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동작분석 시스템을 이용한 골프 스윙 분석 기초 알고리즘 개발
The Development of A Basic Golf Swing Analysis Algorithm using a Motion Analysis System 원문보기

한국운동역학회지 = Korean journal of sport biomechanics, v.21 no.1, 2011년, pp.85 - 95  

서재문 (연세대학교 교육과학대학 체육교육학과) ,  이해동 (연세대학교 교육과학대학 체육교육학과) ,  이성철 (연세대학교 교육과학대학 체육교육학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Three-dimensional(3D) motion analysis is a useful tool for analyzing sports performance. During the last few decades, advances in motion analysis equipment have enabled us to perform more and more complicated biomechanical analyses. Nevertheless, considering the complexity of biomechanical models an...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 위해 프로그램 구현을 위한 구체적인 자료구조와 알고리즘을 결정하고, 기존 프로그램으로 얻을 수 없는 변인을 추가하여, 더욱 유용한 골프 스윙 동작 관련 변인 도출 및 활용성 증대를 위한 알고리즘을 개발하고자 한다. 따라서 본 연구의 목적은 동작분석 시스템을 이용한 골프 스윙 분석 기초 알고리즘을 개발하는 데 있다.
  • 이를 위해 프로그램 구현을 위한 구체적인 자료구조와 알고리즘을 결정하고, 기존 프로그램으로 얻을 수 없는 변인을 추가하여, 더욱 유용한 골프 스윙 동작 관련 변인 도출 및 활용성 증대를 위한 알고리즘을 개발하고자 한다. 따라서 본 연구의 목적은 동작분석 시스템을 이용한 골프 스윙 분석 기초 알고리즘을 개발하는 데 있다.
  • 본 논문에서는 3차원 동작분석 시스템으로부터 방대한 양의 데이터를 가능하면 골프스윙과 연관된 데이터로 재가공해서 전문지식이 부족한 사용자에게 보다 쉽게 골프 스윙 동작을 분석할 수 있는 실용적이고 효율적인 알고리즘을 개발하였다.
  • 본 논문은 전문적인 운동역학 지식을 필요로 하는 3차원 영상 분석 시스템으로부터 데이터를 가능하면 골프스윙과 연관된 데이터로 재가공해서 전문지식이 부족한 사용자에게 보다 쉽게 골프 스윙 동작을 분석할 수 있는 실용적이고 효율적인 알고리즘을 개발하는 것이다. 따라서 본 연구의 목적은 동작분석 시스템을 이용한 골프 스윙 분석 기초 알고리즘을 개발하는데 있다.
  • 본 연구는 전문적인 운동역학 지식이 필요한 VICON 시스템으로부터 데이터를 가능하면 골프 스윙 동작과 연관된 데이터로 재가공해서 전문지식이 부족한 사용자에게 더욱 쉽게 골프 스윙 동작을 분석할 수 있는 실용적이고 효율적인 알고리즘을 개발하는 것이다. 이를 위해 프로그램 구현을 위한 구체적인 자료구조와 알고리즘을 결정하고, 기존 프로그램으로 얻을 수 없는 변인을 추가하여, 더욱 유용한 골프 스윙 동작 관련 변인 도출 및 활용성 증대를 위한 알고리즘을 개발하고자 한다.
  • 본 연구의 목적은 골프의 목적은 동작분석 시스템을 이용한 골프스윙 분석 기초 알고리즘을 개발하는데 있으며, 개발된 알고리즘의 활용성을 알아보기 위하여 다음과 같은 연구 방법을 수행하였다.
  • 운동학적 변인으로는 각 운동학 변인과 선운동학 변인, 시간 변인, 클럽헤드 변인, 속도변인 등이 있다. 이 분석은 외형적으로 표현되는 영역으로서 위치, 방향, 빠르기 등과 같이 운동에 대한 묘사를 분석하는 것이다. 운동역학적 변인은 VICON 시스템으로 얻어진 지면반력, 압력중심, 모멘트, 파워 값을 사용하였다.
  • 본 연구는 전문적인 운동역학 지식이 필요한 VICON 시스템으로부터 데이터를 가능하면 골프 스윙 동작과 연관된 데이터로 재가공해서 전문지식이 부족한 사용자에게 더욱 쉽게 골프 스윙 동작을 분석할 수 있는 실용적이고 효율적인 알고리즘을 개발하는 것이다. 이를 위해 프로그램 구현을 위한 구체적인 자료구조와 알고리즘을 결정하고, 기존 프로그램으로 얻을 수 없는 변인을 추가하여, 더욱 유용한 골프 스윙 동작 관련 변인 도출 및 활용성 증대를 위한 알고리즘을 개발하고자 한다. 따라서 본 연구의 목적은 동작분석 시스템을 이용한 골프 스윙 분석 기초 알고리즘을 개발하는 데 있다.

가설 설정

  • 제작한 클럽 모델 템플릿(template)에서 클럽면의 각도 정보를 3축 방향으로 계산하도록 오일러 각(euler angle)이 사용되었다. M1과 M2의 중앙으로부터 3 cm 아래는 클럽헤드면의 중심점으로 가정하였다. 그리고 볼에 부착한 반사테이프로 얻은 위치좌표 가상의 점으로부터 계산하였다.
  • 동적 클럽 헤드 면은 골프클럽의 샤프트가 휘어졌을 때 발생하는 각도의 변화까지 고려한 것이다. VICON Nexus 1.4에서 마커 M1, M2, M3을 각 세그먼트로 생성하였고, 클럽 면을 구성하는 마커의 배열은 실제 클럽면의 위치와 동일하다고 가정하였다. 이후, Plug In Gait Model과 연결(link)시켜서 하나의 클럽 모델을 제작하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
골프 스윙 동작은? 골프 스윙은 모든 스포츠 중에서 가장 복잡한 움직임 중의 하나로, 인체의 모든 관절과 근육이 사용되는 운동 동작이다. 또한 정확성, 항상성 그리고 파워가 중요한 요인이며, 올바른 방향으로 볼을 치기 위해서 안정적인 스윙과 비거리를 고려해야 하는 운동 동작이다(Milburn, 1982). 이러한 골프 스윙 동작의 빠르고 복잡한 메커니즘을 고려하면 동작을 영상으로 분석할 때 2차원 캡처 시스템은 한쪽 면에서만 데이터를 얻는 제한점이 있기 때문에(Cooper, Bates, Bedi & Scheuchenzuber, 1973), 3차원 공간상에서 고속 카메라를 사용한 분석이 더욱 효과적이다.
골프 스윙 동작의 빠르고 복잡한 메커니즘을 고려하면 동작을 영상으로 분석할 때 2차원 캡처 시스템의 제한점은? 또한 정확성, 항상성 그리고 파워가 중요한 요인이며, 올바른 방향으로 볼을 치기 위해서 안정적인 스윙과 비거리를 고려해야 하는 운동 동작이다(Milburn, 1982). 이러한 골프 스윙 동작의 빠르고 복잡한 메커니즘을 고려하면 동작을 영상으로 분석할 때 2차원 캡처 시스템은 한쪽 면에서만 데이터를 얻는 제한점이 있기 때문에(Cooper, Bates, Bedi & Scheuchenzuber, 1973), 3차원 공간상에서 고속 카메라를 사용한 분석이 더욱 효과적이다. 이처럼 운동역학 분야에서는 골프 스윙 동작의 향상을 위해 다각적인 접근이 이루어져 왔으며, 영상분석을 통해 동작의 원인을 더욱 효율적이고 정확하게 분석하기 위한 연구가 지속적으로 전개되어왔다.
골프 스윙의 역학적인 원인을 분석하는 방법은? 골프스윙의 역학적인 원인을 분석하는 방법으로는 동작을 영상과 지면 반력으로 수집한 자료에 인체 측정학(antropometric)과 역 역학(inverse dynamics) 함수를 적용한 역학적 모델을 이용하여, 동작의 원리를 규명하는 연구가 이루어져 왔다(Cochran & Stobbs, 1968; Cochran, 1990; Cochran & Farrally, 1994; Hume, Keogh & Reid, 2005; Kelly, 1982; Martin, Farrally & Cochran, 1994; Thain, 2002). 이러한 연구결과는 골프 스윙의 원리를 이해하는데 유용한 정보를 주고 있으며, 골프 스윙 능력의 향상과 상해예방, 골프클럽과 볼의 성능 향상을 위한 방법에 유용한 정보로 활용되고 있다.
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참고문헌 (22)

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  3. Cochran, A. J., & Stobbs, J.(1968). The Search for the Perfect Swing. Journal of Biomechanics, Lippinott, PH. 

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  5. Cooper, J. M., Bates, B. T., Beid, J., & Scheuchenzuber, J.(1974). Kinematic and kinetic analysis of the golf swing. In Biomechanical IV(edited by Nelson, R. C., & Morehouse, C. A.), 298-305. 

  6. Hume, P., Keogh, J., & Reid, D.(2005). The role of biomechanics in maximising distance and accuracy of golf shots. Sports Medicine, 35(5), 429-449. 

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  10. Kim, K. H., Yoo, K. S., Kim, H. S., Lee, H. S., Kim, J. U., Kim, S. I., Kim, M. K., & Kim, S. H.(1999). The Development of Motion Analysis System for Correcting Sports Technique. Korean Society of Sport Biomechanics, 38(3), 675-687. 

  11. Kim, D. Y.(2009). http://swingbank.com/new/bbs/board.php?bo_tablepr_02&wr_id16. 

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  18. Park, C. H., & Baeg, S. G.(2000). The Development of 3D Motion Analysis Software for WINDOWS, Korean Society of Sport Biomechanics, 9(2), 171-186. 

  19. Shin, I. S., Lee, K. C., Chung, C. S., & Kim, K. H.(2000). Three Dimensional Video Motion Analysis Program for Windows 98 System. The Korean Journal of Physical Education, 39(3), 622-634. 

  20. Swingbank. http://swingbank.com/new/technologies_03.php?subpagetechnologies 03. 

  21. Thain, E.(2002). Science and GolfIV. Proceedings of the First World Scientific Congress of Golf. London: E & FN Spon. 

  22. VICON Korea. http://www.vicon.co.kr/index.asp. 

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