[go: up one dir, main page]

JP5564065B2 - Setting apparatus and method for three-dimensional motion analysis system with force plate - Google Patents

Setting apparatus and method for three-dimensional motion analysis system with force plate Download PDF

Info

Publication number
JP5564065B2
JP5564065B2 JP2012027871A JP2012027871A JP5564065B2 JP 5564065 B2 JP5564065 B2 JP 5564065B2 JP 2012027871 A JP2012027871 A JP 2012027871A JP 2012027871 A JP2012027871 A JP 2012027871A JP 5564065 B2 JP5564065 B2 JP 5564065B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
force plate
coordinate system
plate
force
camera
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012027871A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013162911A (en
Inventor
牛久保智宏
仁 村瀬
Original Assignee
アニマ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アニマ株式会社 filed Critical アニマ株式会社
Priority to JP2012027871A priority Critical patent/JP5564065B2/en
Publication of JP2013162911A publication Critical patent/JP2013162911A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5564065B2 publication Critical patent/JP5564065B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Description

本発明は、フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティング装置及び方法、並びに、当該セッティングに用いられるフォースプレートの変位情報取得装置に関するものである。 The present invention relates to a setting apparatus and method for a three-dimensional motion analysis system provided with a force plate, and a displacement information acquisition apparatus for a force plate used for the setting.

人の3次元動作を解析することは、医療分野、介護福祉分野、スポーツ分野、ロボティックス、コンピュータグラフィックス等において有用である。人や物体等の3次元動作を計測する手段としては、モーションキャプチャシステムが知られている。光学式のモーションキャプチャシステムでは、所定の複数のポイントにマーカーが取り付けられた被験者を複数のカメラで撮影し、カメラ画像において各マーカーを同定して各マーカーの3次元座標の時系列データを取得することにより行われる。光学式モーションキャプチャを用いた3次元動作解析装置は、例えば、特許文献1に記載されている。 Analyzing the three-dimensional movement of a person is useful in the medical field, the care and welfare field, the sports field, robotics, computer graphics, and the like. A motion capture system is known as means for measuring a three-dimensional motion of a person or an object. In an optical motion capture system, subjects having markers attached to a plurality of predetermined points are photographed by a plurality of cameras, each marker is identified in the camera image, and time-series data of the three-dimensional coordinates of each marker is acquired. Is done. A three-dimensional motion analysis apparatus using optical motion capture is described in Patent Document 1, for example.

光学式モーションキャプチャを用いた3次元動作解析装置においては、実際の動作計測に先だって、2次元データから3次元データを再構成するためのカメラパラメーター(DLT法においてはDLT係数)が取得される。例えば、DLT係数の取得は、実際に空間にキャリブレーションツール(相対的位置関係が既知の6点以上の基準点を備えている)を設置し、このキャリブレーションツールを複数のカメラで撮影することで行われる。DLT法におけるキャリブレーションでは、キャリブレーションツールの既知の基準点の実空間座標とカメラにより取得された画像中の基準点との対応から、カメラパラメーター(DLT係数)を推定する。カメラパラメーター(DLT係数)は、各カメラによって取得された2次元画像中の基準点の座標値と、3次元空間における基準点の座標値と、の間の対応関係を規定する係数であり、カメラパラメーター(DLT係数)を利用して、複数台のカメラのカメラ座標(u,v)から計測点の実空間座標(x,y,z)を復元する。DLT係数については、例えば、特許文献2、3に記載されている。 In a three-dimensional motion analysis apparatus using optical motion capture, camera parameters (DLT coefficient in the DLT method) for reconstructing three-dimensional data from two-dimensional data are acquired prior to actual motion measurement. For example, in order to obtain the DLT coefficient, a calibration tool (having six or more reference points whose relative positional relationships are known) is actually installed in the space, and the calibration tool is photographed with a plurality of cameras. Done in In calibration in the DLT method, camera parameters (DLT coefficients) are estimated from correspondence between real space coordinates of known reference points of the calibration tool and reference points in an image acquired by the camera. The camera parameter (DLT coefficient) is a coefficient that defines the correspondence between the coordinate value of the reference point in the two-dimensional image acquired by each camera and the coordinate value of the reference point in the three-dimensional space. Using the parameter (DLT coefficient), the real space coordinates (x, y, z) of the measurement points are restored from the camera coordinates (u, v) of a plurality of cameras. The DLT coefficient is described in Patent Documents 2 and 3, for example.

3次元動作分析システムにおいて、モーションキャプチャを用いて得られたデータに加えて、動作時の床反力データを取得することは有用である。フォースプレート(床反力計)から得られた床反力データと3次元動作計測装置により取得された被験者の姿勢・位置データを同時に使用することで、関節に加わる力やモーメントを計算できることが当業者に知られている。 In a three-dimensional motion analysis system, it is useful to acquire floor reaction force data during motion in addition to data obtained using motion capture. By using the floor reaction force data obtained from the force plate (floor reaction force meter) and the posture / position data of the subject obtained by the 3D motion measurement device at the same time, it is possible to calculate the force and moment applied to the joint. Known to traders.

床反力を取得できる3次元動作分析システムとしては、複数台のカメラや床面に埋設された床反力センサを備えたスタジオもあるが、医療現場等では、スタジオのような大掛かりなシステムではなく、可搬式のフォースプレートを用いて、必要に応じてその場でセッティングできる比較簡易なシステムのニーズがある。 Some 3D motion analysis systems that can acquire floor reaction force include studios equipped with multiple cameras and floor reaction force sensors embedded in the floor surface. There is also a need for a comparatively simple system that can be set on the spot as needed using a portable force plate.

従来、3次元動作計測装置とフォースプレートを使用したシステムを校正するためには、カメラの方向調整を行なったのちに校正を行い、新規にカメラパラメーターを作成し直すことにより、3次元動作分析とフォースプレートの座標系を合わせていた。さらに複数枚のフォースプレートを設置する場合には、フォースプレートの置き方に応じて設定ファイルを変更する必要があった。以下に具体的に述べるように、これらの作業を一人で行うことは現実的に難しく、時間と手間がかかる作業である。 Conventionally, in order to calibrate a system using a 3D motion measurement device and a force plate, it is necessary to perform calibration after adjusting the direction of the camera and create a new camera parameter. The coordinate system of the force plate was matched. Further, when installing a plurality of force plates, it is necessary to change the setting file in accordance with the way of placing the force plates. As will be described in detail below, it is practically difficult to perform these tasks alone, and it takes time and effort.

カメラの方向調整は、動作分析に必要な空間のデータが取得できるように、カメラの方向とプレートの位置とを調整させることである。従来、カメラの方向の調整は、操作者がカメラにより取得された画像が実際に表示されたモニターを見ながらカメラやプレートを移動させることで行っていた。しかしながら、3次元動作分析装置の設置場所によっては、必ずしも操作者からモニターを見ることができるとは限らず、このような場合は、装置の位置を調整する操作者とモニターを見ながら指示を出す操作者が必要となる。したがって、モニターを見ないでカメラの方向調整を行いたいという要望がある。 The direction adjustment of the camera is to adjust the direction of the camera and the position of the plate so that space data necessary for motion analysis can be acquired. Conventionally, adjustment of the direction of the camera has been performed by moving the camera or the plate while the operator looks at the monitor on which the image acquired by the camera is actually displayed. However, depending on the installation location of the three-dimensional motion analysis apparatus, the operator may not always be able to see the monitor. In such a case, an instruction is given while looking at the monitor with the operator adjusting the position of the apparatus. An operator is required. Therefore, there is a demand for adjusting the direction of the camera without looking at the monitor.

3次元動作計測システムとフォースプレートからのデータを用いて関節モーメントを計算するためには、床反力が作用した座標と床反力の値が必要である。床反力の作用中心であるCOP(Center of Pressure)が動作分析の座標系のどの位置にあるかという情報が必要であるため、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系とを合わせる必要がある。従来は、カメラの方向調整を行なってフォースプレートの位置が決定された段階で、そのフォースプレートを基準とする座標の原点およびXY軸に、キャリブレーションツール(校正器)の座標の原点及びXY軸を一致させるようにキャリブレーションツールを設置し(図4参照)、そのキャリブレーションツールを用いてカメラパラメーター(DLT法においてはDLT係数)を取得していた。しかしながら、フォースプレートの位置が変わる毎に、都度キャリブレーションツールを位置合わせして設置してカメラパラメーターを取得することは煩雑である。 In order to calculate the joint moment using the data from the three-dimensional motion measurement system and the force plate, the coordinates of the floor reaction force and the value of the floor reaction force are required. Since it is necessary to know where the COP (Center of Pressure), which is the center of action of the floor reaction force, is located in the coordinate system for motion analysis, the coordinate system for 3D motion analysis and the coordinate system for the force plate are matched. There is a need. Conventionally, when the direction of the camera is adjusted and the position of the force plate is determined, the origin and XY axes of the coordinates of the calibration tool (calibrator) are set to the origin and XY axes of the coordinates based on the force plate. A calibration tool was installed so as to match each other (see FIG. 4), and camera parameters (DLT coefficients in the DLT method) were acquired using the calibration tool. However, each time the position of the force plate changes, it is complicated to obtain the camera parameters by aligning and installing the calibration tool each time.

3次元動作計測装置とフォースプレートを使用したシステムにおいては、複数枚のフォースプレートを同じ空間に設置する場合がある。例えば、被験者の左右の足が載るように左右2枚のフォースプレートを設置する場合、あるいは、被験者の歩行動作を取得するように、複数枚のフォースプレートを敷設する場合等がある。従来、例えば、2つのフォースプレートを設置する場合、以下のような手順でフォースプレートの位置の設定を行っていた。先ず、フォースプレートの設置方法を決め、フォースプレートの位置を特定する設定ファイルを各々のフォースプレートについて作成する。設定ファイルには、フォースプレートの基準位置に対する平行移動情報及び回転情報が設定され、フォースプレートの基準位置に対する平行移動情報及び回転情報によってフォースプレート座標系におけるフォースプレートの位置が特定される。そして、設定ファイルと同じ位置関係になるように2枚のフォースプレートを設置し、フォースプレート座標系と動作分析座標系が一致するようにキャリブレーションツール(校正器)を置いて校正を行う。この作業過程において、設定ファイルの作成とそれに合わせてプレート位置を調整する作業(フォースプレートの位置の実測や設定ファイルの手入力作業を伴う)に手間がかかっていた。 In a system using a three-dimensional motion measurement device and a force plate, a plurality of force plates may be installed in the same space. For example, there are a case where two left and right force plates are installed so that the left and right feet of the subject are placed, or a case where a plurality of force plates are laid so as to acquire the walking motion of the subject. Conventionally, for example, when two force plates are installed, the position of the force plate is set in the following procedure. First, the installation method of the force plate is determined, and a setting file for specifying the position of the force plate is created for each force plate. In the setting file, parallel movement information and rotation information with respect to the reference position of the force plate are set, and the position of the force plate in the force plate coordinate system is specified by the parallel movement information and rotation information with respect to the reference position of the force plate. Then, two force plates are installed so as to have the same positional relationship as the setting file, and calibration is performed by placing a calibration tool (calibrator) so that the force plate coordinate system and the motion analysis coordinate system coincide. In this work process, it took time and effort to create a setting file and adjust the plate position in accordance with the setting file (which involves actually measuring the position of the force plate and manually inputting the setting file).

特開2004−344418JP 2004-344418 A 特開平10−149445JP-A-10-149445 特開2009−268584JP2009-268584A

フォースプレートを用いた3次元動作分析が有用であることは理解されているものの、測定前のセッティング作業の煩雑さがこのような3次元動作分析システムの普及のネックとなっている。
本発明は、フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティングをより簡単に行うことで、これを解決しようとするものである。
本発明は、フォースプレートの変位情報を用いることで、フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティングをより簡単に行うものである。
Although it is understood that three-dimensional motion analysis using a force plate is useful, the complexity of setting work before measurement is a bottleneck in the spread of such a three-dimensional motion analysis system.
The present invention seeks to solve this problem by more easily setting a three-dimensional motion analysis system having a force plate.
The present invention makes it easier to set a three-dimensional motion analysis system including a force plate by using displacement information of the force plate.

本発明が採用した第1の技術手段は、
1枚以上のフォースプレートと、
前記フォースプレートに設けられ、当該フォースプレートの位置を特定可能な認識手段と、
前記フォースプレートを撮影して当該フォースプレートのカメラ画像を取得する複数のカメラと、
前記フォースプレートが第1の空間の第1の位置に置かれた時のフォースプレート座標系における当該フォースプレートの第1の位置情報を設定する手段と、
前記フォースプレートが第1の空間の第1の位置に置かれた時の当該フォースプレートの認識手段の第1の位置情報を記憶する手段と、
前記フォースプレートが第2の空間の第2の位置に置かれた時のフォースプレートのカメラ画像から当該フォースプレートの認識手段の第2の位置情報を取得する手段と、
前記認識手段の第1の位置情報と第2の位置情報との変位情報を取得する手段と、
を備えた、フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティングに用いる装置、である。
The first technical means adopted by the present invention is:
One or more force plates,
Recognizing means provided on the force plate and capable of specifying the position of the force plate;
A plurality of cameras that photograph the force plate and obtain a camera image of the force plate;
Means for setting first position information of the force plate in the force plate coordinate system when the force plate is placed at the first position in the first space;
Means for storing first position information of a means for recognizing the force plate when the force plate is placed at a first position in the first space;
Means for acquiring second position information of the means for recognizing the force plate from the camera image of the force plate when the force plate is placed at the second position in the second space;
Means for acquiring displacement information between the first position information and the second position information of the recognition means;
An apparatus used for setting a three-dimensional motion analysis system having a force plate.

本発明において用いられる認識手段は、カメラ画像を用いた画像処理により当該認識手段の位置情報が検出でき、検出された認識手段によりフォースプレートの位置を特定することができるものである。また、複数枚のフォースプレートが一つのカメラ画像に含まれる場合には、複数の認識手段は、互いに識別可能である必要がある。   The recognition means used in the present invention can detect position information of the recognition means by image processing using a camera image, and can specify the position of the force plate by the detected recognition means. In addition, when a plurality of force plates are included in one camera image, the plurality of recognition units need to be distinguishable from each other.

本明細書において、第1の空間、第2の空間とは、時を異にしてフォースプレートが置かれた空間を区別するものとして用いられるものであり、第1の位置は第1の空間でフォースプレートが置かれた位置、第2の位置は第2の空間でフォースプレートが置かれた位置を指す。例えば、校正時にフォースプレートが置かれた空間が第1の空間であり、計測時にフォースプレートが置かれた空間が第2の空間である。第1の空間と第2の空間は、同じ部屋であってもよい。   In this specification, the first space and the second space are used to distinguish the space where the force plate is placed at different times, and the first position is the first space. The position where the force plate is placed and the second position refer to the position where the force plate is placed in the second space. For example, the space where the force plate is placed at the time of calibration is the first space, and the space where the force plate is placed at the time of measurement is the second space. The first space and the second space may be the same room.

1つの態様では、前記認識手段の第1の位置情報は、第1の空間の第1の位置に置かれたフォースプレートのカメラ画像から取得される。複数枚のカメラ画像とカメラパラメーターを用いて認識手段の座標を計算することができる。また、第1の空間のある特定の位置にフォースプレートが置かれた時の認識手段の位置情報を予め取得して記憶部に記憶しておいてもよい。例えば、フォースプレートの位置情報に対応する認識手段の位置情報をデータベース化しておき、選択されたフォースプレートの第1の位置に対応する認識手段の位置情報をデータベースから取得してもよい。   In one aspect, the first position information of the recognition means is acquired from a camera image of a force plate placed at a first position in a first space. The coordinates of the recognition means can be calculated using a plurality of camera images and camera parameters. Further, the position information of the recognition means when the force plate is placed at a specific position in the first space may be acquired in advance and stored in the storage unit. For example, the position information of the recognition means corresponding to the position information of the force plate may be stored in a database, and the position information of the recognition means corresponding to the first position of the selected force plate may be acquired from the database.

1つの態様では、
前記第1の空間では、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致しており、
前記第2の空間では、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が不一致であり、
前記変位情報は、第2の空間における3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させることに用いられる。
In one aspect,
In the first space, the coordinate system of the three-dimensional motion analysis coincides with the coordinate system of the force plate,
In the second space, the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate are inconsistent,
The displacement information is used to make the coordinate system of the three-dimensional motion analysis in the second space coincide with the coordinate system of the force plate.

1つの態様では、
前記第1の空間及び前記第2の空間において、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致しており、
前記変位情報は、フォースプレートの前記第1の位置情報と共に、第2の空間の第2の位置に置かれたフォースプレートの第2の位置情報の取得に用いられる。
1つの態様では、フォースプレートの第1の位置情報は、フォースプレートが基準位置(図5参照)に対する回転角・平行移動量(平行移動量=0、回転角=0の場合を含む)によって規定される。
In one aspect,
In the first space and the second space, the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate are the same,
The displacement information is used for obtaining the second position information of the force plate placed at the second position in the second space together with the first position information of the force plate.
In one aspect, the first position information of the force plate is defined by the rotation angle / translation amount of the force plate with respect to the reference position (see FIG. 5) (including the case where the translation amount = 0 and the rotation angle = 0). Is done.

本発明が採用した第2の技術手段は、フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティングにおいて、3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる装置及び方法である。
3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる装置は、
カメラ間距離及び各カメラの方向が決定された複数のカメラと、
フォースプレートに設けられ、当該フォースプレートの位置を特定可能な認識手段と、
3次元動作分析の座標系が第1の空間に設置したフォースプレートの座標系に一致するように校正を行うことで取得した第1のカメラパラメーターを記憶する手段と、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している校正後の第1の空間において、前記第1の空間に設置したフォースプレートの第1の複数のカメラ画像と前記第1のカメラパラメーターを用いて取得された当該フォースプレートの認識手段の座標を第1座標値として記憶する手段と、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が不一致である第2の空間に設置したフォースプレートの第2の複数のカメラ画像と前記第1のカメラパラメーターを用いて、第2の空間における当該フォースプレートの認識手段の座標を第2座標値として取得する手段と、
前記認識手段の第1座標値と第2座標値との変位情報を用いて、第2の空間において、3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる手段と、
からなる。
The second technical means adopted by the present invention is an apparatus and method for matching the coordinate system of the three-dimensional motion analysis with the coordinate system of the force plate in the setting of the three-dimensional motion analysis system provided with the force plate.
A device that matches the coordinate system of 3D motion analysis with the coordinate system of the force plate
A plurality of cameras in which the distance between cameras and the direction of each camera are determined;
Recognizing means provided on the force plate and capable of specifying the position of the force plate;
Means for storing the first camera parameters obtained by performing calibration so that the coordinate system of the three-dimensional motion analysis matches the coordinate system of the force plate installed in the first space;
In the first space after the calibration in which the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other, the first plurality of camera images of the force plate installed in the first space and the first plate Means for storing the coordinates of the means for recognizing the force plate acquired using the camera parameters as a first coordinate value;
Using the second plurality of camera images of the force plate installed in the second space where the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate do not match, and the first camera parameter, Means for acquiring the coordinates of the means for recognizing the force plate as a second coordinate value;
Means for matching the coordinate system of the three-dimensional motion analysis with the coordinate system of the force plate in the second space using the displacement information of the first coordinate value and the second coordinate value of the recognition means;
Consists of.

3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる方法は、
3次元動作分析の座標系が第1の空間に設置したフォースプレートの座標系に一致するように校正を行うことで第1のカメラパラメーターを取得して記憶し、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している校正後の第1の空間において、前記第1の空間に設置したフォースプレートの第1の複数のカメラ画像と前記第1のカメラパラメーターを用いて当該フォースプレートの認識手段の座標を第1座標値として取得して記憶し、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が不一致である第2の空間に設置したフォースプレートの第2の複数のカメラ画像と前記第1のカメラパラメーターを用いて、第2の空間における当該フォースプレートの認識手段の座標を第2座標値として取得し、
前記認識手段の第1座標値と第2座標値との変位情報を用いて、第2の空間において、3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる、
ものである。
The method of matching the coordinate system of 3D motion analysis with the coordinate system of the force plate is as follows:
The first camera parameter is acquired and stored by performing calibration so that the coordinate system of the three-dimensional motion analysis matches the coordinate system of the force plate installed in the first space,
In the first space after the calibration in which the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other, the first plurality of camera images of the force plate installed in the first space and the first plate Using the camera parameters, the coordinates of the force plate recognition means are acquired and stored as first coordinate values,
Using the second plurality of camera images of the force plate installed in the second space where the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate do not match, and the first camera parameter, The coordinate of the recognition means of the force plate is acquired as the second coordinate value,
Using the displacement information of the first coordinate value and the second coordinate value of the recognition means, the coordinate system of the three-dimensional motion analysis is matched with the coordinate system of the force plate in the second space.
Is.

1つの態様では、3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる手段は、
前記第2の複数のカメラ画像と第2のカメラパラメーターを用いて計算したフォースプレートの認識手段の座標値が、前記第1座標値と一致するように、前記第1のカメラパラメーターを第2のカメラパラメーターに変換するものである。
In one aspect, the means for matching the coordinate system of the three-dimensional motion analysis with the coordinate system of the force plate is:
The first camera parameter is set to a second value so that the coordinate value of the force plate recognition means calculated using the second plurality of camera images and the second camera parameter matches the first coordinate value. Converts to camera parameters.

1つの態様では、前記第2空間において、複数枚のフォースプレートが設置され、
1枚目のフォースプレートに基づいて前記第2のカメラパラメーターが取得され、
2枚目以降の各フォースプレートがフォースプレート座標系の第1の位置にある時に、当該2枚目以降の各フォースプレートの位置情報が第1の位置情報として、当該2枚目以降の各フォースプレートの認識手段の座標が第1座標値として記憶されており、
2枚目以降の各フォースプレートの認識手段の座標を前記第2のカメラパラメーターを用いて第2座標値として取得し、
2枚目以降の各フォースプレートの認識手段の前記第1座標値から前記第2座標値への変位情報と前記第1の位置情報に基づいて、第2座標系における2枚目以降の各フォースプレートの位置情報を取得する。
In one aspect, a plurality of force plates are installed in the second space,
The second camera parameter is acquired based on the first force plate,
When the second and subsequent force plates are at the first position in the force plate coordinate system, the position information of the second and subsequent force plates is the first position information, and the second and subsequent force plates are the first position information. The coordinates of the plate recognition means are stored as the first coordinate value,
The coordinates of the recognition means of the second and subsequent force plates are acquired as second coordinate values using the second camera parameter,
Based on the displacement information from the first coordinate value to the second coordinate value of the second and subsequent force plate recognition means and the first position information, the second and subsequent forces in the second coordinate system. Get the position information of the plate.

1つの態様では、前記複数のカメラは、個別に方向調整可能に装着された複数のカメラと、方向調整可能に装着された一つ又は複数の可視光線出射部と、からなるカメラユニットから構成されており、
前記フォースプレートには、前記一つ又は複数の可視光線出射部から出射された可視光線のターゲットが設けてあり、
前記第1の空間での校正に先立って、フォースプレートを含む空間を撮影するように各カメラの方向を調整して決定した状態で、一つ又は複数の可視光線出射部から出射された可視光線が前記フォースプレートのターゲットに当たるように、当該可視光線出射部の方向を決定し、
前記第2の空間でのフォースプレートの撮影に先立って、フォースプレートのターゲットに一つ又は複数の可視光線出射部から出射された可視光線が当たるように、前記カメラユニットを位置決めする。
本発明に係るカメラの方向調整を行う方法及によれば、カメラ画像が表示されるモニターを見ないで適切なカメラの位置を決定することができる。
なお、本発明における複数台のカメラは、このようなカメラユニットに限定されるものではなく、空間(例えば、天井)に固定された複数台のカメラでもよい。
In one aspect, each of the plurality of cameras includes a camera unit including a plurality of cameras that are individually mounted so that the direction can be adjusted, and one or a plurality of visible light emitting units that are mounted so that the directions can be adjusted. And
The force plate is provided with a target of visible light emitted from the one or more visible light emitting parts,
Prior to calibration in the first space, visible light emitted from one or more visible light emitting units in a state determined by adjusting the direction of each camera so as to photograph the space including the force plate. Determine the direction of the visible light emitting portion so that the target hits the target of the force plate,
Prior to imaging of the force plate in the second space, the camera unit is positioned so that visible light emitted from one or a plurality of visible light emitting units hits the target of the force plate.
According to the method and the method for adjusting the direction of the camera according to the present invention, an appropriate camera position can be determined without looking at the monitor on which the camera image is displayed.
The plurality of cameras in the present invention is not limited to such a camera unit, and may be a plurality of cameras fixed to a space (for example, a ceiling).

本発明が採用した第3の技術手段は、フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティングにおいて、フォースプレートの位置情報を自動設定する装置及び方法である。
フォースプレートの位置情報を自動設定する装置は、
カメラ間距離及び各カメラの方向が決定された複数のカメラと、
フォースプレートに設けられ、当該フォースプレートの位置を特定可能な認識手段と、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している第1の空間において、前記フォースプレートがフォースプレート座標系の第1の位置にある時に、当該フォースプレートの位置情報を第1の位置情報として、当該フォースプレートの認識手段の座標を第1座標値として記憶する手段と、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している第2の空間において、第2の空間に置かれた前記フォースプレートの認識手段の座標を第2座標値として取得する手段と、
前記フォースプレートの認識手段の前記第1座標値から前記第2座標値への変位情報と前記第1の位置情報に基づいて、前記第2の空間における前記フォースプレートの第2の位置情報を取得する手段と、
からなる。
The third technical means adopted by the present invention is an apparatus and method for automatically setting the position information of the force plate in the setting of the three-dimensional motion analysis system provided with the force plate.
The device that automatically sets the position information of the force plate
A plurality of cameras in which the distance between cameras and the direction of each camera are determined;
Recognizing means provided on the force plate and capable of specifying the position of the force plate;
In the first space in which the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide, when the force plate is at the first position of the force plate coordinate system, the position information of the force plate is first Means for storing the coordinates of the means for recognizing the force plate as the first coordinate value,
Means for acquiring, as a second coordinate value, the coordinates of the means for recognizing the force plate placed in the second space in the second space in which the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other; ,
Based on displacement information from the first coordinate value to the second coordinate value and the first position information of the force plate recognition means, second position information of the force plate in the second space is acquired. Means to
Consists of.

フォースプレートの位置情報を自動設定する方法は、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している第1の空間において、前記フォースプレートがフォースプレート座標系の第1の位置にある時に、当該フォースプレートの位置情報が第1の位置情報として、当該フォースプレートの認識手段の座標が第1座標値として記憶されており、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している第2の空間において、第2の空間に置かれた前記フォースプレートの認識手段の座標を第2座標値として取得し、
前記フォースプレートの認識手段の前記第1座標値から前記第2座標値への変位情報と前記第1の位置情報に基づいて、第2の空間におけるフォースプレートの第2の位置情報を取得することで、第2の空間におけるフォースプレートの位置情報を自動設定する、
ものである。
To automatically set the force plate position information,
In the first space where the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other, when the force plate is at the first position of the force plate coordinate system, the position information of the force plate is the first. As the position information, the coordinates of the recognition means of the force plate are stored as the first coordinate value,
In the second space where the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other, the coordinate of the recognition means of the force plate placed in the second space is acquired as a second coordinate value,
Obtaining second position information of the force plate in the second space based on displacement information from the first coordinate value to the second coordinate value of the force plate recognition means and the first position information. Then, the position information of the force plate in the second space is automatically set.
Is.

上記技術手段において、以下の態様を採用することができる。
1つの態様では、前記フォースプレートにはプレートカバーが着脱可能に被着され、前記認識手段は、前記プレートカバーに設けてある。
1つの態様では、前記認識手段は、フォースプレートに直接設けてある。
1つの態様では、前記認識手段は、マーカー間距離が互いに異なる3つのマーカーである。
1つの態様では、複数枚のフォースプレートの各フォースプレートに設けた認識手段は、互いに識別可能である。
2枚のフォースプレート及びプレートカバーを用いる場合を例にすると、
第1フォースプレートには第1プレートカバーが着脱可能に被着され、前記第1プレートカバー上に第1認識手段が設けてあり、
第2フォースプレートには第2プレートカバーが着脱可能に被着され、前記第2プレートカバー上に第2認識手段が設けてあり、
前記第1認識手段と前記第2認識手段は、互いに識別可能である。
より具体的な態様では、
前記第1識別手段は、マーカー間距離が互いに異なる3つのマーカーであり、
前記第2識別手段は、マーカー間距離が互いに異なる3つのマーカーであり、
前記第1識別手段の3つのマーカーを結ぶ3つの線分と、前記第2の識別手段の3つのマーカーを結ぶ3つの線分と、は、少なくとも1辺において長さが異なる。
In the above technical means, the following modes can be adopted.
In one aspect, a plate cover is detachably attached to the force plate, and the recognition means is provided on the plate cover.
In one aspect, the recognition means is provided directly on the force plate.
In one aspect, the said recognition means is three markers from which the distance between markers differs from each other.
In one aspect, the recognition means provided in each force plate of the plurality of force plates can be distinguished from each other.
Taking the case of using two force plates and a plate cover as an example,
A first plate cover is detachably attached to the first force plate, and first recognition means is provided on the first plate cover,
A second plate cover is detachably attached to the second force plate, and second recognition means is provided on the second plate cover,
The first recognizing unit and the second recognizing unit are distinguishable from each other.
In a more specific aspect,
The first identification means is three markers having different distances between markers,
The second identification means is three markers having different distances between the markers,
The lengths of at least one side of the three line segments connecting the three markers of the first identification unit and the three line segments connecting the three markers of the second identification unit are different.

本発明の第1の技術手段では、フォースプレートの変位情報を用いることで、フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティング(3次元動作分析とフォースプレートの座標系の一致やフォースプレートの位置情報の自動設定)をより簡単に行うことができる。 According to the first technical means of the present invention, by using the displacement information of the force plate, the setting of the three-dimensional motion analysis system including the force plate (coincidence between the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the force plate, the position of the force plate, etc. (Automatic setting of information) can be performed more easily.

本発明の第2の技術手段によれば、既に取得しているカメラパラメーターを計算により変換することで計測時の3次元動作分析とフォースプレートの座標系の位置合わせを行うことができ、計測時の座標系の位置合わせの際に、再度キャリブレーションを行ってカメラパラメーターを作成し直す必要がない。したがって、従来、計測時に都度行っていた校正作業を行う必要が無い。また、計測時(第2の空間にフォースプレートを置いた時)の処理(第2座標値の取得、変位情報の取得、カメラパラメーターの変換)を1つの入力(クリック)でコンピュータに実行させることで、校正作業を簡単に行うことができる。 According to the second technical means of the present invention, it is possible to perform the three-dimensional motion analysis at the time of measurement and the alignment of the coordinate system of the force plate by converting the already acquired camera parameters by calculation. There is no need to recalibrate and recreate the camera parameters when aligning the coordinate system. Therefore, it is not necessary to perform a calibration work that has been conventionally performed at the time of measurement. Also, let the computer execute the processing (acquisition of second coordinate value, acquisition of displacement information, conversion of camera parameters) at the time of measurement (when the force plate is placed in the second space) with one input (click) Thus, the calibration work can be easily performed.

本発明の第3の技術手段によれば、計算によってフォースプレートの位置を設定することができ、実際に置かれたフォースプレート位置や角度の実測、設定ファイルの手動変更を行う必要がない。本発明によれば、設定ファイルで設定した位置に合わせてフォースプレートを置かなくても、実際に置かれたフォースプレートの位置情報に基づいて設定ファイルの情報を自動的に調整することができる。 According to the third technical means of the present invention, the position of the force plate can be set by calculation, and it is not necessary to actually measure the position and angle of the actually placed force plate and manually change the setting file. According to the present invention, the information in the setting file can be automatically adjusted based on the position information of the actually placed force plate without placing the force plate at the position set in the setting file.

フォースプレートを備えた3次元動作分析システムの概略図である。It is the schematic of the three-dimensional motion analysis system provided with the force plate. 本実施形態に係るカメラユニットの正面図である。It is a front view of the camera unit which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るカメラユニットのレーザーポインタを示す図である。It is a figure which shows the laser pointer of the camera unit which concerns on this embodiment. フォースプレート座標系と3次元動作分析座標系が一致するように校正器をおいた状態のカメラ画像である。It is a camera image with the calibrator placed so that the force plate coordinate system and the three-dimensional motion analysis coordinate system coincide. 本実施形態に係るフォースプレート座標系におけるフォースプレートの基準位置を示す図である。基準位置において、フォースプレート座標系の原点にフォースプレートの中心が位置し、フォースプレートの二等辺三角形の底辺の中点と反対側の頂点がX軸上に位置している。It is a figure which shows the reference position of the force plate in the force plate coordinate system which concerns on this embodiment. At the reference position, the center of the force plate is located at the origin of the force plate coordinate system, and the vertex opposite to the midpoint of the base of the isosceles triangle of the force plate is located on the X axis. フォースプレート座標系を示す図である。It is a figure which shows a force plate coordinate system. フォースプレート座標系を示す図である。フォースプレートの左右をずらして置く場合のパターン示す。It is a figure which shows a force plate coordinate system. The pattern when the left and right sides of the force plate are shifted is shown. フォースプレート座標系を示す図である。フォースプレートの左右をずらして置く場合のパターン示す。It is a figure which shows a force plate coordinate system. The pattern when the left and right sides of the force plate are shifted is shown. 本実施形態に係るプレートカバーを示す図であり、上図はプレートカバー、下図はプレートカバーを被着したフォースプレートを示す。It is a figure which shows the plate cover which concerns on this embodiment, an upper figure shows a plate cover and a lower figure shows the force plate which adhered the plate cover. 本実施形態に係るプレートカバーをそれぞれ被着してなる2枚のフォースプレートを示す。2 shows two force plates formed by respectively attaching plate covers according to the present embodiment. 本実施形態に係るカメラユニット及びプレートカバーを被着したフォースプレートの概略図である。It is the schematic of the force plate which adhered the camera unit and plate cover which concern on this embodiment. 本実施形態に係るカメラユニットのレーザーポインタから出射されたレーザー光線がプレートカバー上のターゲットに当たった状態を示す図である。It is a figure which shows the state which the laser beam radiate | emitted from the laser pointer of the camera unit which concerns on this embodiment hit the target on a plate cover. 他の実施形態に係るカメラユニット及びプレートカバーを被着したフォースプレートの概略図である。カメラユニットにおいて、1つのカメラに対応して1つのレーザーポインタが設けてある。It is the schematic of the force plate which adhered the camera unit and plate cover which concern on other embodiment. In the camera unit, one laser pointer is provided corresponding to one camera. 他の実施形態に係るカメラユニットのレーザーポインタから出射されたレーザー光線がプレートカバー上のターゲットに当たった状態を示す図である。3つのレーザーポインタから3本のレーザー光線が出射されている。It is a figure which shows the state which the laser beam radiate | emitted from the laser pointer of the camera unit which concerns on other embodiment hits the target on a plate cover. Three laser beams are emitted from the three laser pointers. 計測時における、3次元動作分析の座標系と、2枚のフォースプレートの3つのマーカーセットの位置が表示されている。図15における三角形の線は、3次元動作分析の座標系の原点及び座標軸と、フォースプレートの座標系の原点及び座標軸と、が一致している時のフォースプレートのデフォルト位置を示しており、実際に置かれたフォースプレートを示すものではない。図中の左図に示す実際に置かれたフォースプレートは、それぞれ3つのマーカーによって規定される。The coordinate system of the three-dimensional motion analysis at the time of measurement and the positions of the three marker sets of the two force plates are displayed. The triangular lines in FIG. 15 indicate the default position of the force plate when the origin and coordinate axes of the coordinate system of the three-dimensional motion analysis coincide with the origin and coordinate axes of the coordinate system of the force plate. It does not show the force plate placed in the. The actually placed force plates shown in the left figure in the figure are each defined by three markers. 図15の右図を拡大したものであって、図15Aにおける原点及びXYZ軸と、右側のフォースプレートの3点のマーカー位置と、を比較すれば明らかなように、この状態では、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系は一致していない。15 is an enlarged view of the right side of FIG. 15, and as apparent from a comparison between the origin and XYZ axes in FIG. 15A and the three marker positions on the right side force plate, in this state, the three-dimensional motion is performed. The analysis coordinate system and the force plate coordinate system do not match. 図15の状態から、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系を一致させた状態を示す。また、左側のフォースプレートの位置調整も行われている。FIG. 15 shows a state in which the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate are matched with each other from the state of FIG. Also, the position of the left force plate is adjusted. 図16の右図を拡大したものであって、図16Aにおける原点及びXYZ軸と、右側のフォースプレートの3点のマーカー位置と、を比較すれば明らかなように、この状態では、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している。16 is an enlarged view of the right side of FIG. 16, and as apparent from a comparison between the origin and XYZ axes in FIG. 16A and the three marker positions on the right side force plate, in this state, the three-dimensional operation is performed. The coordinate system of the analysis and the coordinate system of the force plate are the same. フォースプレート上のマーカー座標の変位情報を用いた座標系の変換、設定ファイルの自動設定を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the conversion of a coordinate system using the displacement information of the marker coordinate on a force plate, and the automatic setting of a setting file. カメラの方向をモニターを見ないで合わせる手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which matches the direction of a camera without looking at a monitor. フォースプレートの座標系と3次元動作分析の座標系を合わせる手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which matches the coordinate system of a force plate, and the coordinate system of a three-dimensional motion analysis. フォースプレート位置を規定する設定ファイルの自動調整をおこなう手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which performs the automatic adjustment of the setting file which prescribes | regulates a force plate position.

[A]フォースプレートを備えた3次元動作分析システムの構成
[A−1]モーションキャプチャシステム
フォースプレートを備えた3次元動作分析システムの概略図を図1に示す。フォースプレートを備えた3次元動作分析システムにおいて、被験者の3次元動作は、光学式モーションキャプチャシステムにより取得することができる。光学式モーションキャプチャシステムは、一般に、被験者の複数の所定部位に装着した複数の光学式マーカー(例えば、赤外線反射マーカー)と、光学式マーカーを装着した被験者の運動を複数角度から同時に撮影する複数台のカメラと、各カメラで取得したマーカーの画像情報中のマーカーの二次元位置を再構成して当該マーカーの三次元位置を計算し、光学式マーカーの三次元位置と身体の三次元モデルから身体の各部位の三次元位置(被験者の姿勢)を取得する処理部と、処理部の結果(被験者の姿勢の時系列データとして取得される運動データ)を表示する表示部と、からなる。複数のカメラを用いて3次元位置座標を計算する手法としては、DLT法が当業者によく知られている。
[A] Configuration of 3D Motion Analysis System with Force Plate [A-1] A schematic diagram of a 3D motion analysis system with a motion capture system force plate is shown in FIG. In the three-dimensional motion analysis system provided with the force plate, the three-dimensional motion of the subject can be acquired by an optical motion capture system. In general, an optical motion capture system includes a plurality of optical markers (for example, infrared reflection markers) attached to a plurality of predetermined parts of a subject and a plurality of cameras that simultaneously photograph a subject wearing the optical markers from a plurality of angles. And the 2D position of the marker in the image information of the marker obtained by each camera is reconstructed to calculate the 3D position of the marker, and the body is determined from the 3D position of the optical marker and the 3D model of the body. And a display unit for displaying the result of the processing unit (exercise data acquired as time-series data of the posture of the subject). As a technique for calculating three-dimensional position coordinates using a plurality of cameras, the DLT method is well known to those skilled in the art.

[A−2]カメラユニット
本実施形態において、モーションキャプチャシステムで用いる複数台のカメラは、カメラユニットによって提供される。カメラユニットは、カメラ間の関係(カメラ間距離・カメラの方向)が固定された2台以上の動作分析用カメラと、カメラとの関係(距離・方向)が固定されたレーザーポインタと、からなる装置である。
[A-2] Camera Unit In this embodiment, a plurality of cameras used in the motion capture system are provided by a camera unit. The camera unit includes two or more motion analysis cameras in which the relationship between the cameras (inter-camera distance / camera direction) is fixed, and a laser pointer in which the relationship between the cameras (distance / direction) is fixed. Device.

図2に示すように、カメラユニットは、支柱1と、支柱1の下方部位に設けた脚部2と、支柱1に高さ方向に位置調整可能かつ角度が可変に設けられたプレート状のカメラ支持部3と、を備えている。カメラ支持部3には、3台のカメラ4が二等辺三角形(図示の態様では正三角形)の頂点に位置するように互いに離間して配置されている。各カメラ4間の距離は固定されている(カメラ間距離を可変としてもよい)。各カメラ4は角度・向きがカメラ毎に独立して可変となっている。図3に示すように、支柱1には、レーザーポインタ5が角度可変かつ固定可能なように設けてある。レーザーポインタ5の角度を適宜調整した上で、調整後の角度を固定することができる。レーザーポインタ5はカメラ支持部3に設けてもよい。各カメラ4は電源に電気的に接続されていると共に、コンピュータ(データ処理装置)に画像データを出力するようにコンピュータと電気的に接続されている。電気的な配線や部品はカメラ支持部3の中央部位に収納されている。脚部2にはローラ20が回転自在に装着されており、カメラユニットは、各カメラ4間の関係を一定に保持した状態で、一体として床面上を移動可能となっている。3台のカメラの位置関係は二等辺三角形に限定されるものではなく、カメラの台数も複数台であればよく、3台に限定されない。 As shown in FIG. 2, the camera unit includes a support 1, a leg 2 provided at a lower portion of the support 1, and a plate-like camera in which the position of the support 1 can be adjusted in the height direction and the angle is variable. And a support part 3. Three cameras 4 are arranged on the camera support unit 3 so as to be spaced apart from each other so as to be located at the vertices of an isosceles triangle (a regular triangle in the illustrated embodiment). The distance between the cameras 4 is fixed (the distance between the cameras may be variable). Each camera 4 is variable in angle and direction independently for each camera. As shown in FIG. 3, the support 1 is provided with a laser pointer 5 so that the angle can be changed and fixed. After adjusting the angle of the laser pointer 5 appropriately, the adjusted angle can be fixed. The laser pointer 5 may be provided on the camera support unit 3. Each camera 4 is electrically connected to a power source and electrically connected to the computer so as to output image data to a computer (data processing apparatus). Electrical wiring and components are housed in the central part of the camera support 3. A roller 20 is rotatably mounted on the leg 2, and the camera unit can move as a unit on the floor surface while maintaining a constant relationship between the cameras 4. The positional relationship between the three cameras is not limited to an isosceles triangle, and the number of cameras is not limited to three as long as it is a plurality.

[A−3]フォースプレート
本実施形態に係るフォースプレート6は、平面視二等辺三角形状の形状を備えた可搬式のフォースプレートである。フォースプレート6は、平面視二等辺三角形状の踏み台と、踏み台の3つの頂点の下方に位置して配置された3つのロードセル(荷重検知センサ)と、を備えている。ロードセルは3分力センサで、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向の荷重出力を検出する。フォースプレートのローカル座標において、各ロードセルの位置(XY座標)は既知である。3つの荷重センサで取得された値から荷重の作用中心点(COP:Center of Pressure)が取得される。COPの座標は、踏み台(床面)の面方向のXY平面として、XY座標で取得される。1つの態様では、3次元動作分析システムは、被験者の一方の足が載る第1のフォースプレートと、他方の足が載る第2のフォースプレートと、を備えている。また、このような左右の足に対応するフォースプレート対を一定の方向に連続的に複数敷設することで、歩行時の床反力を取得することができる。各ロードセルで取得される荷重情報(z、y、z方向)は、逐次コンピュータに送信され、コンピュータの演算手段でCOPを逐次(0.01秒、0.001秒等の単位時間毎)求めることで、COP(XY座標値)の時系列データを取得することができる。フォースプレートの形状や荷重センサの個数は限定されず、例えば、略四角形状の踏み板と、踏み板の四隅部に配置した4つのロードセルと、からなるフォースプレートを用いてもよい。
[A-3] Force Plate The force plate 6 according to the present embodiment is a portable force plate having an isosceles triangular shape in plan view. The force plate 6 includes an isosceles triangle-shaped step platform in plan view, and three load cells (load detection sensors) disposed below the three apexes of the step platform. The load cell is a 3-component force sensor that detects load outputs in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction. In the local coordinates of the force plate, the position (XY coordinate) of each load cell is known. A center of pressure (COP) is obtained from the values obtained by the three load sensors. The coordinates of the COP are acquired in the XY coordinates as the XY plane in the surface direction of the platform (floor surface). In one aspect, the three-dimensional motion analysis system includes a first force plate on which one foot of the subject rests and a second force plate on which the other foot rests. Moreover, the floor reaction force at the time of walking can be acquired by laying a plurality of force plate pairs corresponding to the left and right feet continuously in a certain direction. Load information (z, y, z direction) acquired by each load cell is sequentially transmitted to the computer, and the COP is obtained sequentially (per unit time such as 0.01 second, 0.001 second, etc.) by the computing means of the computer. Thus, time series data of COP (XY coordinate values) can be acquired. The shape of the force plate and the number of load sensors are not limited. For example, a force plate that includes a substantially rectangular tread plate and four load cells arranged at four corners of the tread plate may be used.

フォースプレートの位置を示すフォースプレート座標系を図6〜図8に例示する。フォースプレートの座標系及び当該座標上のフォースプレートの位置は、コンピュータの表示装置上に表示することができる。図6では、2枚のフォースプレートが示してあり、各二等辺三角形状のフォースプレートの底辺がX軸上にあり、頂角の2等分線がY軸上にある。1つの態様では、この状態が2枚のフォースプレートの置き方のデフォルト位置であり、被験者の一方の足が一方のフォースプレートに載り、他方の足が他方のフォースプレートに載る。フォースプレートの位置は、コンピュータ上の設定ファイルによって規定される。より具体的には、各フォースプレートの位置は、フォースプレートの基準位置に対する回転角度および平行移動量によって規定される。1つの態様では、フォースプレートの基準位置は図5に示すように、フォースプレート座標系の原点にフォースプレートの中心が位置し、フォースプレートの二等辺三角形の底辺の中点と反対側の頂点がX軸上に位置している。図6〜図8において、Ox〜Ozが各軸方向への平行移動、Rotが原点周りの回転角を与えている。図7、図8では、左右のフォースプレートをX軸方向に互いにずらして置く場合のパターン示している。図6〜図8に示す設定ファイルでは、8枚のフォースプレートの設定が可能であるが、本発明に用いられるフォースプレートの枚数は限定されず、任意の数のフォースプレートを設定することができる。 The force plate coordinate system indicating the position of the force plate is illustrated in FIGS. The coordinate system of the force plate and the position of the force plate on the coordinate can be displayed on the display device of the computer. In FIG. 6, two force plates are shown. The base of each isosceles triangular force plate is on the X axis, and the bisector of the apex angle is on the Y axis. In one aspect, this state is the default position for placing the two force plates, with one foot of the subject resting on one force plate and the other foot resting on the other force plate. The position of the force plate is defined by a configuration file on the computer. More specifically, the position of each force plate is defined by the rotation angle with respect to the reference position of the force plate and the amount of translation. In one embodiment, the reference position of the force plate is as shown in FIG. 5, where the center of the force plate is located at the origin of the force plate coordinate system, and the vertex opposite the midpoint of the base of the isosceles triangle of the force plate is Located on the X axis. 6 to 8, Ox to Oz are parallel movements in the respective axial directions, and Rot is a rotation angle around the origin. 7, FIG. 8 shows the pattern when placing offset from one another left and right force plate in the X-axis direction. In the setting files shown in FIGS. 6 to 8, eight force plates can be set, but the number of force plates used in the present invention is not limited, and an arbitrary number of force plates can be set. .

[A−4]プレートカバー
プレートカバー7は、フォースプレート6の上面に被せるカバーであり、図9に示すように、フォースプレート6の平面形状に合わせて二等辺半角形の平面形状を備えている。プレートカバー7の上面には、3つのマーカー8a、8b、8cが互いに離間して取り付けられている。3つのマーカー8a、8b、8cを結ぶ三角形の辺は互いに異なる長さとなっており、すなわち、3つのマーカー間距離は互いに異なる。3つのマーカー間距離のセットは、データ処理装置の記憶部に記憶されている。3つのマーカー間距離を異ならしめることで、3つのマーカーによって形成される三角形の姿勢(すなわち、フォースプレートの姿勢)を特定することができる。マーカー8a、8b、8cは、カメラ画像から検出することができる光学式マーカーであり、例えば赤外線反射マーカーである。
[A-4] The plate cover plate cover 7 is a cover that covers the upper surface of the force plate 6 and has a planar shape of an isosceles half-angle in accordance with the planar shape of the force plate 6 as shown in FIG. . Three markers 8a, 8b and 8c are attached to the upper surface of the plate cover 7 so as to be separated from each other. The sides of the triangle connecting the three markers 8a, 8b, 8c have different lengths, that is, the distance between the three markers is different from each other. The set of three marker distances is stored in the storage unit of the data processing device. By making the distance between the three markers different, the posture of the triangle formed by the three markers (that is, the posture of the force plate) can be specified. The markers 8a, 8b, and 8c are optical markers that can be detected from a camera image, for example, infrared reflection markers.

プレートカバー7の上面の中央部位には取手70が設けてあり、各周縁には、位置決め片71が設けてある。フォースプレート6に対するプレートカバー7の装着方向は決まっており、1つの態様では、取手70の長さ方向を頂角の2等分線に合わせるように装着される。取手70を掴んで位置決め片71がフォースプレート6の周縁に当接するようにフォースプレート6の上面にプレートカバー7を被せることで、プレートカバー7は、フォースプレート6に対して常に同じ位置で装着される。したがって、プレートカバー7をフォースプレート6に装着することで、フォースプレート6上の同じ位置に常にマーカー8a、8b、8cを位置させることができる。プレートカバー7の上面に形成された4つの円形開口72は、フォースプレート6に被着されたプレートカバー7の取り外しを容易に行うための空気の抜け穴である。なお、プレートカバーの形状は、プレートカバーをフォースプレートに被着した時に、フォースプレート上の同じ位置に常にマーカーを位置させることができるものであれば、必ずしもフォースプレートの形状と同じ形状である必要はない。 A handle 70 is provided at the central portion of the upper surface of the plate cover 7, and positioning pieces 71 are provided at the respective peripheral edges. The mounting direction of the plate cover 7 with respect to the force plate 6 is determined, and in one aspect, the handle 70 is mounted so that the length direction of the handle 70 is aligned with the bisector of the apex angle. The plate cover 7 is always attached to the force plate 6 at the same position by gripping the handle 70 and placing the plate cover 7 on the upper surface of the force plate 6 so that the positioning piece 71 contacts the periphery of the force plate 6. The Therefore, by attaching the plate cover 7 to the force plate 6, the markers 8a, 8b, and 8c can always be positioned at the same position on the force plate 6. Four circular openings 72 formed on the upper surface of the plate cover 7 are air holes for easily removing the plate cover 7 attached to the force plate 6. The shape of the plate cover is not necessarily limited to the shape of the force plate as long as the marker can always be positioned at the same position on the force plate when the plate cover is attached to the force plate. There is no.

取手70には、レーザーポインタ5から出射されたレーザー光線のターゲットを設けることができる。取手70には、レーザーポインタ5から出射されたレーザー光線のターゲットを設けることができる。ターゲットは、操作者によって視認可能である必要がある。1つの態様では、ターゲットは直径1cm程度の円形であり、操作者によって視認可能な色を備えている。ターゲットを設ける部位は、取手9に限定されず、プレートカバー上面やフォースプレートの上面に直接設けてもよい。 The handle 70 can be provided with a target of the laser beam emitted from the laser pointer 5. The handle 70 can be provided with a target of the laser beam emitted from the laser pointer 5. The target needs to be visible by the operator. In one aspect, the target has a circular shape with a diameter of about 1 cm and has a color that can be visually recognized by the operator. The part where the target is provided is not limited to the handle 9 and may be provided directly on the upper surface of the plate cover or the force plate.

図10に、2個のフォースプレートのそれぞれの上面に被着した2個のプレートカバーを示す。2個のプレートカバーは同寸・同形であるが、第1のプレートカバー上の3つのマーカー8a、8b、8cの位置と、第2のプレートカバー上の3つのマーカー8a´、8b´、8c´の位置と、は異なる。すなわち、3つのマーカー8a、8b、8cを結ぶ線で形成される三角形と、3つのマーカー8a´、8b´、8c´を結ぶ線で形成される三角形と、は異なる形状であり、互いに識別可能である。複数のプレート及びプレートカバーを設置する場合に、プレートカバー毎にマーカー間距離を変えることで、カメラユニットの各カメラによって取得されたカメラ画像において、各プレートカバー(フォースプレート)を識別できるようになっている。より具体的には、複数のプレートカバー間のマーカー間距離において、3つのマーカーを結ぶ三辺の少なくとも一辺の長さをプレートカバー間で異ならしめることで、各プレートカバー(フォースプレート)を識別する。各プレートカバーに設けた3つのマーカー間距離のセットは、データ処理装置の記憶部に記憶されている。 FIG. 10 shows two plate covers attached to the upper surfaces of the two force plates. The two plate covers are the same size and shape, but the positions of the three markers 8a, 8b, 8c on the first plate cover and the three markers 8a ', 8b', 8c on the second plate cover. It is different from the position of ′. That is, the triangle formed by the line connecting the three markers 8a, 8b, and 8c and the triangle formed by the line connecting the three markers 8a ′, 8b ′, and 8c ′ have different shapes and can be distinguished from each other. It is. When installing multiple plates and plate covers, each plate cover (force plate) can be identified in the camera image acquired by each camera of the camera unit by changing the distance between the markers for each plate cover. ing. More specifically, each plate cover (force plate) is identified by making the length of at least one of the three sides connecting the three markers different between the plate covers at a distance between the markers between the plurality of plate covers. . A set of three marker distances provided on each plate cover is stored in the storage unit of the data processing device.

上述の実施形態では、フォースプレートの位置が特定可能な認識手段を備えたプレートカバーを用いているが、プレートカバーの機能を上面に組み込んだフォースプレートを用いてもよい。具体的には、フォースプレートの上面にマーカー(例えば、マーカーとしてLEDを上面と面一に組み込む)を設けてもよく、あるいは、プレート上に描いた図形(番号等)によって認識手段を形成し、パターン認識を用いて認識してもよい。フォースプレートの上面に直接レーザーポインタのターゲットを設けてもよい。複数枚のフォースプレートを同時に用いる場合には、各フォースプレートに設けた認識手段を、互いに識別可能(カメラ画像の画像処理によって)とすればよいことが当業者に理解される。また、マーカー等の認識手段は、典型的にはフォースプレートあるいはプレートカバーの上面に設けられるが、認識手段を設ける部位は必ずしも上面である必要はなく、カメラ画像によって認識手段を検出できるものであれば、認識手段を設ける部位は限定されず、フォースプレートあるいはプレートカバーの側面、フォースプレートの底面(透明の台の上にフォースプレートを置き、下方から撮影する)でもよい。 In the above-described embodiment, the plate cover provided with the recognition means capable of specifying the position of the force plate is used, but a force plate incorporating the function of the plate cover on the upper surface may be used. Specifically, a marker may be provided on the upper surface of the force plate (for example, an LED is incorporated flush with the upper surface as a marker), or a recognition means is formed by a figure (number etc.) drawn on the plate, You may recognize using pattern recognition. A laser pointer target may be provided directly on the upper surface of the force plate. It will be understood by those skilled in the art that when a plurality of force plates are used at the same time, the recognition means provided on each force plate can be distinguished from each other (by image processing of the camera image). The recognition means such as a marker is typically provided on the upper surface of the force plate or the plate cover, but the portion on which the recognition means is provided does not necessarily have to be the upper surface, and the recognition means can be detected by a camera image. For example, the part where the recognition means is provided is not limited, and may be the side surface of the force plate or the plate cover, or the bottom surface of the force plate (place the force plate on a transparent base and photograph from below).

[付記]
上面にフォースプレートの位置を特定可能な認識手段を備えたフォースプレート。
上面に可視光線のターゲットを備えたフォースプレート。
フォースプレートに着脱可能に被着されるプレートカバーであって、当該プレートカバーにはフォースプレートの位置を特定可能な認識手段が設けてある、プレートカバー。
1つの態様では、プレートカバーには可視光線のターゲットが設けてある。
1つの態様では、前記認識手段は、マーカー間距離が互いに異なる3つのマーカーである。
[Appendix]
A force plate with a recognition means on the upper surface that can identify the position of the force plate.
A force plate with a visible light target on the top.
A plate cover, which is detachably attached to a force plate, wherein the plate cover is provided with a recognition means capable of specifying the position of the force plate.
In one embodiment, the plate cover is provided with a visible light target.
In one aspect, the said recognition means is three markers from which the distance between markers differs from each other.

[A−6]データ処理装置
モーションキャプチャシステム及びフォースプレートにおける各種計算はコンピュータから構成されるデータ処理装置によって実行され得る。具体的には、カメラによって取得された画像情報を取り込む画像入力部、取り込まれた画像情報および画像処理部で計算された情報を記憶する記憶部、該画像情報や測定結果、分析結果を表示する表示部、該画像情報に対して画像処理を施すための画像処理部、マーカーの三次元位置の時系列データを計算する演算部を備えている。計測された各種データを用いてデータ処理を行う処理部や入力されたカメラ画像や処理結果を表示する表示部は、汎用コンピュータ(データを入力するための入力装置、処理されたデータを出力するための出力装置、データを表示する表示装置、主としてCPUから構成される演算装置、ROM、RAM、ハードディスク等の記憶装置、これらを接続するバス、コンピュータに所定の処理を実行させるために記憶装置に格納された所定のプログラム、等を備えている)から実現することができる。同様に、フォースプレートのロードセルは、増幅器を介してデータ処理装置と電気的に接続されており、ロードセルにより測定された被験者の荷重情報を増幅器で増幅してデータ処理装置に出力され、演算手段でCOPを逐次求めることで、COPの時系列データを取得することができる。
[A-6] Data Processing Device Various calculations in the motion capture system and the force plate can be executed by a data processing device constituted by a computer. Specifically, an image input unit that captures image information acquired by the camera, a storage unit that stores the captured image information and information calculated by the image processing unit, the image information, measurement results, and analysis results are displayed. A display unit, an image processing unit for performing image processing on the image information, and a calculation unit for calculating time-series data of the three-dimensional position of the marker are provided. A processing unit that performs data processing using various measured data and a display unit that displays input camera images and processing results are a general-purpose computer (an input device for inputting data, for outputting processed data). Output device, display device for displaying data, arithmetic device mainly composed of CPU, storage device such as ROM, RAM, hard disk, bus connecting them, stored in the storage device so that the computer can execute predetermined processing A predetermined program, etc.). Similarly, the load cell of the force plate is electrically connected to the data processing device via an amplifier. The load information of the subject measured by the load cell is amplified by the amplifier and output to the data processing device. By sequentially obtaining the COP, time series data of the COP can be acquired.

[B]3次元動作分析装置とフォースプレートの座標系を簡便に一致させる手法
[B−1]概要
1つの実施形態では、3次元動作分析システムは、3次元動作計測装置と、可搬式の複数枚のフォースプレートと、各フォースプレートに対応するプレートカバーと、を備えている。3次元動作計測装置は、個別に方向調整可能に装着された3つのカメラと、方向調整可能に装着された可視光線出射部(レーザーポインター)と、からなるカメラユニットを備えている。フォースプレートの上面(以下の説明における態様では、プレートカバー上面)には、3つのマーカー(赤外線反射マーカー)、および、レーザーポインタから出射された赤色レーザー光線のターゲットが設けてある。1つのプレートカバーにおいて、3つのマーカー間距離は異ならしめてある。また、プレートカバー間において、少なくとも1つのマーカー間距離(マーカーを結ぶ1辺の長さ)を異ならしめてある。
[B] A method for easily matching the coordinate system of the three-dimensional motion analysis device and the force plate [B-1] Overview In one embodiment, the three-dimensional motion analysis system includes a three-dimensional motion measurement device, a portable plural A force plate and a plate cover corresponding to each force plate. The three-dimensional motion measurement apparatus includes a camera unit including three cameras that are individually mounted so that the direction can be adjusted, and a visible light emitting unit (laser pointer) that can be adjusted in the direction. Three markers (infrared reflective markers) and a target of the red laser beam emitted from the laser pointer are provided on the upper surface of the force plate (in the following description, the upper surface of the plate cover). In one plate cover, the distance between the three markers is different. Further, at least one marker distance (length of one side connecting the markers) is made different between the plate covers.

これらの装置を用いて、以下の手順で3次元動作計測装置とフォースプレートの座標系を一致させる。
(1)3次元動作分析システムを計測現場に設置する前に、所望の空間の画像を取得できるように、カメラユニットの各カメラの方向及びレーザーポインタの方向を決定する。また、カメラパラメーターを取得すると共に、第1のフォースプレートのプレートカバー上の3つのマーカー座標を取得し、これらを記憶する。
(2)計測現場において、レーザーポインタを使用して、カメラの方向調整を、モニターを見ないで行う。
(3)計測現場において、第1のフォースプレートのプレートカバー上のマーカー座標を利用して、計算によってカメラパラメーターを変換することでフォースプレートの座標系と3次元動作計測装置の座標系を合わせる。座標系の位置合わせの際にカメラの校正パラメーターを作成し直す必要がない。
(4)計測現場において、第2のフォースプレート以降の位置と回転を、第2のフォースプレート以降にそれぞれ被着したプレートカバー上のマーカーの座標を使用して、第2のフォースプレート以降のフォースプレート位置の自動調整をおこなう。第2のフォースプレート以降のフォースプレートの移動距離や回転角度の実測、設定ファイルの手動変更を行う必要がない。
Using these devices, the coordinate system of the three-dimensional motion measurement device and the force plate is matched by the following procedure.
(1) Before installing the three-dimensional motion analysis system on the measurement site, the direction of each camera and the direction of the laser pointer of the camera unit are determined so that an image of a desired space can be acquired. In addition to acquiring camera parameters, three marker coordinates on the plate cover of the first force plate are acquired and stored.
(2) At the measurement site, use a laser pointer to adjust the direction of the camera without looking at the monitor.
(3) At the measurement site, the coordinate system of the force plate and the coordinate system of the three-dimensional motion measuring device are matched by converting the camera parameters by calculation using the marker coordinates on the plate cover of the first force plate. There is no need to recreate the camera calibration parameters when aligning the coordinate system.
(4) At the measurement site, the position and rotation after the second force plate are used, and the coordinates of the markers on the plate cover attached after the second force plate are used, and then the force after the second force plate. Performs automatic plate position adjustment. It is not necessary to actually measure the movement distance and rotation angle of the force plate after the second force plate and manually change the setting file.

[B−2]カメラの方向をモニターを見ないで合わせる方法および装置
本実施形態では、カメラ間の関係(カメラ間距離・カメラの方向)を固定した2台以上の動作分析用カメラ4とカメラとの関係(距離・方向)を固定したレーザーポインタ5からなる装置と、フォースプレート6もしくはプレートカバー7の上面に設けたレーザーポインタ用のターゲット9と、を用いて動作分析用カメラの方向をモニターを見ないで調整する。図11、図12では、フォースプレート6の上面に被着したプレートカバー7の上面にターゲット9が設けてある。カメラの方向をモニターを見ないで合わせる手順を図18に示す。
[B-2] Method and apparatus for aligning the direction of the camera without looking at the monitor In the present embodiment, two or more motion analysis cameras 4 and cameras that fix the relationship between the cameras (inter-camera distance / camera direction). The direction of the camera for motion analysis is monitored using a device composed of a laser pointer 5 with a fixed relationship (distance / direction) and a target 9 for a laser pointer provided on the upper surface of the force plate 6 or the plate cover 7. Adjust without looking at it. In FIGS. 11 and 12, a target 9 is provided on the upper surface of the plate cover 7 attached to the upper surface of the force plate 6. The procedure for aligning the direction of the camera without looking at the monitor is shown in FIG.

(1)製造時に(例えば、システムを計測現場に搬入する前段階で)、3次元動作分析に必要な空間のデータ取得ができるように各カメラ4の方向とフォースプレート6の位置を調整した後、プレートカバー(フォースプレート)上のターゲット9に可視レーザー(典型的には赤色レーザー)光線が当たるようにレーザーポインタ5の方向を調整する。より具体的には、空間(例えば、製造者側の実験空間)の床面にフォースプレート6を配置すると共に、フォースプレート6を含む所望空間をカメラユニットの各カメラ4で撮影してモニターに表示する。モニターを見ながら各カメラ4の方向を調整する。各カメラ4の方向が決定した状態で、フォースプレート上のターゲット(図示の態様では、プレートカバー7上のターゲット9)にレーザー光線が当たるようにレーザーポインタ5の方向を調整する。このようにして、カメラユニットにおいて、各カメラ4の方向及びレーザーポインタ5の方向を決定して固定する。 (1) After adjusting the direction of each camera 4 and the position of the force plate 6 so that the data of the space necessary for the three-dimensional motion analysis can be acquired at the time of manufacturing (for example, before the system is brought into the measurement site) The direction of the laser pointer 5 is adjusted so that a visible laser beam (typically a red laser beam) hits the target 9 on the plate cover (force plate). More specifically, the force plate 6 is arranged on the floor surface of the space (for example, the experiment space on the manufacturer side), and a desired space including the force plate 6 is photographed by each camera 4 of the camera unit and displayed on the monitor. To do. Adjust the direction of each camera 4 while looking at the monitor. With the direction of each camera 4 determined, the direction of the laser pointer 5 is adjusted so that the laser beam strikes the target on the force plate (the target 9 on the plate cover 7 in the illustrated embodiment). Thus, in the camera unit, the direction of each camera 4 and the direction of the laser pointer 5 are determined and fixed.

(2)計測時(システムを計測現場に搬入した時)に、レーザーポインタ5から出射されたレーザー光線がターゲット9に当たるようにカメラユニットの位置を調整する。より具体的には、計測空間の床面の所定部位にフォースプレート6を配置すると共に、プレートカバー7を被着し、プレートカバー7上のターゲット9にレーザーポインタ5からのレーザー光線が当たるように、カメラユニットを位置決めする。 (2) The position of the camera unit is adjusted so that the laser beam emitted from the laser pointer 5 strikes the target 9 at the time of measurement (when the system is carried into the measurement site). More specifically, the force plate 6 is disposed at a predetermined portion of the floor surface of the measurement space, and the plate cover 7 is attached, so that the laser beam from the laser pointer 5 strikes the target 9 on the plate cover 7. Position the camera unit.

操作者は、レーザー光線及びフォースプレート(プレートカバー7)上のターゲット9を見ながら、カメラユニットを移動させればよいので、カメラユニットのカメラにより取得されたモニター画面を見る必要がない。したがって、複数のカメラの方向をモニターに表示された画像を見ることなく合わせることが可能になる。 Since the operator only has to move the camera unit while looking at the target 9 on the laser beam and the force plate (plate cover 7), it is not necessary to see the monitor screen acquired by the camera of the camera unit. Therefore, it is possible to match the directions of a plurality of cameras without looking at the image displayed on the monitor.

図11、図12に示す態様では、カメラユニットに対して1つのレーザーポインタ5を設けたが、複数のレーザーポインタ5を用いてもよい。例えば、図13、図14に示すように、各カメラ4に対応して別個にレーザーポインタ5を設け、カメラ1台毎にレーザーポインタ5を用いてカメラの方向を調整するようにしてもよい。図13、図14では、カメラ1台に1つのレーザーポインタ5を対応させたが、カメラ2台に1つのレーザーポインタ5を対応させ、残りのカメラ1台に他の1つのレーザーポインタ5を対応させてもよい。図13、図14では、3つのレーザーポインタ5のターゲット9として1つの共通のターゲットを示したが、レーザーポインタ毎に異なるターゲットを用いてもよい。 11 and 12, one laser pointer 5 is provided for the camera unit, but a plurality of laser pointers 5 may be used. For example, as shown in FIGS. 13 and 14, a laser pointer 5 may be provided separately for each camera 4, and the direction of the camera may be adjusted using the laser pointer 5 for each camera. 13 and 14, one laser pointer 5 is associated with one camera, but one laser pointer 5 is associated with two cameras, and the other laser pointer 5 is associated with the remaining camera. You may let them. In FIG. 13 and FIG. 14, one common target is shown as the target 9 of the three laser pointers 5, but a different target may be used for each laser pointer.

カメラの方向をモニターを見ないで合わせる方法および装置は、フォースプレートを備えた3次元動作分析システムとは独立した技術思想として捉えることができ、ある対象物を複数のカメラで撮影する場合におけるカメラの位置のセッティングに適用することができる。
[付記]
個別に方向調整可能に装着された複数のカメラと、方向調整可能に装着された1つあるいは複数の可視光線出射部と、からなるカメラユニットを備え、
対象物には、可視光線出射部から出射された可視光線のターゲットが設けてあり、
前記第1の空間において、対象物を含む空間を撮影するように各カメラの方向を調整して決定した状態で、可視光線出射部から出射された可視光線が前記対象物上のターゲットに当たるように、当該可視光線出射部の方向を決定し、
前記第2の空間において、対象物上のターゲットに可視光線出射部から出射された可視光線が当たるように、前記カメラユニットを位置決めする、カメラユニットの位置決め方法ないしシステム。
1つの態様では、前記対象物はフォースプレートである。
1つの態様では、前記ターゲットは、フォースプレートの上面に直接設けてある。
1つの態様では、前記ターゲットは、フォースプレートに着脱可能に被着されるカバー部材に設けてある。
1つの態様では、カメラユニットは1つの可視光線出射部を備えている。
1つの態様では、カメラユニットは複数の可視光出射部を備えている。より具体的な態様では、1台のカメラ毎に1つの可視光出射部が設けてあり、1台のカメラ毎に、対応する可視光線出射部の方向を決定する。
1つの態様では、可視光出射部はレーザーポインタである。
1つの態様では、対象物には1つのターゲットが設けてある。
1つの態様では、対象物には複数のターゲットが設けてある。
1つの態様では、ターゲットは、対象物に着脱可能に設けられる。
1つの態様では、ターゲットは、対象物に着脱可能に設けられるカバー部材に設けられる。
The method and apparatus for aligning the direction of the camera without looking at the monitor can be regarded as a technical idea independent of the three-dimensional motion analysis system provided with the force plate, and the camera when photographing a certain object with a plurality of cameras. It can be applied to the position setting.
[Appendix]
A camera unit comprising a plurality of cameras that are individually adjustable in direction and one or a plurality of visible light emitting parts that are attached in a direction-adjustable manner;
The target is provided with a target of visible light emitted from the visible light emitting part,
In the first space, the visible light emitted from the visible light emitting unit hits the target on the object in a state determined by adjusting the direction of each camera so as to photograph the space including the object. , Determine the direction of the visible light emitting part,
A camera unit positioning method or system for positioning the camera unit so that visible light emitted from a visible light emitting unit hits a target on an object in the second space.
In one aspect, the object is a force plate.
In one aspect, the target is provided directly on the upper surface of the force plate.
In one aspect, the target is provided on a cover member that is detachably attached to the force plate.
In one aspect, the camera unit includes one visible light emitting unit.
In one aspect, the camera unit includes a plurality of visible light emitting units. In a more specific aspect, one visible light emitting unit is provided for each camera, and the direction of the corresponding visible light emitting unit is determined for each camera.
In one aspect, the visible light emitting part is a laser pointer.
In one aspect, the target is provided with one target.
In one aspect, the target is provided with a plurality of targets.
In one aspect, the target is detachably provided on the object.
In one aspect, the target is provided on a cover member that is detachably provided on the object.

[B−3]3次元動作計測装置の座標系とプレートの座標系の合せ込み
本実施形態では、カメラ間の関係(カメラ間距離・カメラの方向)を固定した2台以上の動作分析用カメラと、マーカーが3つ取り付けられており(マーカー間距離は等しくないものとする)、フォースプレート上の同じ位置にマーカーを置くことができるプレートカバーと、を用いて、3次元動作計測装置の座標系とフォースプレートの座標系の合せ込みを行う。複数枚のフォースプレートを設置する場合に、ここで合わせ込むのは3次元動作計測装置の座標系と1枚目のフォースプレートの座標系であり、2枚目以降のフォースプレートの位置の調整は「プレート間の位置関係の自動調整」部分で計算される点に留意されたい。フォースプレートの座標系と3次元動作分析の座標系を合わせる手順を図19に示す。なお、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している場合には、座標系を合わせ込作業は不要である。
[B-3] Coordination of the coordinate system of the three-dimensional motion measurement apparatus and the coordinate system of the plate In this embodiment, two or more motion analysis cameras in which the relationship between the cameras (inter-camera distance / camera direction) is fixed And a plate cover on which three markers are attached (the distance between the markers is not equal) and the marker can be placed at the same position on the force plate. Match the coordinate system of the system and the force plate. When installing a plurality of force plates, the coordinates of the coordinate system of the three-dimensional motion measuring device and the coordinate system of the first force plate are adjusted here. Adjustment of the positions of the second and subsequent force plates is as follows. Note that it is calculated in the “automatic adjustment of positional relationship between plates” part. The procedure for matching the coordinate system of the force plate with the coordinate system of the three-dimensional motion analysis is shown in FIG. If the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate are the same, it is not necessary to align the coordinate system.

(1)製造時にカメラ間の関係を固定した状態でカメラパラメーターを作成しておく。具体的には、カメラ間の関係(カメラ間距離・カメラの方向)が固定された2台以上のカメラとフォースプレート位置との位置関係が決定された状態で、当該フォースプレートの座標系に合わせてキャリブレーションツールを設置し、複数台のカメラでキャリブレーションツールを撮影して、カメラパラメーター(DLT係数)を作成する。 (1) Camera parameters are created with the relationship between cameras fixed at the time of manufacture. Specifically, in a state where the positional relationship between two or more cameras in which the relationship between the cameras (inter-camera distance / camera direction) is fixed and the force plate position is determined, the coordinate system of the force plate is adjusted. The calibration tool is installed, and the calibration tool is photographed with a plurality of cameras to create camera parameters (DLT coefficients).

この時、キャリブレーションツールの設置の基準となったフォースプレートに被着されたプレートカバー上の3つのマーカー座標を記憶部に記録しておく。すなわち、製造時に校正を行った時(3次元動作計測システムの座標系の原点及び座標軸と、フォースプレートの座標系の原点及び座標軸と、が一致している)のフォースプレートに被着したプレートカバー上の3つのマーカーの座標値を記憶する。プレートカバー上の3つのマーカーの座標値は、校正時の複数のカメラ画像中のマーカー位置及びカメラパラメーターに基づいて計算することができる。 At this time, three marker coordinates on the plate cover attached to the force plate, which is a reference for setting the calibration tool, are recorded in the storage unit. That is, the plate cover attached to the force plate when calibrated at the time of manufacture (the origin and coordinate axes of the coordinate system of the three-dimensional motion measurement system coincide with the origin and coordinate axes of the coordinate system of the force plate) The coordinate values of the above three markers are stored. The coordinate values of the three markers on the plate cover can be calculated based on marker positions and camera parameters in a plurality of camera images at the time of calibration.

(2)計測時にはカメラ間の関係が固定されているため、製造時のカメラパラメーターで三次元計算が可能である。計測時には、このカメラパラメーターを使用して、複数台のカメラで取得した画像から3次元座標を計算することができる。 (2) Since the relationship between cameras is fixed at the time of measurement, three-dimensional calculation is possible using camera parameters at the time of manufacture. At the time of measurement, three-dimensional coordinates can be calculated from images acquired by a plurality of cameras using this camera parameter.

(3)計測時において、製造時に校正によって得られた3次元動作計測装置の座標系におけるフォースプレートの位置は、製造時(校正時)における位置から変わっている。計測時において、プレートカバーが被着されたフォースプレートを複数台のカメラで撮影し、取得されたカメラ画像において、記憶部に保存されたマーカー間距離と等しくなるマーカーを検索し、プレートカバー上の3点のマーカーを探索して、3点のマーカーの座標値を取得する。 (3) At the time of measurement, the position of the force plate in the coordinate system of the three-dimensional motion measuring apparatus obtained by calibration at the time of manufacture is different from the position at the time of manufacture (at the time of calibration). At the time of measurement, the force plate with the plate cover attached is photographed by a plurality of cameras, and the obtained camera image is searched for a marker that is equal to the distance between the markers stored in the storage unit, The three markers are searched to obtain the coordinate values of the three markers.

(4)プレートカバー上の3点のマーカーを使用して3次元動作計測装置の座標系とプレートの座標系を一致させる計算を行う。具体的な計算方法は後述する。 (4) A calculation for matching the coordinate system of the three-dimensional motion measuring apparatus with the coordinate system of the plate is performed using three markers on the plate cover. A specific calculation method will be described later.

(5)(4)で計算によって変換されたカメラパラメーターを使用することによって3次元動作計測装置の座標系とフォースプレートの座標系を合わせ込むことが可能となる。
計測時における上記(3)、(4)の作業は、コンピュータ画面上のクリック動作によって自動化で行うことができる。具体的には、コンピュータに3次元動作計測装置の座標系とプレートの座標系を一致させる計算を実行させるためのプログラムが記憶部に格納されており、画面上の簡易校正ボタンをクリックすることで、かかるプログラムが実行される。
(5) By using the camera parameters converted by calculation in (4), it is possible to match the coordinate system of the three-dimensional motion measuring apparatus and the coordinate system of the force plate.
The operations (3) and (4) at the time of measurement can be performed automatically by clicking on the computer screen. Specifically, a program for causing the computer to execute a calculation for matching the coordinate system of the three-dimensional motion measuring device with the coordinate system of the plate is stored in the storage unit, and by clicking the simple calibration button on the screen, Such a program is executed.

本実施形態では、DLT法を用いた場合の計算方法を示す。DLT法の校正では下の式のカメラごとにA11〜C13までを未知数として決定を行う。なお、(U1, V1)はカメラ画像の二次元座標値、(X, Y, Z)は三次元動作分析装置での三次元座標値である。
本実施形態では、係数A11〜C13は、校正時に取得したカメラパラメーターである。
In the present embodiment, a calculation method when the DLT method is used will be described. Make decisions as unknowns to A 11 -C 13 for each of the equation below camera calibration of DLT method. (U 1 , V 1 ) is a two-dimensional coordinate value of the camera image, and (X, Y, Z) is a three-dimensional coordinate value in the three-dimensional motion analysis apparatus.
In the present embodiment, the coefficients A 11 to C 13 are camera parameters acquired at the time of calibration.

この時に、校正時に取得されて記憶部に設定されたフォースプレート上の3点(本実施形態では、3つのマーカー座標)が計測時には下のように移ったとする。
係数A11〜C13をA”11〜C”13に変更することで3次元動作計測装置の座標系をプレートの座標系に合わせることができる。
At this time, it is assumed that three points (three marker coordinates in the present embodiment) on the force plate acquired at the time of calibration and set in the storage unit move as follows at the time of measurement.
By changing the coefficients A 11 to C 13 to A ″ 11 to C ″ 13 , the coordinate system of the three-dimensional motion measuring apparatus can be matched with the coordinate system of the plate.

ただし、
また、
ここで
とする。
However,
Also,
here
And

p1からp2への単位ベクトルを
p1からp2へのベクトルとp1からp3へのベクトルの法線ベクトルを
v1とv2の法線ベクトルを
とするとき、
the unit vector from p 1 to p 2
The normal vector of the vector from p 1 to p 2 and the vector from p 1 to p 3
v 1 and v 2 normal vectors
And when

p1’からp2’への単位ベクトルを
p1’からp2’へのベクトルとp1’からp3’へのベクトルの法線ベクトルを
v1’とv2’の法線ベクトルを
とするとき、
the unit vector from p 1 'to p 2 '
Normal vector of p 1 'to p 2 ' vector and p 1 'to p 3 ' vector
normal vector of v 1 'and v 2 '
And when

計算原理について説明する。
社内校正時のDLTパラメーターを使用して計算された任意のマーカー座標値Xを動作分析の座標系とプレートの座標系を一致させる変換を行った後に移動した座標値をX’とする。
また、
:世界座標系の座標系からプレート座標系と動作分析座標系の合わせこみ後の座標系への回転行列、
:世界座標系の座標系から社内校正時の動作分析座標系への回転行列、
C:世界座標系の座標系の原点からプレート座標系と動作分析座標系の合わせこみ後の座標系の原点への平行移動、
B:世界座標系の座標系の原点から社内校正時の動作分析の座標系の原点への平行移動、
とすると、
座標値Xと座標値X’の関係は下のようになる。
The calculation principle will be described.
An arbitrary marker coordinate value X calculated using the DLT parameter at the time of in-house calibration is converted to a coordinate value of the motion analysis coordinate system and the coordinate system of the plate, and the coordinate value moved is defined as X ′.
Also,
R 1 : rotation matrix from the coordinate system of the world coordinate system to the coordinate system after the plate coordinate system and the motion analysis coordinate system are combined,
R 2 : rotation matrix from the coordinate system of the world coordinate system to the motion analysis coordinate system at the time of in-house calibration,
C: parallel movement from the origin of the coordinate system of the world coordinate system to the origin of the coordinate system after fitting the plate coordinate system and the motion analysis coordinate system,
B: Translation from the origin of the coordinate system of the world coordinate system to the origin of the coordinate system for motion analysis during internal calibration,
Then,
The relationship between coordinate value X and coordinate value X ′ is as follows.

上記式を変形すると、
となる。上記X’を(1)式の(x、y、z)に置き換えることで、(1)式は、
となる。この式を変形することで(2)式が得られる。
When the above equation is transformed,
It becomes. By replacing X ′ with (x, y, z) in equation (1), equation (1) becomes
It becomes. By transforming this equation, equation (2) is obtained.

[B−4]フォースプレート間の関係の位置関係の自動調整
カメラ間の関係(カメラ間距離・カメラの方向)を固定した2台以上の動作分析用カメラと、2枚以上のフォースプレートと、3つのマーカーが設けられている2枚以上のプレートカバーと、を備えた装置を用いてフォースプレート間の関係の位置関係の自動調整を行う。各プレートカバーは、対応するフォースプレートと同じ位置にマーカーを置くことができ、1つのプレートカバーにおいて、3つのマーカー間距離は異ならしめてある。また、プレートカバー間において、少なくとも1つのマーカー間距離(マーカーを結ぶ1辺の長さ)を異ならしめることで、複数のプレートカバーが互いに識別可能となっている。各プレートカバーの3つのマーカー間距離セットは記憶部に記憶されている。フォースプレート位置を規定する設定ファイルの自動調整をおこなう手順を図20に示す。
[B-4] Automatic adjustment of the positional relationship of the relationship between the force plates Two or more motion analysis cameras in which the relationship between the cameras (inter-camera distance / camera direction) is fixed, two or more force plates, The positional relationship of the relationship between the force plates is automatically adjusted using an apparatus including two or more plate covers provided with three markers. Each plate cover can place a marker at the same position as the corresponding force plate, and in one plate cover, the distance between the three markers is different. Further, the plate covers can be distinguished from each other by making the distance between at least one marker (the length of one side connecting the markers) different between the plate covers. Three marker distance sets for each plate cover are stored in the storage unit. FIG. 20 shows a procedure for automatically adjusting the setting file that defines the force plate position.

(1)フォースプレートの座標系と3次元動作計測装置の座標系は既に一致しているものとする。また、社内で校正した際のフォースプレート上のマーカー位置情報、及び、フォースプレートの位置情報は記憶部に記憶されている。各フォースプレートの位置情報は、基準位置(例えば、図3)にあるフォースプレートを原点回りに一定角度回転させた後に平行移動した時のフォースプレートの回転角、平行移動のベクトルによって規定される。例えば、第1のフォースプレート、第2のフォースプレートがある場合に、社内校正時に、設定ファイルで予め設定した位置に合わせて第1のフォースプレート、第2のフォースプレートが置かれ、各フォースプレートの設定ファイルにおいて、フォースプレートの位置を特定する回転角度及び平行移動距離が設定されており、これらの情報は記憶部に記憶されている。第1のフォースプレート上のマーカーの座標、第2のフォースプレートのマーカーの座標は、それぞれ、カメラユニットによって撮影された複数枚の画像に基づいて計算され、記憶部に記憶される。あるいは、フォースプレートの座標系と3次元動作分析の座標系が一致した状態において、予め設定した所定位置にフォースプレートが位置する時の、当該フォースプレート上のマーカー座標を取得しておき、当該マーカー座標を予め記憶部に記憶させておいてもよい。 (1) It is assumed that the coordinate system of the force plate and the coordinate system of the three-dimensional motion measuring apparatus are already in agreement. Further, marker position information on the force plate and position information of the force plate when calibrated in-house are stored in the storage unit. The position information of each force plate is defined by the rotation angle of the force plate when the force plate at the reference position (for example, FIG. 3) is rotated around the origin by a certain angle and then translated, and the vector of the translation. For example, when there are a first force plate and a second force plate, the first force plate and the second force plate are placed at the position preset in the setting file at the time of in-house calibration. In the setting file, the rotation angle and the parallel movement distance for specifying the position of the force plate are set, and these pieces of information are stored in the storage unit. The coordinates of the marker on the first force plate and the coordinates of the marker on the second force plate are calculated based on a plurality of images photographed by the camera unit and stored in the storage unit. Alternatively, when the coordinate system of the force plate and the coordinate system of the three-dimensional motion analysis coincide with each other, the marker coordinates on the force plate when the force plate is located at a predetermined position set in advance are acquired, and the marker The coordinates may be stored in the storage unit in advance.

(2)1枚目の第1のフォースプレートについては3次元動作計測装置の座標系とプレートの座標系の合せ込みで一致しているものとする。 (2) For the first first force plate, it is assumed that the coordinate system of the three-dimensional motion measuring apparatus matches the coordinate system of the plate.

(3)2枚目の第2のフォースプレートについて、各プレートカバーのマーカー間座標が異なることを利用して、第2のフォースプレートのプレートカバーのマーカーを同定し、第2のフォースプレートのプレートカバー上の3つのマーカーのマーカー座標値を得る。 (3) For the second second force plate, utilizing the fact that the coordinates between the markers of each plate cover are different, the marker of the plate cover of the second force plate is identified, and the plate of the second force plate Get the marker coordinate values of the three markers on the cover.

(4)このマーカー座標値と設定された座標値(社内校正時に取得されたマーカー座標値)を用いて以下に述べる計算を実行することで、第2のフォースプレートの基準位置(図3参照)に対する回転角と平行移動量を計算することができる。 (4) By executing the calculation described below using this marker coordinate value and the set coordinate value (marker coordinate value acquired during in-house calibration), the reference position of the second force plate (see FIG. 3) The rotation angle and translation amount with respect to can be calculated.

(5)3枚目以降のフォースプレート(第3のフォースプレート、第4のフォースプレート、・・・)についても、第2のフォースプレートと同様に計算し、回転角と平行移動のベクトルを計算する。より具体的な例では、4枚のフォースプレートがある場合に、各フォースプレートに対応して4枚のプレートカバーが用意される。各プレートカバーには3つのマーカーが設けてあり、かつ、各プレートカバーのマーカーは互いに識別可能となっている。床面に4枚のフォースプレートを置き、各フォースプレートにプレートカバーを被着した状態をカメラで撮影して得られたカメラ画像において、各フォースプレートに対応するマーカーを識別して同定すると共に、各マーカー座標を取得する。プレートカバー毎にマーカー座標の変位量(予め設定された参照座標値からの)から回転角、平行移動のベクトルを取得する。 (5) The third and subsequent force plates (third force plate, fourth force plate,...) Are also calculated in the same manner as the second force plate, and the rotation angle and translation vector are calculated. To do. In a more specific example, when there are four force plates, four plate covers are prepared corresponding to each force plate. Each plate cover is provided with three markers, and the markers on each plate cover are distinguishable from each other. In the camera image obtained by placing four force plates on the floor and photographing the state where the plate cover is attached to each force plate with a camera, the marker corresponding to each force plate is identified and identified, Get each marker coordinate. For each plate cover, the rotation angle and translation vector are acquired from the displacement amount of the marker coordinate (from the preset reference coordinate value).

計算方法について説明する。Xを平行移動ベクトルとすると、
となる。
また、
とすると、
回転角Rotは、
となる。
ここで、
:回転角が0の状態 → フォースプレート位置合わせ実行時の回転行列
:回転角が0の状態 → 社内校正時の回転行列
C:フォースプレート座標系の原点 → 社内校正時のフォースプレート位置への平行移動ベクトル
B:フォースプレート座標系の原点 → フォースプレート位置合わせ実行時のフォースプレート位置への平行移動ベクトル
である。
このときにフォースプレートは水平に置かれていることを仮定している。
A calculation method will be described. If X is a translation vector,
It becomes.
Also,
Then,
The rotation angle Rot is
It becomes.
here,
R 1 : Rotation angle is 0 → Rotation matrix when executing force plate alignment R 2 : Rotation angle is 0 → Rotation matrix during in-house calibration C: Origin of force plate coordinate system → Force plate during in-house calibration Translation vector B to position: origin of force plate coordinate system → translation vector to force plate position when executing force plate alignment.
At this time, it is assumed that the force plate is placed horizontally.

具体的にはソフト内に設定されたプレート上の3点のマーカー座標が計測時には下のように移ったとする。
Specifically, it is assumed that the marker coordinates of three points on the plate set in the software have moved as follows at the time of measurement.

p1からp2への単位ベクトルを
p1からp2へのベクトルとp1からp3へのベクトルの法線ベクトルを
v1とv2の法線ベクトルを
とするとき、
the unit vector from p 1 to p 2
The normal vector of the vector from p 1 to p 2 and the vector from p 1 to p 3
v 1 and v 2 normal vectors
And when

p1’からp2’への単位ベクトルを
p1’からp2’へのベクトルとp1’からp3’へのベクトルの法線ベクトルを
v1’とv2’の法線ベクトルを
とするとき、
the unit vector from p 1 'to p 2 '
Normal vector of p 1 'to p 2 ' vector and p 1 'to p 3 ' vector
normal vector of v 1 'and v 2 '
And when

また、
C:プレート座標系の原点 → 社内校正時のプレート位置への平行移動ベクトル
B:プレート座標系の原点 → プレート位置合わせ実行時のプレート位置への平行移動ベクトル
Also,
C: Origin of plate coordinate system → Parallel vector to plate position during internal calibration B: Origin of plate coordinate system → Parallel vector to plate position when executing plate alignment

[B−5]3次元動作分析システムのセッティングにおけるマーカー座標の変位情報の利用
フォースプレート上のマーカー座標の変位情報の利用態様について、図17を参照しつつ説明する。フォースプレート座標系において、フォースプレートの位置は、設定ファイルの設定事項によって規定される。具体的には、基準位置(回転角0、平行移動量0)に対する回転角、平行移動量によってフォースプレートの位置が決定される。基準位置を図5に例示する。第1の空間において、設定ファイルで規定された位置(第1の回転角・平行移動量)に合致するようにフォースプレートを第1の位置に置くことで、第1の空間に置かれたフォースプレートの位置と設定ファイル上の位置が対応する。この状態で、3次元計測装置(動作分析)の座標系がフォースプレートの座標系と一致するように校正を行ってカメラパラメーターを取得する。フォースプレートの第1の位置の位置情報(第1の回転角・平行移動量)、取得したカメラパラメーターは記憶部に記憶される。
[B-5] Use of marker coordinate displacement information in setting of three-dimensional motion analysis system The use mode of marker coordinate displacement information on the force plate will be described with reference to FIG. In the force plate coordinate system, the position of the force plate is defined by the setting items of the setting file. Specifically, the position of the force plate is determined by the rotation angle and the parallel movement amount with respect to the reference position (rotation angle 0, parallel movement amount 0). The reference position is illustrated in FIG. A force placed in the first space by placing the force plate at the first position so as to match the position (first rotation angle / translation amount) defined in the setting file in the first space. The position of the plate corresponds to the position on the setting file. In this state, the camera parameters are acquired by performing calibration so that the coordinate system of the three-dimensional measuring apparatus (motion analysis) matches the coordinate system of the force plate. The position information (first rotation angle / translation amount) of the first position of the force plate and the acquired camera parameters are stored in the storage unit.

第1の位置に置かれたフォースプレートのカメラ画像と取得したカメラパラメーターを用いて、第1の位置にあるフォースプレート上のマーカーの位置情報を第1の座標値として取得し、記憶部に記憶する。第1の空間において、3次元計測装置(動作分析)の座標系はフォースプレートの座標系と一致しており、第1の座標値のXY座標値は、3次元計測装置(動作分析)の座標系、フォースプレートの座標系において一致する。また、第1の空間において、フォースプレートの位置情報(第1の回転角・平行移動量)とフォースプレート上のマーカーの位置情報(第1の座標値)は対応している。 Using the camera image of the force plate placed at the first position and the obtained camera parameters, the position information of the marker on the force plate at the first position is obtained as the first coordinate value and stored in the storage unit To do. In the first space, the coordinate system of the three-dimensional measuring device (motion analysis) matches the coordinate system of the force plate, and the XY coordinate value of the first coordinate value is the coordinate of the three-dimensional measurement device (motion analysis). In the coordinate system of the system and force plate. In the first space, the position information (first rotation angle / parallel movement amount) of the force plate and the position information (first coordinate value) of the marker on the force plate correspond to each other.

第2の空間において3次元計測装置(動作分析)の座標系とフォースプレートの座標系が一致している場合について説明する。第2の空間において、フォースプレートを第2の位置に置く。第2の位置に置かれたフォースプレートのカメラ画像と取得したカメラパラメーターを用いて、第2の位置にあるフォースプレート上のマーカーの位置情報を第2の座標値として取得し、記憶部に記憶する。 A case will be described in which the coordinate system of the three-dimensional measuring device (motion analysis) and the coordinate system of the force plate match in the second space. In the second space, the force plate is placed in the second position. Using the camera image of the force plate placed at the second position and the obtained camera parameters, the position information of the marker on the force plate at the second position is obtained as the second coordinate value and stored in the storage unit To do.

第1の空間の第1の位置での第1の座標値と第2の空間の第2の位置での第2の座標値との変位情報から、第1の位置→第2の位置への回転角、平行移動量を調整量として取得する。設定ファイルの第1の空間の第1の位置での第1の回転角・平行移動量と取得した調整量とから第2の空間の第2の位置での第2の回転角・平行移動量を計算し、設定ファイルを自動設定することができる。 From the displacement information of the first coordinate value at the first position in the first space and the second coordinate value at the second position in the second space, from the first position to the second position The rotation angle and parallel movement amount are acquired as adjustment amounts. The second rotation angle / translation amount at the second position in the second space from the first rotation angle / translation amount at the first position in the first space of the setting file and the acquired adjustment amount. Can be calculated and the configuration file can be set automatically.

第2の空間において3次元計測装置(動作分析)の座標系とフォースプレートの座標系が一致していない場合について説明する。第2の空間において、フォースプレートを第2の位置に置く。第2の位置に置かれたフォースプレートのカメラ画像と取得したカメラパラメーターを用いて、第2の位置にあるフォースプレート上のマーカーの位置情報を第2の座標値として取得し、記憶部に記憶する。 A case will be described where the coordinate system of the three-dimensional measuring device (motion analysis) and the coordinate system of the force plate do not match in the second space. In the second space, the force plate is placed in the second position. Using the camera image of the force plate placed at the second position and the obtained camera parameters, the position information of the marker on the force plate at the second position is obtained as the second coordinate value and stored in the storage unit To do.

第1の空間(動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致)における第1座標値と、第2の空間(動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が不一致)における第2座標値との差は、第2の空間におけるその時点の動作分析の座標系と、第2の空間においてフォースプレートの座標系と一致した時の動作分析の座標系とのズレに対応する。したがって、第2の位置に置かれたフォースプレートのカメラ画像から計算される第2の座標値が第1の座標値と一致するように、第1の空間で取得されたカメラパラメーターを変換することで、第2の空間における動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させることができる(結果として、設定ファイルにおける第2の位置での第2回転角・平行移動量は、第1の位置での第1回転角・平行移動量と同じ位置となるように自動設定される。)。フォースプレートが複数枚ある場合に、変換されたカメラパラメーターを用いて取得した第2の座標値と第1の座標値との変位情報を用いて2枚目以降のフォースプレートの設定ファイルを自動設定することができる。 A first coordinate value in the first space (the coordinate system of the motion analysis and the coordinate system of the force plate match) and a second coordinate value in the second space (the coordinate system of the motion analysis and the coordinate system of the force plate do not match) Corresponds to a difference between the coordinate system of the motion analysis at that time in the second space and the coordinate system of the motion analysis when the coordinate system of the force plate coincides with the coordinate system of the force plate in the second space. Therefore, transforming the camera parameters acquired in the first space so that the second coordinate value calculated from the camera image of the force plate placed at the second position matches the first coordinate value. Thus, the coordinate system of the motion analysis in the second space can be made to coincide with the coordinate system of the force plate (as a result, the second rotation angle / translation amount at the second position in the setting file is (It is automatically set to be the same position as the first rotation angle and parallel movement amount at the position). When there are multiple force plates, the setting files for the second and subsequent force plates are automatically set using the displacement information between the second and first coordinate values obtained using the converted camera parameters. can do.

[B−6]全体の流れ
全体の流れについて、1つの実施形態に基づいて説明する。製造時に、1台のカメラユニット、1枚のフォースプレート、1枚のプレートカバー、キャリブレーションツール、を用意する。
[B-6] Overall Flow The overall flow will be described based on one embodiment. At the time of manufacture, one camera unit, one force plate, one plate cover, and a calibration tool are prepared.

第1のプレートカバーを被着した第1のフォースプレートを床面に設置し、カメラユニットの3台のカメラで撮影する。モニターに表示されたカメラ画像を見ながら、各カメラの方向を調整する。カメラの方向を決定した後で、カメラユニットのレーザーポインタから出射されるレーザー光線が第1のカバープレート上のターゲットに当たるように、レーザーポインタの角度を決定する。このようにして、カメラユニットにおける各カメラ及びレーザーポインタの配向を決定し固定する。 The first force plate with the first plate cover attached is placed on the floor surface and photographed with three cameras of the camera unit. Adjust the direction of each camera while viewing the camera image displayed on the monitor. After determining the direction of the camera, the angle of the laser pointer is determined so that the laser beam emitted from the laser pointer of the camera unit hits the target on the first cover plate. In this way, the orientation of each camera and laser pointer in the camera unit is determined and fixed.

カメラユニットにおける各カメラ及びレーザーポインタの配向を決定した時の第1のフォースプレートの位置に合わせてキャリブレーションツールを設置し、カメラ間の関係が固定された各カメラによってキャリブレーションツールを撮影することで、キャリブレーションツール上の基準点の位置及びカメラ画像における基準点の位置からカメラパラメーター(DLT係数)を取得して記憶部に記憶する。この時、3次元動作計測装置の座標系(第1座標系)とフォースプレートの座標系は一致している。また、プレートカバー上の3つのマーカーの座標値を取得して記憶部に記憶する。 A calibration tool is installed according to the position of the first force plate when the orientation of each camera and laser pointer in the camera unit is determined, and the calibration tool is photographed by each camera in which the relationship between the cameras is fixed. Thus, the camera parameter (DLT coefficient) is acquired from the position of the reference point on the calibration tool and the position of the reference point in the camera image, and stored in the storage unit. At this time, the coordinate system (first coordinate system) of the three-dimensional motion measuring apparatus and the coordinate system of the force plate are the same. Further, the coordinate values of the three markers on the plate cover are acquired and stored in the storage unit.

計測時に、カメラ間の関係およびレーザーポインタの方向が固定されたカメラユニット、2枚のフォースプレート、2枚のプレートカバー、を計測現場に搬入する。計測空間に第1のプレートカバーを被着した第1のフォースプレートを置き、第1のプレートカバー上のターゲットにレーザーポインタから出射されるレーザー光線が当たるように、カメラユニットの位置を決定する。この時、カメラ画像を表示するモニターを見る必要がない。 At the time of measurement, the camera unit in which the relationship between the cameras and the direction of the laser pointer are fixed, two force plates, and two plate covers are carried into the measurement site. The first force plate with the first plate cover attached is placed in the measurement space, and the position of the camera unit is determined so that the laser beam emitted from the laser pointer hits the target on the first plate cover. At this time, there is no need to look at the monitor that displays the camera image.

位置が決定されたカメラユニットの各カメラによって撮影された画像から第1のプレートカバー上の3つのマーカーを探索し、3つのマーカーの座標を計算して記憶部に記憶する。 Three markers on the first plate cover are searched from the images photographed by the cameras of the camera units whose positions are determined, and the coordinates of the three markers are calculated and stored in the storage unit.

製造時に取得された3つのマーカー座標と計測時に取得された3つのマーカー座標を用いて、3次元動作測定装置の製造時の座標系(第1座標系)を、測定時の座標系(第2座標系)に変換する。具体的には、製造時に取得されたカメラパラメーターを、製造時におけるマーカー座標及び測定時におけるマーカー座標を用いて、変換する。座標系の位置合わせの際に、製造時に取得したカメラパラメーターを作成し直さなくて良い。 Using the three marker coordinates acquired at the time of manufacture and the three marker coordinates acquired at the time of measurement, the coordinate system (first coordinate system) at the time of manufacturing the three-dimensional motion measuring apparatus is changed to the coordinate system at the time of measurement (second Coordinate system). Specifically, camera parameters acquired at the time of manufacture are converted using marker coordinates at the time of manufacture and marker coordinates at the time of measurement. When aligning the coordinate system, it is not necessary to recreate the camera parameters acquired at the time of manufacture.

さらに、第2のカバープレートを被着した第2のフォースプレートを計測空間に置く。第2のフォースプレートを置くタイミングは限定されず、第1のフォースプレートと第2のフォースプレートを同時に置いてもよい。位置が決定されたカメラユニットの各カメラによって撮影された画像から第2のプレートカバー上の3つのマーカーを探索し、3つのマーカーの座標を計算して記憶部に記憶する。第1のプレートカバー上の3つのマーカーと第2のプレートカバー上の3つのマーカーとは互いに識別可能である。 Further, the second force plate with the second cover plate attached is placed in the measurement space. The timing for placing the second force plate is not limited, and the first force plate and the second force plate may be placed simultaneously. Three markers on the second plate cover are searched from the images photographed by the cameras of the camera units whose positions are determined, and the coordinates of the three markers are calculated and stored in the storage unit. The three markers on the first plate cover and the three markers on the second plate cover are distinguishable from each other.

記憶部には、フォースプレート座標系における第2のフォースプレートの参照位置情報及びその時の第2のプレートカバー上の3つのマーカーの参照座標が記憶されており、実際に置かれた3つのマーカー座標とマーカーの参照座標から第2のフォースプレートの変位情報を取得し、第2のフォースプレートの参照位置情報と前記変位情報とから第2のフォースプレートの位置情報を取得する。第2のフォースプレートの移動距離や回転角度の実測、設定ファイルの手動変更を行う必要がない。 The storage unit stores the reference position information of the second force plate in the force plate coordinate system and the reference coordinates of the three markers on the second plate cover at that time, and the three marker coordinates actually placed The displacement information of the second force plate is acquired from the reference coordinates of the marker, and the position information of the second force plate is acquired from the reference position information of the second force plate and the displacement information. There is no need to actually measure the moving distance and rotation angle of the second force plate and manually change the setting file.

本実施形態に係る3次元動作分析システム(3次元動作計測装置とフォースプレートを備える)では、上述の方法及び装置の1つ以上を採用することによって、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系の位置合わせを簡便に行うことが可能となる。

In the three-dimensional motion analysis system (including the three-dimensional motion measurement device and the force plate) according to the present embodiment, the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the force plate are adopted by employing one or more of the above-described methods and devices. The coordinate system can be easily aligned.

Claims (17)

1枚以上のフォースプレートと、
前記フォースプレートに設けられ、カメラ画像を用いた画像処理により位置情報が検出できる認識手段であって、認識手段位置情報から当該フォースプレートの位置を特定可能な認識手段と、
前記フォースプレートを撮影して当該フォースプレートのカメラ画像を取得する複数のカメラと、
前記フォースプレートが第1の空間の第1の位置に置かれた時のフォースプレート座標系(前記第1の空間では、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している)における当該フォースプレートの第1の位置情報を設定する手段と、
前記フォースプレートが第1の空間の第1の位置に置かれた時の当該フォースプレートの認識手段位置情報を第1の認識手段位置情報として記憶する手段と、
前記フォースプレートが第2の空間の第2の位置に置かれた時のフォースプレートのカメラ画像から3次元動作分析の座標系における当該フォースプレートの認識手段位置情報を第2の認識手段位置情報として取得する手段と、
前記第1の認識手段位置情報と第2の認識手段位置情報の差異から、前記第1の認識手段位置情報に対する前記第2の認識手段位置情報変位情報を取得する手段と、
を備えた、フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティングに用いる装置。
One or more force plates,
Provided on the force plate, positional information by image processing using a camera image is a recognition means can detect, and capable of specifying recognition means the position of the force plate from the recognition unit position information,
A plurality of cameras that photograph the force plate and obtain a camera image of the force plate;
Force plate coordinate system when the force plate is placed at the first position in the first space (in the first space, the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide) Means for setting the first position information of the force plate at
Means for storing, as first recognition means position information , recognition means position information of the force plate when the force plate is placed at a first position in the first space;
A second recognizing means position information recognition means position information of the force plate from the force plates of the camera image in the coordinate system of the three-dimensional motion analysis when placed in the second position of the force plate is the second space Means to obtain,
Means for obtaining the displacement information of the first recognition means position information and the difference between the second recognition unit location information, the second recognition unit location information for said first recognition means position information,
A device used for setting a three-dimensional motion analysis system equipped with a force plate.
前記第2の空間では、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が不一致であり、
前記変位情報は、第2の空間における3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させることに用いられる、
請求項1に記載の装置。
In the second space, the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate are inconsistent,
The displacement information is used to match the coordinate system of the three-dimensional motion analysis in the second space with the coordinate system of the force plate.
The apparatus of claim 1.
前記第2の空間において、3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致しており、
前記変位情報は、フォースプレートの前記第1の位置情報と共に、第2の空間の第2の位置に置かれたフォースプレートの第2の位置情報の取得に用いられる、
請求項1に記載の装置。
In the second space, the coordinate system of the three-dimensional motion analysis coincides with the coordinate system of the force plate,
The displacement information is used to acquire the second position information of the force plate placed at the second position in the second space together with the first position information of the force plate.
The apparatus of claim 1.
カメラ間距離及び各カメラの方向が決定された複数のカメラと、
フォースプレートに設けられ、カメラ画像を用いた画像処理により位置情報が検出できる認識手段であって、認識手段位置情報から当該フォースプレートの位置を特定可能な認識手段と、
3次元動作分析の座標系が第1の空間に設置したフォースプレートの座標系に一致するように校正を行うことで取得した第1のカメラパラメーターを記憶する手段と、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している校正後の第1の空間において、前記第1の空間に設置したフォースプレートの第1の複数のカメラ画像と前記第1のカメラパラメーターを用いて取得された当該フォースプレートの認識手段の座標を第1座標値として記憶する手段と、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が不一致である第2の空間に設置したフォースプレートの第2の複数のカメラ画像と前記第1のカメラパラメーターを用いて、第2の空間における当該フォースプレートの認識手段の座標を第2座標値として取得する手段と、
前記第1座標値と前記第2座標値の差異から取得した前記第1座標値に対する前記第2座標値変位情報を用いて、第2の空間において、3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる手段と、
からなるフォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティング装置。
A plurality of cameras in which the distance between cameras and the direction of each camera are determined;
Provided force plate, positional information by image processing using a camera image is a recognition means can detect, and capable of specifying recognition means the position of the force plate from the recognition unit position information,
Means for storing the first camera parameters obtained by performing calibration so that the coordinate system of the three-dimensional motion analysis matches the coordinate system of the force plate installed in the first space;
In the first space after the calibration in which the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other, the first plurality of camera images of the force plate installed in the first space and the first plate Means for storing the coordinates of the means for recognizing the force plate acquired using the camera parameters as a first coordinate value;
Using the second plurality of camera images of the force plate installed in the second space where the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate do not match, and the first camera parameter, Means for acquiring the coordinates of the means for recognizing the force plate as a second coordinate value;
Using the displacement information of the second coordinate value with respect to the first coordinate value acquired from the difference between the first coordinate value and the second coordinate value, a coordinate system for three-dimensional motion analysis in the second space is used as a force plate. Means to match the coordinate system of
A setting device for a 3D motion analysis system equipped with a force plate.
前記3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる手段は、
前記第2の複数のカメラ画像と第2のカメラパラメーターを用いて計算したフォースプレートの認識手段の座標値が、前記第1座標値と一致するように、前記第1のカメラパラメーターを第2のカメラパラメーターに変換するものである、請求項4に記載の装置。
Means for matching the coordinate system of the three-dimensional motion analysis with the coordinate system of the force plate,
The first camera parameter is set to a second value so that the coordinate value of the force plate recognition means calculated using the second plurality of camera images and the second camera parameter matches the first coordinate value. The apparatus according to claim 4, wherein the apparatus converts to camera parameters.
複数枚のフォースプレートを備えており、
1枚目のフォースプレートに基づいて前記第2のカメラパラメーターが取得され、
2枚目以降の各フォースプレートがフォースプレート座標系の第1の位置にある時に、当該2枚目以降の各フォースプレートの位置情報を第1の位置情報として、当該2枚目以降の各フォースプレートの認識手段の座標を第1座標値として記憶する手段と、
第2空間に置かれた2枚目以降の各フォースプレートの認識手段の座標を前記第2のカメラパラメーターを用いて第2座標値として取得する手段と、
2枚目以降の各フォースプレートの前記第1座標値から前記第2座標値への変位情報と前記第1の位置情報に基づいて、第2空間における2枚目以降の各フォースプレートの位置情報を取得する手段と、
を備えた、請求項5に記載の装置。
It has multiple force plates,
The second camera parameter is acquired based on the first force plate,
When the second and subsequent force plates are at the first position in the force plate coordinate system, the position information of the second and subsequent force plates is used as the first position information, and the second and subsequent forces are displayed. Means for storing the coordinates of the plate recognition means as a first coordinate value;
Means for acquiring the coordinates of the recognition means of each of the second and subsequent force plates placed in the second space as the second coordinate value using the second camera parameter;
Wherein the displacement information to the second coordinate values from said first coordinate value of each force plate of the second and subsequent sheets based on the first position information, position information of each force plate of the second and subsequent sheets in the second space Means for obtaining
The apparatus of claim 5 comprising:
前記複数のカメラは、個別に方向調整可能に装着された複数のカメラと、方向調整可能に装着された一つ又は複数の可視光線出射部と、からなるカメラユニットから構成されており、
前記フォースプレートには、前記可視光線出射部から出射された可視光線のターゲットが設けてあ
前記第1の空間での校正に先立って、フォースプレートを含む空間を撮影するように各カメラの方向を調整して決定した状態で、一つ又は複数の可視光線出射部から出射された可視光線が前記フォースプレートのターゲットに当たるように、当該可視光線出射部の方向を決定し、前記第2の空間でのフォースプレートの撮影に先立って、フォースプレートのターゲットに一つ又は複数の可視光線出射部から出射された可視光線が当たるように、前記カメラユニットを位置決めするようになっている、
請求項4〜6いずれか1項に記載の装置。
The plurality of cameras is composed of a camera unit including a plurality of cameras mounted so as to be individually adjustable in direction and one or a plurality of visible light emitting units mounted so as to be adjusted in direction.
Wherein the force plate, Ri Ah provided with a visible light targets that are emitted from the visible light emitting portion,
Prior to calibration in the first space, visible light emitted from one or more visible light emitting units in a state determined by adjusting the direction of each camera so as to photograph the space including the force plate. Determine the direction of the visible light emitting portion so that the target of the force plate is hit, and prior to photographing the force plate in the second space, one or more visible light emitting portions are applied to the target of the force plate. The camera unit is positioned so that the visible light emitted from
The apparatus according to any one of claims 4 to 6.
前記ターゲットは、フォースプレートに着脱可能に被着されるプレートカバーに設けてある、請求項7に記載の装置。   The apparatus according to claim 7, wherein the target is provided on a plate cover that is detachably attached to the force plate. 前記認識手段は、フォースプレートに着脱可能に被着されるプレートカバーに設けてある、請求項4〜8いずれか1項に記載の装置。   The apparatus according to any one of claims 4 to 8, wherein the recognition means is provided on a plate cover that is detachably attached to the force plate. カメラ間距離及び各カメラの方向が決定された複数のカメラと、
フォースプレートに設けられ、カメラ画像を用いた画像処理により位置情報が検出できる認識手段であって、認識手段位置情報から当該フォースプレートの位置を特定可能な認識手段と、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している第1の空間において、前記フォースプレートがフォースプレート座標系の第1の位置にある時に、当該フォースプレートの位置情報を第1の位置情報として、当該フォースプレートの認識手段の座標を第1座標値として記憶する手段と、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している第2の空間において、前記フォースプレートの認識手段の座標を第2座標値として取得する手段と、
前記第1座標値と前記第2座標値の差異から取得した前記第1座標値から前記第2座標値への変位情報と前記第1の位置情報に基づいて、前記第2の空間における前記フォースプレートの第2の位置情報を取得する手段と、
からなるフォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティング装置。
A plurality of cameras in which the distance between cameras and the direction of each camera are determined;
Recognizing means provided on the force plate and capable of detecting position information by image processing using a camera image, wherein the recognizing means can identify the position of the force plate from the recognizing means position information ;
In the first space in which the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide, when the force plate is at the first position of the force plate coordinate system, the position information of the force plate is first Means for storing the coordinates of the means for recognizing the force plate as the first coordinate value,
Means for acquiring, as a second coordinate value, the coordinates of the means for recognizing the force plate in a second space in which the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other;
The force in the second space based on displacement information from the first coordinate value to the second coordinate value obtained from a difference between the first coordinate value and the second coordinate value and the first position information. Means for obtaining second position information of the plate;
A setting device for a 3D motion analysis system equipped with a force plate.
前記認識手段は、フォースプレートに着脱可能に被着されるプレートカバーに設けてある、請求項10に記載の装置。   The apparatus according to claim 10, wherein the recognition means is provided on a plate cover that is detachably attached to the force plate. フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティングにおいて、3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる方法であって、
前記3次元動作分析システムは、カメラ間距離及び各カメラの方向が決定された複数のカメラを備えており、
前記フォースプレートには、カメラ画像を用いた画像処理により位置情報が検出できる認識手段であって、認識手段位置情報から当該フォースプレートの位置を特定可能な認識手段が設けてあり、
3次元動作分析の座標系が第1の空間に設置したフォースプレートの座標系に一致するように校正を行うことで第1のカメラパラメーターを取得して記憶し、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している校正後の第1の空間において、前記第1の空間に設置したフォースプレートの第1の複数のカメラ画像と前記第1のカメラパラメーターを用いて当該フォースプレートの認識手段の座標を第1座標値として取得して記憶し、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が不一致である第2の空間に設置したフォースプレートの第2の複数のカメラ画像と前記第1のカメラパラメーターを用いて、第2の空間における当該フォースプレートの認識手段の座標を第2座標値として取得し、
前記第1座標値と前記第2座標値の差異から取得した前記第1座標値と前記第2座標値との変位情報を用いて、第2の空間において、3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させる、
フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティング方法。
In the setting of a three-dimensional motion analysis system equipped with a force plate, a method of matching the coordinate system of the three-dimensional motion analysis with the coordinate system of the force plate,
The three-dimensional motion analysis system includes a plurality of cameras in which a distance between cameras and a direction of each camera are determined,
The force plate is a recognition unit capable of detecting position information by image processing using a camera image, and is provided with a recognition unit capable of specifying the position of the force plate from the recognition unit position information .
The first camera parameter is acquired and stored by performing calibration so that the coordinate system of the three-dimensional motion analysis matches the coordinate system of the force plate installed in the first space,
In the first space after the calibration in which the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other, the first plurality of camera images of the force plate installed in the first space and the first plate Using the camera parameters, the coordinates of the force plate recognition means are acquired and stored as first coordinate values,
Using the second plurality of camera images of the force plate installed in the second space where the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate do not match, and the first camera parameter, The coordinate of the recognition means of the force plate is acquired as the second coordinate value,
Using the displacement information of the first coordinate value obtained from the difference of the second coordinate value and the first coordinate values and the second coordinate value, in the second space, the coordinate system of the three-dimensional motion analysis Force Match the coordinate system of the plate,
Setting method of 3D motion analysis system with force plate.
前記3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させるステップは、
前記第2の複数のカメラ画像と第2のカメラパラメーターを用いて計算したフォースプレートの認識手段の座標値が、前記第1座標値と一致するように、前記第1のカメラパラメーターを第2のカメラパラメーターに変換するものである、請求項12に記載の方法。
The step of matching the coordinate system of the three-dimensional motion analysis with the coordinate system of the force plate includes:
The first camera parameter is set to a second value so that the coordinate value of the force plate recognition means calculated using the second plurality of camera images and the second camera parameter matches the first coordinate value. 13. A method according to claim 12, wherein the method converts to camera parameters.
前記第2空間において、複数枚のフォースプレートが設置され、
1枚目のフォースプレートに基づいて前記第2のカメラパラメーターが取得され、
2枚目以降の各フォースプレートがフォースプレート座標系の第1の位置にある時に、当該2枚目以降の各フォースプレートの位置情報が第1の位置情報として、当該2枚目以降の各フォースプレートの認識手段の座標が第1座標値として記憶されており、
2枚目以降の各フォースプレートの認識手段の座標を前記第2のカメラパラメーターを用いて第2座標値として取得し、
2枚目以降の各フォースプレートの認識手段の前記第1座標値から前記第2座標値への変位情報と前記第1の位置情報に基づいて、第2座標系における2枚目以降の各フォースプレートの位置情報を取得する、請求項13に記載の方法。
In the second space, a plurality of force plates are installed,
The second camera parameter is acquired based on the first force plate,
When the second and subsequent force plates are at the first position in the force plate coordinate system, the position information of the second and subsequent force plates is the first position information, and the second and subsequent force plates are the first position information. The coordinates of the plate recognition means are stored as the first coordinate value,
The coordinates of the recognition means of the second and subsequent force plates are acquired as second coordinate values using the second camera parameter,
Based on the displacement information from the first coordinate value to the second coordinate value of the second and subsequent force plate recognition means and the first position information, the second and subsequent forces in the second coordinate system. The method according to claim 13, wherein the position information of the plate is obtained.
前記複数のカメラは、個別に方向調整可能に装着された複数のカメラと、方向調整可能に装着された一つ又は複数の可視光線出射部と、からなるカメラユニットから構成されており、
前記フォースプレートには、前記一つ又は複数の可視光線出射部から出射された可視光線のターゲットが設けてあり、
前記第1の空間での校正に先立って、フォースプレートを含む空間を撮影するように各カメラの方向を調整して決定した状態で、一つ又は複数の可視光線出射部から出射された可視光線が前記フォースプレートのターゲットに当たるように、当該可視光線出射部の方向を決定し、
前記第2の空間でのフォースプレートの撮影に先立って、フォースプレートのターゲットに一つ又は複数の可視光線出射部から出射された可視光線が当たるように、前記カメラユニットを位置決めする、請求項12〜14いずれか1項に記載の方法。
The plurality of cameras is composed of a camera unit including a plurality of cameras mounted so as to be individually adjustable in direction and one or a plurality of visible light emitting units mounted so as to be adjusted in direction.
The force plate is provided with a target of visible light emitted from the one or more visible light emitting parts,
Prior to calibration in the first space, visible light emitted from one or more visible light emitting units in a state determined by adjusting the direction of each camera so as to photograph the space including the force plate. Determine the direction of the visible light emitting portion so that the target hits the target of the force plate,
The camera unit is positioned so that visible light emitted from one or a plurality of visible light emitting units hits a target of the force plate prior to imaging of the force plate in the second space. The method of any one of -14.
フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティングにおいて、フォースプレートの位置情報を自動設定する方法であって、
前記3次元動作分析システムは、カメラ間距離及び各カメラの方向が決定された複数のカメラを備えており、
前記フォースプレートには、カメラ画像を用いた画像処理により位置情報が検出できる認識手段であって、認識手段位置情報から当該フォースプレートの位置を特定可能な認識手段が設けてあり、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している第1の空間において、前記フォースプレートがフォースプレート座標系の第1の位置にある時に、当該フォースプレートの位置情報が第1の位置情報として、当該フォースプレートの認識手段の座標が第1座標値として記憶されており、
3次元動作分析の座標系とフォースプレートの座標系が一致している第2の空間において、前記フォースプレートの認識手段の座標を第2座標値として取得し、
前記第1座標値と前記第2座標値の差異から取得した前記第1座標値から前記第2座標値への変位情報と前記第1の位置情報に基づいて、第2の空間におけるフォースプレートの第2の位置情報を取得することで、第2の空間におけるフォースプレートの位置情報を自動設定する、
フォースプレートを備えた3次元動作分析システムのセッティング方法。
In the setting of a three-dimensional motion analysis system equipped with a force plate, a method for automatically setting the position information of the force plate,
The three-dimensional motion analysis system includes a plurality of cameras in which a distance between cameras and a direction of each camera are determined,
The force plate is a recognition unit capable of detecting position information by image processing using a camera image, and is provided with a recognition unit capable of specifying the position of the force plate from the recognition unit position information .
In the first space where the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other, when the force plate is at the first position of the force plate coordinate system, the position information of the force plate is the first. As the position information, the coordinates of the recognition means of the force plate are stored as the first coordinate value,
In the second space where the coordinate system of the three-dimensional motion analysis and the coordinate system of the force plate coincide with each other, the coordinates of the recognition means of the force plate are acquired as second coordinate values,
Based on the displacement information from the first coordinate value to the second coordinate value acquired from the difference between the first coordinate value and the second coordinate value and the first position information, the force plate in the second space By acquiring the second position information, the position information of the force plate in the second space is automatically set.
Setting method of 3D motion analysis system with force plate.
前記第2の空間において、前記フォースプレートの認識手段の第2座標値を取得する前に、3次元動作分析の座標系をフォースプレートの座標系に一致させるステップが実行される、請求項16に記載の方法。   The step of matching the coordinate system of the three-dimensional motion analysis with the coordinate system of the force plate is performed before obtaining the second coordinate value of the force plate recognition means in the second space. The method described.
JP2012027871A 2012-02-11 2012-02-11 Setting apparatus and method for three-dimensional motion analysis system with force plate Active JP5564065B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012027871A JP5564065B2 (en) 2012-02-11 2012-02-11 Setting apparatus and method for three-dimensional motion analysis system with force plate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012027871A JP5564065B2 (en) 2012-02-11 2012-02-11 Setting apparatus and method for three-dimensional motion analysis system with force plate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013162911A JP2013162911A (en) 2013-08-22
JP5564065B2 true JP5564065B2 (en) 2014-07-30

Family

ID=49174694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012027871A Active JP5564065B2 (en) 2012-02-11 2012-02-11 Setting apparatus and method for three-dimensional motion analysis system with force plate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5564065B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116068609B (en) * 2023-03-09 2023-05-30 中国科学院合肥物质科学研究院 Space position calibration method and device for flexural spectrometer in vacuum environment

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10149445A (en) * 1996-11-19 1998-06-02 Image Joho Kagaku Kenkyusho Body motion analysis visualization device
JP2004344418A (en) * 2003-05-22 2004-12-09 Anima Kk Three-dimensional motion analyzing device
JP4863365B2 (en) * 2006-05-31 2012-01-25 アニマ株式会社 Motion analysis system, motion analysis device, and program
JP5427679B2 (en) * 2010-04-13 2014-02-26 アニマ株式会社 Floor reaction force measurement system and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013162911A (en) 2013-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5922572B2 (en) Practical 3D vision system apparatus and method
JP5714232B2 (en) Calibration apparatus and method for confirming accuracy of parameters for three-dimensional measurement
US6590669B1 (en) Method for optically detecting the shape of objects
JP4976402B2 (en) Method and apparatus for practical 3D vision system
JP5467404B2 (en) 3D imaging system
JP4886560B2 (en) Information processing apparatus and information processing method
CN102798350B (en) Method, device and system for measuring deflection of arm support
JP5270670B2 (en) 3D assembly inspection with 2D images
JP6594129B2 (en) Information processing apparatus, information processing method, and program
WO2022111105A1 (en) Intelligent visual 3d information acquisition apparatus with free posture
CN102788572B (en) Method, device and system for measuring attitude of engineering machinery lifting hook
JP2009053147A (en) Three-dimensional measuring method and three-dimensional measuring device
KR20100087083A (en) System and method for three-dimensional measurment of the shape of material object
CN102778207A (en) Method, device and system for measuring stress strain of structural member
JP2014211404A (en) Motion capture method
KR20140003265A (en) Method for measuring movement angle of joint
JP2001148025A5 (en)
JP7119584B2 (en) Three-dimensional measuring device, position display method and program for three-dimensional measuring device
Yamauchi et al. Calibration of a structured light system by observing planar object from unknown viewpoints
JP5564065B2 (en) Setting apparatus and method for three-dimensional motion analysis system with force plate
CN112254676B (en) Portable intelligent 3D information acquisition equipment
JP6043974B2 (en) Three-dimensional position measuring device, three-dimensional measuring device, and three-dimensional position measuring program
JP2005106491A (en) System for measuring three-dimensional shape of head part
JP2019207153A (en) Simulation device, simulation method, and program
Karan Accuracy improvements of consumer-grade 3D sensors for robotic applications

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140422

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140516

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140610

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140613

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5564065

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250