CN107545562A - 用于补正球图像的亮度的方法、系统及非暂时性的计算机可读记录介质 - Google Patents

用于补正球图像的亮度的方法、系统及非暂时性的计算机可读记录介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于补正球图像的亮度的方法、系统及非暂时性的计算机可读记录介质。根据本发明的一种方案，提供一种用于补正球图像的亮度的方法，包括：在对作为物理量测量对象的球进行了拍摄的多个图像中，分别计算与所述球相应的区域的拍摄亮度分布的步骤；以及，以基准亮度分布作为参照，对所述多个图像中至少一个图像的与所述球相应的区域的拍摄亮度分布进行补正的步骤。

Description

用于补正球图像的亮度的方法、系统及非暂时性的计算机可 读记录介质
技术领域
本发明涉及一种用于补正球图像的亮度的方法、系统及非暂时性的计算机可读记录介质。
背景技术
让高尔夫球手即使在城市中心等也能够以较少费用虚拟打高尔夫的虚拟高尔夫系统正在广泛普及。这种虚拟高尔夫系统的基本概念是，如果高尔夫球手击打高尔夫球，则获取多个拍摄高尔夫球的图像，基于其轨迹、间隔、大小等，测量关于高尔夫球的物理量，进行模拟并在屏幕上显示击球的模拟结果。在这种虚拟高尔夫系统中，重要的是尽可能以良好状态获取高尔夫球的拍摄图像。
与此相关，韩国公开专利公报第10-2009-0112538号(发明名称：利用了照明控制的高尔夫影像获取装置及利用其的基于影像处理的高尔夫练习系统)公开了一种在调节照明的位置或颜色的同时拍摄高尔夫练习场面，从而更多样地获取高尔夫球的图像的技术(所述韩国公开专利公报的说明书应视为其全部编入本说明书)。但是，包括该技术在内的多种现有技术，事实上并不关心用于以良好状态获取准确测量高尔夫球物理量所需的高尔夫球图像的技术，或利用能够从多个高尔夫球图像获取的标记序列来测量高尔夫球的物理量的技术。
因此，本发明人提出一种新技术，分析从高速摄像机获取的高尔夫球图像中所出现的标记序列(mark sequence)，从而准确测量高尔夫球的物理量，其中，所述高速摄像机能够在短时间内拍摄很多帧的图像。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的在于，分析多个高尔夫球图像中出现的标记序列，测量高尔夫球的旋转速度及旋转方向。
另外，本发明的另一目的在于，补正多个高尔夫球图像的亮度(具体而言，亮度分布)，从而使多个高尔夫球图像的亮度分布均匀。
解决技术问题的方案
用于达成所述目的的本发明的代表性结构如下。
根据本发明的一种方案，提供一种用于补正球图像的亮度的方法，包括：在对作为物理量测量对象的球进行了拍摄的多个图像中，分别计算与所述球相应的区域的拍摄亮度分布的步骤；以及，以基准亮度分布作为参照，对所述多个图像中至少一个图像的与所述球相应的区域的拍摄亮度分布进行补正的步骤。
根据本发明另一种方案，提供一种用于补正球图像的亮度的系统，包括：图像获取部，获取对作为物理量测量对象的球进行了拍摄的多个图像；以及图像补正部，在所述多个图像中，分别计算与所述球相应的区域的拍摄亮度分布，以基准亮度分布作为参照，对所述多个图像中至少一个图像的与所述球相应的区域的拍摄亮度分布进行补正。
此外，还提供一种用于实现本发明的其他方法、系统及非暂时性的计算机可读记录介质。
发明效果
根据本发明，不仅在各个高尔夫球图像内，而且在多个高尔夫球图像中均可实现亮度分布均匀化，因而达成可以更准确地检测在多个高尔夫球图像中出现的标记序列的效果。
根据本发明，利用在多个高尔夫球图像中出现的标记(mark)的时序性集合(即，标记序列(sequence))，达成能够准确测量高尔夫球的旋转速度及旋转方向的效果。
附图说明
图1是概略地图示本发明一个实施例的虚拟高尔夫系统的整体结构的图。
图2是详细图示本发明一个实施例的拍摄装置100的内部结构的图。
图3是详细图示本发明一个实施例的模拟器200的内部结构的图。
图4是示意性地显示根据本发明的一个实施例而实际拍摄的高尔夫球图像的图。
图5是根据本发明的一个实施例而在视觉上显示能够应用于高尔夫球图像的补正模型的图。
图6是示意性地显示根据本发明的一个实施例而补正亮度的高尔夫球图像的图。
附图标记说明
100：拍摄装置
110：摄像机部
120：通信部
130：控制部
200：模拟器
210：图像处理部
220：物理量测量部
230：模拟部
240：数据库
250：通信部
260：控制部
具体实施方式
后述的对本发明的详细说明参照了以本发明可实施的特定实施例作为示例而图示的附图。这种实施例进行了详细说明，以便本领域技术人员能够充分实施本发明。本发明的各种实施例虽然互不相同，但应理解为不需要相互排斥。例如，本说明书中记载的特定形状、结构及特性在不超出本发明的精神和范围的情况下，可以从一个实施例变更为另一实施例来实现。另外，各个实施例中的个别结构要素的位置及配置也应理解为，可在不超出本发明的精神和范围的情况下进行变更。因此，后述的详细说明并非是作为限定性意义而进行的，本发明的范围应视为包括权利要求书的权利要求所请求的范围及与之等同的全部范围。附图中类似的附图标记在各个方面表示相同或类似的结构要素。
下面，为了让本发明所属技术领域的普通技术人员能够容易地实施本发明，参照附图，对本发明的各种优选实施例进行详细说明。
[本发明的优选实施例]
整体系统的结构
图1是概略地图示本发明一个实施例的虚拟高尔夫系统的整体结构的图。
如图1所示，虚拟高尔夫系统可以包括击打部10、照明装置20、拍摄装置100、模拟器200及显示装置300而构成。
首先，本发明一个实施例的击打部10可以是高尔夫球手在利用虚拟高尔夫系统时，可以踏上脚站立并放上高尔夫球进行击打的部分。这种击打部10可以包括其倾斜角可调节的公知的仿坡回球台。作为参考，在本发明应用于其他种类的虚拟运动系统的情况下，本领域技术人员可以根据相应运动的特性，适当地变更击打部10的结构，必要时，一同变更与其联动的其他结构要素的结构。
然后，本发明一个实施例的照明装置20可以是在高尔夫球手在室内或室外享受虚拟高尔夫的情况下能够人为地照射光的装置。这种照明装置20可以根据需要而点亮或熄灭，或调节其亮度。优选地，照明装置20可以是用于防止因光抖动现象而导致高尔夫球图像自然恶化的红外线照明。
然后，本发明一个实施例的拍摄装置100可以包括至少一个摄像机(例如，高速摄像机)(图中未示出)，执行获取两个以上的高尔夫球图像(例如，正在运动的高尔夫球的图像)的功能。这种拍摄装置100既可以如图1所示配置于自上而下俯视正在运动的高尔夫球的位置，也可以配置于其他不同位置。
根据本发明的一个实施例，在该高尔夫球表面标识的规定的标记(mark)越鲜明地显示，越有利于对该标记的模样或位置进行特定，那么，可以说高尔夫球的图像越良好。例如，在高尔夫球图像的与球相应的区域所标识的标记更鲜明时，如后所述的模拟器200则可以更准确地捕捉在多个高尔夫球图像中出现的作为标记时序集合的标记序列(marksequence)，更准确地运算高尔夫球的旋转速度及旋转方向。另外，例如，当高尔夫球的图像更鲜明时，模拟器200可以更准确地捕捉多个高尔夫球图像的中心地点或最大亮度地点，更准确地计算与高尔夫球相应的区域的亮度分布。
关于如上所述的拍摄装置100的具体结构，下面将参照图2进行进一步说明。
然后，本发明一个实施例的模拟器200可以执行如下功能，从拍摄装置100获取对作为物理量测量对象的球进行了拍摄的多个图像，在多个图像中分别计算与球相应的区域的拍摄亮度分布，以基准亮度分布作为参照，对多个图像中至少一个图像的与球相应的区域的拍摄亮度分布进行补正，从而使多个高尔夫球图像的亮度分布变得均匀。另外，本发明一个实施例的模拟器200还可以执行如下功能，对如上所述补正的多个高尔夫球图像中出现的标记的时序的集合(即，标记序列(mark sequence))进行分析，从而测量高尔夫球的旋转速度及旋转方向。另外，本发明一个实施例的模拟器200可以基于如上所述测量的高尔夫球的旋转速度及旋转方向的相关信息，在虚拟现实中实现高尔夫球的运动。
另一方面，本发明一个实施例的模拟器200可以与拍摄装置100及显示装置300通信，可以包括用于虚拟高尔夫模拟的专用处理器。这种专用处理器可以具备存储装置，具有数值运算能力和图形处理能力。
关于如上所述的模拟器200的结构，下面将参照图3进行进一步说明。
最后，本发明一个实施例的显示装置300可以执行显示模拟器200的物理量测量、虚拟现实实现的结果的功能。这种显示装置300可以通过规定的显示装置显示规定的影像，例如，可以由吸收被击打的高尔夫球的冲击且不直接发光的屏幕、以及在这种屏幕中输出影像的投影仪构成。
拍摄装置的结构
下面对本发明一个实施例的拍摄装置100的内部结构及各结构要素的功能进行说明。
图2是详细图示本发明一个实施例的拍摄装置100的内部结构的图。
如图2所示，拍摄装置100可以包括摄像机部110、通信部120及控制部130而构成。
根据本发明的一个实施例，摄像机部110、通信部120及控制部130可以是其中至少一部分与模拟器200进行通信的程序模块。这种程序模块可以以操作系统、应用程序模块或其他程序模块的形式包含于拍摄装置100，在物理结构上，可以存储于各种公知的存储装置中。另外，这种程序模块也可以存储于能与拍摄装置100通信的远程存储装置。另一方面，这种程序模块包括根据本发明而执行后述特定任务或运行特定抽象数据类型的例程、子例程、程序、对象、组件、数据结构等，但不限于此。
首先，本发明一个实施例的摄像机部110可以包括能够以光学方式获取多个图像的摄像机。例如，本发明一个实施例的摄像机部110可以包括能够拍摄每秒数十帧(frame)图像的高速摄像机或超高速摄像机。根据本发明的一个实施例，摄像机部110的摄像机可以在存在进行运动的高尔夫球的状态下或不存在进行运动的高尔夫球的状态下执行拍摄，获取规定的图像。
然后，本发明一个实施例的通信部120可以根据需要而执行在控制部130与模拟器200之间收发数据的媒介功能。根据本发明的一个实施例，通信部120可采取的通信方式没有特别限制，但可以优选为有线LAN通信、电缆通信等有线通信方式、或者诸如无线LAN通信、红外线通信、RF通信、蓝牙通信等的无线通信方式。
最后，本发明一个实施例的控制部130可以执行控制摄像机部110及通信部120之间的数据流动的功能。即，本发明的控制部130控制从拍摄装置100到外部/从外部到拍摄装置100的数据流动或控制拍摄装置100的各结构要素之间的数据流动，从而能够控制得使摄像机部110及通信部120执行各自固有功能。
模拟器的结构
下面对本发明一个实施例的模拟器200的内部结构及各结构要素的功能进行说明。
图3是详细图示本发明一个实施例的模拟器200的内部结构的图。
如图3所示，本发明一个实施例的模拟器200可以包括图像处理部210、物理量测量部220、模拟部230、数据库240、通信部250及控制部260而构成。另外，根据本发明的一个实施例，图像处理部210可以包括图像获取部(图中未示出)及图像补正部(图中未示出)。根据本发明的一个实施例，图像处理部210、物理量测量部220、模拟部230、数据库240、通信部250及控制部260可以是其中至少一部分与拍摄装置100或显示装置300进行通信的程序模块。这种程序模块可以以操作系统、应用程序模块或其他程序模块的形式包含于模拟器200，在物理结构上，可以存储于各种公知的存储装置。另外，这种程序模块也可以存储于能与模拟器200通信的远程存储装置。另一方面，这种程序模块包括根据本发明而执行后述特定任务或运行特定抽象数据类型的例程、子例程、程序、对象、组件、数据结构等，但不限于此。
另一方面，虽然如上所述对模拟器200进行了说明，但这种说明只是示例性的，模拟器200要求的功能或结构要素的一部分或全部也可以根据需要而在拍摄装置100中实现或包含在其中，这对本领域技术人员而言是不言而喻的。
首先，根据本发明一个实施例，图像处理部210(具体而言，图像获取部)可以执行从上面的拍摄装置100获取对作为物理量测量对象的球进行了拍摄的多个图像的功能。
图4是示意性地显示根据本发明的一个实施例而实际拍摄的高尔夫球图像的图。
参照图4，由于照明的位置、光照射方向或光强度、摄像机的位置、规格或设置、球的位置或颜色等各种环境因素，在多个图像中，与球相应的区域的亮度分布会按照每个图像表现不同。例如，与球相应的区域的亮度可能整体上较暗(参照图4的(a))，与球相应的区域中中心部的亮度可能比其他部分过亮(参照图4的(b))。
首先，根据本发明的一个实施例，图像处理部210(具体而言，图像补正部)可以执行从对作为物理量测量对象的球进行了拍摄的多个图像中分别计算与球相应的区域的拍摄亮度分布的功能。
具体而言，本发明一个实施例的图像补正部可以从多个图像中分别计算与球相应的区域的中心地点、最大亮度地点、半径等，从而可以在各图像内对与球相应的区域进行特定。另外，本发明一个实施例的图像补正部可以在多个图像中，分别以与球相应的区域内的规定的地点(例如，中心地点、最大亮度地点等)为基准，计算与球相应的区域的亮度分布。
更具体而言，本发明一个实施例的图像补正部可以利用线性回归模型(linearregression model)、非参数模型(non-parametric model)等估计模型或统计学模型，在多个图像中，分别计算与球相应的区域的亮度分布。
例如，可以基于线性回归模型，在多个图像中，分别在与球相应的区域内，导出最大亮度地点及任意地点之间的距离与该任意地点的亮度之间的关系。再例如，可以基于模糊滤波器(blurring filter)、低通滤波器(low pass filter)、高斯滤波器(Gaussianfilter)等非参数模型，在多个图像中分别计算与球相应的区域内的任意地点的亮度。
另外，根据本发明的一个实施例，图像处理部210(具体而言，图像补正部)可以执行以下功能：以基准亮度分布为参照，对多个图像中至少一个图像的与球相应的区域的拍摄亮度分布进行补正。其中，根据本发明的一个实施例，基准(reference)亮度分布是预先设置为适合于检测并识别在球的表面上标识的标记的亮度分布，可以存储于数据库240内。
具体而言，本发明一个实施例的图像补正部可以以作为补正对象的图像的与球相应的区域的拍摄亮度分布的均匀度达到预先设置的水平以上的方式，对该图像的与球相应的区域的拍摄亮度分布进行补正。
更具体而言，本发明一个实施例的图像补正部比较第一图像的与球相应的区域的第一拍摄亮度分布和基准亮度分布，从而可以计算用于补正第一拍摄亮度分布的补正模型，以上面计算的补正模型为参照，补正第一拍摄亮度分布。
例如，本发明一个实施例的补正模型可以如下面数学式1及数学式2所示进行表示。
<数学式1>
E(P)＝c*B(P)+d
<数学式2>
F(P)＝B(P)+E(P)或F(P)＝B(P)*E(P)
在上面的数学式1及数学式2中，B(P)表示作为任意地点的点P的亮度，E(P)表示对点P的亮度的补正模型，c及d表示对补正模型E(P)进行特定的补正系数，F(P)表示根据补正模型E(P)而补正的(即，均匀化的)点P的亮度。
图5是根据本发明一个实施例而从视觉上显示能够应用于高尔夫球图像的补正模型的图。图5的(a)及(b)分别与对可应用于图4的(a)及(b)的图像的补正模型进行视觉化的情形相应。
图6是示意性地显示根据本发明的一个实施例而补正亮度的高尔夫球图像的图。
参照图6可以确认到，在图4的(a)及(b)中分别图示的高尔夫球图像的与球相应的区域的亮度分布实现均匀化。
如以上说明，根据本发明的一个实施例，不仅在各个高尔夫球图像内，而且在多个高尔夫球图像中对与球相应的区域的亮度分布进行补正(即，均匀化)，从而在检测及识别多个图像中共同出现的标记方面，减小了因亮度差异而发生误差的可能性，能够提高其检测及识别的准确度。
只是，根据本发明，补正高尔夫球图像的亮度分布的方法并非必须限定于所述列举的算法，在能够达成本发明目的的范围内，可以任意变更。
另一方面，本发明一个实施例的物理量测量部220能够执行如下功能：对在如上所述补正(即，亮度分布均匀化)的多个高尔夫球图像(更具体而言，在时间上邻接的多个高尔夫球图像)中出现的标记序列进行分析，从而测量高尔夫球的旋转速度及旋转方向。具体而言，本发明一个实施例的物理量测量部220可以以从上面的标记序列观察到的标记在高尔夫球表面上的移动速度及移动方向作为参照，估计高尔夫球的旋转速度及旋转方向。另外，本发明一个实施例的物理量测量部220还可以执行运算高尔夫球的运动轨迹，或运算高尔夫球的运动速度，或运算高尔夫球的高度的功能。
然后，本发明一个实施例的模拟部230可以基于如上所述测量的高尔夫球物理量相关的各种信息，在虚拟现实中实现高尔夫球的运动(例如，旋转速度、旋转方向、移动速度、移动方向、发射角度等)。另外，本发明一个实施例的模拟部230可以将高尔夫球的运动反映于图形客体，或将包含影像信号的控制信号传输给显示装置300，以便在显示装置300中富有现实感地表现高尔夫球的运动。
然后，在本发明一个实施例的数据库240中，可以存储有高尔夫球的拍摄的图像、补正了高尔夫球的亮度分布的图像、标记序列、运算的物理量等相关的信息或模拟所需的信息(例如，实现虚拟现实所需的数据等)。虽然在图3中图示了数据库240包含于模拟器200而构成的情形，但根据实现本发明的本领域技术人员的需要，数据库240也可以独立于模拟器200而构成。另一方面，本发明中的数据库240作为包含计算机可读记录介质的概念，不仅是狭义的数据库，还可以是包含基于文件系统的数据记录等的广义的数据库，即使是单纯的对数的集合，如果能够对其检索并提取数据，那么也可以成为本发明中的数据库240。
然后，本发明一个实施例的通信部250可以执行能够从/向模拟器200收发数据的功能。根据本发明的一个实施例，通信部250可采取的通信方式没有特别的限制，但可以优选为有线LAN通信、电缆通信等有线通信方式，或者诸如无线LAN通信、红外线通信、RF通信、蓝牙通信等的无线通信方式。
最后，本发明一个实施例的控制部260可以执行控制图像处理部210、物理量测量部220、模拟部230、数据库240及通信部250之间的数据流动的功能。即，本发明的控制部260控制从模拟器200到外部/从外部到模拟器200的数据流动、或模拟器200的各结构要素之间的数据流动，从而能够控制得使图像处理部210、物理量测量部220、模拟部230、数据库240及通信部250执行各自固有功能。
上面主要假定本发明的虚拟运动系统为虚拟高尔夫系统的情形进行了说明，但本发明的技术原理和结构可以应用于要求关于球的运动的模拟的所有种类的虚拟运动系统(例如，虚拟棒球系统或虚拟足球系统)，这对于本领域技术人员而言是不言而喻的。
以上说明的本发明的实施例可以以能通过各种计算机结构要素而运行的程序命令的形式来实现，并且记录于计算机可读记录介质。所述计算机可读记录介质可以单独或组合包括程序命令、数据文件、数据结构等。记录于所述计算机可读记录介质的程序命令可以是为了本发明而特别设计构成的，或是计算机软件领域的本领域技术人员公知并可使用的。在计算机可读记录介质的示例中，包括诸如硬盘、软盘及磁带的磁介质，诸如CD-ROM及DVD的光记录介质，诸如光磁盘(floptical disk)的磁-光介质(magneto-opticalmedium)，以及诸如ROM、RAM、闪速存储器等特别构成为能够存储并运行程序命令的硬件装置。在程序命令的示例中，不仅包括诸如借助于编译器而形成的机械语言代码，还包括可使用解释器等并由计算机运行的高级语言代码。硬件装置为了执行本发明所需的处理，可以变更为一个以上的软件模块，反之亦然。
以上根据诸如具体结构要素等的特定事项和限定的实施例及附图，对本发明进行了说明，但这只是为了帮助更全面地理解本发明而提供的，并非本发明限定于所述实施例，只要是本发明所属技术领域的技术人员便可以从这种记载导出各种修改和变更。
因此，本发明的思想不限定于所述说明的实施例，不仅是后述的权利要求书，与该权利要求书等同的或由此等价地变更的所有范围均属于本发明的思想范畴。

Claims (13)

1.一种用于补正球图像的亮度的方法，包括：
在对作为物理量测量对象的球进行了拍摄的多个图像中，分别计算与所述球相应的区域的拍摄亮度分布的步骤；以及
以基准亮度分布作为参照，对所述多个图像中至少一个图像的与所述球相应的区域的拍摄亮度分布进行补正的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
在所述计算步骤中，
利用线性回归模型及非参数模型中的至少一种，计算所述拍摄亮度分布。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
在所述计算步骤中，
在所述多个图像中，分别以与所述球相应的区域的中心坐标及最大亮度坐标中的至少一种作为基准，计算所述拍摄亮度分布。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，
在所述补正步骤中，
执行所述补正，以使所述至少一个图像的与所述球相应的区域的拍摄亮度分布的均匀度达到预先设置的水平以上。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述补正步骤包括：
比较第一图像的与所述球相应的区域的第一拍摄亮度分布和所述基准亮度分布，从而计算用于补正所述第一拍摄亮度分布的补正模型的步骤；以及
以所述计算的补正模型作为参照，补正所述第一拍摄亮度分布的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，
所述补正模型基于至少一个补正系数进行特定。
7.一种计算机可读记录介质，记录有用于执行权利要求1所述的方法的计算机程序。
8.一种用于补正球图像的亮度的系统，包括：
图像获取部，获取对作为物理量测量对象的球进行了拍摄的多个图像；以及
图像补正部，在所述多个图像中，分别计算与所述球相应的区域的拍摄亮度分布，以基准亮度分布作为参照，对所述多个图像中至少一个图像的与所述球相应的区域的拍摄亮度分布进行补正。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，
所述图像补正部利用线性回归模型及非参数模型中的至少一种，计算所述拍摄亮度分布。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，
所述图像补正部在所述多个图像中，以与所述球相应的区域的中心坐标及最大亮度坐标中的至少一种作为基准，计算所述拍摄亮度分布。
11.根据权利要求8所述的系统，其中，
所述图像补正部执行所述补正，以使所述至少一个图像的与所述球相应的区域的拍摄亮度分布的均匀度达到预先设置的水平以上。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，
所述图像补正部比较第一图像的与所述球相应的区域的第一拍摄亮度分布和所述基准亮度分布，从而计算用于补正所述第一拍摄亮度分布的补正模型，以所述计算的补正模型作为参照，补正所述第一拍摄亮度分布。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，
所述补正模型基于至少一个补正系数进行特定。
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