加速度センサを用いたリアルタイム競泳コーチングシステムの開発
生産システム工学専攻 松本 知佳
Development of Realtime Coaching System
for Swimmer using Acceleration Sensor
Chika MATSUMOTO
Advanced Course of Production System Engineering, National Institute of Technology, Toba College
Abstract
The objective of this research is to develop a system which enables athlete swimmers and coaches to understand swimming
motion in their training easily. Coaches will be able to grasp visually the real time situation of the swimmer with this system.
This system is composed of an analytical PC, acceleration sensor and information display unit. In this system, the analytical PC
is located on poolside, and coach simply watches the software screen. Information display unit is installed in bottom of pool.
The swimmer wears a tri-axial acceleration sensing unit. And this unit continues transmitting their acceleration value to PC in
real time from water by wireless communication.
PC analyzes pitch information, estimated velocity and assist information from this acceleration value. From this pitch
information, coaches can grasp the state of the swimmer details such as estimated speed and time of each stroke of the swimmer.
This is because a PC finds the correlation between acquired data in real time which every 1 acquires acceleration values and
comparison data. Velocity estimation information is found by integrating acceleration. And PC converts these information into
graph and definite advice, then displays the result that understandable visually. From the above, this system performs coaching
assist of swimming race in real time.
Keywords:
Swimming Motion, Acceleration, Underwater Wireless Communication, Sports Engineering1. は じ め に
近 年 に お け る 競 泳 ト レ ー ニ ン グ の 現 場 で は ， 単 に 泳 者 が 練 習 メ ニ ュ ー を こ な す だ け で な く ， 泳 者 の 泳 動 作 （ 泳 ぎ の フ ォ ー ム ） を 正 確 か つ 詳 細 に 把 握 し ， よ り 速 く 泳 ぐ た め の 方 法 を 分 析 す る こ と が 重 要 視 さ れ て い る ． こ の 要 求 を 満 た す シ ス テ ム と し て ， 泳 者 の 体 に 装 着 し て 泳 動 作 の 計 測 を 行 う ウ エ ア ラ ブ ル タ イ プ の 泳 動 作 解 析 シ ス テ ム が 開 発・研 究 さ れ て い る [1][2]．し かし ，こ れ ら の シ ス テ ム は 通 常 泳 者 が 泳 ぎ 終 わ っ た 後 に 泳 動 作 の 分 析 を 行 う も の で あ り ， リ ア ル タ イ ム 性 （ 泳 者 が 泳 い で い る 最 中 に コ ー チ ン グ を 実 施 ） に 欠 け る ． 現 在 ， 競 泳 の 練 習 中 に 泳 者 の 状 態 を リ ア ル タ イ ム に 閲 覧 で き る シ ス テ ム は 存 在 す る [3]が ，加 速度波 形の 表示 のみで あ る た め 利 用 者 は 泳 者 の ピ ッ チ や 速 度 の 増 減 を 把 握 し づ ら い ． そ こ で 我 々 は ， コ ー チ が PC 上の ソフ トウェ ア 画 面 を ひ と 目 見 た だ け で ， 泳 者 の 状 態 を リ ア ル タ イ ム に 把 握 で き る 競 泳 コ ー チ ン グ シ ス テ ム の 開 発 を 行 っ て い る ． 本 シ ス テ ム は 泳 者 の 体 の 一 部 （ 腰 部 ） に 取 り 付 け ら れ た 測 定 装 置 か ら 無 線 通 信 に よ り 三 軸 の 加 速 度 情 報 を 取 得 し ，PC に て解 析する ．本 シ ステ ムを 用いれ ば，コ ー チ は ソ フ ト ウ ェ ア 画 面 を 閲 覧 す る だ け で 泳 者 の ス ト ロ ー ク ご と の 時 間 や 速 度 増 減 な ど の 詳 細 な 泳 者 の 状 態 を 把 握 で き る ． 本 シ ス テ ム は 視 覚 的 に 理 解 し や す い グ ラ フ な ど で の 表 示 を 行 う だ け で な く ， リ ア ル タ イ ム の 映 像 も 表 示 す る こ と に よ り ， コ ー チ が 泳 者 に 対 し て リ ア ル タ イ ム に ア ド バ イ ス を 行 う こ と を 可 能 と し た ． ま た ， 観 測 し た 加 速 度 デ ー タ や 撮 影 し た 映 像 ， 分 析 内 容 は シ ス テ ム に 保 存 で き ， 後 か ら 確 認 す る こ と が 可 能 で あ る .つ ま り 本 シ ス テ ム は リ ア ル タ イ ム に コ ー チ ン グ す る こ と は も ち ろ ん ，練 習 後 の 確 認 も 可 能 と し て い る .2. 競 泳 コ ー チ ン グ シ ス テム の 概 要
本 シ ス テ ム は ， コ ー チ 用 端 末 と し て デ ー タ 分 析 ・ 表 示 用 PC，泳者 に取り 付け る加 速度測 定装 置，泳 者に情 報 を 提 示 す る 電 光 掲 示 板 ， 映 像 記 録 の た め の カ メ ラ よ り 構 成 さ れ る ． 本 シ ス テ ム で の 処 理 の 流 れ は 図 1 の① か ら ⑥ の 手 順 で あ る ． 泳 者 は 測 定 装 置 を 腰 部 に 装 着 し た 状 態 で 泳 ぐ ． こ の 時 ， 測 定 装 置 か ら は 泳 者 の 泳 ぎ の デ ー タ（ 加 速 度 情 報 ）が 陸 上 の デ ー タ 分 析・表 示 用 PC に 対 し て リ ア ル タ イ ム に 無 線 で 送 信 さ れ 分 析 さ れ る ． 陸 上 の コ ー チ は 泳 者 の リ ア ル タ イ ム な 加 速 度 情 報 と 分 析 内 容 を 閲 覧 し ， コ ー チ ン グ を 音 声 ま た は プ ー ル 底 に 設 置 し た 電 光 掲 示 板 に 表 示 す る こ と に よ り ， 泳 者 に 対す る リ ア ル タ イ ム な フ ィ ー ド バ ッ ク を 実 現 す る こ と が で き る ．観 測 さ れ た 加 速 度 デ ー タ や 映 像 ，分 析 結 果 は ， 後 か ら 確 認 す る こ と が 可 能 で あ る . こ れ に よ り 練 習 後 も 動 画 と 加 速 度 デ ー タ を 照 ら し 合 わ せ て 確 認 で き る . 図 1 競 泳 コ ー チ ン グ シ ス テ ム の 概 要
3. コ ー チ 用 画 面 の 構 成 と機 能
3.1 画 面 構 成
コ ー チ が 閲 覧 す る ソ フ ト ウ ェ ア 画 面 の 構 成 を 図 2 に 示 す ． コ ー チ 用 ソ フ ト ウ ェ ア 画 面 （ 以 下 ， コ ー チ 用 画 面 ） に は リ ア ル タ イ ム の 練 習 で 利 用 す る 「 リ ア ル タ イ ム 支 援 モ ー ド 」（ 以 下 ，支 援 モ ー ド ）と 練 習 後 に 練 習 時 の 泳 ぎ の デ ー タ を 確 認 す る 「 過 去 デ ー タ 閲 覧 モ ー ド 」 （ 以 下 ， 閲 覧 モ ー ド ） の 2 つの モード があ る． 各モー ド は 図 2 に 示すコ ーチ 用画 面の ①モー ド 選 択ボ タン に よ り 切 り 替 え る ． 図 2 コ ー チ 用 画 面 の 構 成 支 援 モ ー ド で は ， 泳 者 が 泳 い で い る 最 中 ， コ ー チ 用 画 面 に 図 2 の②映 像情 報，⑤ ログ 情報，⑥加 速度 情報， ⑦ 速 度 増 減 情 報 ， ⑧ ピ ッ チ 情 報 が リ ア ル タ イ ム に 表 示 さ れ る ． コ ー チ は こ れ ら の 情 報 を も と に 泳 者 へ ア ド バ イ ス を 行 う ． ま た ， ③ 操 作 パ ネ ル で 加 速 度 デ ー タ と 分 析 内 容 ， 撮 影 し た 映 像 を 録 画 ・ 保 存 で き る ． ④ コ ー チ ン グ ボ タ ン は 支 援 モ ー ド 時 の み 使 用 で き ， コ ー チ ン グ を 行 う 際 に 利 用 す る ． 閲 覧 モ ー ド で は ， 支 援 モ ー ド で 保 存 し た 分 析 デ ー タ を 後 か ら 閲 覧 で き る ． 閲 覧 モ ー ド に 切 り 替 え た 時 点 で 保 存 し た 最 新 の デ ー タ が 表 示 さ れ ， ③ 操 作 パ ネ ル で 分 析 デ ー タ を 閲 覧 す る ． こ の モ ー ド に よ り ， い つ で も 過 去 の 泳 ぎ の デ ー タ が 閲 覧 可 能 と な り ， 今 後 の 練 習 の ポ イ ン ト な ど を 選 手 と 一 緒 に 確 認 す る こ と が で き る ． 以 下 に コ ー チ 用 画 面 に 表 示 さ れ る 内 容 の 詳 細 に つ い て 示 す ．3.2 映 像 情 報
映 像 情 報 で は ， ビ デ オ カ メ ラ で 撮 影 し て い る 泳 者 の 映 像 を 閲 覧 で き る ． 図 3 に 撮影 した映 像の 例を 示す． 映 像 は 加 速 度 情 報 と 同 時 に 撮 影 が 開 始 ， 停 止 ・ 保 存 さ れ る ．撮 影 に 使 用 す る カ メ ラ は デ ー タ 分 析・表 示 用 PC に Wi-Fi で 接続し て利 用す る． 映像デ ータ をは じめと し て 観 測 さ れ た 加 速 度 デ ー タ は ， 後 か ら 確 認 す る こ と が 可 能 で あ る . 図 3 映 像 情 報 の 例3.3 加 速 度 情 報
加 速 度 情 報 で は ， 選 手 の 腰 に 装 着 し た 測 定 装 置 よ り 取 得 し た X，Y，Z 軸の 加速 度波 形をリ アル タイ ムに描 画 す る ．図 4 に 示す 通り ，X，Y，Z 軸 はそ れぞ れ進行 方 向 ， 左 右 方 向 ， 鉛 直 方 向 で あ る ． こ の 加 速 度 情 報 に よ り ， 各 軸 の 方 向 に ど れ だ け の 力 が 加 わ っ た の か が わ か る ． 泳 者 側 (水 中 ) 泳 ぐ だ け で 自 動 的 に 加 速 度 値 を 送 信 コ ー チ 側 (陸 上 ) デ ー タ 分 析 ・ 表 示 用 PC ⑤ コ ー チ ン グ 情 報 を フ ィ ー ド バ ッ ク ① 加 速 度 値 を リ ア ル タ イ ム に 無 線 送 信 ③ 分 析 デ ー タ の 閲 覧 ④ 分 析 に 基 づ き コ ー チ ン グ 情 報 を 送 信 ② 分 析 し た ア シ ス ト 情 報 を 表 示 測 定 装 置 （ 腰 部 に 装 着 ） ⑥ 指 示 を 閲 覧 電 光 掲 示 板 な ど （ プ ー ル 底 に 設 置 ） ② 映 像 情 報 ③ 操 作 パ ネ ル ④ コ ー チ ン グ ボ タ ン ⑤ ロ グ 情 報 ⑥ 加 速 度 情 報 ⑦ 速 度 増 減 情 報 ⑧ ピ ッ チ 情 報 ① モ ー ド 選 択図 4 加 速 度 の 軸 方 向 例 と し て コ ー チ 用 画 面 に 表 示 さ れ る 加 速 度 情 報 を 図 5 に 示す．加速 度値は サン プリ ング周 波数 10Hz で， 測 定 装 置 か ら PC へ送 信さ れる ．この 加速 度情 報は上 か ら 順 に X，Y，Z 軸を 表示 し，図の右 側か ら左 側にか け て デ ー タ が 表 示 さ れ て い く ． 青 線 の 波 形 は 加 速 度 デ ー タ ，緑 線 の 突 起 は ス ト ロ ー ク の 区 切 り を 表 し て い る ． こ れ に よ り ， 加 速 度 情 報 の グ ラ フ か ら ス ト ロ ー ク の 間 隔 を 読 み 取 る こ と も 可 能 と な る ． 支 援 モ ー ド 時 に ， リ ア ル タ イ ム に 加 速 度 波 形 と し て 表 示 さ れ る 情 報 は 最 新 の 10 秒間 のデ ータで ある ． 閲 覧 モ ー ド 時 で は 動 画 の 映 像 よ り 前 後 5 秒 間の加 速 度 波 形 が 表 示 さ れ る ． 図 5 に示 した 加 速度 情報 グラフ の 真 中 に 引 か れ た 線 が 動 画 で 表 示 さ れ て い る 最 中 の 加 速 度 デ ー タ と な る ． つ ま り ， 表 示 し て い る 映 像 よ り 5 秒 前 と 5 秒 後の加 速 度 値を 見るこ とが でき る． 図 5 閲 覧 モ ー ド 時 の 加 速 度 情 報 の 例
3.4 速 度 増 減 情 報
速 度 増 減 情 報 と は ， 選 手 の 泳 ぐ 速 度 を 推 定 し 速 度 増 減 の 変 化 を グ ラ フ で 表 示 す る ア シ ス ト 情 報 で あ る ． 今 回 ， 具 体 的 な 速 度 値 は 求 め ず に 1 スト ロー クに おいて 速 度 が 上 が っ た ， 下 が っ た か を 推 定 し て い る ． そ の た め ，毎 回 ス ト ロ ー ク 開 始 時 に は 加 速 度 値 を 0[m/𝑠2]に し ， 加 速 度 の 積 分 を 行 う ． コ ー チ 用 画 面 に 表 示 さ れ る 速 度 増 減 情 報 の 例 を 図 6 に 示 す ． こ の 速 度 増 減 情 報 は 図 の 右 側 か ら 左 側 に か け て デ ー タ が 常 に 流 れ 続 け る ． 速 度 増 減 情 報 に よ り 大 ま か な 泳 者 の 泳 ぎ の 速 度 増 減 が 分 か る ． 青 線 は 速 度 の 増 減 ， 緑 線 は ス ト ロ ー ク の 区 切 り を 表 し て い る ． 支 援 モ ー ド 時 に 表 示 さ れ る 情 報 は 最 新 の 10 秒間 の デ ー タ で あ る ． ま た ， 加 速 度 情 報 と 同 様 に ， 閲 覧 モ ー ド で は 動 画 の 映 像 よ り 前 後 5 秒 間の速 度増 減情 報が表 示 さ れ る ． 図 6 速 度 増 減 情 報 の 例3.5 ピ ッ チ 情 報
ピ ッ チ 情 報 で は ， 1 ス トロ ークに 要し た時 間と回 数 を リ ア ル タ イ ム に グ ラ フ に 描 画 し て い く ． 例 え ば 平 泳 ぎ な ら ， ス ト ロ ー ク は プ ル （ 掻 き ） 動 作 ， キ ッ ク （ 蹴 り ） 動 作 ， け の び 動 作 の 繰 り 返 し で 構 成 さ れ る ． コ ー チ 用 画 面 に 表 示 さ れ る ピ ッ チ 情 報 の 例 を 図 7 に 示 す ． 横 軸 は ス ト ロ ー ク を 行 っ た 回 数 ， 縦 軸 は ス ト ロ ー ク に 要 し た 時 間 を 表 し て い る ．例 え ば 図 7 で は，1 度 目 の ス ト ロ ー ク に は 2 秒，3 度目の スト ロー クには 2.2 秒 時 間 を 要 し た こ と が わ か る ． こ の よ う に ひ と 目 見 た だ け で 選 手 の ピ ッ チ を 把 握 す る こ と が 可 能 と な る ． ス ト ロ ー ク は 最 大 25 回 まで表 示す るこ とが可 能で ある． 支 援 モ ー ド 時 は ， グ ラ フ に は 1 ス トロ ーク の時間 と 回 数 を ス ト ロ ー ク が 行 わ れ る 毎 に 描 画 し て い く ． 閲 覧 モ ー ド 時 は ， グ ラ フ に は 行 わ れ た 全 て の ス ト ロ ー ク が 表 示 さ れ ， デ ー タ の 再 生 中 に 行 わ れ た ス ト ロ ー ク に は 図 7 のよう に緑 線 が表 示さ れる． 図 7 閲 覧 モ ー ド 時 の ピ ッ チ 情 報 の 例3.6 コ ー チ ン グ ボ タ ン
プ ー ル 底 に 設 置 し た 電 光 掲 示 板 と 連 動 し て お り ， 画 面 上 の ボ タ ン を 押 下 す る と ， 押 し た 色 に 合 わ せ 電 光 掲 示 板 に 同 じ 色 が 表 示 さ れ る ． こ れ に よ り ， コ ー チ は 泳 者 に 指 示 が 可 能 に な る ． 指 示 を 行 う た め に は ， 予 め コ ス ト ロ ー ク の 区 切 り 加 速 度 ス ト ロ ー ク の 区 切 り 速 度 ス ト ロ ー ク 数 [回 ]Z 軸
Y 軸
X 軸
ー チ と 泳 者 で 色 別 に コ ー チ ン グ 内 容 を 定 め て お く 必 要 が あ る ． 例 え ば ， 赤 は 「 遅 い 」， 緑 は 「 現 状 維 持 」， 青 は 「 速 い 」 と し ， 泳 者 の 状 態 に 合 わ せ て コ ー チ は 泳 者 へ 泳 ぎ に 対 す る フ ィ ー ド バ ッ ク を 行 う ． こ れ に よ り 泳 者 は リ ア ル タ イ ム に 自 分 の 泳 ぎ の 状 態 を 知 る こ と が で き る ． 図 8 コ ー チ ン グ ボ タ ン
3.7 ロ グ 情 報
ロ グ 情 報 で は ， 泳 者 の 状 態 や コ ー チ が 出 し た 指 示 を テ キ ス ト で 表 す こ と に よ り ， ス ト ロ ー ク と 速 度 増 減 の 関 係 ， 過 去 に 出 し た 指 示 を ひ と 目 で 確 認 で き る ． 図 9 に 示 し た テ キ ス ト の 左 か ら 順 に ， ス ト ロ ー ク が 行 わ れ た デ ー タ 数 ， ス ト ロ ー ク 数 ， ス ト ロ ー ク 時 の 速 度 増 減 が 表 示 さ れ る ． ま た ， 押 下 し た コ ー チ ン グ ボ タ ン の 色 も 表 示 す る ． 現 在 は 以 上 の 情 報 の み の 表 示 だ が ， 今 後 は 「 ピ ッ チ が 遅 い 」，「 キ ッ ク 力 が 低 下 し て い る 」 な ど 詳 細 な 泳 者 の 状 態 が 表 示 さ れ る よ う に し て い く ． 支 援 モ ー ド で は ， ス ト ロ ー ク や コ ー チ ン グ ボ タ ン の 操 作 が 行 わ れ る た び に ロ グ 情 報 の 記 述 が 下 へ 追 加 さ れ て い く ． こ の テ キ ス ト デ ー タ は 加 速 度 デ ー タ ， 撮 影 し た 映 像 と 共 に 保 存 さ れ る ． 閲 覧 モ ー ド で は ， 過 去 の デ ー タ を 読 み 込 ん だ 時 点 で 保 存 し た テ キ ス ト デ ー タ を 全 て 表 示 す る ． ま た ， 再 生 時 間 と 連 動 し て 図 9 の 通り 黄色 のマー カー が移 動する た め ， ポ イ ン ト を 理 解 し や す い よ う に 配 慮 し た ． 図 9 閲 覧 モ ー ド 時 の ロ グ 情 報3.8 操 作 パ ネ ル
利 用 者 は 操 作 パ ネ ル の ボ タ ン を 使 用 す る こ と で ， 泳 者 の デ ー タ を 録 画・保 存 ，閲 覧 で き る ．加 速 度 や 映 像 ， テ キ ス ト デ ー タ の 録 画・保 存 ，閲 覧 は 図 10 に示 した操 作 パ ネ ル に よ り 行 う ． 操 作 パ ネ ル は ， モ ー ド に よ っ て 表 示 す る ボ タ ン が 変 わ る ． 支 援 モ ー ド ， 閲 覧 モ ー ド 時 に 表 示 さ れ る 操 作 パ ネ ル を 図 10(a)，(b)に示 す． (a) 支 援 モ ー ド 時 (b) 閲 覧 モ ー ド 時 図 10 操 作 パ ネ ル の ボ タ ン 配 置 と 機 能 支 援 モ ー ド で は 図 10(a)の，「録画 」ボ タン を押す こ と で ， 測 定 装 置 か ら 無 線 で 送 信 さ れ る 加 速 度 デ ー タ の 受 信 ，映 像 の 撮 影 を 開 始 す る ．「 録 画 停 止・保 存 」ボ タ ン を 押 す と デ ー タ の 受 信 を 切 り ， 加 速 度 デ ー タ と 撮 影 し た 映 像 ， ロ グ 情 報 の テ キ ス ト デ ー タ を 保 存 す る ． 閲 覧 モ ー ド で は 図 10(b)の，「 再 生 」ボ タ ン を 押 す と ， 過 去 の デ ー タ を 再 生 し て 表 示 す る ．「 再 生 」ボ タ ン は 押 下 す る と「 一 次 停 止 」ボ タ ン に な る ．「 一 時 停 止 」ボ タ ン ，「 停 止 」ボ タ ン で デ ー タ の 再 生 を 一 時 停 止 ，停 止 す る ．「 切 り 替 え（ 前 ）」，「 切 り 替 え（ 後 ）」ボ タ ン で シ ス テ ム に 保 存 さ れ て い る 他 の 過 去 デ ー タ に 切 り 替 わ る ． デ ー タ は シ ー ク バ ー の つ ま み を 移 動 さ せ る こ と で 閲 覧 し た い 時 刻 に 合 わ せ ら れ る ．4. ス ト ロ ー ク の 切 り 分 け実 験
4.1 実 験 概 要
競 泳 に お い て 泳 者 が ス ト ロ ー ク 数 ， 即 ち ピ ッ チ を 把 握 す る こ と は 理 想 の ペ ー ス 配 分 を 保 つ こ と と な り ， タ イ ム が 伸 び る こ と に 繋 が る [4]．本実 験で は，泳 者のピ ッ チ を 把 握 す る た め に ， ス ト ロ ー ク を 加 速 度 デ ー タ か ら 正 確 に 切 り 分 け ら れ る か 実 験 し た ． ま た ， ス ト ロ ー ク を 切 り 分 け る 際 に 必 要 と な る 基 準 デ ー タ が 他 の 泳 者 の 物 で も ， 問 題 な く ス ト ロ ー ク を 切 り 分 け で き る か 評 価 し た ． 本 実 験 は 本 校 の 水 泳 部 （ 平 泳 ぎ 専 門 ） の 学 生 2 名 を 被 験 者 と し ，水 深 約 1.5m，距 離 25m の プ ー ル に て 実 施 し た ． 各 泳 者 は 腰 部 に 測 定 装 置 を 装 着 し ， 平 泳 ぎ を 飛 込 み 台 か ら 25m 地 点まで 3 回 泳い だ．デ ータ分 析・表 示 用 PC は プー ルサ イドの 中心（ 12.5m）から約 1m 離 れ た 箇 所 に 設 置 し た ． 図 11 に プ ー ル に お け る 被 験 者 と デ ー タ 分 析 ・ 表 示 用 PC の位置 関係 を示 す． 録 画 停 止 ・ 保 存 録 画 停 止 （ 押 す と 一 時 停 止 ） 再 生 切 り 替 え (後 ) 切 り 替 え (前 ) シ ー ク バ ー図 11 実 験 環 境
4.2 自 己 相 関 に よ る 切 り 分け
本 実 験 で は ， 泳 者 の ピ ッ チ を 知 る た め に 必 要 と な る ス ト ロ ー ク の 切 り 分 け 実 験 を 行 っ た ． 今 回 は ス ト ロ ー ク 間 隔 が 一 番 長 く ， 特 徴 的 な 加 速 度 デ ー タ が 得 ら れ や す い 平 泳 ぎ を 対 象 と し ， ス ト ロ ー ク ， タ ー ン の 切 り 分 け を 行 う 際 に 必 要 と な る 適 当 な 相 関 値 を 調 べ た ． 今 回 ， 我 々 は 1 ス トロ ーク の切り 分け につ いて 一 次 の 自 己 相 関 を 用 い て 実 装 し た ． 4 泳法 （ク ロー ル，平 泳 ぎ ， バ タ フ ラ イ ， 背 泳 ぎ ） の 泳 動 作 で 得 ら れ る 加 速 度 デ ー タ は ， そ れ ぞ れ の 泳 法 に お い て 選 手 ご と に 似 た 波 形 が 得 ら れ た ． 実 際 に 観 測 さ れ た 平 泳 ぎ の 加 速 度 デ ー タ を 例 と し て 図 12 に示す ． ス ト ロ ー ク や タ ー ン を 抽 出 す る に は ， リ ア ル タ イ ム に 取 得 し た 加 速 度 デ ー タ と 相 関 す る た め の ， 基 準 デ ー タ が 必 要 と な る ．ス ト ロ ー ク は X 軸，タ ーンは Y 軸を 基 準 デ ー タ の も と に し て い る ． 基 準 デ ー タ と な る 加 速 度 デ ー タ を 取 得 す る た め に ， 泳 者 に は 事 前 に 加 速 度 測 定 装 置 を 装 着 し た 状 態 で ， 通 常 の 練 習 通 り 泳 い で も ら う 必 要 が あ る ． 図 12 平 泳 ぎ 時 の 加 速 度 デ ー タ 今 回 ， 平 泳 ぎ の ス ト ロ ー ク ， タ ー ン の 適 当 な 相 関 値 を 調 べ る た め ， 加 速 度 値 を 1 デ ータ取 得す る毎 に， リ ア ル タ イ ム に 取 得 し た デ ー タ と 基 準 デ ー タ の 相 関 値 を 求 め た ． 結 果 と し て ， 基 準 デ ー タ と 実 測 し た 加 速 度 デ ー タ の 相 関 値 が 0.7 以上 であ れば スト ローク ，タ ーン と判断 す る こ と に し た ． 図 12 の 加速度 デー タに 対し て 相関 処 理 を 行 っ た 結 果 が 図 13 で ある．図 13(a)，(b)はスト ロ ー ク ， タ ー ン の 相 関 係 数 の 変 化 を 示 し て い る ． 図 中 の 緑 線 が ス ト ロ ー ク の 切 り 分 け を 行 っ た 箇 所 で あ る ． そ れ ぞ れ の パ タ ン と の 比 較 に お い て 相 関 値 0.7 以上で ス ト ロ ー ク ， タ ー ン の 切 り 分 け が で き る こ と が わ か っ た ． (a) ストロ ー ク （X 軸） (b) ターン （Y 軸） 図 13 相 関 係 数 の 変 化4.3 評 価 実 験
評 価 実 験 で は ，「 人 間 が 目 視 し た 正 解 の ス ト ロ ー ク 数 」，デ ー タ 分 析・表 示 用 PC で の処理 によ り抽 出され た「 ス ト ロ ー ク 候 補 の 数 」，お よ び 正 解 の ス ト ロ ー ク と ス ト ロ ー ク 候 補 を 比 較 し て 成 功 と 判 断 し た 「 抽 出 成 功 の 数 」 か ら ， 適 合 率 ， 再 現 率 を 求 め る こ と で 行 う [5]． ス ト ロ ー ク 抽 出 は ， 人 間 が 目 視 し た 正 解 の ス ト ロ ー ク よ り ， ス ト ロ ー ク の 切 り 分 け 位 置 が 5 デー タ以 内にあ れ ば 成 功 と し た ． 適 合 率 ，再 現 率 は 式 (1)，(2)に よっ てそ れぞれ 求め る． ストローク候補の数 抽出成功の数 適合率＝ ・ ・ ・ (1) ストローク数 人間が目視した正解の 抽出成功の数 再現率＝ ・ ・ ・ (2) 適 合 率 は ， 抽 出 さ れ た ス ト ロ ー ク 候 補 の 中 で 抽 出 成 功 の 占 め る 割 合 を 示 し ， 抽 出 さ れ た ス ト ロ ー ク の 候 補 が ど れ だ け 正 確 で あ っ た か を 知 る 指 標 と な る ． 一 方 で 再 現 率 は ， 抽 出 成 功 の 数 を 人 間 が 目 視 し た 正 解 の ス ト ロ ー ク 数 で 割 っ た も の で あ り ， ど れ だ け の ス ト ロ ー ク を 抽 出 で き た か の 網 羅 性 の 指 標 で あ る ． な お ，ス ト ロ ー ク の 切 り 分 け に は 図 14(a)，(b)に示 す 加 速 度 波 形 を 基 準 デ ー タ と し て 利 用 す る ． そ れ ぞ れ ， 被 験 者 A，B が泳 いだ時 に観 測した X 軸加 速度 から抜 粋 し た 適 当 な 1 ス トロ ーク の波形 であ る． -20 0 20データ番号
-1 0 1相関係数
データ番号
-1 0 1相関係数
データ番号
被 験 者 が 泳 ぐ 領 域 プ ー ル デ ー タ 分 析 ・ 表 示 用 P C の 設 置 箇 所 約 1mデ ー タ 分 析 用 P C
被 験 者 測 定 装 置 0.7 ７ 0.7 ７
加
速
度
[
m
/
s
2]
X 軸 （ 進 行 方 向 ） Y 軸 （ 左 右 方 向 ）(a)被 験 者 A の 基 準 デ ー タ (b)被 験 者 B の 基 準 デ ー タ 図 14 実 験 で 使 用 し た 基 準 デ ー タ
4.4 評 価 実 験 の 結 果 と 考 察
今 回 ， 被 験 者 2 名 のス トロ ークの 適合 率と 再現率 を 調 べ る た め に 2 つ の実 験を 行っ た．実 験１ では ，被験 者 自 身 の 基 準 デ ー タ と 加 速 度 デ ー タ を 用 い て ス ト ロ ー ク の 切 り 分 け を 行 っ た ．実 験 2 で は，被 験者 A の加速 度 デ ー タ と 被 験 者 B の基準 デー タ ，被 験者 B の 加速度 デ ー タ と 被 験 者 A の 基 準デ ータ を利用 して スト ローク の 切 り 分 け を 行 っ た ． つ ま り ， 被 験 者 の 加 速 度 デ ー タ と そ の 被 験 者 以 外 の 基 準 デ ー タ で ス ト ロ ー ク を 抽 出 で き る か を 調 べ た ． 実 験 1，2 の結 果を 表 1，2 に示 す． 表 1 実 験 1 の 結 果 （ 基 準 デ ー タ と 泳 者 が 同 じ 場 合 ） 被 験 者 基 準 波 形 評 価 1 回 目 2 回 目 3 回 目 平 均 A A 適 合 率 [ % ] 100 100 100 100 再 現 率 [ % ] 100 100 100 100 B B 適 合 率 [ % ] 100 100 100 100 再 現 率 [ % ] 60 70 80 70 表 2 実 験 2 の 結 果 （ 基 準 デ ー タ と 泳 者 が 違 う 場 合 ） 被 験 者 基 準 波 形 評 価 1 回 目 2 回 目 3 回 目 平 均 A B 適 合 率 [ % ] 50 0 75 41.67 再 現 率 [ % ] 18.18 0 27.27 15.15 B A 適 合 率 [ % ] 50 71.42 80 67.14 再 現 率 [ % ] 10 50 40 33.33 結 論 と し て ， 本 実 験 よ り 泳 者 の 加 速 度 と 相 関 す る た め の 基 準 デ ー タ は ， 他 の 泳 者 の 基 準 デ ー タ を 用 い る の で は な く ， 各 泳 者 に 合 わ せ て 用 意 す る 必 要 が あ る と い う こ と が わ か っ た ． 以 下 に ， 結 論 に 至 る ま で の 考 察 を 述 べ る ． 実 験 1 の結 果，被 験者 のデ ータか ら切 り出 し た基 準 デ ー タ と 加 速 度 デ ー タ の 相 関 を 求 め た と き は ， 十 分 に ス ト ロ ー ク を 切 り 分 け で き た ．被 験 者 A は 適合 率 ，再 現 率 共 に 100[%]と 全 て の ス ト ロ ー ク を 正 確 に 抜 け な く 抽 出 で き た ． 被 験 者 B の 適 合 率 は 泳 い だ 分 が 全 て 100 [%]と 正 確 に ス ト ロ ー ク を 判 定 す る こ と が で き た ． し か し ， 再 現 率 は 60~80[%]と被 験者 A に 比べ 低い結 果 と な っ た ．被 験 者 B の 再現 率が 被験者 A に比 べ低く な っ た の は 加 速 度 デ ー タ の 最 大 値 と 最 小 値 の 差 が 小 さ く 起 伏 が 少 な い た め だ と 考 え ら れ る ． 実 験 2 の結 果，被 験者 の加 速度デ ータ とそ の被験 者 以 外 の 基 準 デ ー タ と の 相 関 を 求 め た と き は ，被 験 者 A， B と も 低 い 再 現 率 ・ 適 合 率 と な り ， ス ト ロ ー ク の 切 り 分 け は 全 く 行 え な か っ た ． 以 上 よ り ， 基 準 デ ー タ は 泳 者 達 で 共 有 し て 使 用 す る の で は な く ， 各 泳 者 に 合 わ せ て 切 り 出 し た デ ー タ に し な け れ ば 正 確 に ス ト ロ ー ク と 判 定 で き な い と 言 え る ．5. 使 用 に 関 す る ア ン ケ ート 評 価
5.1 ア ン ケ ー ト の 概 要
開 発 し た シ ス テ ム を 本 校 の 水 泳 部 の 学 生 10 名，顧 問 教 員 1 名 の計 11 名に 使用し ても らい ，用 意した 6 つ の 評 価 項 目 （ 表 3）に 対し て アン ケー ト調 査を 行うこ と で シ ス テ ム の 有 用 性 を 評 価 す る ． ま ず ， 水 泳 部 の 学 生 に 測 定 装 置 を 装 着 し た 状 態 で 普 段 の 練 習 の 通 り に 平 泳 ぎ を 泳 い で も ら い ， 支 援 モ ー ド に て 加 速 度 デ ー タ ， 撮 影 し た 映 像 ， ロ グ 情 報 の テ キ ス ト を 保 存 す る ． 評 価 対 象 と な る デ ー タ は ， 本 校 の 水 泳 部 に 所 属 す る 5 名の 学生に ，本 校のプ ール（ 水深約 1.5m， 距 離 25m） で泳い でい ただ いた データ を使 用し た． そ の 後 ， 保 存 し た デ ー タ の 分 析 結 果 を 閲 覧 モ ー ド に て 水 泳 部 の 学 生 と 顧 問 教 員 に 見 て い た だ き ア ン ケ ー ト 評 価 を 頂 く ． こ れ に よ り コ ー チ や 泳 者 が 本 シ ス テ ム か ら 泳 者 の 状 態 を 知 る こ と が で き る か の 評 価 を 行 っ た ． ア ン ケ ー ト 評 価 は 5 段 階で してい ただ き ， 評価基 準 は 1：全 く当 ては まらな い ，2：あ まり当 ては まら ない， 3：ど ち ら と も い え な い ，4：や や 当 て は ま る ，5：全 く 当 て は ま る と し た ． -10 -5 0 5 10 1 3 5 7 9 11データ数
-10 -5 0 5 10 1 3 5 7 9 111315データ数
加
速
度
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/
s
2]
加
速
度
[
m
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s
2]
表 3 ア ン ケ ー ト 項 目 評 価 項 目 評 価 内 容 A 加 速 度 情 報 を 見 て 進 行 方 向 に 適 切 に 力 が 加 わ っ て い るか が わ か る B ピ ッ チ 情 報 に お い て ス ト ロ ー ク が 行 わ れ た 回 数 ・ 秒 数が 直 感 的 に わ か る C ロ グ 情 報 に お い て ス ト ロ ー ク ご と の 速 度 増 減 が わ か る D 各 部 品 （ ボ タ ン や 情 報 ） の 配 置 は 良 好 で あ る E シ ス テ ム の 操 作 性 は 良 好 で あ る （ 簡 単 に 操 作 で き る ） F 泳 者 の 泳 ぎ の 状 態 が 必 要 最 低 限 わ か る シ ス テ ム で あ ると 言 え る
