JP2004195240A - Performance measurement system with fluorescent marker for golf equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学波長判別能と蛍光マーカーを備えたモニターシステムに関する。より厳密には、本発明は、ゴルフ用品の運動学をモニターするためのシステム及びその使用方法に関する。 The present invention relates to a monitor system having an optical wavelength discrimination ability and a fluorescent marker. More specifically, the present invention relates to a system for monitoring the kinematics of golf equipment and methods of use thereof.
ゴルフボールの飛行特性並びにクラブヘッドのスイング特性を測定するための装置は既知である。例えば、ゴルフボール又はゴルフクラブのヘッドに、少なくとも1つのコントラスト領域をマークして、それを使って光学画像を生成し、その画像を使って性能特性を求めるというものである。上記装置の中には逆反射テープ又はペイントマーカーを使用しているものもある。しかしながら、逆反射マーカーは、ゴルフボールに付けると表面が盛り上り、ゴルフボールの飛行性能に影響を及ぼすことになる。従って、ゴルフボールの飛行性能に殆ど影響を及ぼさないマーカーを使用して、ゴルフボールの打ち出し又は飛行特性を測定するシステムを提供するのが望ましい。更には、ペイント又はインクを基材としたマーカー及び装置は明るい日光の下では効果がなく、マーカーの光学的判別が十分に行なえない。 Devices for measuring golf ball flight characteristics as well as club head swing characteristics are known. For example, marking a golf ball or golf club head with at least one contrast region, using it to generate an optical image, and using the image to determine performance characteristics. Some of these devices use retroreflective tape or paint markers. However, when the retroreflective marker is attached to a golf ball, the surface rises and affects the flight performance of the golf ball. Accordingly, it is desirable to provide a system that measures the launch or flight characteristics of a golf ball using markers that have little effect on the flight performance of the golf ball. Furthermore, paint or ink-based markers and devices are ineffective under bright sunlight and the markers cannot be adequately discriminated optically.
1回のスイングで2つのスポーツ対象物を測定するための装置も既知であるが、これらのシステムには、屋外での機能性、可搬性、精度、使いやすさに関して欠点がある。このように、クラブ運動データ並びにボール運動データを捉えるモニターシステムにおいて、携行可能で、使いやすく、正確で、且つ屋外での使用に適応したモニターシステムが必要とされている。 Devices for measuring two sports objects in a single swing are also known, but these systems have drawbacks regarding outdoor functionality, portability, accuracy, and ease of use. Thus, there is a need for a monitor system that captures club motion data and ball motion data that is portable, easy to use, accurate, and suitable for outdoor use.
本出願は、現在係属中である2001年12月5日出願の米国特許出願第10/002,174号の一部継続出願であり、同出願は現在係属中である2001年2月14日出願の米国特許出願第09/782,278号の一部継続出願である。
本出願は又、現在係属中である1999年12月21日出願の米国特許出願第09/468,351号の一部継続出願であり、同出願は、現在米国特許第5,803,823号となっている1996年11月18日出願の米国特許出願第08/751、447号の一部継続出願であり、同特許は、現在米国特許第5,575,719号となっている1995年8月1日出願の米国特許出願第08/510,085号の継続出願であり、同特許は、現在米国特許第5,501,463号となっている1994年2月24日出願の米国特許出願第08/209,169号の分割出願であり、同特許は、現在放棄されている1992年11月20日出願の米国特許出願第07/979,712号の継続出願である。
上記全文献の全体を参考文献として本願に援用する。
This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 10 / 002,174, filed Dec. 5, 2001, which is now pending, which application is filed Feb. 14, 2001, now pending. US patent application Ser. No. 09 / 782,278.
This application is also a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 09 / 468,351, filed Dec. 21, 1999, now pending, which is now US Pat. No. 5,803,823. Which is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 08 / 751,447 filed on Nov. 18, 1996, which is currently US Pat. No. 5,575,719. This is a continuation of US application Ser. No. 08 / 510,085 filed Aug. 1, which is currently US Pat. No. 5,501,463, filed Feb. 24, 1994. This is a divisional application of application Ser. No. 08 / 209,169, which is a continuation of US application Ser. No. 07 / 979,712 filed Nov. 20, 1992, now abandoned.
All of the above references are incorporated herein by reference.
本発明は、蛍光光学マーカーを使用して、対象物の飛行特性を測定するための方法及び装置に着眼している。具体的には、1つの実施形態では、蛍光マーカーを付けたゴルフボール及び/又はゴルフクラブなどの対象物の飛行特性を測定するためのモニターシステムを考えている。飛行特性は、対象物が所定の視野に入った際に得られるデータから導き出される。本システムは、少なくとも1つの光フィルタ付き照明装置、及び少なくとも1つのカメラフィルタ付きカメラ装置を含んでいるのが望ましい。照明装置は光を対象物の方向に向ける。この光は、光フィルタを通すか、又は狭い波長の光源、例えば発光ダイオード等から発生させ、選択された波長の光だけが対象物に当るようにする。フィルタを通過した光が対象物を照らすと、対象物上の蛍光マーカーが蛍光を発し、光源から発した光よりも長い波長の反射光を作り出す。カメラ装置は対象物に向けられる。カメラフィルタは、反射光の一部だけがカメラフィルタを通過してカメラに達するように、選択された範囲の波長以外の全ての波長の通過を阻止する。 The present invention focuses on a method and apparatus for measuring the flight characteristics of an object using a fluorescent optical marker. Specifically, one embodiment contemplates a monitoring system for measuring flight characteristics of objects such as golf balls and / or golf clubs with fluorescent markers. Flight characteristics are derived from data obtained when an object enters a predetermined field of view. The system preferably includes at least one illumination device with a light filter and at least one camera device with a camera filter. The lighting device directs light in the direction of the object. This light passes through an optical filter or is generated from a narrow wavelength light source, such as a light emitting diode, so that only light of a selected wavelength strikes the object. When the light passing through the filter illuminates the object, the fluorescent marker on the object fluoresces, creating reflected light having a longer wavelength than the light emitted from the light source. The camera device is aimed at the object. The camera filter blocks the passage of all wavelengths other than the selected range of wavelengths so that only a portion of the reflected light passes through the camera filter and reaches the camera.
或る実施形態では、カメラは、約9万画素以上のCCDカメラである。別の実施形態ではカメラは約30万画素以上である。更に別の実施形態では、カメラは約100万画素以上である。
モニターシステムは、対象物に向けられた第2のカメラ装置を更に含んでいる。第2のカメラ装置も、カメラフィルタを有している。
或る実施形態では、カメラのフィルタは帯域通過フィルターである。帯域通過フィルターの帯域幅は約60nm以下で、約30nm以下であれば望ましくは、約15nm以下であればより望ましい。
In some embodiments, the camera is a CCD camera of about 90,000 pixels or greater. In another embodiment, the camera is about 300,000 pixels or larger. In yet another embodiment, the camera is about 1 million pixels or more.
The monitor system further includes a second camera device directed at the object. The second camera device also has a camera filter.
In some embodiments, the camera filter is a bandpass filter. The bandwidth of the band pass filter is about 60 nm or less, preferably about 30 nm or less, more preferably about 15 nm or less.
本発明に使用する光フィルタは低域通過フィルターである。或る実施形態では、低域通過遮断波長は、カメラの帯域通過波長の中心波長よりも少なくとも10nm短い。別の実施形態では、低域通過遮断波長はカメラの帯域通過波長の中心波長よりも少なくとも20nm短い。或る実施形態では、光フィルタは580nm未満の波長の光を通過させる。フィルタは、透過率が約50パーセント以上であり、約70パーセント以上が望ましい。或る実施形態では、フィルタ透過率は約85パーセント以上である。 The optical filter used in the present invention is a low-pass filter. In some embodiments, the low pass cutoff wavelength is at least 10 nm shorter than the center wavelength of the camera band pass wavelength. In another embodiment, the low pass cutoff wavelength is at least 20 nm shorter than the center wavelength of the camera band pass wavelength. In some embodiments, the optical filter passes light of a wavelength less than 580 nm. The filter has a transmittance of about 50 percent or more, preferably about 70 percent or more. In some embodiments, the filter transmission is about 85 percent or greater.
本発明の或る実施形態では蛍光マーカーは、ピーク透過率が約600nmのオレンジ色の蛍光顔料である。更に別の実施形態では、モニターシステムは、カメラ装置により作成された画像からデータを生成するコンピュータも含んでいる。これらの画像は各カメラにそのカメラフィルタを通って到達する反射光から作成される。
本発明はまた、少なくとも1つの蛍光マーカーを有する対象物とモニターシステムとの組み合わせにも着眼している。モニターシステムは、離散波長照明装置と少なくとも1つのカメラ装置を含んでいる。或る実施形態では、第1の光は照明装置を出ると光フィルタを通って対象物に向かうので、第1の光の一部だけが通過して対象物に向かう。
或いは、孤立した波長即ちスペクトルの狭い光を発生させる光源、例えば発光ダイオードを使用してもよい。フィルタを通過した第1の光は、蛍光マーカーを照らし、第2の光を、カメラの方向により長い波長で放出させる。
In one embodiment of the present invention, the fluorescent marker is an orange fluorescent pigment having a peak transmittance of about 600 nm. In yet another embodiment, the monitor system also includes a computer that generates data from images created by the camera device. These images are created from the reflected light that reaches each camera through its camera filter.
The present invention also focuses on the combination of an object having at least one fluorescent marker and a monitoring system. The monitor system includes a discrete wavelength illumination device and at least one camera device. In some embodiments, the first light exits the lighting device and travels through the optical filter to the object, so that only a portion of the first light passes through to the object.
Alternatively, a light source that generates isolated wavelengths or light having a narrow spectrum, such as a light emitting diode, may be used. The first light that has passed through the filter illuminates the fluorescent marker and causes the second light to be emitted at a longer wavelength in the direction of the camera.
或る実施形態では、カメラ装置は、第2の光が通過する、関連するカメラフィルタを含んでいる。第2の光の一部だけが、関連カメラフィルタを通過して、これによりカメラに送られる第2のフィルタ通過光を作り出す。
本発明は、更に、対象物をモニターするための方法にも着眼している。本方法は、対象物に少なくとも1つの蛍光マーカーを設ける段階を含んでいる。本方法は、第1の光を対象物の方向に向かわせ、次いでその光をフィルタに通す段階を更に含んでいる。フィルタ通過光は、少なくとも1つの蛍光マーカーに反射され、少なくとも1つのカメラ装置の方向に第2の光を発生させる。或る実施形態は、第2の光をフィルタに通して第2のフィルタ通過光を発生させる段階と、第2のフィルタ通過光をカメラ装置に送る段階を更に含んでいる。
In some embodiments, the camera device includes an associated camera filter through which the second light passes. Only a portion of the second light passes through the associated camera filter, thereby creating second filtered light that is sent to the camera.
The present invention also focuses on a method for monitoring an object. The method includes providing at least one fluorescent marker on the object. The method further includes directing the first light toward the object and then passing the light through a filter. The light passing through the filter is reflected by at least one fluorescent marker and generates second light in the direction of at least one camera device. Some embodiments further include passing the second light through a filter to generate second filtered light and sending the second filtered light to the camera device.
本発明の別の実施形態によると、本発明は、少なくとも2つの対象物と、所定の視野内の対象物のデータを測定するためのモニターシステムとを組み合わせたものである。第1の対象物は、少なくとも1つの、第1の反射スペクトルを有する第1マーカーを含んでいる。或る実施形態では、第2の対象物は、少なくとも1つの、第1の反射スペクトルとは大きく異なる第2の反射スペクトルを有する第2マーカーを含んでいる。モニターシステムは、所定の視野に向けられた少なくとも1つのカメラを含んでいる。各カメラは、1回目はフィルタが第1の中心波長を有し、2回目はフィルタは第2の中心波長を有するような、切換可能なフィルタを更に含んでいる。 According to another embodiment of the present invention, the present invention combines at least two objects and a monitoring system for measuring data of the objects within a predetermined field of view. The first object includes at least one first marker having a first reflection spectrum. In some embodiments, the second object includes at least one second marker having a second reflection spectrum that is significantly different from the first reflection spectrum. The monitor system includes at least one camera directed at a predetermined field of view. Each camera further includes a switchable filter, the first time the filter has a first center wavelength and the second time the filter has a second center wavelength.
本発明は、モニターシステムを使用してクラブの運動データとボールの運動データを計算する方法にも着眼している。本方法は、第1の反射スペクトルを有する少なくとも1つの第1マーカーを備えたクラブを準備する段階と、少なくとも1つの蛍光マーカーを備えたボールを準備する段階と、光を所定の視野に向ける段階を含んでいる。或る実施形態では、本方法は、前記少なくとも1つの第1マーカーに光を反射させて第1の反射光を発生させる段階と、第1の反射光を第1波長の切換式フィルタに通して第1のフィルタ通過光を発生させる段階と、第1のフィルタ通過光を1回目及び2回目にカメラに送る段階と、切換式フィルタを第2波長に切り替える段階と、前記少なくとも1つの第2マーカーの光を反射させて第2の反射光を発生させる段階と、第2の反射光を第2波長の切換式フィルタに通して第2のフィルタ通過光を発生させる段階と、第2のフィルタ通過光を3回目及び4回目にカメラに送る段階とを含んでいる。 The present invention also focuses on a method of calculating club motion data and ball motion data using a monitor system. The method includes providing a club with at least one first marker having a first reflection spectrum, providing a ball with at least one fluorescent marker, and directing light to a predetermined field of view. Is included. In one embodiment, the method includes the steps of reflecting light to the at least one first marker to generate a first reflected light, and passing the first reflected light through a first wavelength switchable filter. Generating a first filtered light; sending the first filtered light to the camera for the first and second times; switching the switchable filter to a second wavelength; and the at least one second marker. The second reflected light to generate the second reflected light, the second reflected light to pass through the second wavelength switchable filter to generate the second filtered light, and the second filtered light Sending light to the camera for the third and fourth times.
本発明は、所定の視野内で動くクラブとボールのデータを測定するためのモニターシステムにも着眼している。本システムは、少なくとも1つの、所定の視野に向けられたフィルタを備えたカメラを含んでいる。各カメラは、所定の視野内で少なくとも2つのクラブの画像を得、更に所定の視野内で少なくとも2つのボールの画像を得る。本システムは、クラブ画像からクラブの運動データを求め、ボール画像からボールの運動データを求めるコンピュータを更に含んでいる。 The present invention also focuses on a monitor system for measuring club and ball data moving within a predetermined field of view. The system includes a camera with at least one filter directed to a predetermined field of view. Each camera obtains an image of at least two clubs within a predetermined field of view and further obtains an image of at least two balls within the predetermined field of view. The system further includes a computer for determining club motion data from the club image and determining ball motion data from the ball image.
本発明は、ゴルフ性能を測定するための、可搬性があり正確な方法及び装置に関する。厳密には、少なくとも1つの蛍光マーカー、カメラ、フィルタ、及び中央演算処理装置を使って、ゴルフボールやゴルフクラブのような対象物の運動学特性を測定する。カメラ、照明システム、及び対象物上のマーキングにより、所定の視野内での対象物の位置及び方向を離散時間間隔で測定することができる。
本装置には、光を、対象物の方向に向け、少なくとも1つの光フィルタを通すために使用される、或いは、選択された波長の光だけを対象物に当るように制御することができる少なくとも1つの照明装置と、少なくとも1つのカメラフィルタを有する、対象物に向くように構成された少なくとも1つのカメラとが含まれている。光は、対象物を照らし、蛍光マーカーに、光をカメラに向って反射させる。カメラフィルタは、反射光の一部だけが通過して、選択された瞬間にカメラに送られるようにする。随意的に、スペクトルの狭い光源を使用して、照明装置上のフィルタの必要性をなくしてもよい。スペクトルの狭い光源としては、発光ダイオードが望ましい。
The present invention relates to a portable and accurate method and apparatus for measuring golf performance. Strictly speaking, the kinematic characteristics of an object such as a golf ball or golf club are measured using at least one fluorescent marker, camera, filter, and central processing unit. The camera, lighting system, and markings on the object can measure the position and orientation of the object within a given field of view at discrete time intervals.
The apparatus may be used to direct light in the direction of the object and pass through at least one light filter, or at least be able to control only light of a selected wavelength to strike the object. One lighting device and at least one camera configured to face an object having at least one camera filter are included. The light illuminates the object and causes the fluorescent marker to reflect the light toward the camera. The camera filter allows only a portion of the reflected light to pass and be sent to the camera at the selected moment. Optionally, a narrow spectrum light source may be used to eliminate the need for a filter on the lighting device. As the light source having a narrow spectrum, a light emitting diode is desirable.
対象物の位置又は音に反応するトリガを使用することによりシステムの活動が開始される。トリガ信号に反応して、所定の視野内のゴルフボール及び/又はゴルフクラブの第1画像が撮影される。カメラの作動は、シャッター用電子機器により、且つ対象物の写真を数回取るために使用されるストロボを介して制御される。例えば、カメラの感知要素が、1ms(1000マイクロ秒(μs))の間活動するのであれば、ストロボは2回、望ましくはt=0で一回、更に約t=800μsで再度焚かれ、カメラのCCD上にマーカーの画像を2枚作成する、即ち「焼く」。カメラシステムは、画像データを処理して対象物の打ち出し状態を求めるために、コンピュータとモニターも含んでいる。代わりに、電子シャッターを急激に開閉して、且つストロボ光を一定のままに維持して、2つの離散時間間隔でマーカーの画像を取得してもよい。 System activity is initiated by using a trigger that reacts to the position or sound of the object. In response to the trigger signal, a first image of the golf ball and / or golf club within a predetermined field of view is taken. The operation of the camera is controlled by the shutter electronics and through a strobe that is used to take several pictures of the object. For example, if the sensing element of the camera is active for 1 ms (1000 microseconds (μs)), the strobe is fired twice, preferably once at t = 0, and again at about t = 800 μs. Two images of the marker are created on the CCD, that is, “burn”. The camera system also includes a computer and a monitor for processing the image data to determine the launch state of the object. Alternatively, the image of the marker may be acquired at two discrete time intervals by abruptly opening and closing the electronic shutter and maintaining the strobe light constant.
或る実施形態では、トリガは非同期プロトコルを介してカメラと通信して活動を制御する。別の実施形態では、カメラとストロボは、IEEE1394バスを使って制御され通信する。IEEE1394バス等を使用して制御と通信を行えば、複雑なケーブルが不要となりモニターシステムがコンパクトで軽量になるので好都合である。別の実施形態は、無線通信器を含んでおり、複雑なケーブルが不要となりモニターシステムがコンパクトで軽量になるので好都合である。無線通信装置を使えば、遠隔制御と、カメラシステムにより捕捉したデータの視覚化が可能になる。このような無線接続に使用する機器は通信技術分野では既知である。そのような無線通信のデータ転送速度は約5Mb/s以上であるのが望ましい。データ転送速度は10Mb/s以上であれば尚望ましい。更には、データ転送速度は100Mb/s以上であるのがより望ましい。好適な通信プロトコルはIEEE802.11である。セルラーネットワーク並びに他の無線ネットワークも使用できる。モニター用機器を共通の電源に接続する場合には、Lynksysより市販されているPowerLineシステムのようなシステムを使用することができ、このシステムを使えば、個別の通信ライン又は配線に関する要件が緩和される。カメラシステムのコンピュータ及びモニターも無線通信を介して接続することができる。本システムの或る実施形態で使用されるトリガは音響トリガである。 In some embodiments, the trigger communicates with the camera via an asynchronous protocol to control activity. In another embodiment, the camera and strobe are controlled and communicated using an IEEE 1394 bus. Control and communication using an IEEE 1394 bus or the like is advantageous because a complicated cable is not required and the monitor system is compact and lightweight. Another embodiment advantageously includes a wireless communicator, which eliminates the need for complex cables and makes the monitor system compact and lightweight. Using a wireless communication device allows remote control and visualization of data captured by the camera system. Devices used for such wireless connection are known in the communication technology field. The data transfer rate of such wireless communication is desirably about 5 Mb / s or more. It is more desirable that the data transfer rate is 10 Mb / s or more. Furthermore, the data transfer rate is more preferably 100 Mb / s or more. A preferred communication protocol is IEEE 802.11. Cellular networks as well as other wireless networks can also be used. When connecting monitoring equipment to a common power source, a system such as the PowerLine system available from Lynksys can be used, which reduces the requirements for individual communication lines or wiring. The A computer and a monitor of the camera system can also be connected via wireless communication. The trigger used in certain embodiments of the system is an acoustic trigger.
本発明のシステムを説明するための主要例として音響トリガを使用しているが、位置感知トリガ、例えばレーザー又は他の装置などの光学トリガを使用してシステムを起動させることもできる。例えば、光線とセンサシステムを使用して、ゴルフボール又はクラブが光線を横切って動いたときに、センサがシステムに信号を送るようにしてもよい。レーザーを使用する場合は、レーザーは、ボールが動いたら直ぐにトリガが起動されるように配置される。例えば、レーザーは、ティーに載せられたゴルフボールの方向に向けられ、ゴルフボールがティーを離れるとき又は離れた直後に第1画像が撮影される。市販されているもので適したレーザーベースの光学トリガとしては、ニュージャージー州のKeyence社から入手可能なモデルLV−H32がある。 While an acoustic trigger is used as the primary example to illustrate the system of the present invention, the system can also be activated using a position sensitive trigger, for example an optical trigger such as a laser or other device. For example, a light and sensor system may be used so that when a golf ball or club moves across the light, the sensor sends a signal to the system. When using a laser, the laser is positioned so that the trigger is activated as soon as the ball moves. For example, the laser is directed toward a golf ball placed on a tee and a first image is taken when the golf ball leaves the tee or immediately after it leaves. A commercially available suitable laser-based optical trigger is model LV-H32 available from Keyence, NJ.
カメラ
使用されるカメラは、受光アパーチャ、シャッター、感光シリコンパネルを備えた電子光学カメラであるのが望ましい。そのようなカメラの一例が、米国特許第5,575,719号に記載されている。市販されているもので適したカメラとしては、限定するわけではないが、ソニーのXCD−X700(ニュージャージー州パークリッジのソニー・エレクトロニクス社から入手可能)、並びにDragonFly(ブリティッシュ・コロンビア州バンクーバーのポイント・グレイ・リサーチ社から入手可能)が挙げられる。電荷結合素子(CCD)カメラが好適であるが、TV型ビデオカメラも利用できる。或る実施形態では、CMOS技術に基づくカメラを使用している。上記のように、カメラは、IEEE1394バス等を介して通信し、制御される。
The camera used for the camera is preferably an electro-optical camera having a light receiving aperture, a shutter, and a photosensitive silicon panel. An example of such a camera is described in US Pat. No. 5,575,719. Suitable commercially available cameras include, but are not limited to, Sony's XCD-X700 (available from Sony Electronics, Park Ridge, NJ), and DragonFly (Point Point, Vancouver, British Columbia). Available from Gray Research). A charge coupled device (CCD) camera is preferred, but a TV-type video camera can also be used. In one embodiment, a camera based on CMOS technology is used. As described above, the camera communicates and is controlled via an IEEE 1394 bus or the like.
或る実施形態では、カメラは、デジタル分解能が約9万画素以上である。別の実施形態では、カメラは、デジタル分解能が約30万画素以上であり、約100万画素以上であるのが望ましい。
本発明では複数のカメラを使用することができる。デュアルカメラシステムを採用した或る実施形態では、例えば、カメラは非同期性で外部からのトリガ能力を備えているのが望ましく、又それぞれのデジタル分解能は約10万画素以上、望ましくは約50万画素以上である。更には、上の節で説明したデジタル分解能値を有するカメラも使用できる。
In some embodiments, the camera has a digital resolution of about 90,000 pixels or greater. In another embodiment, the camera has a digital resolution of about 300,000 pixels or more, preferably about 1 million pixels or more.
In the present invention, a plurality of cameras can be used. In one embodiment employing a dual camera system, for example, the camera is preferably asynchronous and has an external trigger capability, and each digital resolution is greater than about 100,000 pixels, preferably about 500,000 pixels. That's it. Furthermore, a camera having the digital resolution value described in the above section can also be used.
カメラは、ゴルフボールが動いて画像化される所定の視野に向けられ焦点を合わせられる。カメラは、丁度1個のゴルフボールを画像化するのに必要であるよりも広い視野を有する。この様に、複数のカメラを使用する場合には、所定の視野は、カメラの視線が交差する位置でのカメラの視野となる。両カメラの視線の間の角度は約0°から約40°であり、約10°から約30°が望ましい。 The camera is directed and focused on a predetermined field of view where the golf ball moves and is imaged. The camera has a wider field of view than is necessary to image just one golf ball. As described above, when a plurality of cameras are used, the predetermined visual field is the visual field of the camera at the position where the line of sight of the camera intersects. The angle between the lines of sight of both cameras is about 0 ° to about 40 °, preferably about 10 ° to about 30 °.
本発明に使用する光学シャッターシステムは、カメラへの光の影響を連続的に制御する、即ち活性化し非活性化する電子装置を有している。このようなシャッターの例として強磁性液晶シャッターがあるが、これに限定されるわけではない。シャッターシステムを開閉するのに要する時間は約100μsより短いのが望ましい。
カメラは、マイクロプロセッサ及びコンピュータとモニターに電気的に接続されている。
The optical shutter system used in the present invention has an electronic device that continuously controls, i.e. activates and deactivates, the influence of light on the camera. An example of such a shutter is a ferromagnetic liquid crystal shutter, but is not limited thereto. The time required to open and close the shutter system is preferably less than about 100 μs.
The camera is electrically connected to the microprocessor and the computer and the monitor.
カメラフィルタ
カメラにはフィルタが装着され、照明を受けたマーカーと視野内の他の物体の間のコントラストが強調される。本発明に使用するフィルタは、選択された範囲の波長の光を制止するために使用される帯域通過フィルターであるのが望ましい。本発明に使用されるフィルタは、中心周波数、即ち中心波長が約600nm程度であるのが望ましい。使用されるフィルタの帯域幅、例えば2、10、20、40nm等でフィルタ精度とも呼ばれるが、この帯域幅により、約560nmから約640nmまでの波長の光がフィルタを通過することができる。
The camera filter camera is fitted with a filter to enhance the contrast between the illuminated marker and other objects in the field of view. The filter used in the present invention is preferably a bandpass filter used to block light in a selected range of wavelengths. The filter used in the present invention preferably has a center frequency, that is, a center wavelength of about 600 nm. The bandwidth of the filter used, for example 2, 10, 20, 40 nm, etc., also called filter accuracy, allows light of wavelengths from about 560 nm to about 640 nm to pass through the filter.
例えば、図1に帯域通過フィルターの透過率曲線をBPとして示している。グラフの横軸は、光の放出波長をナノメートル(nm)で表し、グラフの縦軸は、透過率を光全体に対する百分率で表している(例えば、透過率100パーセントは、フィルタによる光の損失と吸収が皆無であることを示す)。ピーク透過率65パーセントは、約605nmの放出波長、即ち点CWで示す中心波長で現れる。フィルタの帯域は、ピーク透過率の50%に落ちたところと定められている。曲線BPに関しては、ピーク透過率の50%低下は透過率約32%となり、即ち点BW1で示す約588nmと点BW2で示す622nmとなる。点BW1から点BW2までのピークの幅は約34nmでありこれをBWとする。従って、約588nmより短く622nmより長い全ての波長の光は、帯域通過フィルターにより著しく減光される。屋外での使用時など明るい光の下で使用する場合には、狭帯域幅であるのが望ましい。 For example, FIG. 1 shows a transmittance curve of a bandpass filter as BP. The horizontal axis of the graph represents the light emission wavelength in nanometers (nm), and the vertical axis of the graph represents the transmittance as a percentage of the total light (for example, 100 percent transmittance is the loss of light by the filter). And show no absorption). A peak transmittance of 65 percent appears at an emission wavelength of about 605 nm, i.e. a central wavelength indicated by point CW. The band of the filter is determined to have fallen to 50% of the peak transmittance. For the curve BP, a 50% decrease in peak transmittance results in a transmittance of about 32%, ie, about 588 nm indicated by point BW 1 and 622 nm indicated by point BW 2 . The width of the peak from the point BW 1 to the point BW 2 is about 34 nm and this is BW. Thus, all wavelengths of light shorter than about 588 nm and longer than 622 nm are significantly dimmed by the bandpass filter. A narrow bandwidth is desirable when used under bright light, such as when used outdoors.
或る実施形態では、本発明のシステムに使用されるカメラフィルタは、オレンジ色干渉フィルタであり、カメラの前に取り付けるのが望ましい。適したフィルタとしては、ニューヨーク州トナワンダのAndover Corpotation of Salem,NH and Edmund Scientific Corporation製のフィルタが挙げられる。 In some embodiments, the camera filter used in the system of the present invention is an orange interference filter and is preferably installed in front of the camera. Suitable filters include filters from Andover Corporation of Salem, NH and Edmund Scientific Corporation, Tonawanda, NY.
別の実施形態は、切換式フィルタを使用している。推薦される切換式フィルタは電子式で、或る色のフィルタから別の色のフィルタに短時間で切り換えることができる。或る実施形態では、この切換式フィルタは、可動部品や振動無しで、応答時間即ち調整時間が約500μs未満、より望ましくは応答時間約50μs未満で、電子的に調整される多色の光学フィルタである。別の実施形態では、切換式フィルタは透過率が約60パーセント以上、望ましくは約80パーセント以上である。 Another embodiment uses a switchable filter. The recommended switchable filter is electronic and can switch from one color filter to another in a short time. In some embodiments, the switchable filter is a multi-color optical filter that is electronically tuned with no moving parts or vibration and with a response time or adjustment time of less than about 500 μs, more preferably less than about 50 μs. It is. In another embodiment, the switchable filter has a transmission of about 60 percent or greater, desirably about 80 percent or greater.
或る実施形態では、切換式フィルタは、3原色を交互に代えることができ、例えばRGBフィルタは赤、緑、青の間で切換可能である。Varispec VS―RGB−GP液晶調整可能フィルタを使用すれば、赤色フィルタと緑色フィルタを約250μsで切換ることができる。Varispecフィルタと白黒カメラを使用する場合、カメラレンズとカメラの間にフィルタを設置するのに適していれば、フィルタはどの様に取り付けてもよい。 In some embodiments, the switchable filter can alternate between the three primary colors, for example, the RGB filter can be switched between red, green, and blue. If the Varispec VS-RGB-GP liquid crystal adjustable filter is used, the red filter and the green filter can be switched in about 250 μs. When using a Varispec filter and a black and white camera, the filter may be attached in any way as long as it is suitable for installing a filter between the camera lens and the camera.
照明装置
本発明のシステムに使用する照明装置には、デュアルストロボ照明装置が含まれる。ストロボ光装置は、少なくとも1つのフラッシュ球アッセンブリ、関連回路、及び円筒形フラッシュ管を含んでいる。ストロボ光装置で使用する回路は、米国特許第6,011,359号に開示されているものと同様であり、その開示全体を本願に参考文献として援用する。或る実施形態では、デュアルストロボ照明装置は、Viviat自動電子フラッシュモデル283ストロボライトを2個含んでいる。別の実施形態では、システムは、ニュージャージー州サドルブルックのUnilux社から入手可能なものの様なデュアルストロボフラッシュ装置を使用している。更に別の実施形態では、フラッシュ装置は、ニューヨーク州イーストシラキュースのIlluminationテクノロジー社から入手可能なモデル5380の様なLEDストロボである。当業者には自明のように、ここに説明する照明装置は、本発明で使用する光源の代表例であり、他の光源の使用を制限したり拘束するものではない。
Illumination devices Illumination devices used in the system of the present invention include dual strobe illumination devices. The strobe light device includes at least one flash bulb assembly, associated circuitry, and a cylindrical flash tube. The circuitry used in the strobe light device is similar to that disclosed in US Pat. No. 6,011,359, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. In one embodiment, the dual strobe illuminator includes two Viviat automatic electronic flash models 283 strobe lights. In another embodiment, the system uses a dual strobe flash device such as that available from Unilux, Saddle Brook, NJ. In yet another embodiment, the flash device is an LED strobe such as a model 5380 available from Illumination Technology, Inc., East Syracuse, NY. As will be apparent to those skilled in the art, the illumination device described herein is a representative example of the light source used in the present invention and does not limit or constrain the use of other light sources.
本発明の或る実施形態では、ストロボライトは、所定の視野に、光を、望ましくはフィルタ通過光を、継続的に向けるように取り付けられている。照明装置から対象物までの距離は、約60インチ以下が望ましく、約30インチ以下がより望ましい。光学マーカーの伸びを防ぐため、ストロボバーストは短い方が望ましい。或る実施形態では、1バーストでの光の持続時間は約100μsより短く、約30μsより短いと尚望ましい。 In one embodiment of the invention, the strobe light is mounted to continuously direct light, preferably filtered light, into a predetermined field of view. The distance from the lighting device to the object is desirably about 60 inches or less, and more desirably about 30 inches or less. Short strobe bursts are desirable to prevent the optical markers from stretching. In some embodiments, the duration of light in one burst is less than about 100 μs, and more preferably less than about 30 μs.
代わりに、球は1個で、2個の別々の放電回路を備えたフラッシュ装置を使用してもよい。トリガがマイクロプロセッサに信号を送ると、ストロボ照明装置は連続フラッシュを起動し、少なくとも2回の光のバーストを2000μsより短い間隔で起こす。別の実施形態では、少なくとも2回の光のバーストは、約1000μsの間隔である。
1回の光のバーストのエネルギーは、約1.5ジュールより大きく、約3.0ジュールより大きいとより望ましく、6ジュールより大きいと最も望ましい。
ストロボライトとの通信と制御はIEEE1394バス等の無線接続により行われるのが望ましい。外部非同期トリガ信号と1回目の光のバーストの起動の間の遅延、並びに連続する光のバーストの間の遅延時間は、制御コンピュータ上のソフトウェアにより指示され、起動に先立ち無線通信又は1394バスを介してストロボ装置に伝達される。
Alternatively, a flash device with one sphere and two separate discharge circuits may be used. When the trigger sends a signal to the microprocessor, the strobe illuminator activates a continuous flash, causing at least two bursts of light at intervals shorter than 2000 μs. In another embodiment, the at least two bursts of light are about 1000 μs apart.
The energy of a single burst of light is greater than about 1.5 joules, more desirably greater than about 3.0 joules, and most desirably greater than 6 joules.
Communication and control with the strobe light is preferably performed by wireless connection such as an IEEE 1394 bus. The delay between the activation of the external asynchronous trigger signal and the first burst of light, as well as the delay time between successive bursts of light, is dictated by software on the control computer and is via wireless communication or 1394 bus prior to activation. Is transmitted to the strobe device.
照明フィルタ
照明システムで使用されるフィルタは、第1のフィルタ通過光を発生させるために照明装置の前方に何らかの適した方法で取り付けられる。励起波長はマーカー放出波長と見分けがつくのが望ましい。当業者には容易に理解頂けるように、これを実現するには幾通りかのやり方があり、一例を挙げると、カメラフィルタの中心波長より短い遮断波長を有するように選定された照明フィルタを使用する方法がある。これにより、放出波長と励起波長の間の決定的な対比が可能になり、従って放出された光、即ちマーカーだけが、カメラによって画像化されることになる。励起光、即ちストロボ光は、波長がフィルタの通過判定基準に合致しないので、カメラフィルタを通過することはできないことになる。
The filter used in the illumination filter illumination system is mounted in any suitable manner in front of the illumination device to generate the first filtered light. It is desirable to distinguish the excitation wavelength from the marker emission wavelength. There are several ways to achieve this, as will be readily appreciated by those skilled in the art. For example, use an illumination filter chosen to have a cutoff wavelength shorter than the center wavelength of the camera filter. There is a way to do it. This allows a definitive contrast between the emission wavelength and the excitation wavelength, so that only the emitted light, i.e. the marker, will be imaged by the camera. Excitation light, that is, strobe light, cannot pass through the camera filter because the wavelength does not meet the filter pass criterion.
或る実施形態では、照明フィルタは、遮断波長がマーカー放出波長の下端よりも少なくとも約10nm短い低域通過フィルターである。例えば、低域通過フィルターは、先に図1に関連して説明した点BW1よりも約10nm短い遮断波長を有する。具体的には、カメラで使用する帯域通過フィルターの中心放出波長が約605で帯域幅が34nmである場合には、照明システムで使用する低域通過フィルターは、遮断波長が約580nm以下(図1)であればよい。励起波長曲線と放出波長曲線が、それぞれの曲線の中心波長近くで交差しないのであれば、如何なる遮断波長でも容認可能である。
励起波長は、中心周波数即ち波長約450nm付近にピーク透過率があるのが望ましい。本発明の照明フィルタは、透過率が約50パーセント以上であるのが望ましく、70パーセント以上であるのが更に望ましい。或る実施形態では、フィルタ透過率は約85パーセント以上である。
In some embodiments, the illumination filter is a low pass filter whose cutoff wavelength is at least about 10 nm shorter than the lower end of the marker emission wavelength. For example, the low-pass filter has a cutoff wavelength that is about 10 nm shorter than the point BW 1 described above in connection with FIG. Specifically, when the center emission wavelength of the band pass filter used in the camera is about 605 and the bandwidth is 34 nm, the low pass filter used in the illumination system has a cutoff wavelength of about 580 nm or less (FIG. 1). ). Any cutoff wavelength is acceptable as long as the excitation wavelength curve and the emission wavelength curve do not intersect near the center wavelength of each curve.
It is desirable that the excitation wavelength has a peak transmittance at a center frequency, that is, a wavelength of about 450 nm. The illumination filter of the present invention preferably has a transmittance of about 50 percent or more, more preferably 70 percent or more. In some embodiments, the filter transmission is about 85 percent or greater.
図2は、本発明の照明フィルタの透過率の一例を符合LFで示している。グラフの横軸は光の励起波長をナノメートル(nm)で表し、グラフの縦軸は、透過率の値、即ち放出された励起光を全ての光に対する百分率で表している。照明フィルタ曲線LFは、約460nmの励起波長で点C1において約79パーセントという高い透過率となることを示している。符号GFで示す比較の緑色フィルタについての透過率曲線は、比較目的に限定して記載している。この曲線は、放出波長範囲(約500nm)内の高い透過率(点C2に現れる)が、放出波長曲線との重なりの程度が高いために、如何に画像のコントラストに悪影響を及ぼすかを示している。 FIG. 2 shows an example of the transmittance of the illumination filter of the present invention by reference numeral LF. The horizontal axis of the graph represents the excitation wavelength of light in nanometers (nm), and the vertical axis of the graph represents the transmittance value, that is, the emitted excitation light as a percentage of all light. The illumination filter curve LF shows a high transmission of about 79 percent at point C1 with an excitation wavelength of about 460 nm. The transmittance curve for the comparative green filter indicated by the symbol GF is shown for comparison purposes only. This curve shows how high transmission (appearing at point C2) within the emission wavelength range (approx. 500 nm) adversely affects image contrast due to the high degree of overlap with the emission wavelength curve. Yes.
マーカー
蛍光マーカーとしては、別形態のエネルギーを吸収しつつ電磁放射線を放つが、入力エネルギーが停止すると即座に放射線の放出を止める顔料又は染料を挙げることができる。例えば、本発明で有用な蛍光マーカーは、照明装置から励起エネルギーを得るが、照明装置が機能しなくなると直ちに蛍光を止める。この特性は本発明では有益である。例えば、この現象は、蛍光の減衰が遅いことに起因するぶれを最小化しつつ、デュアルストロボ機能が、1コマの画像フレーム上で2つの別々のマーカー群を捉えることができるようにする。
蛍光マーカーは、スペクトル放射テストで識別することができる。スペクトル放射テストは、例えばMacBeth Color−Eye 7000Aを、反射除外UV包含モードで使用して行なうことができる。蛍光マーカーは、通常、可視スペクトル内で100より高い反射率値を有する。
Marker fluorescent markers include pigments or dyes that emit electromagnetic radiation while absorbing other forms of energy, but stop emitting radiation as soon as the input energy stops. For example, fluorescent markers useful in the present invention obtain excitation energy from the lighting device, but stop the fluorescence as soon as the lighting device fails. This property is beneficial in the present invention. For example, this phenomenon allows the dual strobe function to capture two separate marker groups on a single image frame while minimizing blurring due to slow fluorescence decay.
Fluorescent markers can be identified with a spectral emission test. Spectral emission testing can be performed using, for example, MacBeth Color-Eye 7000A in a reflection exclusion UV inclusion mode. Fluorescent markers typically have a reflectance value higher than 100 in the visible spectrum.
本発明で蛍光マーカーを使用する場合には、マーカーはオレンジ色蛍光顔料で作るのが望ましいが、他の顔料を使用してもよい。オレンジ色蛍光顔料は、各種供給源から選択できるが、例えば、オハイオ州クリーブランドのDayglo社、ペンシルベニア州イーストンのBinney&Smith社(LIQUITEX(登録商標))、及び日本のクレタケ社により製造されたものなどが挙げられる。 When a fluorescent marker is used in the present invention, the marker is preferably made of an orange fluorescent pigment, but other pigments may be used. Orange fluorescent pigments can be selected from a variety of sources, such as those manufactured by Dayglo, Cleveland, Ohio, Binney & Smith, Easton, Pennsylvania (LIQUIITEX®), and Kuretake, Japan. It is done.
図3は、2通りのオレンジ色蛍光顔料に関する反射率曲線を示している。図3では、Dayglo社の顔料を符合Dの反射率曲線で、クレタケ社の顔料を符合Kの反射率曲線で表している。グラフの横軸は、波長をナノメートル(nm)で表し、グラフの縦軸は、所与の波長に対する反射する光の百分率を示す反射率である。反射率は、所与のマーカーから反射する光の量である。クレタケ社の顔料(曲線K)では、約200パーセントの最高又は1次反射率が、波長約600nmで、点C3に生じる。Dayglo社の顔料(曲線D)では、約160パーセントの最高又は1次反射率が、波長約600nmで、点C4に生じる。このように、クレタケ社の顔料はDayglo社の顔料よりも反射率に優れているが、本発明のシステムでは何れも使用することができる。曲線KとDは、約600nmの主要波長を中心に、約560nmから約640nmの範囲に亘って反射率が最も大きくなっている。 FIG. 3 shows reflectance curves for two orange fluorescent pigments. In FIG. 3, the pigment of Dayglo is represented by the reflectance curve of symbol D, and the pigment of Kuretake is represented by the reflectance curve of symbol K. The horizontal axis of the graph represents the wavelength in nanometers (nm), and the vertical axis of the graph is the reflectance indicating the percentage of light reflected for a given wavelength. Reflectance is the amount of light that reflects from a given marker. For Kuretake pigment (curve K), a maximum or first order reflectance of about 200 percent occurs at point C3 at a wavelength of about 600 nm. For the Dayglo pigment (curve D), a maximum or first order reflectance of about 160 percent occurs at point C4 at a wavelength of about 600 nm. Thus, Kuretake pigments have better reflectivity than Dayglo pigments, but any can be used in the system of the present invention. Curves K and D have the highest reflectivity over a range of about 560 nm to about 640 nm, centered on the dominant wavelength of about 600 nm.
マーカーは、例えば、パッド印刷、箔転写、マーキングペン、スプレイペイント等、適していれば当技術分野で周知の何れの方法を使ってゴルフボール又はゴルフクラブに付けることができる。
ゴルフクラブとゴルフボールを同時にモニターする場合には、クラブとボールのマーカーは互いに区別可能であるのが望ましい。これは、異なる大きさ、形状、方位、ピーク光学反射波長、又はそれらの組み合わせを使用することにより実現することができる。更には、クラブとボールに別種のマーカーを使用してもよい。例えば、クラブには蛍光マーカーでマークを付け、ボールは逆反射マーカーでマークを付けるようにしてもよい。別の例では、ボールには拡散反射円形マーカーを、クラブには三角形蛍光マーカーを使用することにしている。
The marker can be applied to the golf ball or golf club using any method known in the art, if appropriate, such as pad printing, foil transfer, marking pen, spray paint, and the like.
When monitoring a golf club and golf ball simultaneously, it is desirable that the club and ball markers be distinguishable from each other. This can be achieved by using different sizes, shapes, orientations, peak optical reflection wavelengths, or combinations thereof. Further, different types of markers may be used for the club and the ball. For example, a club may be marked with a fluorescent marker, and a ball may be marked with a retroreflective marker. In another example, a diffuse reflective circular marker is used for the ball and a triangular fluorescent marker is used for the club.
或る実施形態では、クラブマーカーは第1の反射スペクトルを有し、ボールマーカーは第2の反射スペクトルを有している。別の実施形態では、第1の反射スペクトルは第1の1次応答波長を有し、第2の反射スペクトルは第2の1次応答波長を有している。別の実施形態では、第1及び第2の1次応答波長は約50nm以上離れている。更に別の実施形態では、第1及び第2の1次応答波長は約100nm以上離れている。或る実施形態では、第1の1次応答波長は500nm以上で、第2の1次応答波長は約600nm以上である。 In some embodiments, the club marker has a first reflection spectrum and the ball marker has a second reflection spectrum. In another embodiment, the first reflection spectrum has a first primary response wavelength and the second reflection spectrum has a second primary response wavelength. In another embodiment, the first and second primary response wavelengths are separated by about 50 nm or more. In yet another embodiment, the first and second primary response wavelengths are separated by about 100 nm or more. In some embodiments, the first primary response wavelength is 500 nm or more and the second primary response wavelength is about 600 nm or more.
ゴルフ用品上には、少なくとも1つのマーカーを使用しなければならないが、少なくとも2つのマーカーを使用するのが望ましい。一般的には、マーカーは、所定の視野内のゴルフボール又はクラブから光を反射して、画像取得のために使用されるカメラに返すように配置しなければならない。或る実施形態では、ゴルフボールには6個以上のマーカーを使用し、ゴルフクラブには3個以上のマーカーを使用している。 On golf equipment, at least one marker must be used, but it is desirable to use at least two markers. In general, the marker must be positioned to reflect light from a golf ball or club within a predetermined field of view and return it to the camera used for image acquisition. In some embodiments, six or more markers are used for golf balls and three or more markers are used for golf clubs.
ゴルフボール又はクラブ上のマーカーの配置は、当業者に既知の方法で変更可能である。限定するわけではないが、図4に示す例では、ゴルフボール60には6つの反射マーカー60a−fが設けられている。マーカー60fは、ボールの中心に配置され、マーカー60a−eがその周りに配置されている。中心にないマーカー60a−eの間の角度をβとする。角度βは、約10°乃至40°の間であることが望ましい。最も望ましくは、角度βは約30°である。6個のマーカーを示したが、ボールには、代わりに、1本の線、2個だけのマーカー、又は11個ものマーカーを使用してもよい。
ゴルフボールは、ゴルフクラブで打つと回転し、ある回転角度でマーカー60a−fのパターンは同一の画像となる。回転速度の計算は、既知の時間間隔で撮影した少なくとも2つのボールの画像を使用してボールの角回転を計算することにより行われる。ボールが、上記間隔中に対称配置の1つを通って回転すれば、回転角度の計算に、そして結果的には計算した回転速度にエラーが発生することになる。マーカーの典型的なパターンは、回転通過時には対称であって、角度は72度である。従って、対称画像の間のこの回転角度を拡大するマーカーのパターンを使用することは有益である。
The placement of the markers on the golf ball or club can be changed by methods known to those skilled in the art. Although not limited, in the example shown in FIG. 4, the
The golf ball rotates when hit by a golf club, and the pattern of the markers 60a-f becomes the same image at a certain rotation angle. The rotation speed is calculated by calculating the angular rotation of the ball using images of at least two balls taken at known time intervals. If the ball rotates through one of the symmetrical arrangements during the interval, an error will occur in the calculation of the rotation angle and consequently in the calculated rotation speed. A typical pattern of markers is symmetric when passing through a rotation and the angle is 72 degrees. It is therefore beneficial to use a pattern of markers that expands this rotation angle between symmetrical images.
図15は、ゴルフボール60上のマーカー60a−fの配置の別の例を示している。マーカー60fはボール60の中心に配置され、マーカー60a−eはその周りに設けられている。中心マーカー60fは正方形で、対称画像間の回転角度αは90°となる。
FIG. 15 shows another example of the arrangement of the
図16は、ゴルフボール60上のマーカー60a−fの配置の別の例を示している。マーカー60fはボール60の中心に配置され、マーカー60a−eはその周りに設けられている。中心マーカー60fは三角形で、対称画像間の回転角度αは120°となる。
FIG. 16 shows another example of the arrangement of the
図17は、ゴルフボール60上のマーカー60a−fの配置の別の例を示している。本配置では、2つのマーカー60eと60fがボール60の中心に配置されている。マーカー60a−eは中心マーカー60e、60fの周りに設けられている。中心マーカー60e、60fの位置により、対称画像間の回転角度αは180°となる。
FIG. 17 shows another example of the arrangement of the
図18は、ゴルフボール60上のマーカー60a−e配置の別の例を示している。マーカー60eはボール60の中心に配置され、マーカー60a−dはその周りに設けられている。マーカー60a−dは非対称に配置され、マーカー60a、60c、60dは中心マーカー60eの一方側に向って設けられ、マーカー60bは中心マーカー60eの反対側に設けられている。この配置では、対象画像の回転角度αは360°となる。これは、無論、対称画像の最大可能回転角度である。
FIG. 18 shows another example of the arrangement of the
限定するものではないが、図5に示すもう1つの例は、クラブヘッド74、ホーゼル76、及びシャフト78を備えたゴルフクラブ72を含んでいる。3つの反射マーカー72a−cがクラブ上の指定の箇所に配置されており、72aはクラブヘッド74のトウにあり、72bはホーゼル76の自由端にあり、72cはシャフト78にある。代わりに、2つのマーカーをトウに、1つをホーゼルに配置してもよいし、又は1つのマーカーをトウに、2つのマーカーをホーゼルに配置してもよい。ゴルフボール又はゴルフクラブのマーカー配置は、マーカーが光を反射してカメラシステムに返すことができるのであれば、どの様な配置でもよい。
Although not limiting, another example shown in FIG. 5 includes a
図5に示すように、マーカー60a−fと72a−cは形状に丸みが付いているか又は円であってもよい。円形マーカーを使用する場合、マーカーの直径は約0.05インチから約0.25インチであるのが望ましく、約0.1インチから約0.2インチであればより望ましく、約0.18インチであれば最も望ましい。しかしながら、本発明のマーカーは、円形状、特定の大きさ、又は例に示した直径に限定されるものではない。 As shown in FIG. 5, the markers 60a-f and 72a-c may be rounded or circular in shape. If circular markers are used, the marker diameter is preferably about 0.05 inches to about 0.25 inches, more preferably about 0.1 inches to about 0.2 inches, and about 0.18 inches. Is most desirable. However, the markers of the present invention are not limited to circular shapes, specific sizes, or diameters shown in the examples.
モニター
本システムに使用されるモニターは、屋外で見ることのできる電子文字又はグラフィカル表示器である。或る実施形態では、モニター表示器は、光学輝度が平方メートル当り少なくとも500カンデラ(nit)である。表示器は、液晶表示器(LCD)又は発光ダイオード(LED)表示器でもよい。LCDを使用した実施形態では、LCDはスーパーツイステッドネマティクス(STN)又は薄膜トランジスタ(TFT)技術を利用するのが望ましい。
Monitor The monitor used in the present system is an electronic character or graphical display that can be viewed outdoors. In some embodiments, the monitor display has an optical brightness of at least 500 candela per square meter (nit). The display may be a liquid crystal display (LCD) or a light emitting diode (LED) display. In embodiments using an LCD, the LCD preferably utilizes super twisted nematics (STN) or thin film transistor (TFT) technology.
或る実施形態では、タッチスクリーンを使用して明るいLCDパネルにオーバレイしている。タッチスクリーンの作動は、静電容量的、抵抗的又は光学的技法に基づいている。本実施形態では、オペレータは、タッチスクリーンを使用して、収集された運動学データを表示、記憶又は送信し、又は運動学データの収集の前後にシステムパラメータを調整する。 In some embodiments, a touch screen is used to overlay a bright LCD panel. The operation of the touch screen is based on capacitive, resistive or optical techniques. In this embodiment, the operator uses a touch screen to display, store or transmit collected kinematic data, or adjust system parameters before and after collecting kinematic data.
無線通信
使用時、カメラ装置及び照明装置は、測定対象の人物近くに配置される。モニターとコンピュータは、ゴルファから離して配置するのが望ましい。本発明の好適な実施形態は、無線通信装置を含んでいるので、ゴルファの近傍に配置された機器と、システムを制御し測定データを表示する機器との間に配線又はケーブルを接続しなくてもよい。無線通信装置を使えば、遠隔制御し、カメラシステムが捕捉したデータを視覚化し、複雑なケーブルを省いてコンパクトで軽量のモニターシステムを実現することができる。このセットアップを使えば、システムを様々な場所及び条件で広く使用することができ、好都合である。このセットアップを使えば、デモンストレーション時に使う大型スクリーンなど他の表示装置への接続がやり易くなり、好都合である。
When using wireless communication , the camera device and the lighting device are arranged near the person to be measured. The monitor and computer are preferably located away from the golfer. Since the preferred embodiment of the present invention includes a wireless communication device, there is no need to connect a wire or cable between the equipment located near the golfer and the equipment that controls the system and displays the measurement data. Also good. By using a wireless communication device, it is possible to remotely control, visualize the data captured by the camera system, and to realize a compact and lightweight monitor system by omitting complicated cables. Using this setup is advantageous because the system can be widely used in various locations and conditions. This setup is convenient because it makes it easier to connect to other display devices such as a large screen used during the demonstration.
このような無線通信に使用される機器は通信技術では既知である。このような無線通信のデータ転送速度は、10Mb/s以上であるのが望ましい。データ転送速度は、100Mb/s以上であることがより望ましい。好適な通信プロトコルは、IEEE802.11である。カメラシステムのコンピュータとモニターも、無線通信で接続してもよい。 Devices used for such wireless communication are known in communication technology. The data transfer rate of such wireless communication is preferably 10 Mb / s or higher. The data transfer rate is more preferably 100 Mb / s or more. A preferred communication protocol is IEEE 802.11. The computer of the camera system and the monitor may also be connected by wireless communication.
システム
本発明のシステムは、重量が約50ポンドより軽く、約25ポンドより軽いのがより望ましい。更に、本システムの物理的体積は、約2立方フィートより小さいことが望ましい。システム全体10(即ち、カメラ、フィルタ、照明装置、中央演算処理装置及び表示器)は、取手10aで携行可能な単一のハウジングに納められている(図6に図示)。
System The system of the present invention weighs less than about 50 pounds and more desirably less than about 25 pounds. Further, the physical volume of the system is desirably less than about 2 cubic feet. The entire system 10 (that is, a camera, a filter, a lighting device, a central processing unit, and a display) is housed in a single housing that can be carried by a handle 10a (shown in FIG. 6).
本システム、即ち可搬式デュアルカメラモニターシステムの適した配備の例を、図7に示している。他のシステム配備についてここでは簡単に説明するが、詳しくは同時係属米国特許出願第09/782,278号に記載されており、デュアルカメラシステム、シングルカメラシステム、及びゴルフボールとゴルフクラブの両方を同時にモニターするためのシステムなどが含まれている。他のシステム配備の例については、米国特許第6,241,622号に記載されており、その開示全体を本願に援用する。 An example of a suitable deployment of this system, i.e. a portable dual camera monitor system, is shown in FIG. Other system deployments are briefly described here, but are described in detail in co-pending US patent application Ser. No. 09 / 782,278, which includes dual camera systems, single camera systems, and both golf balls and golf clubs. A system for monitoring at the same time is included. Other system deployment examples are described in US Pat. No. 6,241,622, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
モニターシステム10は、照明ボックス40及びカメラ装置36、38を含んでいる。本実施形態では、照明ボックス40は、中央に配置されたトリガ41とデュアルストロボ照明装置42を備えている。本システムの他の配備では、トリガは照明装置から分離されている。フィルタ44は、デュアルストロボ照明装置42の前方に配置される。カメラ36、38は、所定の視野、例えばゴルフボール60に向かって方向決めされている。カメラフィルタ50a、50bは、カメラ36、38の前方に配置される。
The
シングルカメラシステムはシステム10に類似しているが、このシステムは、単一のカメラ装置、単一のフィルタ、及び照明ボックスに取り付けられた隣接するトリガ、及び光源を含んでいる。
A single camera system is similar to
ボールカメラとクラブカメラのシステムは、ゴルフクラブとゴルフボールの同時モニターを考慮している。
本システムは、システム10に類似しているが、クラブモニター、ボールモニター、マイクロプロセッサ、及びコンピュータとモニターも含んでいる。クラブモニターは、第1クラブカメラ、離して置かれた第2クラブカメラ、及び照明ボックスを含んでいる。クラブフィルタは、各クラブカメラの前方に配置されている。クラブモニターは、ストロボ光装置とトリガを照明ボックス内に更に含んでいる。ボールモニターは、クラブモニターに類似しており、第1ボールカメラ、離して置かれた第2ボールカメラ、及び照明ボックスを含んでいる。ボールモニターは、照明ボックス内にストロボ光装置を更に含んでおり、ボールフィルタが各ボールカメラの前方に配置されている。
The ball camera and club camera system allows for simultaneous monitoring of the golf club and golf ball.
The system is similar to
この配備では、クラブフィルタとボールフィルタの色が異なっていることが望ましい。例えば、クラブフィルタは赤色で、ボールフィルタは緑色とすることができる。このようなクラブフィルタを使えば、クラブカメラは、ストロボフラッシュがマーカーに反射された光を赤色波長で見ることができ、ボールカメラは、ストロボフラッシュがマーカーに反射された光を緑色波長で見ることができる。 In this deployment, it is desirable that the club filter and ball filter have different colors. For example, the club filter can be red and the ball filter can be green. With such a club filter, the club camera can see the light reflected by the strobe flash at the red wavelength, and the ball camera can see the light reflected by the strobe flash at the green wavelength. Can do.
本システムの別の配備については、米国特許出願第09/782,278号に詳しく記載されており、キャパシタ4器を備えたストロボ照明装置と、先に述べたようにカメラの前方に切換式フィルタを設けた少なくとも1つのカメラ、望ましくは白黒CCDカメラとが含まれている。この配備は、少なくとも1つのクラブ運動センサを含んでいるが、センサの個数はカメラの台数に一致する。センサはTritronics社製の光電センサであるのが望ましく、米国特許出願第09/782,278号に記載の反射マウントと共に使用するのが望ましい。 Another deployment of the system is described in detail in US patent application Ser. No. 09 / 782,278, and includes a strobe illuminator with four capacitors and a switchable filter in front of the camera as described above. At least one camera, preferably a black and white CCD camera. This deployment includes at least one club motion sensor, but the number of sensors corresponds to the number of cameras. The sensor is preferably a photoelectric sensor from Tritronics, and is preferably used with a reflective mount as described in US patent application Ser. No. 09 / 782,278.
図19は、ベース部即ち支持構造体212と、取り付けられた支持要素214、216を含む可搬式打ち出しモニターシステム210の形態をした、本発明の好適な第1の実施形態を示している。支持要素214、215は、それぞれV字型のノッチ218、220を含むスライドパッドとして具体的に示しているが、これらノッチによってパッド214、216は、ロッド222に沿って滑動できるようになっている。システム210の後部に取り付けられた別のスライドパッド224も、同様にロッド226に沿って滑動する。1つ又は複数のスライドパッド214、216、及び224は、構成又は移動方法が異なる、例えばホイールなど他の支持要素に置き換えてもよい。「スライドパッド」という用語で、出願人は、システム210を所定の視野に対して滑動又は前後移動させることができる如何なる要素も包含することを意図している。スライドパッド214、216は、レベリングを目的に、システム210の両前角部を上昇及び下降させることのできる高さ調整特性を備えている。具体的には、各スライドパッド214、216は、支持構造体212に固定された各ねじロッド228、230及びナット232、234により支持構造体212に取り付けられている。ロッド228、230は、それぞれ、パッド214、216の調整に使用される駆動部228a、230aを含んでいる。
FIG. 19 illustrates a first preferred embodiment of the present invention in the form of a portable
打ち出しモニターシステム210は、第1及び第2カメラ装置、中央に配置された制御ボックス240、及びデュアルストロボ照明装置242を更に含んでいる。第1及び第2カメラ装置236、238は、ニュージャージー州プリンストンのElectrim社製のELECTRIM EDC−1000Uコンピュータカメラが望ましい。電荷結合素子又はCCDカメラが好適であるが、TV型ビデオカメラも使用できる。2つのカメラの視線の間の角度は10°−30°の範囲にあるのが望ましく、22°が最適である。各カメラ236、238は、受光アパーチャ、シャッター、感光シリコンパネル239を有している。カメラは、ゴルフボールが動き画像化される所定の視野に向けられ、焦点が合わせられる。トリガ272は、システム210に含まれている。
The
制御ボックス240は、上記の通信方法によりカメラ装置236、238と通信して、カメラ装置236、238とデュアルストロボ照明装置242の活動を制御し、連続フラッシュを作動させる。デュアルストロボ照明装置242は、上下に取り付けられた2つのストロボライトを含んでいる。これらストロボライトは、順次、光を、ビームスプリッタ243上へ、次いで装置を出てウインド244と246を通り、反射要素即ちパネル248、250に当り、そして所定の視野へと、向かわせる。パネル248、250は、ステンレス鋼やクロムメッキ金属などの研磨金属で形成される。本発明の精神又は範囲を逸脱することなく他の光反射要素も使用することができる。各反射パネル248、250は、アパーチャ252、254を含んでいる。カメラ236、238は、支持構造体256、258に固定され、それにより各レンズ260、262をアパーチャ252、254を通して所定の視野に向けた状態で配置されている。ビデオライン264、266は、次いで使用に備え、ビデオ信号を制御ボックス240に送る。
The control box 240 communicates with the camera devices 236 and 238 by the communication method described above to control the activities of the camera devices 236 and 238 and the dual
ストロボライト、ビームスプリッタ、反射要素及びカメラは、光が、ストロボから所定の視野に入り、反射ドットによりボールから反射して、アパーチャを通ってカメラに戻るように配置されている。別の実施形態では、各カメラレンズを取り囲むリング状のストロボライトを使用できるようになっている。リング状のストロボライトは、レンズに近接して配置され、ストロボの中心軸はレンズの中心と整合しているので、光はマーカーに反射されるとレンズに入ることになる。こうすると、反射要素の必要性はなくなる。 The strobe light, beam splitter, reflective element and camera are arranged so that light enters the predetermined field of view from the strobe, is reflected from the ball by the reflective dots, and returns to the camera through the aperture. In another embodiment, a ring-shaped strobe light surrounding each camera lens can be used. The ring-shaped strobe light is disposed close to the lens, and since the central axis of the strobe is aligned with the center of the lens, the light enters the lens when reflected by the marker. This eliminates the need for reflective elements.
好都合に、伸縮式距離キャリブレータ268、70が支持構造体212に取り付けられている。伸縮式部材は、打ち出しモニターシステム210をモニター対象の物体から適切な距離にキャリブレートする際に使用される。距離キャリブレータ268、270は延長可能な部材であり、例えば従来の無線アンテナが使用できる。キャリブレータ268、270は、図24に示すキャリブレーション冶具370と共に使用される。
Conveniently,
図21から図23は、システムの寸法を更に小さくし、従って可搬性を高めた、本発明の別の実施形態を示している。 FIGS. 21-23 illustrate another embodiment of the present invention in which the size of the system is further reduced, thus increasing portability.
打ち出しモニターシステム100は、カバー13を有するベース又は支持構造体112を含んでいる。スライド部材又はパッド114、116は、支持構造体112の下方前方部に使用され、ノッチ118、120が形成されており、このノッチをロッド190に載せ、それに沿ってパッド11、116を滑動できるようになっている。図22及び図23に示すように、パッドに置き換えてホイール122、124を使用してもよく、図19及び図20に示す実施形態に関して先に説明した通りである。ホイール122、124は、支持構造体に回転可能に取り付けられ、支持構造体には、オペレータが打ち出しモニターシステム100を地面に沿って前後に移動できるようにハンドル126が設けてある。本実施形態では、打ち出しモニターシステム100の前方部に、高さ調整できるようにねじロッド128、130及び各ナット132、134も設けられている。ホイールも、支持構造体112に対して高さを調整し、システム100をその設置場所の地形に応じて調整できるようになっている。コンピュータとモニターは、使用するのが望ましが、組み合わせて一体要素としても、別々の要素としてもよい。コンピュータは、以下に論じる判定を行うためにシステムが使用するアルゴリズムとプログラムを幾つか有している。
The
更に図21及び図22に示すように、第1及び第2カメラ装置136、138は、支持構造体112に取り付けられている。これら電子光学装置136、138は、上記のものより小さいことが望ましく、ニュージャージー州プリンストンのElectrim社から入手可能なELECTRIM EDC−1000HRコンピュータカメラであるのが望ましい。各カメラ136、138は、その視線が所定の視野に向け焦点を定められている。カメラの視野は丁度ゴルフボール1個分を画像化するのに必要な視野よりも大きい。このように、所定の視野は、カメラの視線が交差する箇所のカメラの視野である。
Further, as shown in FIGS. 21 and 22, the first and
図24に示すように、キャリブレーション冶具170は、システムをキャリブレートするために設けられている。冶具170は、距離キャリブレータ158、160の端部を受けるために、外側の脚176、178から外側に突き出た受け要素又はタブ172、174を有している。距離キャリブレータ158、160によってこの場所に位置決めされると、冶具170の中央の脚180は、打ち出しモニターオペレーションに使用するゴルフボール182に対して正しい位置に配置される。ゴルフボール182にも反射性ドットのパターンがついている。キャリブレーション冶具170は、キャリブレーション作業の前に冶具170の水準合わせができるように、その上面に光学水準インジケータ184を更に含んでいる。最後に、冶具170の底部から伸びたスパイク186、188を芝に差し込んで、キャリブレーション作業中の冶具170の安定化を図る。冶具170は、図24に示すように反射性ドットのパターン170a−oを有している。出願人は、(特許出願、出願番号第08/751,447のキャリブレーション冶具に使用した20個のドットとは対照的に)ここで必要なドットは15個だけであることを見出した。2つの画像の間の時間におけるゴルフボールの長手方向の動きは垂直方向の動きよりも大きいので、システムのキャリブレーションは垂直方向にはさほど精密である必要はない。従って、システムを適切にキャリブレートするのに必要な、キャリブレーション冶具上の垂直方向のドットの数は、少ない。
As shown in FIG. 24, the
キャリブレーションと動作
本システムの全般的なキャリブレーションと動作を、図8のステップS101からS116に示す。最初のステップ(ステップS101)で、システムは開始され、システムが今回初めて使用されるのか否かを判定する。デフォルトにより、システムは、初めて起動される場合には前回のキャリブレーションを使用する。従って、システムは、移動及び/又は通電の度にキャリブレートされることになる。
システム開始後、キャリブレーションが始まり、システムが使用する座標システムを定義する(ステップS102)。キャリブレーションステップの詳細は、係属中の米国特許出願第09/468,351号に記載されている。例えば、シングルカメラシステムは、ドット間の距離を計算することによりキャリブレートされる。
随意の伸縮式距離キャリブレータ64、66を、図7に示すように、本システム10に使用してもよい。伸縮式部材は、モニターシステム10を、モニター対象の物体から適切な距離にキャリブレートする際に使用する。距離キャリブレータ64、66は、従来の無線アンテナのような伸張可能部材である。
Calibration and Operation The general calibration and operation of this system are shown in steps S101 to S116 in FIG. In the first step (step S101), the system is started and it is determined whether the system is used for the first time. By default, the system uses the previous calibration when it is first started. Thus, the system will be calibrated each time it is moved and / or energized.
After the system is started, calibration starts and a coordinate system used by the system is defined (step S102). Details of the calibration step are described in pending US patent application Ser. No. 09 / 468,351. For example, a single camera system is calibrated by calculating the distance between dots.
Optional telescopic distance calibrators 64, 66 may be used in the
システムがキャリブレータされた後、作動パラメータが定義される(ステップS103)、即ちテストされるゴルファによって左利き又は右利き用方位が定められる。左利き用方位を選択した場合には、左利きゴルファ用に使用する座標セットが必要となり、右利き用システムの場合には別の座標セットを使用する必要がある。ステップS103は、システムをテストモードかデモンストレーションモードの何れかにセットする段階も含んでいる。テストモードを選択した場合、システムはテストデータを保存する。デモンストレーションモードでは、システムはデータを保存しない。ステップ103では、テストの場所とゴルファに特定の追加データを入力する。オペレータは、ゴルフボールの飛行、回転及び合計距離を計算するのに使用される環境条件についてのデータ、例えば、気温、湿度、風速、風向、高度、及び芝の種類などを随意に入力してもよい。オペレータは、ゴルファの個人データ、例えば、氏名、年齢、ハンディキャップ、性別、ゴルフボールの種類、及び使用ゴルフクラブ(種類、クラブヘッド、シャフト)等を随意で入力してもよい。
After the system has been calibrated, operating parameters are defined (step S103), i.e., left or right handed orientation is determined by the golfer being tested. When a left-handed azimuth is selected, a coordinate set used for a left-handed golfer is required, and for a right-handed system, another coordinate set must be used. Step S103 also includes the step of setting the system to either a test mode or a demonstration mode. If the test mode is selected, the system saves the test data. In demonstration mode, the system does not save data. In
このデータの入力が済むと、システムは、データ収集又はデモンストレーション用に準備が整ったことになる(ステップS104)。ステップS105−S107では、システムコンピュータに記憶されている幾つかのアルゴリズムを使用して、ゴルフボール及び/又はゴルフクラブのモニターに対する位置を求める。コンピュータがゴルフボール又はクラブの位置を画像から求めた後、システム(及びコンピュータアルゴリズム)は、打ち出し条件を求める。ステップS105、S106及びS107に対応するこれらの判定は、画像内の明るい区域を見つける段階と、それら明るい区域の内のどの区域がゴルフボール上のマーカーに対応するかを判定する段階と、次いでこの情報を使って、ゴルフボールの位置を画像から求める段階と、打ち出し条件を計算する段階とをそれぞれ含んでいる。 Once this data has been entered, the system is ready for data collection or demonstration (step S104). In steps S105-S107, the position of the golf ball and / or golf club relative to the monitor is determined using a number of algorithms stored in the system computer. After the computer determines the position of the golf ball or club from the image, the system (and computer algorithm) determines launch conditions. These determinations corresponding to steps S105, S106, and S107 include finding bright areas in the image, determining which of these bright areas correspond to markers on the golf ball, and then The method includes the step of obtaining the position of the golf ball from the image using the information and the step of calculating the launch condition.
システムの使用については、図7のデュアルカメラシステムを使って説明するが、一般的なコンセプトは、システムの他の変型、例えば、シングルカメラシステム、ボール及びクラブモニターシステム、又は狭スペクトル光源を使用したシステムを用いた場合も同じである。トリガ41は、デュアルストロボ照明装置42及びカメラ36、38の作動を制御して画像を捕捉するために通信する。デュアルストロボ照明装置42は、連続フラッシュを起動し、光Lはフィルタ44を通って所定の方向に進み、約450nmを中心とする波長で第1のフィルタ通過光FLを発生させる。フィルタ通過光FLは、ゴルフボール60に向かって進み、マーカーから反射光RL1及びRL2として反射される。RL1及びRL2は、それぞれカメラフィルタ50a、50bを通過するので、RL1及びRL2の或る部分だけがカメラフィルタ通過光FL1及びFL2としてそれぞれ透過する。FL1及びFL2は、光の中心波長が約560nmから約640nmであるのが望ましい。FL1及びFL2は、それぞれ、光をカメラ36、38に送り、図9に示すように、1つの像枠内の位置I及びIIに2つのボールの画像を生成する。
The use of the system will be described using the dual camera system of FIG. 7, but the general concept used other variations of the system, such as a single camera system, a ball and club monitor system, or a narrow spectrum light source. The same applies when the system is used. The trigger 41 communicates to control the operation of the dual strobe illuminator 42 and the
図4により説明したマーク付のゴルフボール60を、図9の三次元の所定の直線で囲まれた視野(鎖線で図示)に、打ち出し後に2つの別々の時点での2つの位置(I及びII)で画像化されたものを示している。カメラフィルタ通過光FL1、FL2は、それぞれ位置Iでのボール60の画像を生成する。ストロボライト42がパルス発光するので、上記フィルタ濾波順序が短い間隔、望ましくは800μsで繰り返され、位置IIでの第2のボール画像60が生成される。
The
ステップS105では、システムは、画像内の明るい区域を突き止めることによって、カメラのシリコンパネルにより記録された画像を分析する。図10−11は、両方のカメラ36、38の画素マップのグラフィカル表示である。画像内の明るい区域、例えば60a’−f’は、ストロボ照明装置を出て、RL1及びRL2としてマーカーから反射し、カメラフィルタ50a及び50bを通りFL1及びFL2として出てきたフィルタ通過光(FL)に対応している。
In step S105, the system analyzes the image recorded by the camera's silicon panel by locating bright areas in the image. 10-11 are graphical representations of the pixel maps of both
説明の中で図5のマーカーパターンを使用したが、他のマーカーパターン、図15から図18の何れに示すものであっても、これを使用することができる。
ボールカメラとクラブカメラに特定して、ステップS104は、信号をマイクロプロセッサに送り、クラブのバックスウィングの間に、ボールカメラを「準備状態」にして、信号があれば始動できるよう準備するようにコンピュータに伝える。ボールカメラを「準備状態にする」ことにより、CCDカメラ内のパネルが一旦消去され起動の準備が整う。画像撮影に先立ちボールカメラを準備状態にすることは、使用される特定のカメラのためである。パネルの消去と準備がより速い他のカメラを使用する場合には、このステップと追加のセンサは不要となる。信号は、第2のスイングセンサからの信号に備えるようにマイクロプロセッサにも送られる。
Although the marker pattern of FIG. 5 is used in the description, any of the other marker patterns shown in FIGS. 15 to 18 can be used.
Specific to the ball camera and club camera, step S104 sends a signal to the microprocessor to put the ball camera in a “ready state” during the club backswing and prepare to start if there is a signal. Tell the computer. When the ball camera is “prepared”, the panel in the CCD camera is once erased and ready for activation. It is for the particular camera used that the ball camera is ready prior to image capture. This step and additional sensors are not required when using other cameras with faster panel erasure and preparation. The signal is also sent to the microprocessor to prepare for the signal from the second swing sensor.
ボールカメラが「準備状態」になった後、第2センサはクラブモニターに、2回ストロボを焚いて、クラブのダウンスイングに沿う方向に光を発生させる。光は、図14に示す位置AとBでクラブマーカー72a−cに反射される。反射光はクラブフィルタを通過して、カメラの露出した感知グリッドパネルに送られる。クラブモニターは、同じ感知グリッドパネルの露出時間の間にストロボを焚くので、フィルタ通過光は、位置A及びBにおけるクラブヘッドの2枚の画像とティーの上のボールとを1コマのフレーム内に作成することができる。 After the ball camera is in the “ready state”, the second sensor strikes the club monitor twice to generate light in the direction along the club downswing. The light is reflected to club markers 72a-c at positions A and B shown in FIG. The reflected light passes through the club filter and is sent to the exposed sensing grid panel of the camera. Since the club monitor strobes during the same sensing grid panel exposure time, the filtered light will cause two images of the club head at positions A and B and the ball on the tee to be in one frame. Can be created.
クラブカメラの画素マップのグラフィック表示を図12及び図13に示す。本システムは、クラブマーカー72a’−c’を表す6箇所の明るい区域を見つけるはずである。
ボールとクラブのマーカーは、先に述べ図4及び図5に示したように配置するのが望ましい。使用されるボールとクラブのマーカーは、ボールとクラブのフィルタに対応したものでなければならない(例えば、緑色のボールフィルタと赤色のクラブフィルタを使用する場合には、緑色のボールマーカーと赤色のクラブマーカーをそれぞれ使用することになる)。ボールとクラブのマーカーは、先に述べたように、異なっていてもよく、例えば、ボールマーカーは蛍光性でクラブマーカーは逆反射性としてもよい。
A graphic display of the club camera pixel map is shown in FIGS. The system should find six bright areas representing club markers 72a'-c '.
The ball and club markers are preferably arranged as described above and shown in FIGS. The ball and club markers used must correspond to the ball and club filters (for example, when using the green ball filter and the red club filter, the green ball marker and the red club Will use each marker). The ball and club markers may be different as described above, for example, the ball marker may be fluorescent and the club marker may be retroreflective.
上で簡単に概要を説明した切換式フィルタを使用しているシステムに関して、ここで2つのカメラ36、38を使って説明するが、ステップS104は、クラブ72がプレイヤーのバックスウィングにより動いたときの第1クラブ運動センサの動作で開始される。センサは、マイクロプロセッサに信号を送り、コンピュータ70に、その場面を立体視するカメラ36、38のシャッターを開けるように伝えさせる。マイクロプロセッサには、第2クラブ運動センサからの信号に備えるようにという信号も送られる。
The system using the switchable filter briefly outlined above will now be described using two
ダウンスイングの際、第2クラブ運動センサからのビームが途切れ、ストロボライトが2回フラッシュする。ストロボ照明装置42からフラッシュがある度に、キャパシタからの電気エネルギーが排出され、具体的にはダウンスウィングにより4器のキャパシタのうち2器からの電気エネルギーが排出される。クラブマーカー72a−cに反射した光は、対応するフィルタモードでの切換式フィルタ(例えば、赤色逆反射クラブマーカーと赤色フィルタ)によりフィルタが掛けられる。トリガ41、即ちマイクロフォンは、ゴルフクラブ72がゴルフボール60に当った音を感知して信号をマイクロプロセッサに送り、フィルタを第1フィルタから第2フィルタに、即ち赤色から緑色に、又は「オン」から「オフ」に切り替えさせる。
During the downswing, the beam from the second club motion sensor is interrupted and the strobe light flashes twice. Each time there is a flash from the strobe lighting device 42, the electric energy from the capacitor is discharged. Specifically, the electric energy from two of the four capacitors is discharged by downswing. The light reflected by the club markers 72a-c is filtered by a switchable filter (eg, a red retroreflective club marker and a red filter) in the corresponding filter mode. The trigger 41, or microphone, senses the sound of the
フィルタが切り替わった後、残り2器のキャパシタに蓄えられた電気エネルギーからのストロボ光により、連続2回のフラッシュがここで焚かれる。最後の2回のストロボフラッシュの光は、ゴルフボール60上の反射マーカー60a−fに反射して、第2のフィルタを通過して、カメラ36、38に送られる。第2のフィルタを使用することにより、これも視野に含まれているクラブマーカー72a−cを、フィルタに掛け画像から外すことができる。先にシステム10に関連して説明したように、本システムの装置は、クラブ72とボール60両方の2枚の画像を取得する。
After the filter is switched, two flashes are fired here in succession by strobe light from the electrical energy stored in the remaining two capacitors. The light of the last two strobe flashes is reflected by the
本システムは、次に、明るい区域の内の何れがマーカーに対応しているかをステップS106で判定する。この分析は、幾つかの方法で実施できるが、詳しくは現在係属中の米国特許出願第09/468,351号に論じられている。 The system then determines in step S106 which of the bright areas corresponds to the marker. This analysis can be performed in several ways, but is discussed in detail in pending US patent application Ser. No. 09 / 468,351.
画像内に正しい数のドットが見つけられる場合には、システムはステップS107に移り、画像内のドットから、第1及び第2画像中のゴルフボール及び/又はクラブの位置と方位を求める。しかしながら、画像内に見出されるドット又は明るい区域の数が予想よりも多いか又は少ない場合は、ステップS108で、オペレータは、画像を手動でフィルタに掛けることができる。明るい区域が少なすぎる場合は、オペレータは画像明度を調整し、明るい区域が多すぎる場合は、オペレータはそれを除去してもよい。場合によっては、画像内の明るい区域が、ゴルフボールの他の部分又はゴルフクラブヘッドからの反射であることもある。明度の調整又は無関係な明るい区域の除去が適切にできない場合には、システムは、オペレータをステップS104に戻し、ゴルファーに別のゴルフボールを打たせる。当該区域の手作業編集が成功した場合には、システムはステップS107に進む。 If the correct number of dots is found in the image, the system moves to step S107 and determines the position and orientation of the golf ball and / or club in the first and second images from the dots in the image. However, if the number of dots or bright areas found in the image is greater or less than expected, at step S108, the operator can manually filter the image. If there are too few bright areas, the operator may adjust the image brightness, and if there are too many bright areas, the operator may remove it. In some cases, the bright areas in the image may be reflections from other parts of the golf ball or from the golf club head. If the brightness adjustment or removal of extraneous bright areas is not adequate, the system returns the operator to step S104 and causes the golfer to hit another golf ball. If the manual editing of the area is successful, the system proceeds to step S107.
ステップS107では、システムはステップS106でのマーカーの識別を使って、画像内の各マーカーの中心の位置を求める。各マーカーの中心位置が判明すると、システムは、ゴルフクラブの速度、ロフトアングル、アタックアングル、パスアングル、フェースアングル、ドループアングル、ロフトスピン、フェーススピン、ドループスピン、及びヒット位置を計算することができる。更に、本システムは、ボール速度、打ち出し角度、バックスピン、サイドアングル、サイドスピン、ライフルスピン、キャリー距離、方向、キャリー及びロール距離を計算することができる。画像分析に関する詳しい情報は、米国特許出願第09/782、278号に記載されている。 In step S107, the system uses the marker identification in step S106 to determine the position of the center of each marker in the image. Once the center position of each marker is known, the system can calculate golf club speed, loft angle, attack angle, pass angle, face angle, droop angle, loft spin, face spin, droop spin, and hit position. . In addition, the system can calculate ball speed, launch angle, back spin, side angle, side spin, rifle spin, carry distance, direction, carry and roll distance. Detailed information regarding image analysis is described in US patent application Ser. No. 09 / 782,278.
回転速度、速度、及び方向が計算された後、システムはこの情報、並びにステップS103で入力された環境条件とゴルフボール情報を使ってショット時のゴルフボールの弾道を計算する(ステップS109)。本システムは、ゴルフボールがどこに着地するか即ちどこにキャリーするか、どれほど遠くまで転がるか、を見積もり、ショットに関する合計距離を算出する。本システムは3次元でキャリブレートされているので、ゴルフボールがスライス又はフックしたか、及びどれほどボールがラインから外れているかも計算できるが、これについては米国特許第6,241,622号に記載されている。 After the rotation speed, speed, and direction are calculated, the system calculates the trajectory of the golf ball at the time of the shot using this information and the environmental conditions and golf ball information input in step S103 (step S109). The system estimates where the golf ball will land, i.e. where it carries and how far it rolls, and calculates the total distance for the shot. Since the system is calibrated in three dimensions, it can also calculate how much the golf ball has been sliced or hooked and how much the ball is off line, as described in US Pat. No. 6,241,622. ing.
次にステップS110で、この情報(即ち、ゴルファーの打ち出し条件)を、数字及び/又はグラフィック形式でゴルファーに提示する。ステップS111では、打ち出し条件を修正して、同じ情報を、今度は異なるゴルフボール(例えば、3ピース・ゴルフボールに対して2ピース・ゴルフボール)を使用したものと仮定して計算することができる。打ち出し条件(例えば、ゴルフボール速度、スピン率、及び打ち出し角度)の何れを変えると結果に変化が起きるかの効果を求めることもできる。
ステップS112は、システムをステップS104に戻すことにより、ゴルファーに更なるショットを放つオプションを提供する。例えば、システムがテストモードであり、ゴルファーが多様なショットを放つ場合には、ステップS113は、当該セッション中に蓄積された全ショットデータの平均を計算することができる。ステップS114は、ゴルファー個々の能力に対する理想的な打ち出し条件を提供し、それによりゴルファーが変更を行なって距離を最大化できるようにする。セッションが完了すると、ステップS115でゴルファーが新しいゴルフクラブで新規にテストを行なえるようにするか、又はステップS116でセッションを終了する。
Next, in step S110, this information (ie, golfer launch conditions) is presented to the golfer in numerical and / or graphic form. In step S111, the launch conditions are modified and the same information can now be calculated assuming that a different golf ball is now used (eg, a 2 piece golf ball versus a 3 piece golf ball). . It is also possible to determine the effect of changing the launch condition (for example, golf ball speed, spin rate, and launch angle) to change the result.
Step S112 provides the golfer with the option to shoot more shots by returning the system to step S104. For example, if the system is in test mode and the golfer releases various shots, step S113 can calculate the average of all shot data accumulated during the session. Step S114 provides ideal launch conditions for the golfer's individual abilities, thereby allowing the golfer to make changes and maximize the distance. When the session is completed, the golfer can start a new test with a new golf club in step S115, or the session is terminated in step S116.
この様に、本発明のシステムを使えば、2個の衝突物体の運動学を求めることができ、測定された運動学データはデータベースにコンパイルされ、そのデータベースには、インターネット又は従来方式でリンクされたコンピュータのインターネットネットワークを介して、より大きなユーザー群がアクセスできるようになる。本発明は、本システムにより取得されたオンコース運動学データを提供するコンピュータにも着眼している。このデータは、コンピュータ上で送り、インターネット又はイントラネット・コンピュータネットワークを介して転送することができる。このデータは、例えば、コンピュータが処理する料金を取って提供される。本データは、特定のゴルファーに関する用品の購入又は推薦に際して、ゴルフプロショップからクラブ又はボール製造業者に送ることもできる。 Thus, using the system of the present invention, the kinematics of two colliding objects can be determined, and the measured kinematic data is compiled into a database, which is linked to the database in the Internet or in a conventional manner. A larger group of users will be able to access the computer's Internet network. The present invention also focuses on a computer that provides on-course kinematic data acquired by the system. This data can be sent on a computer and transferred over the Internet or an intranet computer network. This data is provided, for example, at a fee processed by the computer. This data can also be sent from a golf pro shop to a club or ball manufacturer when purchasing or recommending equipment for a particular golfer.
以上、本発明を、或る好適な実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明の範囲は上記実施形態にのみ限定されるものではない点に留意されたい。当業者にはお解りのように、ここに説明した実施形態には、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく多くの変更を加えることができる。例えば、本システムは電池作動式としてもよいし、カメラを2台より多くしてもよい。更には、オペレーティングシステムは、コンピュータに埋め込んでも、或いはプログラム可能論理制御装置(PLC)で制御してもよい。異なるマーカー又はペイントであってもよいし、光範囲の狭いレーザーダイオードを使用してフィルタの使用を省くこともできる。本発明は、無線周波数又は赤外線周波数に基づく遠隔能力を含んでいてもよい。更には、或る実施形態の特徴を別の実施形態の特徴と組み合わせることもできる。当業者にはお解りのように、好適な実施形態のこの他の変型例にも、やはり本発明の精神の範囲に入るものがあり、その範囲は特許請求の範囲に定義するものである。 Although the present invention has been described above with reference to certain preferred embodiments, it should be noted that the scope of the present invention is not limited only to the above-described embodiments. As will be appreciated by those skilled in the art, many modifications may be made to the embodiments described herein without departing from the spirit and scope of the present invention. For example, the system may be battery operated, or more than two cameras. Furthermore, the operating system may be embedded in a computer or controlled by a programmable logic controller (PLC). It can be a different marker or paint, or a laser diode with a narrow light range can be used to eliminate the use of a filter. The present invention may include remote capabilities based on radio frequency or infrared frequency. Furthermore, features of one embodiment can be combined with features of another embodiment. As will be appreciated by those skilled in the art, other variations of the preferred embodiments are also within the spirit of the invention, as defined by the claims.
10、100、210 打ち出しモニターシステム
36、38、136、138、236、238 カメラ装置
40 照明ボックス
41、272 トリガ
42、242 デュアルストロボ照明装置
44 フィルタ
50a、50b カメラフィルタ
60、182 ゴルフボール
60a−f、72a−c マーカー
72 ゴルフクラブ
74 クラブヘッド
239 感光シリコンパネル
243 ビームスプリッタ
244、246 ウインドウ
248、250 反射パネル
252、254 アパーチャ
260、262 レンズ
10, 100, 210
Claims (24)
光源と、
カメラと、を備え、
前記少なくとも1つの物体には、角度αで回転した後にだけ対称となるようなパターンに基づいて蛍光マーカーが配置されており、前記角度αは72度よりも大きいことを特徴とするモニターシステム。 In a monitoring system for measuring the kinematics of at least one object,
A light source;
And a camera,
The monitor system, wherein the at least one object is provided with a fluorescent marker based on a pattern that is symmetrical only after rotating at an angle α, and the angle α is greater than 72 degrees.
照明装置と、
カメラ装置と、
計算装置と、
データ転送速度を有する無線通信装置と、
トリガと、を備えていることを特徴とするモニターシステム。 In a monitoring system for measuring the kinematics of at least one object,
A lighting device;
A camera device;
A computing device;
A wireless communication device having a data transfer rate;
And a trigger system.
前記所定の視野に向けられた第1のカメラ装置を有し、搬送を容易にするために支持構造体に連結されている可搬式打ち出しモニターシステムを準備する段階と、
72°よりも大きい角度αで回転した後にだけ対称となるようなパターンに基づいて前記物体上に配置された蛍光マーカーのパターンを設ける段階と、
前記物体が前記所定の視野内にある間に、前記物体の少なくとも2つの画像を2つの異なる時間に撮影する段階と、
前記画像から前記所定の視野内の前記物体の位置と方位を求める段階と、
前記物体の位置と方位から前記物体の打ち出し条件を計算する段階と、
前記計算された打ち出し条件から前記物体の弾道を計算する段階と、から成ることを特徴とする方法。 In a method for calculating the trajectory of an object based on flight characteristics measured while the object moves within a predetermined field of view,
Providing a portable launch monitor system having a first camera device directed to the predetermined field of view and coupled to a support structure to facilitate transport;
Providing a pattern of fluorescent markers disposed on the object based on a pattern that is only symmetric after rotating at an angle α greater than 72 °;
Taking at least two images of the object at two different times while the object is in the predetermined field of view;
Determining the position and orientation of the object within the predetermined field of view from the image;
Calculating the launch condition of the object from the position and orientation of the object;
Calculating the trajectory of the object from the calculated launch conditions.
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-
2003
- 2003-12-19 JP JP2003422406A patent/JP2004195240A/en active Pending
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