| 研究課題/領域番号 |
21K17573
|
|---|
| 研究機関 | 新潟工科大学 |
|---|
研究代表者 |
上島 慶 新潟工科大学, 工学部, 准教授 (70751824)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
|
| 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 / デプスカメラ |
|---|
| 研究実績の概要 |
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．
|
| 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
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．
|
| 今後の研究の推進方策 |
「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．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
マイクロフォン4台を用いてボール落下点を推定していたが，マイクロフォン4個では3次元に推定することは困難であることが分かった．当初の計画を変更して前倒し請求によりマイクロフォンの追加購入をしたことや研究計画の変更によって計測における人件費が必要なくなったこと，学会発表がオンラインになったことで旅費が不要になったことなどにより次年度使用額が生じた．次年度使用額は，推定精度を向上させるために必要な物品購入や実践的な状況下での推定を検証するための人件費，学会発表のための旅費に使用する．
|
