| 研究課題/領域番号 |
21K17573
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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) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 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 / DEPTHカメラ |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，映像分析とボールが落下した際の振動分析の2つの手法を用いて卓球ボールの落下点を推定し，ボール落下点から卓球競技の戦術的要素を即時的に分析するシステムを開発することが目的である．
研究代表者のこれまでの先行研究では，映像分析の場合，高速カメラ1台を用いることでラリー中のボール落下点を平均7.36cmの誤差で推定できることが示された．また，ボールが落下した際の振動分析では，卓球台にボールが落下した際の弾性波を分析することにより，平均28.18cmの誤差で推定できることが示された．しかし，映像分析では，施設の照明による影響で，誤差が最大16.39cm生じることがあった．さらに，ボールが落下した際の振動分析では，卓球台に伝播する振動が領域によって異なることから，ボールの落下領域によっては推定誤差が最大97.06cm生じることが明らかになった．
そこで，2021年度は，ボールの落下点の推定精度向上のため，マイクロフォンと DEPTHカメラを用いて，ボール落下点の推定を試みた．マイクロフォンは，ボールが卓球台に落下した際の音響を計測できる小型ペンシル型機器で，空気を介して計測できることが従来の方法と異なる．マイクロフォンを用いた計測では，ボールを卓球台に自由落下させた場合，ボールを手で投げた場合，ボールをラケットで打った場合の3つの方法を検証した．検証の結果，いずれの方法も高精度で推定することができ，ボールをラケットで打った場合の推定誤差は最大でも4.72cmであった．DEPTHカメラを用いた映像分析では，これまでの先行研究による照明の問題からフィルタ有無と光量別にボールの軌道を復元できるか検証した．検証の結果，フィルタは無しでボールの軌道を復元できたものの，光量については，照射光が少ない場合や光を当てる位置によってボールの軌道の復元が難しいことが示された．
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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
2021年度は，AEセンサを用いた「ボールが落下した際の振動分析」の精度向上を図るために，卓球ボールが落下した際の弾性波のセンサ到達時間から分析を行うことを計画していたが，到達時間の差から推定精度を向上させることは困難であった．そこで，使用機器をAEセンサからマイクロフォンに変更して推定精度の向上を試みた結果，AEセンサよりも良好な結果を得ることができた．しかしながら，卓球ラリーでも同程度の推定結果を得られるかなど競技現場での活用を想定した検証が今後も必要になる．また，「映像分析」においては，推定精度を向上させるための方法論を今後も検討していくことが求められる．
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| 今後の研究の推進方策 |
マイクロフォンを用いた「ボールが落下した際の振動分析」では，AEセンサによる推定よりも高精度に推定できることが示されたものの，競技現場での活用を想定すると，より速いラリーでの推定や実際の試合で高精度の推定ができるかを検証していくことが必要である．また，現在は，卓球台の片面のみを用いた検証を行っていることと，より高精度の推定結果を安定して得るためには，センサを増やして検証する必要がある．DEPTHカメラを用いた「映像分析」では，フィルタ無しの照明ありの条件下でもボールの軌道を正確に復元でき，ボールに当てる光量を増やすことで復元の有効性も確認することができたが，照射と卓球ボールの距離に限界があり，軌道の復元には光が卓球ボールのどこに当たるかにも影響されることが分かった．そのため，卓球ボールの軌道の復元がどのような条件下で異なるかを他の種類のカメラを用いるなどしてさらに検証していく必要がある．
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