野球におけるストライク・ボール自動判定システム The automatic judgment system of the strike or the ball in baseball 井口博史 Hiroshi Iguchi 斉藤英雄 Hideo Saito 慶應義塾大学 Keio University 1. 序論 2.3 ボール検出･追跡野球やソフトボールにおけるストライクゾーンは空間的なものであり，ボールの通過の有無を判断するのは非常に難しく，プロの審判であっても誤審は生じる．特に草野球などにおいては，公式な審判がつくようなことはほとんどなく，当該チームの手の空いている人などが審判をすることが多い．しかし，素人の審判では一貫した判定をし続けることは難しく，判定結果によってはプレーヤーと審判の両者が不快な思いをしてしまうことが考えられる． MLB においては審判の技術向上の支援のために QuesTec 社が開発した UIS [1]というリアルタイムで正確なストライク・ボールの判定を行えるシステムが導入されている．しかし，アマチュア野球においてはこのような高価で大規模なシステムを導入することは非常に難しい．本研究では，安価な機材を用いて，野球やソフトボールにおけるストライク・ボール判定システムを提案する．具体的には，2 台の非同期のカメラから投球の 3 次元軌跡を大まかに算出することで判定を行う．カルマンフィルタによるボール位置の予測結果に応じて探索窓を移動させる[2]ことにより，ボールの追跡を行う．探索窓の初期位置や大きさは手動で設定する．ボールの検出は，まずフレーム間差分を行い，探索窓内でのラベリングをした後，ラベルの縦横比や面積によって絞り込むことで行う． 2.4 平面の算出検出したボールの 2 点の画像座標と射影行列から，画像中で直線的に近似したボール軌跡を含む平面を算出する．ボールが 1 点しか検出できない場合は，ラベルを重心から上(右)半分，下(左)半分に分けて，上下(左右)それぞれの重心座標を利用する． 2.5 判定 2 平面の交線をボールの 3 次元軌跡とみなし，ストライクゾーンを通過したか否かを判定する．ストライクゾーンの高さは，打者の対面からの画像から算出する． 2. 提案システム 3. 実験 2.1 システムの概要室内やグラウンドでボールを投げ，本システムを適用してみた．判定結果の一例を図 2 に示す．図中の直線はボールの軌跡を直線的に近似したものであり，枠は探索窓を示していてボールの検出に伴って移動する．ボールの検出に成功さえすれば，図のように本システムによって判定を行うことができた．本システムは Web カメラを接続した 2 台のノート PC を使用し，捕手の後方と打者の対面から撮影する．2 台のカメラは非同期であるが，各カメラの画像からボールの 2 次元軌跡を求め，それらを合成して 3 次元の軌跡を求めることで判定が可能になることに着目した．それぞれの画像から得られる情報は，2 台の PC 間で無線のアドホック通信を行うことで共有する． 2.2 処理の流れ図 1 に本システムの処理の流れを示す．カメラキャリブレーションは基準物体を用いて事前にしておく． (a) 出力画像 1 (b) 出力画像 2 図 2 判定結果 Fig.2. Result of judgment 4. まとめ野球やソフトボールにおけるストライク・ボール判定システムを提案した．参考文献図 1 処理の流れ Fig.1. Overall algorithm of this system [1] Inc QuesTec．UIS(umpire information system)． http://www.questec.com/q2001/prod_uis_qanimation.htm [2] 高橋正樹，三須俊彦，合志清一，藤田欣裕．“画像内の物体抽出技術を用いた高速投球作画手法”，信学論 D-II, vol.J88-D-II, No.8, pp.1672-1680 (2005)