ボール落下点推定法による卓球競技のリアルタイムゲーム分析・評価システムの開発
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21K17573
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 59020:Sports sciences-related
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| Research Institution | Niigata Institute of Technology |
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Principal Investigator |
上島 慶 新潟工科大学, 工学部, 准教授 (70751824)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 卓球 / ボール落下点 / 推定 / 映像分析 / 振動分析 / マイクロフォン / デプスカメラ / DEPTHカメラ / 卓球競技 / ゲーム分析 / 戦術分析 / リアルタイム |
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| Outline of Research at the Start |
卓球競技は，競技レベルが高くなるほどゲーム分析や情報戦略が勝敗の鍵を握るが，他の球技よりもラリーがスピーディーであるため，試合中に撮影した映像を利用した分析では，「なぜ得点できたか」「なぜ失点したか」などを客観的かつリアルタイムに把握することは困難である．そこで，本研究では，卓球ボールの落下点とその時間間隔を「映像」と「卓球台の振動及び落下音」から推定し，推定結果から卓球競技の技術・戦術的要素（打球コース，ボールスピード，飛行時間，ボールの回転種・回転数など）を数値データに基づいて評価する方法を構築する．さらに，これらの情報からリアルタイムで試合内容を分析・評価するシステムを開発する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，卓球ボールの落下点を「映像分析」と「振動分析」から推定し，推定された落下点から打球コースやボールスピード，ボールの回転種・回転数などの卓球競技の戦術的要素を即時的に分析・評価できるシステムを開発することが目的である．
AEセンサを用いた「振動分析」では，卓球台の不均一性により安定した振動を計測できず，ボールの落下点を推定することが困難であるため，2021年度は，空気を介して振動を計測できる小型ペンシル型のマイクロフォンを用いてボール落下点の推定を試みた結果，一方向に打球したボール落下点を最大でも4.72cmの誤差で推定できることが示された．この結果を踏まえて，2022年度は，より実践的な状況下における推定を検証するため，左右クロスのラリーにおけるボール落下点を推定した．その結果，実際にボールが落下した点から平均2.26cm，最大でも9.94cmの距離誤差で推定できことが明らかになった．しかし，マイクロフォン4個では，3次元的にボール落下点を推定するのは困難であることが示唆された．そこで，マイクロフォンを2個追加し，マイクロフォン6個でボール落下点の3次元的な推定に取り組んだ．その結果，自由落下実験においては，これまでの二次元的推定と同様の高精度で3次元的にボール落下点を推定できるようになった．また，マイクロフォンを追加することによりラケットとボールのインパクト位置を平均10cmから20cmの範囲で推定できることも分かった．また，マイクロフォンに加えて映像に奥行き情報を得られるデプスカメラを撮影に用いることによってボールの軌跡および選手の移動軌跡も復元できる可能性が示された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では，2022年度までに「振動分析」と「映像分析」の2つの手法でボール落下点を推定する方法論を確立する予定であったが，「映像分析」では，施設の照明やボール以外の物体が映像に映り込むことにより推定誤差が大きくなる問題や「振動分析」では，3次元的にボール落下点を推定するためには，マイクロフォンを追加購入する必要性などが生じた．「振動分析」と「映像分析」の2つの手法で卓球競技の戦術的要素を分析・評価するシステムを確立するためには，これらの問題解決やより実践的な状況下での推定検証，即時的に推定するためプログラム改良が今後も必要になる．
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| Strategy for Future Research Activity |
「振動分析」では，マイクロフォンを6個使用することで自由落下実験では，ボールの落下点を3次元的かつ高精度に推定できることが明らかになったため，次の段階としては，ラリーや卓球台全面を使用した際に同様の推定精度を得られるかどうか検証する．その後，競技現場での活用を想定し，打球音や歓声などのボールが卓球台に落下した落下音以外の振動を除去するための方法論やより高精度にボール落下点を推定するためのマイクロフォンの設置方法，ボール落下点をリアルタイムで推定するためのプログラム改良にも取り組んでいく．
「映像分析」では，デプスカメラを使用することでボールの軌跡や選手の移動位置をおおよそ推定できることが明らかになっている．次の段階としては，卓球台全面を使用したより実践的な状況下においてどの程度の精度で推定できるかを検証し，検証結果に応じて推定精度をさらに向上させる改善が必要となる．また，映像分析も振動分析と同様にリアルタイムで推定していくためのプログラム改良にも取り組む．
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
