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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Sports Simulation Science for Intervention in Acquisition and Learning of Motion

Research Project

Project/Area Number 17H00766
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中村 仁彦  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (20159073)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 江  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 准教授 (20641880)
高野 渉  大阪大学, 数理・データ科学教育研究センター, 特任教授(常勤) (30512090)
池上 洋介  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (90774414)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords運動の獲得と学習 / スポーツ科学 / シミュレーション科学 / 運動トレーニングの数理 / ビッグデータ
Outline of Annual Research Achievements

平成29年度のビデオモーションキャプチャーの原理のを確立、平成30年度のリアルタイム化と屋外の広空間化のビデオモーションキャプチャーのPOCに基づいて、令和元年度には、以下に示すようにビデオモーションキャプチャーのシステム技術と3次元再構成アルゴリズムの確立に特に大きな進展があった。研究成果は論文だけでなく特許出願としても表れている。
(1) 光メタル複合ケーブル1本でUSB3.0カメラへの電源供給、同期信号の配信から、映像の受信までを行うシステムを開発した。これによって120FPSのHD映像をフレーム落ちすることなくHDDに記録するシステムを開発した。
(2) 上記システムを用いて8月に深谷市立体育館で開催された日本女子バレーボール代表選手による国際親善試合をカメラ10台を用いて記録した。スパイクを打つ直前の動作は現状のOpen Source Dataで学習したNNによるポーズ推定ではまだ精度に課題が残る。12月にはJリーグのクラブチーム傘下のジュニアチームの試合の計測を行った。12台のカメラでサッカーグラウンドの半面を視野として、120FPSで記録することができた。
(3) 屋外で広空間のビデオモーションキャプチャーでは現地でカメラ設置後に行うキャリブレーションが課題である。30年度に導入した測量機器を用い、グラウンドやコート上の特徴点も目印として利用する複合キャリブレーションが有効であった。
(4) 3次元再構成のアルゴリズムでは、複数人が計測空間に存在する際に、全員を同時に3次元再構成することによって、画像の取違が起こりにくく、お互いのオクルージョンがあっても各人をできるだけ区別できる方法の開発を行った。
(5) ゴルフの男女トップ選手の計測を行った。その経験からクラブとボールの衝突と選手のフォームを高速度カメラとノーマルカメラと同期して計測する技術を開発した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (26 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (5 results) (of which Overseas: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Hidelberg University/Karlsruhe Institute of Technology/Technical University of Munich(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Hidelberg University/Karlsruhe Institute of Technology/Technical University of Munich
  • [Int'l Joint Research] Beijin Instutute of Technology/Peking University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Beijin Instutute of Technology/Peking University
  • [Int'l Joint Research] EPFL(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      EPFL
  • [Journal Article] Humanoid Robot RGB-D Slam in the Dynamic Human Environment2020

    • Author(s)
      Tianwei Zhang & Yoshihiko Nakamura
    • Journal Title

      International Journal of Humanoid Robotics

      Volume: 17(2) Pages: 2050009-1/23

    • DOI

      doi:10.1142/S0219843620500097

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of Kinematically Constrained Full-body Motion from Stochastic Motion Model2019

    • Author(s)
      Wataru Takano, Yoshihiko Nakamura
    • Journal Title

      Autonomous Robots

      Volume: 43 Pages: 1881-1894

    • DOI

      doi:10.1007/s10514-019-09837-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sequential Monte Carlo Controller that Integrates Physical Consistency and Motion Knowledge2019

    • Author(s)
      Wataru Takano, Taro Takahashi, Yoshihiko Nakamura
    • Journal Title

      Autonomous Robots

      Volume: 43 Pages: 1523-1536

    • DOI

      doi:10.1007/s10514-018-9815-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic environment reconstruction using a pitch-and-go laser scanner2019

    • Author(s)
      Tianwei Zhang & Yoshihiko Nakamura
    • Journal Title

      Advanced Robotics

      Volume: 33(24) Pages: 1293-1309

    • DOI

      doi:10.1080/01691864.2019.1698459

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 人型ロボットの二足歩行における着地位置制御を考慮したMOA集合2020

    • Author(s)
      柳瀬諒, 山本江, 中村仁彦
    • Organizer
      第25回ロボティクスシンポジア
  • [Presentation] 測量器による直接計測とバンドル調整を併用したマルチカメラキャリブレーション法2020

    • Author(s)
      山田文香, 池上洋介, 中村仁彦
    • Organizer
      第25回ロボティクスシンポジア
  • [Presentation] Resolved Viscoelasticity Control Considering Singularity for Knee-stretched Walking of a Humanoid2019

    • Author(s)
      Kazuya Murotani, Ko Yamamoto, Tianyi Ko and Yoshihiko Nakamur
    • Organizer
      IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhanced Seed Finding for Scan-line Grouping Based LIDAR Plane Extraction2019

    • Author(s)
      T. Zhang, Y. Nakamura
    • Organizer
      15th IFToMM World Congress on Mechanism and Machine Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Compliance Optimization Considering Dynamics for Whole-body Control of a Humanoid2019

    • Author(s)
      Ko Yamamoto, Yoshihiko Nakamur
    • Organizer
      International Symposium on Robotics Research
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Push Recovery by Angular Momentum Control during 3D Bipedal Walking Based on Virtual-mass-ellipsoid Inverted Pendulum Model2019

    • Author(s)
      Kaixuan Guan, Ko Yamamoto, Yoshihiko Nakamura
    • Organizer
      IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Virtual-mass-ellipsoid Inverted Pendulum Model and Its Applications to 3D Bipedal Locomotion on Uneven Terrains2019

    • Author(s)
      Kaixuan Guan, Ko Yamamoto, Yoshihiko Nakamura
    • Organizer
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamics Analysis of Artistic Gymnastics with Video Motion Capture: Pommel Horse and Vaul2019

    • Author(s)
      Ayaka Yamada, Yosuke Ikegami, Tomoyuki Horikawa, Hiroki Obara, Mutsumi Harada and Yoshihiko Nakamura
    • Organizer
      SICE Annual Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 体操あん馬旋回運動の接触条件の定式化に基づく最適制御2019

    • Author(s)
      山田文香, Matthew Millard, 池上洋介, Katja Mombaur, 中村仁彦
    • Organizer
      第37回ロボット学会学術講演会前刷集
  • [Presentation] ビデオモーションキャプチャのための測地測量に基づく広域キャリブレーション法2019

    • Author(s)
      山田文香, 池上洋介, 鈴木亮矢, 堀川智行, 中村仁彦
    • Organizer
      第37回ロボット学会学術講演会前刷集
  • [Presentation] Mocap as a Service2019

    • Author(s)
      中村仁彦
    • Organizer
      AI-SUMMIT
    • Invited
  • [Presentation] ヒューマノイドロボティクスは人間の情報を扱うテクノロジーです2019

    • Author(s)
      中村仁彦
    • Organizer
      杉江俊治教授退職記念講演会
    • Invited
  • [Presentation] Mocap as a Service2019

    • Author(s)
      Yoshihiko Nakamura
    • Organizer
      IEEE-RAS International Conference on Robotics and Automation
    • Invited
  • [Presentation] Analysis and Understanding of Human Motion from Mocap and Robotics2019

    • Author(s)
      Yoshihiko Nakamura
    • Organizer
      Beijing Institute of Technology
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 関節位置の取得方法及び装置、動作の取得方法及び装置2019

    • Inventor(s)
      中村仁彦 高野渉 池上洋介 大橋拓也 山本和輝 武本健太郎
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2019/33859
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 動作認識方法及び装置2019

    • Inventor(s)
      中村仁彦 高野渉 池上洋介
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2019/33662
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] フィールド・モーションキャプチャー装置2019

    • Inventor(s)
      中村仁彦 池上洋介 山田文香 鈴木亮矢
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      US 62/770766
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] モーションキャプチャ・カメラシステム及びキャリブレーション方法2019

    • Inventor(s)
      中村仁彦 池上洋介 山田文香
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2019/
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 3Dポーズ取得方法及び装置2019

    • Inventor(s)
      中村仁彦 池上洋介 大橋拓也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学、NTTドコモ
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願 2019-237546

URL: 

Published: 2021-01-27  

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