身体各部位２５）の基準挙動の座標値（位置ベクトル）ｒ_i（１）が、上記の式（１）に基づいて求められる。次に、求められた基準挙動の座標値（位置ベクトル）ｒ_i（１）の行ごとに、第１時刻から第２Ｎ時刻まで並べた行列（［ｒ_i（１）］）が作成される。このとき、［ｒ_i（１）］の行ごとの要素は、全てｒ_i（１）となる。

【0060】

次に、本実施形態の工程Ｓ２では、上記の行列（［ｒ_i（１）］）が第１番～第２２番のマーカー６（身体各部位２５）について作成され、それらを列ごとに並べた行列（［Ｒ（１）］）が、以下の式（４）で定義される。

【0061】

【数4】

【0062】

次に、本実施形態の工程Ｓ２では、行列のデータ点数を増やして分解能を向上させるために、上記の式（３）の行列を時系列方向に反転した行列［Ｒ_t］が、以下の式（５）で定義される。

【0063】

【数5】

【0064】

そして、本実施形態の工程Ｓ２では、上記の式（３）の行列［Ｒ］に、上記の式（４）の行列［Ｒ（１）］、及び、上記の式（５）の行列［Ｒ_t］を結合した行列（観測行列）である疑似拡張データ［Ｒ_a］が、以下の式（６）で定義される。

【0065】

【数6】

【0066】

図５は、時系列挙動データ［Ｒ］と疑似拡張データ［Ｒ_a］との関係を表す概念図である。図５に示されるように、時系列挙動データ［Ｒ］のアドレスの時刻ｎ＝１の前に、アドレス時の挙動を時間長２Ｎだけ繰り返し複製した追加データ［Ｒ（１）］が追加されている。さらに、時系列挙動データ［Ｒ］のフィニッシュタイミングの時刻ｎ＝Ｎの後に、時系列挙動データ［Ｒ］を時系列方向に反転した時間長Ｎの追加データ［Ｒ_t］と、追加データ［Ｒ（１）］とが追加されている。このように、追加データ［Ｒ（１）］及び［Ｒ_t］は、時系列挙動データ［Ｒ］に連続するように結合される。このような疑似拡張データ［Ｒ_a］は、連続的に値が変化するデータとして構成される。本実施形態の疑似拡張データ［Ｒ_a］は、６Ｎ行６６（＝３×２２）列の行列である。疑似拡張データ［Ｒ_a］は、図２に示した疑似拡張データ入力部１８ｂ（コンピュータ１０）に記憶される。

【0067】

［正規化済データを取得］
次に、本実施形態のスイング解析方法では、疑似拡張データ［Ｒ_a］を正規化した正規化済データが取得される（工程Ｓ３）。

【0068】

本実施形態の工程Ｓ３では、先ず、図２に示した疑似拡張データ入力部１８ｂに入力されている疑似拡張データ［Ｒ_a］が、作業用メモリ１７に読み込まれる。次に、プログラム部１９に含まれる正規化処理部１９ｃが、作業用メモリ１７に読み込まれる。正規化処理部１９ｃは、疑似拡張データ［Ｒ_a］を正規化して、正規化済データを取得するためのプログラムである。この正規化処理部１９ｃが、演算部１５によって実行されることで、コンピュータ１０を、正規化済データを取得するための手段として機能させることができる。

【0069】

本実施形態の工程Ｓ３では、先ず、疑似拡張データ［Ｒ_a］と基準挙動データ［Ｒ₀］との差分［Ｒ_a－Ｒ₀］が求められる。基準挙動データ［Ｒ₀］は、疑似拡張データ［Ｒ_a］の時間平均であり、基準挙動（本例では、アドレスの挙動）を示す行列である。このような基準挙動データ［Ｒ₀］は、疑似拡張データ［Ｒ_a］の時間方向（行方向）に平均をとり、その平均を行ごとに６Ｎ個並べた行列（６Ｎ行６６（＝３×２２）列）として定義される。

【0070】

本実施形態では、疑似拡張データ［Ｒ_a］から基準挙動データ［Ｒ₀］が差し引かれることで、疑似拡張データ［Ｒ_a］で表される身体各部位２５（図４に示す）の挙動が、基準挙動（アドレス時の挙動）に近づけられる。そして、この差分データ［Ｒ_a－Ｒ₀］が、アダマール積に基づいて、下記の式（７）を用いて正規化される。

【0071】

【数7】

【0072】

上記の式（７）において、変数ｉは、図１に示すマーカー６の識別番号であり、図４に示したプレーヤーＰの身体各部位２５が特定されうる。（Ｒ_a－Ｒ₀）_diは、身体各部位２５の成分時系列データである。Ｎ_diは、身体各部位２５のノルム時系列データである。

【0073】

本実施形態の工程Ｓ３では、上記の正規化により、差分データ［Ｒ_a－Ｒ₀］が、成分時系列データ（Ｒ_a－Ｒ₀）_diと、ノルム時系列データＮ_diとに分離される。成分時系列データ（Ｒ_a－Ｒ₀）_diは、身体各部位の動きの大きさを表すノルムが１となっている。この成分時系列データ（Ｒ_a－Ｒ₀）_diを含む行列が、正規化済データとして取得される。正規化済データは、図２に示した正規化済データ入力部１８ｃに記憶される。

【0074】

［協調動作データを抽出］
次に、本実施形態のスイング解析方法では、ゴルフスイングの特徴的な挙動を示す協調動作データが抽出される（工程Ｓ４）。工程Ｓ４では、正規化済データ（上記の式（７）の成分時系列データ（Ｒ_a－Ｒ₀）_diを含む行列）が特異値分解される。これにより、ゴルフスイングに含まれるモードごとに、協調動作データが抽出される。

【0075】

本実施形態の工程Ｓ４では、先ず、図２に示した正規化済データ入力部１８ｃに入力されている正規化済データが、作業用メモリ１７に読み込まれる。次に、プログラム部１９に含まれる抽出部１９ｄが、作業用メモリ１７に読み込まれる。抽出部１９ｄは、正規化済データを特異値分解することにより、協調動作データを抽出するためのプログラムである。この抽出部１９ｄが、演算部１５によって実行されることで、コンピュータ１０を、協調動作データを抽出するための手段として機能させることができる。

【0076】

本実施形態の工程Ｓ４では、下記の式（８）に基づいて、正規化済データ（上記の式（７）に示した成分時系列データ（Ｒ_a－Ｒ₀）_diを含む行列［Ｒ_a－Ｒ₀］_dn）が、特異値分解される。これにより、ｎ＝１，２，・・・，Ｊ（Ｊは、６６以下の整数）に対し、Ｕ_ｄｎ、Γ_ｄｎ及びＶ_ｄｎが得られる。

【0077】

【数8】

【0078】

Γ_ｄｎは、第ｎモード（第ｎ番目）の特異値であり、正規化済データに対する第ｎモード（第ｎ番目）の寄与の割合を表している。Ｕ_ｄｎは、正規化済データの左特異ベクトルであり、６Ｎ行６６（＝３×２２）列となる。Ｖ_ｄｎは、正規化済データの右特異ベクトルであり、６６次元である。

【0079】

左特異ベクトルＵ_ｄｎは、右特異ベクトルＶ_ｄｎの時間情報を表す基底である時間基底である。一方、右特異ベクトルＶ_ｄｎは、図１に示したプレーヤーＰにおける各マーカー６（身体各部位２５）の位置情報を表す基底である空間基底である。この空間基底は、基準挙動データ［Ｒ₀］で特定される基準挙動の姿勢（アドレスの姿勢）に対し、第ｎモード（第ｎ番目）の動作の方向を示すベクトルである。このような空間基底の値により、ゴルフスイング中のプレーヤーＰの動き（身体各部位２５の動き）が、モード毎に数値化されうる。

【0080】

本実施形態の工程Ｓ４では、以上の特異値分解により、正規化済データから、ゴルフスイングに含まれる第１モードから第ｎモードの各モードに対応する特徴的な挙動を示す協調動作データが抽出される。第ｎモードの挙動を表す［Ｒ_a］_nは、下記の式（９）で特定される。

【0081】

【数9】

【0082】

上記の式（９）では、正規化済データ［Ｕ_{ｄｎ（ｎ）}Γ_{ｄｎ（ｎ）}Ｖ_{ｄｎ（ｎ）}］に、ノルムの時系列データＮ_dnが乗じられることで、身体各部位の動きの大きさを考慮した時系列データが取得される。この時系列データに、基準挙動データ［Ｒ₀］が足し合わされることで、第ｎモードの挙動を表す［Ｒ_a］_nが取得される。また、本実施形態の工程Ｓ４では、下記の式（１０）に基づいて、第１モードから第ｎモードを合成した協調動作データが抽出される。

【0083】

【数10】

【0084】

上記の特許文献１のように、上記の式（６）に示した疑似拡張データ［Ｒ_a］がそのまま特異値分解された場合には、プレーヤーＰの身体各部位２５のうち、動きが大きい部位の挙動が強調されて抽出され、ゴルフスイングを多くのモードに分解できない傾向がある。一方、本実施形態では、疑似拡張データ［Ｒ_a］を正規化することで、ノルムが１となった正規化済データを取得して、その正規化済データが特異値分解される。これにより、身体各部位２５のうち、動きが大きい部位の挙動が強調されて抽出されることが抑制される。したがって、ゴルフスイングをより多くのモードに分解された協調動作データの抽出が可能となる。協調動作データは、図２に示した協調動作データ入力部１８ｄ（コンピュータ１０）に記憶される。

【0085】

［スイングモデルを表示装置に出力］
次に、本実施形態のスイング解析方法では、ゴルフスイングを擬似的に表したスイングモデルが、図１及び図２に示した表示装置１２に出力される（工程Ｓ５）。スイングモデルの作成には、工程Ｓ４で抽出された協調動作データが用いられる。スイングモデルは、ゴルフスイングを擬似的に表すことができれば、特に限定されない。本実施形態では、図４に示したスティックピクチャー（スイングモデル３０）が採用される。

【0086】

本実施形態の工程Ｓ５では、先ず、図２に示した協調動作データ入力部１８ｄに入力された協調動作データが、作業用メモリ１７に読み込まれる。次に、プログラム部１９に含まれている出力部１９ｅが、作業用メモリ１７に読み込まれる。出力部１９ｅは、スイングモデル３０を表示装置１２に出力するためのプログラムである。この出力部１９ｅが、演算部１５によって実行されることで、コンピュータ１０を、スイングモデル３０を表示装置１２に出力するための手段として機能させることができる。

【0087】

本実施形態の工程Ｓ５では、ゴルフスイングに含まれるモード（本例では、第１モード～第６６モード）ごとに、協調動作データの［Ｒ_n］に含まれる２２個の観測点を結合することでスイングモデル３０が作成される。スイングモデル３０は、スイングモデル入力部１８ｅ（コンピュータ１０）に記憶される。

【0088】

図６は、表示装置１２に出力されたスイングモデル３０の一例を示す図である。本実施形態では、ゴルフスイングのうち、アドレス、バック９時、トップ、ダウン９時、インパクト、フォロー３時、及び、フィニッシュのスイングモデル３０がそれぞれ示されている。なお、スイングモデル３０は、これらの一部が省略されてもよいし、その他のスイングモデル３０が追加されてもよい。

【0089】

スイングモデル３０の表示は、例えば、プルダウンメニューのようなコントロール要素３１によって、モード毎に切り替えて表示されるのが好ましい。これにより、任意のモードのスイングモデル３０が容易に表示されうる。また、各モードが示す特徴的な挙動に関する説明文３２が表示されてもよい。

【0090】

図７は、第１モードの協調動作データに基づくスイングモデル３０を示す図である。図７（ａ）には、上記の特許文献１に記載の手順に基づく従来のスイングモデル３０Ａが示されている。図７（ｂ）には、本実施形態のスイングモデル３０Ｂが示されている。

【0091】

図７（ａ）に示されるように、従来のスイングモデル３０Ａでは、トップにおいて、腕が振り上げられている。また、インパクトにおいて、腕が振り下げられており、フィニッシュにおいて、再び腕が振り上げられている。一方、バック９時、ダウン９時、及び、フォロー３時の姿勢は、略同一の姿勢（アドレスの姿勢）に収束している。したがって、従来のスイングモデル３０Ａでは、第１モードでの特徴的な挙動として、腕の上下運動が示されうる。

【0092】

図７（ｂ）に示されるように、本実施形態のスイングモデル３０Ｂでは、フィニッシュにおいて、ゴルフクラブが真上に持ち上げられているものの、トップにおいて、腕が振り上げられていない。さらに、本実施形態のスイングモデル３０Ｂは、バック９時とフォロー３時において、微量ではあるものの、腕が振り上げられている。一方、トップ、ダウン９時及びインパクトの姿勢は、略同一の姿勢（アドレスの姿勢）に収束している。したがって、本実施形態のスイングモデル３０Ｂでは、第１モードでの特徴的な挙動として、ゴルフクラブを真上に持ち上げる運動と、バック９時及びフォロー３時の腕の振り上げ運動とが示されうる。

【0093】

図８は、第１モード及び第２モードを合成した協調動作データに基づくスイングモデル３０を示す図である。図８（ａ）には、従来のスイングモデル３０Ａが示されている。図８（ｂ）には、本実施形態のスイングモデル３０Ｂが示されている。

【0094】

図８（ａ）に示されるように、従来のスイングモデル３０Ａでは、図７（ａ）に示した第１モードでの従来のスイングモデル３０Ａと比べると、バック９時、トップ、ダウン９、及び、フォロー３時の肩の回転動作が、実際のゴルフスイングに近づいている。一方、インパクトの腕の姿勢は、図７（ａ）に示した第１モードから変化していない。したがって、従来のスイングモデル３０Ａでは、第２モードの特徴的な挙動として、肩の回転動作が示されうる。

【0095】

図８（ｂ）に示されるように、本実施形態のスイングモデル３０Ｂでは、図７（ｂ）に示した第１モードでの本実施形態のスイングモデル３０Ｂと比べると、従来のスイングモデル３０Ａと同様に、肩の回転動作が示されている。さらに、本実施形態のスイングモデル３０Ｂでは、トップでの肘の持ち上げ動作が示されている。したがって、本実施形態のスイングモデル３０Ｂでは、第２モードでの特徴的な挙動として、肩の回転運動と、肘の持ち上げ動作とが示されうる。

【0096】

図９は、第１モードから第７モードを合成した協調動作データに基づくスイングモデル３０を示す図である。図１０は、第１モードから第８モードを合成した協調動作データに基づくスイングモデル３０を示す図である。図９（ａ）及び図１０（ａ）には、従来のスイングモデル３０Ａが示されている。図９（ｂ）及び図１０（ｂ）には、本実施形態のスイングモデル３０Ｂが示されている。

【0097】

図１０（ａ）に示されるように、従来のスイングモデル３０Ａでは、図９（ａ）に示した第１モードから第７モードを合成した従来のスイングモデル３０Ａと比べると、インパクトにおいて、右手が押し込まれている。したがって、従来のスイングモデル３０Ａでは、第８モードでの特徴的な挙動として、右手の押し込み動作（プッシュ）が示されうる。

【0098】

図１０（ｂ）に示されるように、本実施形態のスイングモデル３０Ｂでは、図９（ｂ）に示した第１モードから第７モードを合成した本実施形態のスイングモデル３０Ｂと比べると、バック９時での右手首の背屈及び左手の掌屈が示されている。さらに、フォロー３時の右手首の掌屈及び左手の背屈が示されている。したがって、本実施形態のスイングモデル３０Ｂでは、第８モードでの特徴的な挙動として、手首の掌屈及び背屈（ローテーションの動き）が示されうる。

【0099】

図１１は、第１モードから第９モードを合成した協調動作データに基づくスイングモデル３０を示す図である。図１１（ａ）には、従来のスイングモデル３０Ａが示されている。図１１（ｂ）には、本実施形態のスイングモデル３０Ｂが示されている。

【0100】

図１１（ａ）に示されるように、従来のスイングモデル３０Ａは、第１モードから第８モードを合成した従来のスイングモデル３０Ａ（図１０（ａ）に示す）から実質的に変化していない。このため、従来のスイングモデル３０Ａには、第９モードでの特徴的な挙動が示されない。したがって、上記の特許文献１に記載の手順では、第１モード～第８モードまでにおいて、ゴルフスイングの特徴的な挙動が抽出されうる。

【0101】

図１１（ｂ）に示されるように、本実施形態のスイングモデル３０Ｂでは、第１モードから第８モードを合成した本実施形態のスイングモデル３０Ｂ（図１０（ｂ）に示す）と比べると、トップからフォロー３時まで、両肘の間隔が保持されている。したがって、本実施形態のスイングモデル３０Ｂでは、第９モードでの特徴的な挙動として、両肘の間隔を保つ動作が示されうる。

【0102】

図１２は、従来のスイングモデル３０Ａ及び本実施形態のスイングモデル３０Ｂについて、各モードが示す特徴的な挙動を説明する図である。図１２に示されるように、従来のスイング解析方法では、ゴルフスイングに含まれるモードのうち、第１モード～第８モードまでの特徴的な挙動が抽出されうる。一方、本実施形態のスイング解析方法では、第１モード～第１２モードまでの特徴的な挙動が抽出されうる。

【0103】

このように、本実施形態では、ノルムが１となった正規化済データが特異値分解されることにより、動きが大きい部位の挙動が強調されて抽出されることが抑制されうる。したがって、本実施形態では、疑似拡張データ［Ｒ_a］がそのまま特異値分解されていた従来に比べて、ゴルフスイングがより多くのモードに分解されうる。これにより、各モードで抽出される挙動ごとに、プレーヤーＰのゴルフスイングの詳細な解析が可能となる。

【0104】

様々なゴルフスイングにおいて、図１２に示した特徴的な挙動が抽出されるか否かを検証するために、図１２に示した特徴的な挙動の抽出に用いられたゴルフスイングとは異なる複数のゴルフスイングを対象として、複数のモードごとに特徴的な挙動が抽出された。複数のゴルフスイングには、レベルが異なる複数のプレーヤーによるゴルフスイングや、種類が異なるゴルフクラブ３を用いたゴルフスイングが含まれている。その結果、図１２に示した本実施形態のスイングモデルと同様の挙動が抽出された。したがって、図１２に示した本実施形態のスイングモデルの各モードの挙動は、様々なゴルフスイングを解析する際に、注目すべき挙動として汎用的に用いられうる。

【0105】

図６に示した表示装置１２には、例えば、図１に示した一人のプレーヤーＰについて、種類が異なるゴルフクラブ３を用いてゴルフスイングをしたときのスイングモデルが、それぞれ表示されてもよい。これにより、これらのスイングモデルをモードごとに比較することが可能となり、ゴルフクラブ３の特性の違いなどが詳細に理解されうる。また、本実施形態の表示装置１２には、例えば、互いに異なるプレーヤー（図示省略）について、同一のゴルフクラブ３を用いてゴルフスイングをしたときのスイングモデルが表示されてもよい。これにより、プレーヤーの特性の違いなどが、詳細に理解されうる。

【0106】

このように、本実施形態のスイング解析方法（スイング解析装置２）では、ゴルフスイングをより多くのモードに分解することができるため、ゴルフスイングの詳細な解析が可能となる。したがって、本実施形態のスイング解析方法では、例えば、ゴルフクラブ３の開発、ゴルフクラブ３のフィッティング、及び、ゴルフのレッスン等の様々な場面において、有効に活用することが可能となる。

【0107】

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

【0108】

［付記］
本発明は以下の態様を含む。

【0109】

［本発明１］
ゴルフスイングを解析するための解析装置であって、
前記ゴルフスイングをしたプレーヤーの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データを取得する取得部と、
前記時系列挙動データの時間平均が、予め定められた基準挙動に近づくように、前記時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データを作成する作成部と、
前記疑似拡張データを正規化した正規化済データを取得する正規化処理部と、
前記正規化済データを特異値分解することにより、前記ゴルフスイングに含まれるモードごとに、前記ゴルフスイングの特徴的な挙動を示す協調動作データを抽出する抽出部とを含む、
スイング解析装置。
［本発明２］
前記基準挙動は、アドレス、インパクト及びトップの少なくとも１つの挙動を含む、本発明１に記載のスイング解析装置。
［本発明３］
前記時系列挙動データは、前記身体各部位の位置データを含む、本発明１又は２に記載のスイング解析装置。
［本発明４］
前記協調動作データから前記ゴルフスイングを擬似的に表したスイングモデルを作成して、前記スイングモデルを表示装置に出力する出力部をさらに含む、本発明１ないし３のいずれかに記載のスイング解析装置。
［本発明５］
ゴルフスイングを解析するための方法であって、
前記ゴルフスイングをしたプレーヤーの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データを取得する工程と、
前記時系列挙動データの時間平均が、予め定められた基準挙動に近づくように、前記時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データを作成する工程と、
前記疑似拡張データを正規化した正規化済データを取得する工程と、
前記正規化済データを特異値分解することにより、前記ゴルフスイングに含まれるモードごとに、前記ゴルフスイングの特徴的な挙動を示す協調動作データを抽出する工程とを含む、
スイング解析方法。
［本発明６］
ゴルフスイングを解析するためのコンピュータプログラムであって、
コンピュータを、
前記ゴルフスイングをしたプレーヤーの身体各部位の挙動を時系列に表した時系列挙動データを取得する手段と、
前記時系列挙動データの時間平均が、予め定められた基準挙動に近づくように、前記時系列挙動データを疑似的に拡張した疑似拡張データを作成する手段と、
前記疑似拡張データを正規化した正規化済データを取得する手段と、
前記正規化済データを特異値分解することにより、前記ゴルフスイングに含まれるモードごとに、前記ゴルフスイングの特徴的な挙動を示す協調動作データを抽出する手段として機能させる、
コンピュータプログラム。

【符号の説明】

【0110】

２ スイング解析装置
Ｐ プレーヤー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】