CN103476467B - 虚拟高尔夫模拟装置及方法,及其使用的感测装置与感测方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是通过允许感测装置感测使用者使用高尔夫球杆敲击高尔夫球，以基于感测结果，模拟虚拟高尔夫球场中高尔夫球的轨迹，藉以能够使使用者在虚拟高尔夫球场中玩虚拟高尔夫球，以提供与在真实高尔夫球场中玩高尔夫相似的真实感。更具体而言，本发明的目的是提供一种虚拟高尔夫模拟装置及方法，及其使用的感测装置和感测方法，其中，虚拟高尔夫模拟装置及方法可以通过呈现几乎与使用者的挥杆同时进行的模拟影像而增强真实感，这可以通过获得具有使用者的挥杆所敲击的高尔夫球的多个画面影像而实现，一旦获得该影像，实时处理该影像，藉以显著降低处理感测数据所需的时间。

Description

虚拟高尔夫模拟装置及方法,及其使用的感测装置与感测方法

技术领域

本发明涉及一种虚拟高尔夫模拟装置及方法及其使用的感测装置与感测方法，尤其涉及一种其中虚拟高尔夫球场被成像并模拟且使用者所敲击的高尔夫球轨迹被感测装置所感测并在虚拟高尔夫球场上模拟的虚拟高尔夫模拟装置及方法，以及其使用的感测装置与感测方法。

背景技术

近年来，已开发出许多装置，在室内或在特定地方经由模拟而以互动运动游戏的形式，让使用者享受到受欢迎的运动游戏，比如棒球、足球、篮球及高尔夫。

尤其是，近年来，已经开发出所谓的屏幕高尔夫系统，其中当使用者挥动高尔夫球杆以敲击安置于击球垫上的高尔夫球时，感测装置感测被敲击的高尔夫球以提取移动高尔夫球上的物理信息，使得高尔夫球轨迹能在虚拟高尔夫球场上被模拟，藉以让使用者能享受到虚拟实境中的高尔夫。

为了在这类互动运动游戏中模拟使用比如高尔夫球的球的运动，许多研究已经被导入到许多感测系统，用于精确感测移动高尔夫球上的物理信息，亦即高尔夫球的移动。

例如，许多感测装置，比如使用红外线传感器的感测装置、使用激光传感器的感测装置、使用声波传感器的感测装置以及使用照像传感器的感测装置，都已经推出到市场上。

红外线传感器在感测处理时间上具有的优点是时间短，并因此快速进行模拟。然而，红外线传感器在感测精确度上的缺点是精确度低。另一方面，照像传感器在感测精确度上的优点已被改善。然而，照像传感器在感测处理时间上具有的缺点是时间长，并因此，高尔夫球轨迹的模拟影像是在使用者敲击高尔夫球之后的预设时间才实现，使得虚拟高尔夫的真实感被大幅降低，因而使用者的兴趣大减。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种虚拟高尔夫模拟装置及方法及其使用的感测装置和感测方法，其中使用者对高尔夫球挥杆而敲击到的高尔夫球是被感测装置所感测，且高尔夫球轨迹是依据感测结果而在虚拟高尔夫球场上模拟，使得使用者能享受到虚拟高尔夫球场上的虚拟高尔夫，藉以提供使用者好像觉得是在真实高尔夫球场上打一局高尔夫的相同真实感觉，尤其是，其中获得使用者所敲击的高尔夫球的多个画面影像，并且一收集到该影像时，便实时处理该影像，藉以大幅降低感测处理时间，结果是当使用者对高尔夫球挥杆时，几乎同时实现模拟影像，藉以进一步改善真实感。

技术方案

依据本发明的特点，上述及其它目的可藉提供一种用于虚拟高尔夫模拟装置的感测装置而完成，包括：至少一拍摄装置，用于获得使用者所敲击的高尔夫球的多个画面影像；一影像收集装置，用于依序收集该至少一拍摄装置所获得的该画面影像；以及一影像处理装置，用于实时接收并处理该影像收集装置所收集的该画面影像，藉以提取移动的该高尔夫球的物理特性信息。

依据本发明的另一特点，提供一感测装置，该感测装置包括照像单元以及感测处理单元，该照像单元用于获得使用者所敲击的高尔夫球的多个画面影像，而该感测处理单元包括影像收集装置及影像处理装置，该影像收集装置用于依序收集该照像单元所获得的该画面影像，而该影像处理装置用于实时接收并处理该影像收集装置所收集的该画面影像，藉以提取移动的该高尔夫球的物理特性信息；以及一影像实现装置，用于依据该感测处理单元所提取的信息，实现该高尔夫球轨迹的模拟影像。

依据本发明的又一特点，提供一种用于虚拟高尔夫模拟的感测方法，包括：获得使用者所敲击的高尔夫球的多个画面影像；影像收集装置依序收集所获得的画面影像；实时传送该影像收集装置所收集的画面影像至一影像处理装置；以及该影像处理装置处理实时接收的该画面影像，以提取移动的该高尔夫球的物理特性信息。

依据本发明的再一特点，提供一种虚拟高尔夫模拟方法，包括：感测击球准备是否已经完成；当该击球准备已经完成时，感测击球是否已经进行；当击球已经进行时，收集并存储影像、以及以每个画面为基础，击球之前或之后的多个影像；实时处理所收集的影像以提取移动高尔夫球的物理特性信息；以及依据所提取的该高尔夫球的物理特性信息，实现该高尔夫球轨迹的模拟影像。

有益效果

在依据本发明的虚拟高尔夫模拟装置及方法中，以及其使用的感测装置及方法中，可在使用者对高尔夫球挥杆时，获得高尔夫球的多个画面影像，并实时处理该画面影像，藉以大幅降低感测处理时间。因此，模拟影像可在使用者对高尔夫球挥杆时几乎同时实现，藉以进一步改善真实感。

附图说明

图1是显示依据本发明的实施例中虚拟高尔夫模拟装置所应用的屏幕高尔夫系统实例的示意图；

图2是显示依据本发明的实施例中虚拟高尔夫模拟装置的结构的方块图；

图3是显示依据本发明的实施例中虚拟高尔夫模拟装置的信息处理步骤的示意图；以及

图4是显示依据本发明的实施例中感测装置的实时影像处理步骤的示意图。

具体实施方式

现在，依据本发明虚拟高尔夫模拟装置及方法以及其使用的感测装置与方法的示范性实施例将参考所附图式而详细说明。

首先，将参考图1及图2说明依据本发明实施例的虚拟高尔夫模拟装置以及其使用的感测装置。

图1是显示依据本发明的实施例中虚拟高尔夫模拟装置所应用的屏幕高尔夫系统实例的示意图，图2是显示图1所示的屏幕高尔夫系统所应用的虚拟高尔夫模拟装置的结构的方块图。

如图1及图2所示，依据本发明实施例的虚拟高尔夫模拟装置包括：用于感测使用者所敲击的高尔夫球B的感测装置S、以及用于实现虚拟高尔夫球场的影像并依据感测装置S的感测结果提供高尔夫球B在虚拟高尔夫球场上的轨迹的模拟影像的模拟器1，以使得虚拟高尔夫模拟能进行。

如图1所示，依据本发明实施例的虚拟高尔夫模拟装置所应用的屏幕高尔夫系统可配置成具有一种结构，其中击球台110设置在提供预设大小空间的高尔夫室2的地面上，而使用者是在击球台110上敲击高尔夫球B，击球垫120设置在击球台110的一侧，而高尔夫球B安置在击球垫120上以使得使用者能在击球台110上敲击高尔夫球B，以及屏幕3设置在高尔夫室2的前方，从影像输出装置（图2中所示的影像输出部30，比如光束投影机）输出的虚拟高尔夫模拟的影像被投影到屏幕3上，而影像信息是从模拟器1传送至影像输出装置。

击球台110及击球垫120设置在图1所示的击球板100上。或者，击球台110及击球垫120可设置在高尔夫室2的地面上。

可设置击球板100以使得击球板100能在向前及向后的方向上以及在左边及右边方向上倾斜预设角度。而且，击球板100可连结至模拟器1，以使得击球板100可对应于目前实现的虚拟高尔夫球场的地形而倾斜。

同时，感测装置S设置在高尔夫室2中，以感测使用者所敲击的高尔夫球B。图1显示影像感测型感测装置被提供为感测装置S的情形。

亦即，如图1所示，依据本发明实施例的虚拟高尔夫模拟装置可包括包含有照像单元50以及感测处理单元60的影像感测型感测装置S，以当作感测装置S。

照像单元50可由用于影像感测的单一拍摄装置或两个或更多个拍摄装置而构成。为了获得移动高尔夫球B的影像并提取高尔夫球在三维空间的坐标，优选地配置使用两个或更多个拍摄装置51及52的立体型照像单元，如图1所示。

图1及图2显示一种情形，其中依据本发明虚拟高尔夫模拟装置的感测装置是影像感测型感测装置，然而本发明并不受限于此。例如，可包括任何感测装置，只要感测装置可感测到使用者所敲击的高尔夫球并经由预设信息处理而提取移动高尔夫球的物理特性即可。下文中，将说明用以获得使用者所敲击的高尔夫球的影像并经由预设信息处理而提取移动高尔夫球的物理特性的影像感测型感测装置。

如图2所示，感测装置S可包括具有多个拍摄装置51及52的照像单元50、以及用于处理照像单元50所获得的影像以提取移动高尔夫球的物理特性的感测处理单元60。

移动高尔夫球的物理特性可包括高尔夫球的速度、高尔夫球的移动方向（高尔夫球在水平方向的移动角度）、高尔夫球的高度角度（高尔夫球在垂直方向的移动角度）、以及高尔夫球的旋转。

感测处理单元60可包括影像收集装置61以及影像处理装置64，其中影像收集装置61用于以每个画面为基础依序收集照像单元50所获得的源影像，影像处理装置64用于实时接收并处理影像收集装置61所收集的画面影像，藉以提取移动高尔夫球的物理特性信息。

优选地，影像收集装置61包括抓取器62以及击球侦测器63，其中抓取器62用于当存储影像时传送拍摄装置51及52所获得的影像至击球侦测器63，击球侦测器63用于处理从抓取器62接收的影像，藉以感测击球准备是否已经完成，并感测击球是否已经进行，且在感测击球已经进行时，用于收集并存储要传送至影像处理装置64的影像。

依据本发明虚拟高尔夫模拟装置的感测装置的基本特征在于，影像收集装置61收集到画面影像时，便立即将所收集的画面影像实时传送至影像处理装置64，以使得用于提取移动高尔夫球的物理特性的影像处理被实时进行，以快速进行影像处理，并因而快速进行模拟而没有延迟。

因此，优选地，影像收集装置61依序收集影像以及影像处理装置64的影像处理独立进行。

实时传送影像是指，在影像收集装置61传送一画面影像至影像处理装置64之后且当影像处理装置64已经完成所接收的画面影像的处理时，影像收集装置61所收集到的画面影像（可为下一画面影像或下下一画面影像）被传送至影像处理装置64，以使得影像处理装置64处理所接收到的影像。亦即，影像处理是实时进行，藉以大幅降低提取高尔夫球的物理特性所必要的时间。实时影像传送将在下文中详细说明。

同时，构成依据本发明实施例的虚拟高尔夫模拟装置的模拟器1优选地包括控制器M、数据库10、数据处理部20以及影像输出部30。

数据库10存储虚拟高尔夫模拟必要的所有数据。例如，数据库10存储驱动系统所必要的数据、实现虚拟高尔夫球场的影像所必要的数据、以及实现高尔夫球轨迹的模拟影像所必要的数据。

数据处理部20是进行预设影像处理以实现虚拟高尔夫球场的影像或虚拟高尔夫球场上高尔夫球轨迹的模拟影像的部件。

影像输出部30输出从数据处理部20接收的影像信息到屏幕，以使得使用者能看到影像。

控制器M依据感测装置S的感测结果接收信息以控制所有组件的操作，比如模拟器1的数据库10、数据处理部20以及影像输出部30。亦即，控制器M、数据库10以及数据处理部20起影像实现装置的作用，用以依据感测装置S的感测结果而实现高尔夫球轨迹的模拟影像。

下文中，依据本发明实施例用于虚拟高尔夫模拟装置的感测装置及方法将可参考图3及图4而更加详细地说明。

如图3所示，依据本发明的感测装置中信息的传送是以照像单元50→影像收集装置61→影像处理装置64→模拟器1的次序而进行。

照像单元50拍摄预设范围，包括设置有击球台及击球垫的部分，以获得每秒数百个画面影像。

所获得的画面影像传送至影像收集装置61的抓取器62。抓取器62存储从照像单元50接收的影像，并同时传送影像至击球侦侧器63，以进行影像处理。

亦即，击球侦侧器63处理从抓取器62接收的影像，以感测击球准备是否已经完成，并在感测到击球准备已经完成时（亦即，满足特定条件的情形，例如，高尔夫球安置在击球垫上的状态已经过预设时间），感测使用者是否已经使用高尔夫球杆敲击安置在击球垫上的高尔夫球。

当感测使用者已经敲击高尔夫球时，击球侦侧器63存储高尔夫球已经被敲击时的影像、以及此后的多个画面影像。这些影像被实时传送至影像处理装置64，以使得该影像能被影像处理装置64处理。

影像处理装置64处理当击球侦侧器63感测到使用者敲击高尔夫球时接收的影像，以提取移动高尔夫球的物理特性，并传送已提取的移动高尔夫球的物理特性至模拟器1。

此时，击球侦侧器63及影像处理装置64配置成实时处理影像，以使得高尔夫球的物理特性可被快速提取，将参考图4对其进行详细说明。

如图4所示，击球侦侧器感测击球准备是否已经完成(S10)。当使用者敲击高尔夫球且击球侦侧器感测到使用者敲击高尔夫球时(S20)，击球侦侧器开始收集要处理的影像(S30)。

在照像单元以例如300fps的速度获得影像的情形中，每秒大约获得300个画面影像。击球侦侧器收集并存储在击球之前的7个画面影像、进行击球时的一个画面影像、以及在击球之后100ms的30个画面影像，并传送所收集并存储的画面影像至影像处理装置。

亦即，击球侦侧器收集并存储自第0个画面影像至第30个画面影像排列的影像。一收集到各自的画面影像，该各自的画面影像便实时传送至影像处理装置。

应该注意的是，影像处理装置不是处理击球侦侧器所收集的所有画面影像，而是仅仅处理实时接收的影像。

这是因为，提取移动高尔夫球的物理特性并不需要处理所有30个画面影像，而是必需处理少数画面影像，因为即使分析少数画面影像，其与可获得所分析的30个画面影像时的结果基本相同。

因此，在依据本发明的感测装置中，影像处理装置只处理击球侦侧器所收集的画面影像中能被实时接收到的影像，藉以降低感测处理时间。

更具体的说，在收集到第0个画面影像时，如图4所示，击球侦侧器传送所收集的画面影像至影像处理装置。画面影像一被传送至影像处理装置，在待命状态(S40)中的影像处理装置便开始处理所接收到的影像。

亦即，影像处理装置接收并处理第0个画面影像，且当处理完成时，接收并处理击球侦侧器实时收集的画面影像，亦即第二画面影像。

当处理第0个画面影像时，影像处理装置仅存储击球侦侧器所收集的第一画面影像，而不传送该影像。

如果影像处理装置在处理第0个画面影像之后立刻快速处理第二画面影像，如图4所示，因此，当收集下一个画面影像，即第三画面影像时，其已经完成第二画面影像的处理，该影像处理装置实时接收并处理第三画面影像。

亦即，击球侦侧器配置成不是以收集次序依序传送从抓取器收集的影像至影像处理装置而不省略，而是当处理先前传送至影像处理装置的影像已经实时完成时，传送所收集的画面影像。

此外，影像处理装置不是依序接收来自击球侦侧器的影像，而是当已经完成先前接收的影像的处理时，实时接收另一画面影像。

因此，如果影像处理装置花费大量的时间处理先前接收的影像，可以跳过数个画面影像。另一方面，如果影像处理装置花费很短的时间处理先前接收的影像，先前接收的影像的下一个画面影像可被立刻传送至影像处理装置。

同时，影像处理装置不是连续进行影像处理直至影像处理装置接收到最后的画面影像为止，而是处理预设数量的画面影像，并确定影像处理是否已经完成(S50)。在确定已经完成影像处理时，影像处理装置结束影像处理，并将经由影像处理所提取的高尔夫球的物理特性信息传送至模拟器（此时，虽然影像处理装置结束影像处理，击球侦侧器继续收集画面影像直至预设数量的画面影像被收集并存储为止）。另一方面，在确定还未完成影像处理时（在影像处理还未进行到足够提取高尔夫球的物理特性的信息的情况下），影像处理被自实时接收的下一画面影像恢复。

虽然影像处理装置已经执行实时处理影像，如果还未完成影像处理（在影像处理还未进行到足够提取高尔夫球的物理特性的信息的情况下），影像处理装置进一步接收并处理还未被击球侦侧器传送的画面影像。

例如，如图4所示，第一画面影像及第四画面影像还未被传送至影像处理装置（此时，击球侦侧器存储这些画面影像）。影像处理装置从第一画面影像逐个地接收并处理画面影像，并重复这种影像处理直至提取高尔夫球的物理特性的信息为止。

从上述说明中显而易见的是，依据本发明用于虚拟高尔夫模拟装置中的感测装置获得使用者对高尔夫球挥杆时的多个画面影像，并实时处理该影像，藉以大幅降低感测处理时间。因此，当使用者对高尔夫球挥杆时，模拟影像可几乎同时实现，藉以进一步改善真实感。

发明模式

已经以最佳模式描述本发明的各种实施例。

工业应用性

依据本发明的虚拟高尔夫模拟装置及方法及其使用的感测装置和感测方法可以用于与高尔夫游戏或者所谓的屏幕高尔夫相关的产业，以使使用者能够基于虚拟实境通过高尔夫模拟玩一局虚拟高尔夫。

Claims (14)

1.一种用于虚拟高尔夫模拟装置的感测装置，其特征在于，包括：

至少一拍摄装置，用于获得使用者所敲击的高尔夫球的多个画面影像；

一影像收集装置，用于依序收集通过该至少一拍摄装置所获得的画面影像；以及

一影像处理装置，用于实时接收并处理通过该影像收集装置所收集的画面影像，藉以提取移动高尔夫球的物理特性信息，

该影像收集装置依序收集影像以及该影像处理装置的影像处理是独立进行。

2.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，当传送由该影像收集装置收集的画面影像至该影像处理装置时，影像收集装置以每个画面为基础独立于该影像处理装置依序收集影像，并且当完成先前由该影像处理装置所接收的画面的处理时，传送由该影像收集装置所收集的影像的其中之一至影像处理装置，以使影像处理实时进行。

3.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，该影像处理装置独立于影像收集装置进行影像处理，当完成由该影像处理装置接收的画面的处理时，接收并处理由该影像收集装置所收集的影像的其中之一，以使影像处理实时进行。

4.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，该影像收集装置包括：

一抓取器，用于当存储影像时传送由该至少一拍摄装置所获得的影像；以及

一击球侦测器，用于处理自该抓取器所接收的影像，以感测是否已经进行击球，并且当感测到已经进行击球时，用于收集并存储要传送至影像处理装置的影像。

5.如权利要求4所述的感测装置，其特征在于，该击球侦测器将自该抓取器接收的画面影像传送至该影像处理装置，且同时依序接收下一个画面影像，并且当已经完成由该影像处理装置接收的画面的处理时，将从该抓取器接收的影像的其中之一传送至该影像处理装置，以使影像传送实时进行。

6.如权利要求5所述的感测装置，其特征在于，当不能计算移动高尔夫球的物理特性时，虽然从该击球侦测器实时接收的影像已经被该影像处理装置处理，该影像处理装置进一步接收并处理未被传送至该影像处理装置的一些或所有的画面影像，以计算移动高尔夫球的物理特性。

7.一种虚拟高尔夫模拟装置，其特征在于，包括：

一感测装置，包括一照像单元以及一感测处理单元，该照像单元用于获得使用者所敲击的高尔夫球的多个画面影像，该感测处理单元包括一影像收集装置及一影像处理装置，该影像收集装置用于依序收集通过该照像单元所获得的画面影像，该影像处理装置用于实时接收并处理通过该影像收集装置所收集的画面影像，藉以提取移动高尔夫球的物理特性信息；该影像收集装置依序收集影像以及该影像处理装置的影像处理是独立进行，以及

一影像实现装置，用于依据由该感测处理单元所提取的信息实现该高尔夫球轨迹的模拟影像。

8.一种用于虚拟高尔夫模拟的感测方法，其特征在于，包括：

获得使用者所敲击的高尔夫球的多个画面影像；

影像收集装置依序收集所获得的画面影像；

实时传送由该影像收集装置所收集的画面影像至影像处理装置；以及

该影像处理装置处理实时接收的画面影像，以提取移动高尔夫球的物理特性信息。

9.如权利要求8所述的感测方法，其特征在于，该影像收集装置依序收集影像以及该影像处理装置的影像处理是独立进行，以使得当该影像处理装置处理画面影像时，该影像收集装置收集并存储另一画面影像。

10.如权利要求8所述的感测方法，其特征在于，将由该影像收集装置所收集的画面影像实时传送至影像处理装置的步骤包括：

收集并存储画面影像，且同时确定是否已经完成由该影像处理装置先前接收的画面影像的处理；以及

当确定已经完成由该影像处理装置所进行的影像处理时，传送所收集的画面影像至该影像处理装置，当确定还未完成由该影像处理装置所进行的影像处理时，不传送所收集的画面影像至该影像处理装置。

11.如权利要求8所述的感测方法，其特征在于，处理实时接收的画面影像的步骤包括：

该影像处理装置处理从该影像收集装置先前接收的影像，并同时确定是否已经完成由该影像处理装置先前接收的画面影像的处理；以及

当已经完成由该影像处理装置所进行的影像处理时，该影像处理装置接收并处理由该影像收集装置所收集的画面影像，当还未完成由该影像处理装置所进行的影像处理时，该影像处理装置不接收由该影像收集装置所收集的画面影像。

12.一种虚拟高尔夫模拟方法，其特征在于，包括：

感测是否已经完成击球准备；

当已经完成击球准备时，感测是否已经进行击球；

当已经进行击球时，收集并存储影像、以及以每个画面为基础击球前后的影像；

实时处理所收集的影像，以提取移动高尔夫球的物理特性信息；以及

依据所提取的该高尔夫球的物理特性信息实现高尔夫球轨迹的模拟影像。

13.如权利要求12所述的虚拟高尔夫模拟方法，其特征在于，在实时处理所收集的影像的步骤中，影像的收集以及影像的处理独立进行，并且当已经完成进行中的影像处理时，处理所收集的画面影像，以使所收集的影像实时处理。

14.如权利要求13所述的虚拟高尔夫模拟方法，其特征在于，提取高尔夫球的物理特性信息的步骤包括：当由于实时处理影像而不能提取高尔夫球的物理特性时，进一步处理在以每个画面为基础收集并存储影像的步骤中所存储的影像中还未被处理的画面影像。