| 研究課題/領域番号 |
16K16539
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| 研究機関 | 新潟工科大学 |
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研究代表者 |
上島 慶 新潟工科大学, 工学部, 准教授 (70751824)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 卓球 / ボール落下領域 / 推定 / 定量化 / AEセンサ / 振動分析 / 画像処理 / リアルタイム |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，卓球競技の戦術的要素である「打球コース」・「ボールスピード」・「飛行時間（ピッチ）」・「ボールの回転数」・「ボールの回転種」を「映像分析」と「卓球台の振動分析」を用いた工学的観点から即時的に定量化できる方法論の構築である．
平成28年度は，広帯域AEセンサを用いて効率的にボールの落下位置を計測及び分析することによって，「打球コース」・「ボールスピード」・「飛行時間（ピッチ）」を即時的に定量化する方法論の検討を行った．その結果，等振幅曲線を利用した推定法を用いることにより，全ての落下位置を推定することが可能になった．実際のボール落下位置と推定された距離の誤差平均は10cm以内で，最大でも35cm程度であった．また，推定処理時間は，0,05秒程度であり，リアルタイムで戦術を分析できる可能性も明らかになった．
また，映像分析によるボール落下位置の推定では，これまでの推定方法にノイズ除去処理の追加と予測処理の一部を変更することにより，ボール落下位置の推定の精度向上を試みた．その結果，卓球台上のネットや白線を検出領域内に含めても，ボールの落下位置を推定できるようになった．ボール落下の推定位置は，誤差平均140mm，最大で300mm程度であった．また，予測位置による処理では，誤差平均280mm，最大でも600mm程度まで予測できることが示された．
平成29年度は，広帯域センサによるボール落下位置の推定において，推定誤差の大きかった卓球台の中央へAEセンサを取り付けことにより，推定の精度向上を試みた．その結果，センサを4つから5つに増やすことにより，ボールの落下領域を推定する精度をあげられることができた．誤差平均は，最小で5.87mm，最大でも14.93mmであった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成28年度は，AEセンサを使用して卓球台へボールが落下した際の振動を計測し，等振幅曲線を利用した推定法を用いることによって，ボールが落下した領域を定量化できる可能性を明らかにした．また，本研究の研究課題である「競技現場で活用できる卓球のゲーム分析・評価システムの開発」に向けて，リアルタイムでの処理も実現可能であることが示された．
映像分析によるボール落下位置の予測および推定については，これまでの画像処理方法にノイズ除去を追加して検出範囲を緩和するとともに，予測処理の一部を変更することにより，ボール落下位置の予測・推定の精度を向上させることができた．
平成29年度は，AEセンサを用いたボール落下領域の定量化において，推定誤差の大きかった卓球台中央付近における推定精度の向上を試みた．その結果，センサを4つから5つに増やすことにより，予定通り，卓球台中央付近の推定誤差を小さくすることができた．しかし，センサを増やしたことにより，ボール落下を推定できない領域が出たため，推定処理を行うプログラムを改良する必要性があげられた．
映像分析によるボール落下領域の推定では，ハイスピードカメラで撮影を行うことにより，推定精度の向上を図る予定であったが，購入予定であったカメラの開発が遅れたため，この計画は次年度へ持ち越された．
以上のことから，予定通りの成果は得られているものの，課題が残されたため，当初の予定よりもやや遅れている．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度は，平成29年度に引き続き，振動分析によるボール落下領域の推定と映像分析による推定の精度向上に取り組む．
振動分析では，センサを5つに増やすことにより，推定誤差を小さくすることができたが，計測される振幅値がきりのよい数値の場合，ボール落下領域を推定できない問題が起こる．そこで，計測された振幅値がきりのよい数値であった場合にも，ボールの落下領域を推定できるようにプログラムの改良を行う．
映像分析によるボール落下領域の推定では，一般的な蛍光灯などの照明で撮影をした場合，残像に明暗の模様ムラが生じ，ボールの残像を抽出するのが困難な問題がある．そこで，ハイスピードカメラを用いて撮影を行い，ボールの残像抽出を明確化することにより，推定精度の向上を図っていく．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
購入予定だったハイスピードカメラの開発が遅れたため，当該年度にハイスピードカメラの購入ができず，次年度使用額が生じた．次年度使用額は，ハイスピードカメラの購入に使用する計画である．
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