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運動アナライザー ver.7
H22年東レ理科教育賞文部科学大臣賞受賞教材
windows10,タブレット対応版（最新）
2018.1公開
紹介ムービー（使用ソフトはver.6)
運動アナライザー（MotionAnalyzer）はWebカメラに映った物体をリアルタイムにストロボ写真化、グラフ化する中学校や高校の教材として開発されたフリーのソフトウェアです。従来の記録テープや記録タイマーを使った実験に比べて、直線運動や平面運動を手軽に解析することができます。
リンク先のページで画面右上にあるダウンロードアイコンをクリックして下さい。ウィルス等の危険を知らせる警告がでる可能性がありますが、ウィルスチェックは厳重にしていますので、安心してダウンロードしてください。
【インストールのしかた】
①ダウンロードした「MotionAnalyzer7.zip」をダブルクリックして適当な場所に解凍する。
②webカメラをPCに接続して認識させる。
③「MotionAnalyzer7」フォルダの「MotionAnalyzer7」ファイル（実行ファイル）を実行する。
運動アナライザー ver.7
概要
物体の運動をリアルタイムにグラフ化します。
■主な使用目的
・中学校や高等学校における「物体の運動」の教材
■動作環境
windows10, 7, XP
■必須機器
webカメラ
■機能
・ストロボ連続写真撮影
・任意物体の自動位置、速度、加速度のグラフ化
・任意物体の自動速度、加速度のベクトル表示化
■Ver6との違い
・windows10に対応しました。
・タブレットで使いやすいようにUIを変更しました。
・形状認識を導入してノイズに強くしました。
・開発言語をC++ベースからjavaベースに変更しました。
・ソースコードを添付しました。（Processing3.x用）
■開発・著作
末谷健志（Suetani Takeshi) 最終更新 2018年
機能
連続ストロボ写真
自動グラフ化
ベクトル表示
使い方
物体のストロボ連続写真をリアルタイムに表示します
①管理画面
キャプチャしたい物体をクリック②Rangeバー
スライドバーを調整する
③Particleスイッチ
ノイズが少なくなる設定にする
※①～③を物体の位置（赤○印）が安定するように調整して下さい。
※カラーのピン球など、物体に蛍光色を使うと安定しやすいです。
④Modeボタン
ストロボ写真モードかグラフモードかを選択
①Rangeバー・・・キャプチャする色の範囲を指定します。管理画面の蛍光緑がキャプチャした色です。
②Particleスイッチ・・・キャプチャした画素の大きさを指定します。HIGHにすると細かな画素が消えますが、小さな物体をキャプチャできなくなります。
③Modeスイッチ・・・ストロボ写真モードとグラフモードを切り替えます。
④平均スイッチ（グラフモードのみ）・・・計算時に生じるノイズを移動平均によって低減します。STRにするとノイズは少なくなりますが、リアルタイム性が損なわれます。ストロボ写真モードのベクトル表示（⑥のスイッチ）にも影響します。
⑤開始・停止ボタン・・・処理の開始や停止をコントロールします。
⑥ベクトル表示スイッチ（ストロボ写真モードのみ）・・・ストロボ写真に速度（青矢印）と加速度（赤矢印）の単位ベクトルを表示します。
⑦画像保存ボタン・・・1回押す毎に実行ファイルのフォルダにjpg画像を連番で保存します。（保存先の指定、ファイル名の指定はできません）
⑧物理量選択スイッチ（グラフモードのみ）・・・グラフに表示する物理量を選びます。管理画面の横軸がX、縦軸がYを表し、画面の中心は(X,Y)=(0,0)です。管理画面の十字線がX,Y軸を表しています。
⑨物理量倍率（グラフモードのみ）・・・グラフの表示する物理量の倍率を変更できます。
⑩Webカメラ切り替え・・・PCに２つのカメラが接続してあるとき、カメラを切り替えることができます。ただし同じ種類のカメラの場合は切り替えることができません。
動作原理（詳しくはソースコードをみてください）
【キャプチャ】
①カメラ画像（左上の管理画面）をクリックした画素の色情報(R,G,B)を取得して(H,S,V）に変換
※HSVは色空間の一つでモーションキャプチャに適している。
②クリックした画素のH値（色相）を中心としてRange範囲のH値をもつ画素を緑色に塗りつぶす。
（Rangeバー）
③膨張収縮処理を行ってノイズを低減する。（Particleスイッチ）
④緑色の範囲の内、面積が大きく四角形に近い形状を探す。
⑤画素群の中心座標を(x,y)とする。
⑥①～⑤の作業をカメラから送られてくる1s間あたり30枚程度の画像（320×240に固定）に対して繰り返す。
【ストロボ写真モード】
①キャプチャした画素（管理画面の緑色）にマスクをかけて最初の画像に結合する。
②①の作業を赤いバーが伸びきるまで繰り返す。
【グラフモード】
①取得した位置座標(x,y)と経過時間から速度(vx, vy)や加速度(ax, ay)を計算する。
②位置座標はノイズを含むため、移動平均によって高周波数ノイズを低減する。（平均スイッチ）
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