KR100930900B1 - How to detect the firing condition of the ball - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공의 발사조건 감지방법에 관한 것으로서, 타석에 설치된 카메라를 통해 발사된 공을 촬영한 매 프레임 영상에 나타난 공의 잔상을 통해 공의 발사각, 발사속도, 스핀각 등의 발사조건을 감지하여 공의 비행궤적에 따른 비거리 및 예상낙하지점을 예측할 수 있으며, 카메라가 부착된 PDA나 휴대폰 등을 통해서도 간편하게 실내외 골프연습장이나 필드에서 간단하게 사용하여 자신이 타격한 공의 비행궤적을 정확하게 확인하고 예측할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a method for detecting a firing condition of a ball, and detects a firing condition such as a firing angle, a firing speed, a spin angle, and the like of a ball through an afterimage of a ball displayed in a frame image photographing a ball shot through a camera installed at a plate. You can predict the flying distance and the expected falling point according to the ball's flight trajectory, and you can check the flight trajectory of the ball you hit by simply using it at indoor or outdoor golf practice field or field even through PDA or mobile phone equipped with camera. It has a predictable effect.
발사조건, 발사각, 발사속도, 스핀각, 비거리, 착지지점, 골프공, 궤적, 잔상 Launch condition, launch angle, firing speed, spin angle, flying distance, landing point, golf ball, trajectory, afterimage
Description
본 발명은 공의 발사조건 감지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타석에 설치된 카메라를 통해 발사된 공을 촬영한 매 프레임 영상에 나타난 공의 잔상을 통해 공의 발사각, 발사속도, 스핀각 등의 발사조건을 감지하기 위한 공의 발사조건 감지방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for detecting a firing condition of a ball, and more particularly, through the afterimage of a ball displayed in a frame image of a ball shot through a camera installed in a battering ball, such as a firing angle, a firing speed, a spin angle, and the like. The present invention relates to a method for detecting a launch condition of a ball for detecting a launch condition.
최근, 골프가 대중화됨에 따라 많은 사람들이 골프장을 찾고 있으며, 초보자나 시간이 여의치 않은 사람들은 골프연습장을 자주 이용하고 있는 실정이다. 이에 따라 실제 골프장에서 골프를 즐기듯이 골프경기를 할 수 있도록 구성된 골프 시뮬레이션 시스템이 개발되어 실내 골프연습장에 설치되어 이용되고 있다. Recently, as golf is popularized, many people are looking for a golf course, and beginners or those who do not have time to frequently use the golf practice range. Accordingly, a golf simulation system has been developed that can be used to play golf, just like playing golf in a real golf course.
이와 같이 골프 시뮬레이션 시스템은 골프공을 타격하는 타격구역, 타격된 골프공의 방향과 속도 등 공의 발사조건을 감지하는 발사조건 감지수단, 영사기에 의해 출력되는 골프장의 3차원 영상이 디스플레이 되는 영상스크린, 그리고 발사조 건 감지수단에 의해 예측된 비행궤적에 따라 골프장의 3차원 영상을 영사기로 출력하는 제어부를 포함하여 구성된다. As described above, the golf simulation system includes a shooting condition detecting means for detecting a shooting condition of a ball such as a hitting area for hitting a golf ball, a direction and speed of a hitting golf ball, and an image screen displaying a 3D image of a golf course output by a projector. And a controller for outputting a three-dimensional image of the golf course to the projector according to the flight trajectory predicted by the launch condition detecting means.
즉, 골퍼가 타격구역에서 골프공을 타격하면 타격된 골프공의 발사조건이 발사조건 감지수단에 의해 감지된 후 제어부로 입력된다. 이와 같이 감지된 발사조건의 데이터를 입력받은 제어부에서는 그 골프공의 비행거리와 정지지점을 산출된 비행경로를 따라 진행되는 3차원 영상신호를 영사기에 입력시킴으로써 비행경로를 따라 진행되는 골프장의 3차원 영상이 영상스크린 상에 디스플레이 되는 것이며 이에 따라 골퍼가 실제 골프장에서 골프경기를 하는 것과 같은 시각적 감각을 갖고 골프연습을 할 수 있게 되는 것이다. That is, when the golfer hits the golf ball in the hitting zone, the firing condition of the hit golf ball is detected by the firing condition detecting means and then input to the controller. The control unit receiving the detected firing conditions data inputs the three-dimensional image signal of the golf ball along the flight path to the projector by inputting the distance and stop point of the golf ball to the projector. The image is displayed on the image screen, so that the golfer can practice golf with a visual sense as if he is playing golf on a real golf course.
그런데 이러한 골프 시뮬레이션 시스템의 경우 고가의 장비로써 개인이 설치할 수 없을 뿐만 아니라 실내 골프연습장의 경우에도 고가의 골프 시뮬레이션 시스템의 설치보다는 저가인 골프연습네트를 통해 연습을 하고 있는 실정이다. By the way, such a golf simulation system is not only expensive equipment can be installed by the individual, but also in the case of indoor golf practice is practicing through a low-cost golf practice net rather than the installation of expensive golf simulation system.
그러나 실내나 실외 골프연습장에서 골프연습네트를 통해 연습할 경우 네트로 인한 비행거리의 제한으로 자신이 친 골프공의 비행궤적을 알 수 없기 때문에 연습을 통한 자신의 타격에 대한 비행궤적을 예측할 수 없게 되어 필드에서 경기를 할 경우에도 자신의 타격에 대한 비행궤적 및 볼의 착지지점을 예측할 수 없어 게임을 운영하는데 많은 문제점이 있다.However, if you practice through the golf practice net at indoor or outdoor golf practice grounds, you cannot predict the flight trajectory for your hit through practice because you cannot know the flight trajectory of your golf ball due to the limitation of the flight distance caused by the net. Even when playing on the field, there are many problems in operating the game because the flight trajectory and the landing point of the ball can not be predicted.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 타석에 설치된 카메라를 통해 발사된 공을 촬영한 매 프레임 영상에 나타난 공의 잔상을 통해 공의 발사각, 발사속도, 스핀각 등의 발사조건을 감지하기 위한 공의 발사조건 감지방법을 제공함에 있다. The present invention was created to solve the above problems, an object of the present invention is the firing angle, firing speed, spin of the ball through the afterimage of the ball appeared in every frame image of the ball shot through the camera installed in the plate The present invention provides a method for detecting a launch condition of a ball for detecting launch conditions of each lamp.
상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명은 카메라를 통해 타석에서 발사되는 공을 일정 시간 간격으로 촬영한 프레임 영상을 입력받는 단계와; 입력받는 현재 프레임 영상과 다음 프레임 영상에서 변화가 발생한 프레임 영상을 통해 공의 궤적을 검출하는 단계와; 궤적의 중심선 기울기와 궤적의 너비 변화를 통해 발사각을 산출하고, 발사각과 궤적의 길이와 촬영한 일정 시간을 통해 발사속도를 산출하여 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object comprises the steps of receiving a frame image photographed at regular intervals of time the ball is launched from a plate at the batter; Detecting the trajectory of the ball through the input current frame image and the next frame image in which a change occurs; Comprising a step of calculating the firing angle through the change of the centerline slope and the width of the trajectory, and calculating and outputting the firing speed through the shooting angle and the length of the trajectory and the shooting time.
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또한, 본 발명은 궤적에 나타난 줄무늬의 기울기와 궤적의 중심선 기울기 사이의 각도와 발사각과 발사속도를 통해 스핀각을 산출하여 출력하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention is characterized by calculating the spin angle through the angle between the inclination of the stripes appearing on the trajectory and the centerline of the trajectory, the firing angle and the firing speed.
본 발명에서 궤적의 길이는 현재 프레임 영상과 다음 프레임 영상에서 검출된 궤적들의 일정지점간 길이인 것을 특징으로 한다. The length of the trajectory in the present invention is characterized in that the length between the predetermined point of the trajectories detected in the current frame image and the next frame image.
이때 궤적들의 일정지점은 궤적들의 시작점과 시작점이나 궤적의 끝점과 끝 점인 것을 특징으로 한다. At this time, a certain point of the trajectory is characterized in that the starting point and the starting point or the end point and the end point of the trajectory.
본 발명에서 발사각은 궤적의 너비 변화에 대응되는 공의 크기에 따른 카메라로부터의 거리변화를 통해 비행각도를 산출하고 궤적의 중심선 기울기를 통해 비행 편향각을 산출하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the launch angle is characterized by calculating the flight angle through the change in distance from the camera according to the size of the ball corresponding to the change in the width of the trajectory, and calculates the flight deflection angle through the tilt of the centerline of the trajectory.
본 발명에서 궤적의 길이에 대응되는 비행거리는 궤적의 너비에 대응되는 공의 크기 변화에 의한 카메라와의 거리에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the flight distance corresponding to the length of the trajectory is characterized in that it is calculated by the distance from the camera due to the change in the size of the ball corresponding to the width of the trajectory.
또한, 궤적의 너비 변화는 궤적이 검출된 각 프레임 영상의 궤적을 모두 연결하여 산출된 궤적에서 공의 진행방향에 의한 시작점의 너비와 끝점의 너비 변화로 산출하는 것을 특징으로 한다. In addition, the width change of the trajectory may be calculated as a change in the width of the start point and the width of the end point according to the advancing direction of the ball in the trajectory calculated by connecting all the trajectories of each frame image in which the trajectory is detected.
본 발명에서 궤적에 나타난 줄무늬는 공의 회전에 따라 공에 마킹된 마크에 의해 발생되는 것을 특징으로 한다. Stripes shown in the trajectory in the present invention is characterized by being generated by the mark marked on the ball as the ball rotates.
본 발명에서 프레임 영상은 일정시간 간격 이내에서 셔터가 가변적으로 열리는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the frame image is characterized in that the shutter is variably opened within a predetermined time interval.
본 발명에서 카메라의 촬영방향은 공의 진행방향의 전방 하부에서 상부를 촬영하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the photographing direction of the camera is characterized in that the photographing the upper portion in the front lower portion of the advancing direction of the ball.
본 발명에서 카메라의 촬영방향은 공의 진행방향의 전방이나 후방에서 사선방향의 상부나 하부를 촬영하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the photographing direction of the camera is characterized by photographing the top or bottom of the oblique direction in the front or rear of the advancing direction of the ball.
본 발명은 발사각 및 발사속도에 의해 공의 비행궤적을 산출하여 출력하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized in that it further comprises the step of calculating and outputting the flight trajectory of the ball by the firing angle and the firing speed.
본 발명은 발사각 및 발사속도에 의해 공의 특성을 판단하여 영상이나 음성으로 출력하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized by further comprising the step of outputting the image or sound by determining the characteristics of the ball by the firing angle and the firing speed.
상기한 바와 같이 본 발명은 타석에 설치된 카메라를 통해 발사된 공을 촬영한 매 프레임 영상에 나타난 공의 잔상을 통해 공의 발사각, 발사속도, 스핀각 등의 발사조건을 감지하여 공의 비행궤적에 따른 비거리 및 예상낙하지점을 예측할 수 있으며, 카메라가 부착된 PDA나 휴대폰 등을 통해서도 간편하게 실내외 골프연습장이나 필드에서 간단하게 사용하여 자신이 타격한 공의 비행궤적을 정확하게 확인하고 예측할 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention detects the firing conditions, such as the firing angle, the firing speed, the spin angle of the ball through the afterimage of the ball appearing in each frame image of the ball shot by the camera installed on the plate at the ball flight trajectory You can predict the flying distance and the expected falling point, and you can easily check and predict the flight trajectory of the ball you hit by simply using it at indoor or outdoor golf practice field or field through PDA or mobile phone with camera attached. .
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, and the same parts as in the prior art use the same reference numerals and names. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only and those skilled in the art will be capable of many modifications within the technical spirit of the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 공의 발사조건 감지방법을 적용하기 위한 카메라의 설치상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 공의 발사조건 감지방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a view showing the installation state of the camera for applying the method for detecting the firing condition of the ball according to the present invention, Figure 2 is a flow chart for explaining the firing condition detection method of the ball according to the present invention.
여기에 도시된 바와 같이 발사된 공(10)을 촬영하기 위한 카메라(20)는 공(10)의 진행방향의 전방 하부에서 상부를 촬영하도록 설치된다. As shown here, the
또한 이와 같은 방법 이외에도 공을 촬영하기 위해 카메라(20)를 공(10)의 진행방향의 전방이나 후방에서 사선방향으로 촬영할 수 있도록 전방이나 후방의 상부나 하부에 설치하여 사선방향의 하부나 상부를 촬영하도록 할 수도 있다. In addition to the above method, in order to shoot the ball, the
또한, 카메라(20)는 CMOS 이미지센서나 CCD 이미지센서가 장착된 초당 30프레임 이상을 촬영하는 일반적인 카메라로써 셔터는 프레임 속도인 일정시간 이내에서 주변밝기 등의 영향에 따라 노출시간이 자동으로 결정되어 촬영된다. 즉, 초당 30프레임을 촬영하는 카메라인 경우 1/30초 이내에서 글로벌 셔터나 롤링 셔터 방식으로 주변밝기 등에 의해 결정된 자동 결정된 일정한 노출시간동안 이미지센서에 집광된 영상을 입력받게 된다. In addition, the
따라서 하나의 프레임 영상에는 1/30초 이내의 일정한 노출시간 동안 피사체가 움직인 움직임이 촬영된다(S10). Therefore, in one frame image, a movement in which the subject moves for a certain exposure time within 1/30 second is captured (S10).
이와 같이 동작되는 카메라(20)를 통해 타석(30)에서 발사되는 공(10)을 1/30초 간격으로 촬영한 프레임 영상을 입력받는다(S12). Through the
이렇게 입력받는 현재 프레임 영상과 다음 프레임 영상을 차감하여 변화가 발생한 프레임 영상을 통해 공(10)의 궤적을 검출한다(S14). The trajectory of the
즉, 도 3에 예시된 바와 같이 CMOS 이미지 센서의 롤링셔터 방식에 의해 1/30초의 프레임 사이클 시간(Frame cycle time) 간격으로 일정한 노출시간(Exposure time) 동안 노출되어 촬영된 프레임 영상을 순차적으로 입력받을 때 (a)(b)(c)(d)(e)의 프레임 영상에서 공의 궤적이 검출된다. That is, as illustrated in FIG. 3, a frame image captured and exposed for a predetermined exposure time is sequentially input at a frame cycle time interval of 1/30 seconds by a rolling shutter method of a CMOS image sensor. When received, the trajectory of the ball is detected in the frame image of (a) (b) (c) (d) (e).
이와 같이 촬영된 프레임 영상에서 공의 궤적을 검출하기 위해 현재 프레임 영상의 RGB 데이터를 다음 프레임 영상의 RGB 데이터에서 차감한 후 절대값을 취할 경우 도 4의 (A)(B)(C)의 프레임 영상에서와 같이 공의 궤적만이 프레임 영상에 남게 된다. 이렇게 절대값을 취한 프레임 영상의 APL(Average Picture Level)값이 일정값 이상인 프레임 영상을 취할 경우 공의 궤적을 검출할 수 있게 된다. In order to detect the trajectory of the ball in the frame image photographed as above, in the case of taking absolute value after subtracting the RGB data of the current frame image from the RGB data of the next frame image, the frame of FIG. 4 (A) (B) (C) As in the image, only the trajectory of the ball remains in the frame image. The trajectory of the ball can be detected when a frame image having an absolute value APL (Average Picture Level) of the frame image having an absolute value is a predetermined value or more is taken.
이렇게 검출된 공의 궤적을 통해 공(10)의 발사유무를 판단하게 된다(S16).It is determined whether the
이때 공의 궤적이 검출되어 공이 발사된 것으로 판단되지 않을 경우에는 계속해서 촬영하게 되고(S10), 공의 궤적이 검출되어 공이 발사된 것으로 판단될 경우에는 공(10)의 발사조건을 산출하여 출력하게 된다(S18). In this case, if the ball trajectory is detected and the ball is not determined to be fired, shooting is continued (S10). If the ball trajectory is detected and the ball is determined to be fired, the shooting condition of the
먼저 공(10)의 궤적이 검출된 도 4의 프레임 영상을 모두 합성하여 궤적을 연결하여 도 5와 같은 궤적을 얻음으로써 궤적의 너비 변화나 기울기 등을 검출하기 용이하게 할 수도 있다. First, the
이렇게 얻어진 궤적의 너비 변화 즉, B1의 길이와 B2의 길이변화 및 궤적의 중심선 기울기(α)를 통해 발사각을 산출한다. The firing angle is calculated through the width change of the trajectory thus obtained, that is, the length of B1 and the length of B2 and the tilt of the centerline of the trajectory.
즉, 카메라(20)가 하부에서 상부로 촬영한 경우 공(10)의 지름이 일정한 관계로 궤적의 시작점 너비인 B1의 길이와 끝점의 너비인 B2의 길이로 카메라로부터의 거리를 산출할 수 있어 이 거리의 변화를 통해 공(10)이 상승한 거리를 산출할 수 있게 됨에 따라 비행각도를 산출할 수 있으며, 궤적의 중심선 기울기(α)의 변화로 공의 비행 편향각을 산출할 수 있게 된다. That is, when the
이렇게 산출된 발사각과 도 6에 도시된 각 프레임 영상에서 현재 프레임 영 상과 다음 프레임 영상에서 검출된 공의 궤적들의 일정지점간 길이인 궤적의 길이(L) 즉, 궤적들의 시작점과 시작점간의 길이(L)나 궤적들의 끝점과 끝점간의 길이(L)를 통해 프레임 시간 동안 비행한 거리를 파악할 수 있게 된다. In this calculated firing angle and the length of the trajectory (L), i.e., the length between the starting point and the starting point of the trajectories, which is the length between the predetermined points of the trajectories of the ball detected in the current frame image and the next frame image in each frame image shown in FIG. L) or the length (L) between the end points of the trajectories and the end points of the trajectories make it possible to determine the distance traveled during the frame time.
이와 같이 본 발명에서 프레임 영상은 일정한 프레임 시간 간격으로 즉, 1/30초 간격으로 일정한 노출시간동안 노출되어 촬영된 영상으로써 프레임 영상에 나타난 공의 궤적의 길이(L)는 프레임 시간 간격인 1/30초 동안 비행한 비행거리와 대응되기 때문에 발사각과 궤적의 길이(L)를 통해 발사속도를 산출할 수 있게 된다. As described above, in the present invention, the frame image is an image that is photographed by being exposed at a constant frame time interval, that is, at a constant exposure time at 1/30 second intervals, and the length L of the ball trajectory shown in the frame image is 1 / Since it corresponds to the flying distance for 30 seconds, the firing speed and the length of the trajectory (L) can be calculated.
또한, 도 7과 같이 공(10)에 마킹된 마크에 의해 'A'와 같은 줄무늬가 궤적에 나타날 경우 줄무늬의 기울기(β)와 궤적의 중심선 기울기(α) 사이의 각도와 발사각과 발사속도를 통해 스핀각을 산출하게 된다. In addition, when a stripe such as 'A' appears in the trajectory by the mark marked on the
이와 같은 공의 발사조건 감지방법을 카메라(20)가 내장된 휴대폰(미도시)이나 PDA(미도시) 등에 탑재하여 카메라(20)로 촬영된 영상을 통해 산출된 공(10)의 발사조건에 의해 공(10)의 비행궤적에 따른 비거리와 예상 낙하지점을 산출하여 그래프나 음성으로 출력하는 과정을 계속해서 반복하게 된다(S20)(S22). The method of detecting the firing condition of the ball is mounted on a mobile phone (not shown) or a PDA (not shown) in which the
따라서, 실내외 골프연습장이나 필드에서도 간단하게 자신이 타격한 공의 비행궤적을 정확하게 확인하고 예측할 수 있을 뿐만 아니라 골프 시뮬레이션 시스템을 구축할 수 있다.Therefore, it is possible not only to accurately check and predict the trajectory of the ball hit by itself, but also to build a golf simulation system in indoor and outdoor golf practice fields and fields.
한편, 이와 같은 공의 발사조건의 감지방법은 골프공 뿐만 아니라 야구공이 나 테니스공 등 사용자가 타격하여 발사되는 공의 발사조건 감지방법에 모두 적용될 수 있다. On the other hand, such a method of detecting the firing conditions of the ball can be applied to all methods of detecting the firing conditions of the ball hit by the user, such as a baseball or tennis ball as well as a golf ball.
도 1은 본 발명에 의한 공의 발사조건 감지방법을 적용하기 위한 카메라의 설치상태를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing the installation state of the camera for applying the method of detecting the firing conditions of the ball according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 공의 발사조건 감지방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method for detecting a launch condition of a ball according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 공의 발사조건 감지를 위해 입력받는 프레임 영상을 나타낸 도면이다. 3 is a view showing a frame image received for detecting the firing condition of the ball according to the present invention.
도 4는 도 3에서 입력되는 프레임 영상들에서 현재 프레임 영상을 다음 프레임 영상에서 차감한 후 절대값을 취하여 얻은 공의 궤적이 검출된 프레임 영상들이다. FIG. 4 is frame images in which a trajectory of a ball obtained by subtracting a current frame image from a next frame image and taking an absolute value from the frame images input in FIG. 3 is detected.
도 5는 도 4에서 공의 궤적이 검출된 프레임 영상을 모두 합성하여 궤적을 연결하여 나타낸 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a frame image obtained by synthesizing all the frame images in which the trajectory of the ball is detected in FIG. 4.
도 6은 도 3에서 하나의 프레임 영상에 궤적의 시작점과 끝점이 모두 존재하는 궤적을 나타낸 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating a trajectory in which both a start point and an end point of a trajectory exist in one frame image in FIG. 3.
도 7은 공의 궤적에 줄무늬가 나타난 궤적을 나타낸 도면이다. 7 is a diagram illustrating a trace in which stripes appear on a trace of a ball.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 - -Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
10 : 공 20 : 카메라10: ball 20: camera
30 : 타석30: plate
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