CN108226562A - 测量飞行物体的飞行数据的装置和方法及具有用于执行该方法的程序的计算机可读记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明可提供一种通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的装置。该装置包括：发射信号发生器，其用于确定飞行物体是否被发射，并在确定飞行物体被发射时生成信号；高速图像照相机，其在发射信号发生器生成信号之后拍摄飞行物体；以及集成处理装置，其控制高速图像照相机并且从高速图像照相机拍摄的图像计算初始飞行数据和最终飞行数据。本发明可提供一种通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的装置。该装置包括：发射信号发生器，其确定飞行物体是否被发射，并在确定飞行物体被发射时生成发射信号；以及第一高速图像照相机系统，其包括集成控制单元和在发射信号发生器生成信号之后拍摄飞行物体的高速图像照相机。集成控制单元控制高速图像照相机并且从高速图像照相机拍摄的图像计算初始飞行数据和最终飞行数据。本发明可提供一种通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的装置。该装置包括：发射信号发生器，其确定飞行物体是否被发射，并在确定飞行物体被发射时生成发射信号；第二高速图像照相机系统，其包括控制器和在发射信号发生器生成信号之后拍摄飞行物体的高速图像照相机；以及处理装置，其从高速图像照相机拍摄的图像计算最终飞行数据。控制器控制高速图像照相机并且从高速图像照相机拍摄的图像计算初始飞行数据。本发明可提供一种通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的方法。该方法包括：第一设定步骤，其中将飞行物体发射之后飞行物体必定经过的区域设定为第一图像捕获区域；第一拍摄步骤，其中通过使用高速图像照相机在第一图像捕获区域中一次或多次执行拍摄；初始计算步骤，其中从在第一拍摄步骤中拍摄的图像计算飞行物体的初始飞行数据；第二设定步骤，其中通过使用初始飞行数据来设定第二图像捕获区域；第二拍摄步骤，其中通过使用高速图像照相机在第二图像捕获区域中一次或多次执行拍摄；以及飞行数据计算步骤，其中从在第一和/或第二拍摄步骤中拍摄的图像计算飞行物体的最终飞行数据。该方法可以进一步包括发射检测步骤，其在第一拍摄步骤之前通过使用发射检测照相机等来检测飞行物体的发射。可提供一种计算机可读记录介质，其具有用于执行根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法的程序。

Description

测量飞行物体的飞行数据的装置和方法及具有用于执行该方 法的程序的计算机可读记录介质

技术领域

本发明涉及使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的装置和方法以及具有用于执行该方法的程序的计算机可读记录介质，并且更具体地涉及这样的装置和方法，该装置和方法通过使用一个或多个高速照相机获得诸如高尔夫球或棒球的飞行物体的图像，通过三维立体图像处理技术等分析获得的图像，并且然后测量飞行数据，以及具有用于执行该方法的程序的计算机可读记录介质。

背景技术

为了准确地预测在诸如室内高尔夫球练习场或室内棒球练习场等设施中高尔夫球或棒球撞击的飞行轨迹，必须准确测量球的初始飞行数据。为此，许多现有的系统使用一种方法，即通过使用一个或多个高速照相机，连续获得球的多个初始飞行图像，并使用各种图像处理技术从获得的图像计算飞行数据。然而，关于高尔夫球作为示例，为了测量80至90m/s的最大发射速度和10,000rpm的旋转量，必须在大范围内更多次拍摄高质量的超高速图像。这需要昂贵的高速照相机设备，并且为了实时处理和分析图像的目的，需要昂贵的高速通信和计算设备。

韩国专利第1044887号“通过使用高速CCD照相机的拍摄图像来测量高尔夫球的飞行数据的方法”公开了一种测量高尔夫球的飞行数据的方法，以通过使用拍摄的在室内高尔夫球练习场中飞行的高尔夫球的图像测量高尔夫球的飞行距离、飞行速度和飞行方向等以在室内屏幕等上示出球的飞行轨道，等等。根据上述方法，高速CCD照相机重复和连续地拍摄高尔夫球的图像，使得高尔夫球图像的多个帧被包括在一张图像中，然后通过使用连接到照相机系统的计算机装置从拍摄的图像计算高尔夫球的飞行距离、飞行速度和飞行方向。然而，该方法不考虑高尔夫球的旋转，因此飞行数据是不准确的。

另外，韩国专利第1230613号“基于CMOS传感器测量球形物体的飞行信息的系统和方法”公开了如下配置的系统。照相机传感器的总区域在与球穿过该区域的大体方向垂直的方向中被划分成多个区域(例如，三至四个区域)。线触发照相机装置(或类似的装置)是分开安装的，并以当球经过区域中每一个区域时生成触发信号的方式与照相机一起工作。当发射的球依次经过区域中每一个区域时，生成触发信号，并且只获得球经过的区域的图像。该方法具有如下优点，可以通过个别区域的数量减小要拍摄的图像的尺寸。另外，当通过从拍摄范围中排除球以外的许多部分来减小图像的尺寸，也就是说图像的总分辨率时，可以增加拍摄速度以减少获得图像的计算处理时间而不降低高尔夫球图像的分辨率。因此，可以降低照相机和通信/计算设备的规格，从而可以降低设备成本。然而，根据上述方法，该区域只能在与球飞行的一个大体方向垂直的方向中划分，而不能在球飞行的方向中划分。例如，当照相机被布置为使得球在照相机的整个图像捕获区域中从左向右飞行时，从整个图像的上端至下端被垂直划分的带状图像捕获区域可被连续创建，但是图像捕获区域不能在上下方向中划分。而且，图像捕获区域的位置和尺寸必须预先确定。最优图像捕获区域分布根据诸如低速、高速、低旋转、高旋转等各种飞行条件而有所不同，使得划分和确定图像捕获区域的复杂或折中过程被执行。此外，取决于照相机的安装位置和触发线的位置，除了球之外的另一物体(例如，高尔夫球杆、击球手的脚、爬过的昆虫等)可能引起触发。

韩国专利第1244044号“通过使用立体照相机估计球形物体的飞行速度的方法”与上述韩国专利第1230613号相似。然而，根据韩国专利第1244044号，当在没有单独的触发照相机或装置时触发线在图像采集照相机内被创建。当检测到球正在经过时，经过的球在触发线上的位置被检测到，基于该位置，在球的图像的上、下、左和右被划分的较小的图像捕获区域的位置被拍摄。然而，与韩国专利第1230613号相同，也必须预先确定触发线的位置，并且当球以外的物体经过或越过触发线时，触发可能发生。

发明内容

一个实施例是一种通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的装置。该装置包括：发射信号发生器，其用于确定飞行物体是否被发射，并在确定飞行物体被发射时生成信号；一个或多个高速图像照相机，其在发射信号发生器生成信号之后拍摄飞行物体；以及独立的集成处理装置，其控制高速图像照相机并且从由高速图像照相机拍摄的图像计算初始飞行数据(Preliminary flight data)和最终飞行数据(Final flight data)。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置中，仅需要被拍摄的区域(也就是包括球的图像的一个小区域)被定义为初始图像捕获区域和第二图像捕获区域。因此，拍摄的图像数据是小尺寸的，并且不需要大容量的图像数据存储空间。

另一实施例是一种通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的装置。该装置包括：发射信号发生器，其确定飞行物体是否被发射，并在确定飞行物体被发射时生成信号；以及第一高速图像照相机系统，其包括集成控制单元和在发射信号发生器生成信号之后拍摄飞行物体的高速图像照相机。集成控制单元控制高速图像照相机并且从由高速图像照相机拍摄的图像计算初始飞行数据和最终飞行数据。根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置分别包括集成控制单元，从而提供控制高速图像照相机的性能并根据控制单元的计算处理能力计算初始飞行数据和飞行数据。

又一个实施例是一种通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的装置。该装置包括：发射信号发生器，其确定飞行物体是否被发射，并在确定飞行物体被发射时生成信号；第二高速图像照相机系统，其包括控制器和在发射信号发生器生成信号之后拍摄飞行物体的高速图像照相机；以及处理装置，其从由高速图像照相机拍摄的图像计算最终飞行数据。控制器控制高速图像照相机并且从由高速图像照相机拍摄的图像计算初始飞行数据。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置中，控制器计算出初始飞行数据，同时处理装置计算出最终飞行数据，使得可以更快地执行计算处理。

集成处理装置将飞行物体被发射之后飞行物体立即经过的区域设定为第一图像捕获区域，从在第一图像捕获区域中拍摄的飞行物体的图像计算初始飞行数据，并通过使用初始飞行数据设定第二图像捕获区域。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置中，设定第一图像捕获区域使得飞行物体被发射之后必须经过第一图像捕获区域。因此，飞行物体不会被第一捕获区域错过，且计算的初始飞行数据可被用于快速计算在何处定位第二图像捕获区域。

集成控制单元将飞行物体被发射之后飞行物体立即经过的区域设定为第一图像捕获区域，从在第一图像捕获区域中拍摄的飞行物体的图像计算初始飞行数据，并通过使用初始飞行数据设定第二图像捕获区域。

控制器将飞行物体被发射之后飞行物体立即经过的区域设定为第一图像捕获区域，从在第一图像捕获区域中拍摄的飞行物体的图像计算初始飞行数据，并且通过使用初始飞行数据设定第二图像捕获区域。

高速图像照相机在第二图像捕获区域中一次或多次地拍摄飞行物体，并且集成处理装置从在第一和/或第二图像捕获区域中拍摄的飞行物体的图像计算飞行物体的飞行数据。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置中，由于仅包括飞行物体的小的图像捕获区域被拍摄以获得飞行数据而不拍摄整个照相机视野区域，所以提高了计算速度。高速图像照相机在第二图像捕获区域中一次或多次地拍摄飞行物体，并且集成处理装置从在第一和/或第二图像捕获区域中拍摄的飞行物体的图像计算飞行物体的飞行数据。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置中，如果集成控制单元具有充分被改善的处理性能，它还可计算最终飞行数据，从而降低了安装成本，并提高了计算速度。

高速图像照相机在第二图像捕获区域中一次或多次地拍摄飞行物体，并且处理装置从在第一和/或第二图像捕获区域中拍摄的飞行物体的图像计算飞行物体的飞行数据。

初始飞行数据包括飞行物体的飞行速度和飞行方向，最终飞行数据包括飞行物体的飞行速度、飞行方向、旋转速度和旋转方向。根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置获得各种飞行数据，从而向用户提供更准确的飞行信息。

任意一个初始飞行数据可被用作最终飞行数据(如果初始飞行数据被认为是足够准确的)。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置中，从在第一和/或第二图像捕获区域中拍摄的图像计算飞行物体的飞行数据。这里，如果初始飞行数据的至少任意一个被用作最终飞行数据，提高了计算速度，从而可以更快地获得飞行数据。

在本发明的一个实施例中，发射信号发生器采用单独的高速发射检测照相机检测发射的时刻并在确定飞行物体被发射的时刻生成信号。根据本发明的实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置使用发射检测照相机来确定飞行物体是否被发射，使得被发射的飞行物体在第一图像捕获区域中不被丢失，并且可以有效地执行拍摄。

在本发明的一个实施例中，发射信号发生器采用用于拍摄球的高速发射检测照相机检测发射的时刻并在确定飞行物体被发射时生成信号。当通过使用高速图像照相机确定飞行物体被发射时，发射信号发生器生成信号。根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置使用高速图像照相机来确定飞行物体是否被发射，使得被发射的飞行物体在第一图像捕获区域中不被丢失并且可以有效地执行拍摄。

从静止状态被发射后被预测飞行物体一定会经过的区域被设定为第一图像捕获区域。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置中，由于覆盖飞行物体被预测的初始飞行方向的区域设定为第一图像捕获区域，飞行物体可被拍摄而不会被错过，同时可获得初始飞行数据。通过使用初始飞行数据估计在预定拍摄时间T后飞行物体经过的位置，第二图像捕获区域被设于该位置。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置中，通过使用初始飞行数据来估计飞行物体的位置，并且基于该位置设定第二图像捕获区域，使得仅仅小的需要被拍摄以获得时间T之后飞行物体图像的相应的区域被拍摄。因此，不需要拍摄飞行物体经过的整个照相机视野区域。

拍摄时间T被预先指定，或者被确定为飞行物体的初始飞行数据的一个或多个的数学函数。在用于测量飞行数据的装置中，由于拍摄时间被预先指定，或者从初始飞行数据计算，所以可以简单地设定第二图像捕获区域的位置，而不需要单独的复杂的设备。可以通过各种方法和标准来确定用于最大化飞行信息的准确性的拍摄时间。

两个或更多拍摄时间T可被预先指定，或者作为初始飞行数据的函数来计算，从而在第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域被设定。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置中，由于可以通过指定两个或更多拍摄时间T来设定第二、第三或更后的图像捕获区域，可以在多个区域中拍摄飞行物体，且飞行数据可以通过使用被捕获的照片来计算。因此，可以获得更准确的飞行信息。

又一个实施例是一种通过使用前述高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的方法。该方法包括：第一设定步骤，其中将飞行物体被发射之后飞行物体立即经过的区域设定为第一图像捕获区域；第一拍摄步骤，其中通过使用高速图像照相机在第一图像捕获区域中一次或多次地执行拍摄；初始计算步骤，其中从在第一拍摄步骤中拍摄的图像计算飞行物体的初始飞行数据；第二设定步骤，其中通过使用初始飞行数据来设定第二图像捕获区域；第二拍摄步骤，其中通过使用高速图像照相机在第二图像捕获区域中一次或多次地执行拍摄；以及飞行数据计算步骤，其中从在第一和/或第二拍摄步骤中拍摄的图像计算飞行物体的最终飞行数据。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法中，仅在第一拍摄步骤和第二拍摄步骤中对于捕获飞行物体图像来说足够大的小区域执行拍摄。因此，拍摄的图像数据是小尺寸的，且不需要大容量的图像数据存储空间。

在初始计算步骤中计算的初始飞行数据中的至少一个在飞行数据计算步骤中可被用作最终飞行数据。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的最终飞行数据的方法中，在飞行数据计算步骤中从在第一和/或第二拍摄步骤中拍摄的图像计算飞行物体的飞行数据。这里，如果初始飞行数据的至少一个用作飞行数据计算步骤中的最终飞行数据，提高了计算速度，从而可以更快地获得飞行数据。

进一步包括发射检测步骤。该发射检测步骤在第一拍摄步骤之前通过使用发射检测照相机来检测飞行物体发射的时刻。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法中，由于单独使用发射检测照相机，因此不需要通过使用高速图像照相机来检测发射。因此，高速图像照相机的控制电路设计变得更简单，发射检测速度快，并且发射检测准确。

进一步包括发射检测步骤。发射检测步骤在第一拍摄步骤之前通过使用高速图像照相机来检测飞行物体的发射。在根据本发明的实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法中，由于通过使用高速图像照相机来检测发射，所以不需要安装单独的发射检测照相机，使得可以使设计更容易，并且可以降低制造成本。

初始飞行数据包括飞行物体的飞行速度和飞行方向，最终飞行数据包括飞行物体的飞行速度、飞行方向、旋转速度和旋转方向。由于可以假定高尔夫球的飞行物体在其发射之后执行直线运动，所以通过使用初始飞行数据中的飞行速度和飞行方向数据，也可以计算飞行物体在给定时间点经过的位置。本发明实施例的飞行物体的初始飞行数据可以通过使用照相机控制系统自身的FPGA或算术处理单元来非常快速地计算。因此，可以在飞行物体的飞行期间实时计算初始飞行数据。

在第一设定步骤中，将被预测为从静止状态被发射后飞行物体一定经过的区域设定为第一图像捕获区域。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法中，由于覆盖飞行物体被预测的初始飞行方向的区域设定为第一图像捕获区域，飞行物体可被拍摄而不会被错过，同时可获得初始飞行数据。在第二设定步骤中，通过使用初始飞行数据来估计在预定拍摄时间T经过时的时间点处飞行物体经过的位置，第二图像捕获区域被设定以包含该位置。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法中，通过使用初始飞行数据来估计在预定时间T之后飞行物体的位置，第二图像捕获区域被设定以包含该位置，使得仅仅相应的区域被拍摄。因此，不需要拍摄飞行物体经过的整个照相机视野区域。

拍摄时间T被预先指定，或者作为一个或多个初始飞行数据的数学函数来计算。在根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法中，需要预定的拍摄时间T以设定第二图像捕获区域的位置。由于拍摄时间被预先指定，或者从初始飞行数据计算，不需要复杂的设备第二图像捕获区域的位置便可以被简单的设定。可以通过各种方法和标准来确定用于最大化飞行信息的准确性的拍摄时间。

在第二设定步骤中，两个或更多个预定拍摄时间T被预先指定，或者可被确定为初始飞行数据的函数，从而在第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域被设定。在根据本发明的实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法中，由于可以通过确定两个或更多个拍摄时间T来设定第二、第三或更后的图像捕获区域，所以可以在每个区域中拍摄飞行对象，并且可以通过使用照片来计算最终飞行数据。因此，可以获得更准确的飞行信息。

包括具有用于执行根据本发明的实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法的程序的计算机可读记录介质。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的用于通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的系统的框图；

图2是根据本发明的第二实施例的用于通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的系统的框图；

图3是根据本发明的第三实施例的用于通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的系统的框图；

图4是示出当将本发明的实施例应用于室内高尔夫模拟时的主要部件及其安装示例的视图；

图5是根据本发明实施例的用于通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的流程图；

图6是示出根据本发明实施例的第一图像捕获区域的视图；

图7是示出根据本发明实施例在第一图像捕获区域中一次或多次地拍摄飞行物体的视图；

图8是示出根据本发明实施例从在第一拍摄步骤中拍摄的图像设定第二图像捕获区域的示例的视图；

图9是示出进一步包括发射检测步骤的流程图，该步骤在第一拍摄步骤之前通过使用发射检测照相机来检测飞行物体是否发射；以及

图10是示出通过指定两个或更多拍摄时间来设定第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域的视图。

具体实施方式

将参考附图更详细地描述本发明的实施例。在本发明的构成要素中，为了避免使本发明的主题不清楚，将省略对本领域技术人员可通过现有技术清楚理解和容易实施的详细描述。

本发明的实施例可以用于测量作为飞行物体的示例的棒球的飞行数据。此外，本发明的实施例可以应用于使用一个或多个高速图像照相机以便获得飞行物体的飞行数据的情况。对于本发明实施例的具体示例，将描述一种用于通过使用高速图像照相机来测量作为室内高尔夫模拟设施中的飞行物体的示例的高尔夫球的飞行数据的装置和方法，以及具有用于执行该方法的程序的计算机可读记录介质。

图1是根据本发明的第一实施例的用于通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的系统的框图。图2是根据本发明的第二实施例的用于通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的系统的框图。图3是根据本发明的第三实施例的用于通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的系统的框图。图4是示出当将本发明的实施例应用于室内高尔夫模拟时的主要部件及其安装示例的视图。

参照图1和图4，根据本发明第一实施例的用于通过使用高速图像照相机220和230测量高尔夫球的飞行数据的系统包括发射信号发生器100、高速图像照相机220和230，以及集成处理装置300。参考图2和图4，根据本发明的第二实施例的用于通过使用高速图像照相机220和230测量高尔夫球的飞行数据的系统包括第一高速图像照相机系统200，其包括发射信号发生器100、高速图像照相机220和230以及集成控制单元210。参考图3和图4，根据本发明的第三实施例的用于通过使用高速图像照相机测量高尔夫球的飞行数据的系统包括处理单元305以及包括发射信号发生器100、高速图像照相机220和230以及控制器215的第二高速图像照相机系统2200。

发射信号发生器100确定高尔夫球700是否发射。当高尔夫球发射时，发射信号发生器100生成信号。优选地，发射信号发生器100检测高尔夫球700是否发射，并且发射信号发生器100在高尔夫球发射时或在高尔夫球刚刚发射之后的短时段内的时刻生成信号。

根据本发明的实施例，可以从现有商业系统中使用的许多装置中选择用于确定高尔夫球700是否发射的部件。当确定放置高尔夫球的初始位置时，可以在高尔夫球下面或者前面安装LED传感器、激光传感器或线扫描照相机。当高尔夫球可以放置在任意位置时，可以使用单独的照相机。当使用单独的照相机时，照相机不需要拍摄发射的高尔夫球的飞行，因此，可以使用与高速图像照相机220和230相同种类的照相机或具有稍低分辨率的照相机。选择性地，可以通过更改照相机的控制电路来使照相机执行检测高尔夫球发射的功能。

根据本发明的实施例，在没有单独的发射检测传感器装置的情况下，可以使用为了拍摄高尔夫球而安装的高速图像照相机220和230中的一个，来检测高尔夫球是否发射。在这种情况下，当高尔夫球发射而高速图像照相机220和230中的一个可连续监视高尔夫球是否发射时，且当检测到发射时，照相机可立即转换以捕获飞行中的高尔夫球的三维图像。

根据本发明的实施例，在使用单独的照相机或高速图像照相机220和230中的一个照相机检测高尔夫球是否发射的情况下，高尔夫球的发射可通过高频率连续扫描当发射时球一定经过的紧接球前面的小的区域或者是高尔夫球上的小的区域被检测到，当高尔夫球被发射经过球前面的扫描区域时，或者从球上的扫描区域消失时，生成发射信号。

根据本发明的实施例，发射检测照相机110被单独安装，从而检测高尔夫球是否发射。发射检测照相机110可以位于能够检测高尔夫球是否发射的任意位置。无论发射检测照相机110位于何处，如果该位置能够识别可以放置飞行物体的初始位置区域以及检测飞行物体是否发射的扫描区域40，则可以执行本发明的实施例。

参考图1、图2和图3，根据本发明的实施例，为了获得更准确的飞行数据，可以通过安装两个或更多个高速图像照相机220和230来拍摄飞行中的飞行物体的图像。在图1所示的本发明的实施例中，集成处理装置300可以控制高速图像照相机220和230，并且可以从拍摄的图像计算初始飞行数据和最终飞行数据。在图2所示的本发明的实施例中，第一高速图像照相机系统200的集成控制单元210可以控制高速图像照相机220和230，并且可以从拍摄的图像计算初始飞行数据和最终飞行数据。在图3所示的本发明的实施例中，第二高速图像照相机系统2200的控制器215可以控制高速图像照相机220和230，并且可以从第一图像捕获区域拍摄的图像计算初始飞行数据。处理单元305可以从所有图像捕获区域拍摄的图像计算最终飞行数据。

高速图像照相机220和230具有在总照相机视野区域10内的任何期望的位置和尺寸处指定小的图像捕获区域并拍摄指定的小的图像捕获区域的功能。在发射信号发生器100生成信号之后，高速图像照相机220和230可以拍摄飞行物体。根据本发明的实施例，用于高速图像照相机220和230的图像传感器可以从市场上的许多照相机传感器中选择。特别地，基于CMOS的传感器具有这种功能，并且指定图像捕获区域越小，照相机高速连续拍摄越快。

根据本发明的实施例，高速图像照相机220和230可以在第一图像捕获区域20中一次或多次地拍摄飞行物体，并且还可以在第二图像捕获区域30中一次或多次地拍摄飞行物体。由于仅拍摄需要获得飞行数据的部分区域而不是拍摄飞行物体飞过的整个照相机视野区域，不需要大容量数据存储空间且提高了计算速度。可以将飞行物体被发射之后飞行物体立即经过的区域设定为第一图像捕获区域20。根据本发明的实施例，在从静止状态被发射的的飞行物体的预测飞行方向路线上的区域被设定为第一图像捕获区域20。由于在飞行物体的预测飞行方向路线上的区域设定为第一图像捕获区域20，因此可以通过拍摄飞行物体来获得初始飞行数据，而不存在飞行物体错过图像捕获区域的可能。通过使用初始飞行数据可以设定第二图像捕获区域30。

根据本发明的实施例，当高速图像照相机220和230接收由包括示例发射检测照相机110的发射信号发生器100生成的发射信号时，高速图像照相机220和230拍摄飞行的高尔夫球并且以下面描述的方式将拍摄的图像发送到集成处理装置300、集成控制单元210或控制器215。

集成控制单元210可以控制高速图像照相机220和230，并且可以从由高速图像照相机220和230拍摄的图像计算初始飞行数据和最终飞行数据。初始飞行数据可以包括飞行物体的飞行速度和飞行方向，并且最终飞行数据可以包括飞行速度、飞行方向、旋转速度、旋转方向等。根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的装置能够获得各种飞行数据，从而为用户提供更准确的飞行信息。

集成控制单元210可以从在第一图像捕获区域20中拍摄的飞行物体的图像计算初始飞行数据，并且可以通过使用初始飞行数据来设定第二图像捕获区域30。通过使用初始飞行数据估计当预定拍摄时间T经过时的时间点处飞行物体经过的位置。基于该位置，可以设定第二图像捕获区域30。根据本发明的实施例的用于测量飞行数据的装置不需要拍摄飞行物体经过的整个区域，因为该装置设定拍摄区域并仅拍摄相应的区域。这里，拍摄时间T可以被预先指定或者可以通过来自飞行物体的初始飞行数据的计算来确定。由于拍摄时间被预先指定或者从初始飞行数据计算，所以不需要单独的复杂的设备第二图像捕获区域30的位置便可被简单地设定。用于最大化飞行信息的准确性的拍摄时间可以通过各种标准来确定。此外，两个或更多个拍摄时间T计划被预先指定，或者被定义为一个或多个初始飞行数据的数学函数，使得第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域可被设定。由于可以通过指定两个或更多个拍摄时间来设定第二、第三或更后的图像捕获区域，飞行物体可以在每个区域中被拍摄，并且可以通过使用照片来计算飞行数据。因此，可以获得更准确的飞行信息。

集成控制单元210可以分析在第一图像捕获区域20中拍摄的图像，并且然后可以计算诸如高尔夫球的飞行速度和飞行方向的初始飞行数据。这可以通过使用集成控制单元210自身的FPGA或算术处理单元来执行。由于计算出的飞行速度、飞行方向等用于计算下一个图像捕获区域的位置，它们需要足够准确以使得高尔夫球可被放置在下一个图像捕获区域的边界内。

另外，集成控制单元210可以从在第一图像捕获区域20和/或第二图像捕获区域30中拍摄的飞行物体的图像计算最终飞行数据。足够强大的计算处理能力允许集成控制单元210计算飞行数据，从而减少安装成本并提高计算速度。如果由集成控制单元210计算的初始飞行数据足够准确，其中的任意一个可用作最终飞行数据。当初始飞行数据中的至少任意一个可用作飞行数据时，提高了计算速度，从而可以更快地获得飞行数据。

集成处理装置300可以控制高速图像照相机220和230，并且可以通过使用从高速图像照相机220和230接收的高尔夫球的拍摄图像来计算高尔夫球的初始飞行数据和最终飞行数据。初始飞行数据可以包括飞行物体的飞行速度和飞行方向，飞行数据可以包括飞行速度、飞行方向、旋转速度、旋转方向等。集成处理装置300一般由PC(PersonalComputer，个人计算机)组成。然而，集成处理装置300不必局限于此。能够通过使用飞行物体的拍摄图像来计算初始飞行数据和飞行数据的任何装置可用作集成处理装置300。也就是说，集成处理装置300不一定由诸如PC的单独装置组成，而是可以通过将计算面板包括在集成控制单元210中或者通过将计算处理功能包括在电路中而被包含在第一高速图像照相机系统200中。

集成处理装置300可以从在第一图像捕获区域20中拍摄的飞行物体的图像计算初始飞行数据，并且可以通过使用初始飞行数据来设定第二图像捕获区域30。通过使用初始飞行数据估计当预定拍摄时间T经过时的时间点处飞行物体经过的位置。基于该位置，可以设定第二图像捕获区域30。这里，拍摄时间T可被预先指定或者作为飞行物体的初始飞行数据的函数来计算。此外，两个或更多个拍摄时间T设计为被预先指定，或者作为初始飞行数据的函数来计算，使得第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域可以被设定。

集成处理装置300可以分析在第一图像捕获区域20中拍摄的图像，并且然后可以计算诸如高尔夫球的飞行速度和飞行方向的初始飞行数据。这可以通过在集成处理装置300中安装或利用集成控制单元210的FPGA或算术处理单元的功能。计算的飞行速度、飞行方向等用于计算下一个图像捕获区域的位置。

另外，集成处理装置300可以从在第一图像捕获区域20和第二图像捕获区域30中拍摄的飞行物体的图像计算最终飞行数据。由集成处理装置300计算的初始飞行数据中的一个或多个可用作最终飞行数据。

控制器215可以控制高速图像照相机220和230，并且可以从高速图像照相机220和230拍摄的图像计算初始飞行数据。处理装置305可以从拍摄的图像计算飞行数据。初始飞行数据可以包括飞行物体的飞行速度和飞行方向，飞行数据可以包括飞行速度、飞行方向、旋转速度、旋转方向等。处理装置305一般由PC组成。然而，处理装置305不需要局限于此。能够通过使用飞行物体的拍摄图像来计算飞行数据的任何装置可用作处理装置305。

控制器215可以从在第一图像捕获区域20中拍摄的飞行物体的图像计算初始飞行数据，并且可以通过使用初始飞行数据来设定第二图像捕获区域30。通过使用初始飞行数据估计当预定拍摄时间T经过时的时间点处飞行物体经过的位置。基于该位置，可以设定第二图像捕获区域30。这里，拍摄时间T可被预先指定或者作为飞行物体的初始飞行数据的函数来计算。此外，设计两个或更多的拍摄时间T被预先指定，或者作为初始飞行数据的函数来计算，使得第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域可被设定。

控制器215可以分析在第一图像捕获区域20中拍摄的图像，并且然后可以计算诸如高尔夫球的飞行速度和飞行方向的初始飞行数据。这可以通过使用控制器215自身的FPGA或算术处理单元来执行。计算出的飞行速度、飞行方向等用于计算下一个拍摄区域的位置。

处理单元305可以从在第一图像捕获区域20和第二图像捕获区域30中拍摄的飞行物体的图像计算飞行数据。由控制器215计算的初始飞行数据中的一个或多个可以用作最终飞行数据。当初始飞行数据中的至少任意一个用作最终飞行数据时，计算速度被提高，从而可以更快地获得飞行数据。

根据本发明的实施例，可以通过公知的各种方法计算高尔夫球作为飞行物体的飞行数据，即，飞行速度、飞行方向、旋转速度、旋转方向等。例如，作为用于计算高尔夫球的旋转量的方法，可以对高尔夫球执行标记，并从连续拍摄的图像计算标记的移动，然后可以根据在已知时间间隔内标记移动的数量和方向计算旋转量。此外，存在这样一种方法，其中通过图像处理方法分析高尔夫球的凹坑的排列，而不单独标记高尔夫球，并且识别凹坑排列的变化，使得旋转量和旋转方向被计算。这种计算方法在本发明实施例中不再单独描述。

图4示出根据本发明实施例的示出在室内高尔夫模拟设施中飞行的高尔夫球的图像的光束投影仪400和屏幕500。

根据本发明的实施例，可以改变高速图像照相机220和230以及发射检测照相机110的位置。高速图像照相机220和230的照相机镜头可以被安装成面向水平方向以便拍摄高尔夫球的飞行图像，或者在一些情况下可以被安装为面向竖直方向。由于发射检测照相机110检测高尔夫球是否发射，发射检测照相机110可以优选靠近静止的高尔夫球安装。然而，发射检测照相机110不是必需要靠近高尔夫球安装，而是可以安装在能够检测高尔夫球是否发射的任何位置中。无论发射检测照相机110位于何处，如果该位置能够识别飞行物体在发射之前可以放置的初始位置区域以及检测飞行物体是否发射的扫描区域40，则可以执行本发明的实施例。

图5是根据本发明实施例的通过使用高速图像照相机220和230来测量飞行物体的飞行数据的流程图。参考图5，根据本发明的实施例，通过使用高速图像照相机220和230用于测量飞行物体的飞行数据的方法包括第一设定步骤S10、第一拍摄步骤S20、初始计算步骤S30、第二设定步骤S40、第二拍摄步骤S50以及飞行数据计算步骤S60。在第一设定步骤S10中，将作为飞行物体的示例的高尔夫球一定经过的区域设定为第一图像捕获区域20。然后，在第一拍摄步骤S20中，通过使用高速图像照相机220和230一次或多次地拍摄经过第一图像捕获区域20的高尔夫球。在初始计算步骤S30中，从在第一拍摄步骤S20中拍摄的图像计算飞行物体的初始飞行数据。随后，在第二设定步骤S40中，通过使用在前一步骤中计算的初始飞行数据来设定第二图像捕获区域30。然后，在第二拍摄步骤S50中，通过使用高速图像照相机220和230一次或多次地拍摄经过第二图像捕获区域30的高尔夫球。然后，在飞行数据计算步骤S60中，从在第一拍摄步骤S20和第二拍摄步骤S50中拍摄的图像计算高尔夫球的飞行数据。高尔夫球的飞行数据通过以下方式计算。

(1)第一设定步骤S10

根据本发明的实施例，在第一设定步骤S10中，将飞行物体被发射之后飞行物体经过的区域设定为第一图像捕获区域20。图6是示出根据本发明实施例的第一图像捕获区域20的视图。根据本发明的实施例，第一图像捕获区域20可以不同的方式被设定。

根据本发明的实施例，在第一设定步骤S10中，被预测为从静止状态被发射的飞行物体一定经过的区域被设定为第一图像捕获区域20。由于该区域覆盖了预测的飞行物体初始飞行方向的区域被设定为第一图像捕获区域20，可以拍摄飞行物体的图像而不会错过飞行物体且可以获得初始飞行数据。根据本发明的实施例，紧接在飞行物体之前的区域可以被设定为计划的飞行方向的区域。

根据本发明的实施例，不是紧接在飞行物体之前的区域，而是包括静止的飞行物体的所有或部分区域可以设定为第一图像捕获区域20。当在静止状态中的飞行物体被发射时，发射信号发生器100将发射信号发送到高速图像照相机220和230。只要高速图像照相机220和230能够在第一图像捕获区域20中一次或多次地拍摄飞行物体，静止的飞行物体的图像是否被包含在第一图像捕获区域20则无关紧要。

根据本发明的实施例，即使将第一图像捕获区域20设定在静止的飞行物体前与物体分开一定的距离而不是将紧接飞行物体的区域被设定为第一图像捕获区域20，只要可以拍摄飞行物体就可以设定第一图像捕获区域20。

根据本发明的实施例，当将飞行物体经过的区域设定为第一图像捕获区域20时，考虑到高尔夫球的飞行速度、飞行方向等来确定第一图像捕获区域20的尺寸，使得高尔夫球可被拍摄到。

根据本发明的实施例，如果简单地以二维方式近似地计算高速图像照相机220和230的总照相机视野区域10的尺寸，假设使用1.5百万像素传感器(1280×1024分辨率)，如果高速图像照相机镜头被选择使得每1cm具有14个像素，则高尔夫球的直径长度具有大约60个像素的分辨率。该分辨率足以识别高尔夫球的标记并计算旋转量。这里，可由高速图像照相机220和230拍摄的总照相机视野区域10的尺寸是大约910×730mm。该尺寸足以用于准确地计算飞行的高尔夫球的飞行数据，即飞行速度、飞行方向等。

根据本发明的实施例，当第一图像捕获区域20的尺寸被设置为320×240像素时，可以分别在第一图像捕获区域20的水平方向和垂直方向中接收大概五个高尔夫球和四个高尔夫球。当高尔夫球以最大速度(约90m/s)行进时，在第一图像捕获区域20内多于两次拍摄高尔夫球，需要大于约500fps(每秒帧数)的拍摄速度。为了通过使用高速图像照相机220和230来测量最大转数(约10000rpm)，在高尔夫球表面上的标记旋转到另一面在照相机视野之外之前，必须对高尔夫球拍摄两次或三次以上。例如，当以10000rpm的速度旋转的高尔夫球上以1000fps的速度执行连续拍摄时，帧之间球旋转的量大约为60度。在该情况下，可以在高尔夫球旋转180度之前执行三次拍摄。因此，当高速图像照相机220和230的连续拍摄速度大于1000fps时，以最大转数旋转并以最大速度发射的高尔夫球可在第一图像捕获区域被拍摄至少两到三次。

在目前市场上出售的图像照相机传感器中，已经存在如上所述的照相机图像传感器，其能够以大于1000fps的拍摄速度以320×240分辨率连续拍摄，具有大于1.5百万像素的总分辨率，并且能够自由设定图像捕获区域。图像照相机传感器正被用于许多现有的图像照相机产品中。因此，本发明的实施例可以通过使用目前销售的商品来充分实现。

(2)第一拍摄步骤S20

根据本发明的实施例，在第一拍摄步骤S20中，通过使用高速图像照相机220和230在第一图像捕获区域20中一次或多次地执行拍摄。图7是示出在第一图像捕获区域20中一次或多次拍摄飞行物体的交迭视图。图7示出两个高速图像照相机220和230中的一个在第一图像捕获区域20中拍摄的两个图像重叠。相似的图像将被其他高速图像照相机捕获以提供有立体感的图像设置。通过两个高速图像照相机220和230拍摄的图像的组合可以获得三维飞行数据信息。

根据本发明的实施例，高尔夫球可以在第一图像捕获区域20中仅被拍摄一次。当拍摄一次高尔夫球时，通过比较被发射的高尔夫球被拍摄的图像与在发射之前在初始位置放置的高尔夫球的图像来计算飞行速度、飞行方向等。在该情况下，由于诸如高尔夫球杆遇到高尔夫球时的高尔夫球的压缩和膨胀、高尔夫球的打滑等物理现象，计算值可能有些不准确。

根据本发明的实施例，当高尔夫球拍摄多于两次时，考虑发射之后飞行中的高尔夫球的图像被获得，使得可以更准确地计算初始飞行数据。因此，根据本发明的实施例，可以在第一拍摄步骤S20中以不同的方式一次或多次执行拍摄。

(3)初始计算步骤S30

根据本发明的实施例，在初始计算步骤S30中，从在第一拍摄步骤S20中拍摄的图像计算飞行物体的初始飞行数据。这里，初始飞行数据可以被定义为“从在第一拍摄步骤S20中拍摄的图像计算的数据，以便计算飞行物体已经过预定拍摄时间T后的位置”。

根据本发明的实施例，集成控制单元210、集成处理装置300和控制器215分析在第一图像捕获区域20中拍摄的图像，并且计算诸如高尔夫球的飞行速度、飞行方向等的初始飞行数据。这可以通过使用集成控制单元210、集成处理装置300和/或控制器215的FPG A或算术处理单元来执行。由于计算出的飞行速度、飞行方向等用于计算下一个图像捕获区域的位置，初始飞行数据只需要足够准确以使高尔夫球在指定时间位于下一个图像捕获区域的边界内。此外，在初始计算步骤S30中计算的至少一个初始飞行数据可被用作飞行数据计算步骤S60的最终飞行数据。在飞行数据计算步骤S60中，从在第一和/或第二拍摄步骤S20和S50中拍摄的图像计算得到飞行物体的最终飞行数据。这里，当至少一个初始飞行数据被用作飞行数据计算步骤S60时，改善了计算速度，可以更快获得飞行数据。

(4)第二设定步骤S40

根据本发明的实施例，在第二设定步骤S40中，通过使用初始飞行数据来设定第二图像捕获区域30。图8是示出根据本发明的实施例的从在第一拍摄步骤S20中拍摄的图像设定第二图像捕获区域30的示例的视图。

根据本发明的实施例，高尔夫球在指定的拍摄时间(即，预先指定或作为初始飞行数据的函数来计算)经过的位置计算如下。在本发明的实施例中，假设高尔夫球在总照相机视野区域10中以一条直线并以匀速飞行。高尔夫球在X方向上的速度和在Y方向上的速度分别是Vx＝(x2-x1)/Δt1以及Vy＝(y2-y1)/Δt1。

这里，Δt1表示连续拍摄高尔夫球的时间间隔。如果设定的拍摄时间T比第一图像捕获区域20中的初始拍摄时间晚Δt2，则此时高尔夫球经过的位置是X3＝x1+Vx×Δt2以及Y3＝y1+Vy×Δt2。

因此，第二图像捕获区域30示出了相对于作为其中心点的点X3和Y3具有320×240像素尺寸的区域。这被设定为第二图像捕获区域30，且当经过Δt2时，高速图像照相机220和230拍摄第二图像捕获区域30，从而获得飞行高尔夫球的图像。第二图像捕获区域30的尺寸取决于如何准确计算初始飞行数据可以被改变。

根据本发明的实施例，第二图像捕获区域30的位置可以通过使用其它方法来计算。基于第二图像捕获区域30的位置，第二图像捕获区域30可以被设定为具有各种像素尺寸。这包括在本发明实施例的第二设定步骤S40中。

(5)第二拍摄步骤S50

根据本发明的实施例，在第二拍摄步骤S50中，在第一图像捕获区域20中从初始拍摄时间经过了时间段Δt2的时间点处，通过使用高速图像照相机220和230在第二图像捕获区域30中执行多于一次拍摄。该拍摄可以以与第一拍摄步骤S20相同的方式执行。

(6)飞行数据计算步骤S60

根据本发明的实施例，在飞行数据计算步骤S60中，通过使用集成控制单元210、集成处理装置300和处理单元305已经在第一和/或第二拍摄步骤S20和S50中拍摄的图像来更准确的计算飞行物体的最终飞行数据。根据本发明的实施例，可以通过公知的各种方法计算作为飞行物体的高尔夫球的飞行数据，即，飞行速度、飞行方向、旋转速度、旋转方向等。

根据本发明的实施例，在第一图像捕获区域20中通过高速拍摄多个帧而获得的图像可稍后由集成控制单元210、集成处理装置300和处理装置305使用，以准确地计算高尔夫球的旋转速度等。理论上还可以计算高尔夫球的飞行速度、飞行方向等。然而，当仅通过在第一图像捕获区域20中获得的图像计算飞行数据时，高尔夫球的瞬间位置误差对飞行速度、飞行方向等的计算具有相对较大的影响，因为飞行速度、飞行方向等都在小区域内计算。当高尔夫球具有高转速时，可以通过高速拍摄获得准确的飞行数据。然而，如在高尔夫球以低速旋转而拍摄以高速执行，由高尔夫球上的标记在帧之间具有小的运动，标记的位置误差对旋转量的计算具有更多的影响。为了解决这种问题，在高尔夫球经过第一图像捕获区域20并经过足够的一段时间之后，当高尔夫球的位置稍微远离时，高尔夫球被额外地拍摄。因此，当高尔夫球低速旋转时，可以获得更精确的高尔夫球飞行速度，飞行方向等的计算以及更精确的旋转数据。

在根据本发明的实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法中，在第一拍摄步骤S20和第二拍摄步骤S50中仅在小的区域执行拍摄。因此，拍摄的图像数据是小尺寸的，并且不需要大容量的图像数据存储空间。

根据本发明的实施例，可以将在初始计算步骤S30中计算出的初始飞行数据中的一个或多个用作通常在飞行数据计算步骤S60的最终飞行数据。在飞行数据计算步骤S60中，从在第一拍摄步骤S20和/或第二拍摄步骤S50中拍摄的图像来计算飞行物体的最终飞行数据。这里，当将一个或多个初始飞行数据中用作最终飞行数据计算步骤S60的飞行数据时，计算速度被提高，从而可更快地获得飞行数据。

图9是示出进一步包括发射检测步骤S05的流程图，该发射检测步骤S05在根据本发明实施例的第一拍摄步骤S20之前通过使用发射检测照相机110来检测飞行物体是否发射，以便通过使用高速图像照相机220和230来测量飞行物体的飞行数据。

根据本发明的实施例，本发明实施例进一步包括在第一拍摄步骤S20之前的发射检测步骤S05。在发射检测步骤S05中，在第一拍摄步骤S20之前通过使用发射检测照相机110来检测飞行物体的发射。根据本发明实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的这种方法单独使用发射检测照相机110。因此，在通过使用高速图像照相机220和230检测飞行物体的发射的同时，不要求照相机被用于获得三维图像的目的。

根据本发明的实施例，发射检测照相机110仅需要观察可以初始放置飞行物体的区域而不需要拍摄飞行物体图像。因此，具有与高速图像照相机220和230的分辨率相同或更低分辨率的照相机可以用作发射检测照相机110。

根据本发明的实施例，发射检测照相机110可以位于能够检测高尔夫球是否发射的任何位置处。无论发射检测照相机110位于何处，如果该位置能够识别检测飞行物体是否发射的扫描区域40，则可以执行本发明的实施例。

根据本发明的实施例，当高尔夫球被放置在初始位置处并且设定第一图像捕获区域20时，发射检测照相机110监视高尔夫球的小区域或恰好在处于超高速度的高尔夫球之前的小区域。当在监视区域内发生大于特定值的变化时，发射检测照相机110生成发射信号并发送到高速图像照相机220和230。

当高速图像照相机220和230接收到发射信号时，高速图像照相机220和230一次或多次以预定的拍摄速度(例如，1000fps)连续拍摄第一图像捕获区域20。

根据本发明的实施例，在发射检测步骤中，可以通过使用高速图像照相机220和230而不使用单独的发射检测照相机110来检测飞行物体的发射。用于测量根据本发明的实施例的飞行物体的飞行数据的这种方法通过使用高速图像照相机220和230之一来检测发射。因此，不需要安装单独的发射检测照相机110，使得可以使设计更容易，并且可以降低制造成本。在该情况下，使用高速图像照相机220和230之一检测发射以及转换照相机模式以在发射被检测到后立即进行飞行物体的3D拍摄是有必要的。

根据本发明的实施例，初始飞行数据包括飞行对象的飞行速度和飞行方向，最终飞行数据包括飞行速度、飞行方向、旋转速度、旋转方向等。由于飞行物体或高尔夫球可被假设在其发射之后执行直线运动，即使仅仅通过获得初始飞行数据中的飞行速度和飞行方向，也可以计算飞行物体在给定时间点经过的位置。本发明实施例的飞行物体的初始飞行数据可以通过使用照相机控制系统自身的FPGA或算术处理单元来非常快速地计算。因此，可以在飞行物体飞行期间实时计算初始飞行数据。

根据本发明的实施例，初始飞行数据可通过集成控制单元210，集成处理装置300和控制器215计算。

根据本发明的实施例，在第二设定步骤S40中，在预定时间T之后飞行物体经过的位置通过初始飞行数据被估计，第二图像捕获区域30被设于该位置。根据本发明实施例用于测量飞行物体飞行数据的方法，飞行物体的位置通过使用初始飞行数据被估计，第二图像捕获区域30被设于该位置，使得只有小的相应的区域需要被拍摄以获得时间间隔T之后飞行物体的图像。因此，不需要拍摄飞行物体经过的整个照相机视野区域。

根据本发明的实施例，拍摄时间T被预先指定或被确定为一个或多个飞行物体的初始飞行数据的数学函数。

根据本发明的实施例，作为一种预先指定拍摄时间T的方法，用户可以将值输入到集成控制单元210、集成处理装置300和控制器215来预先指定。拍摄变量诸如拍摄时间T、执行连续拍摄多少次等应当被确定从而可获取能够最准确地计算飞行数据的飞行图像。如果飞行数据的范围较大，则拍摄时间T在许多情况下是折中确定的。在确定拍摄时间T使得被球棒高速撞击的高尔夫球没有越过整个照相机视野边界的情况下，当高尔夫球因其小的行进距离被低速撞击时，在高尔夫球的飞行速度和飞行方向的计算中产生大误差。克服这种问题的一种方法是设定额外的图像捕获区域，使得低速行进的高尔夫球在充分行进后可被额外地拍摄。除了这种方法之外，拍摄时间T可以根据用户的目的而灵活地指定。

根据本发明的实施例，当拍摄时间T作为初始飞行数据的函数被确定时，可以根据飞行物体的飞行状况来可变地确定拍摄时间T。关于高尔夫球，拍摄时间T可以通过简单的等式来确定，即T＝S/V(V是初始飞行数据中的高尔夫球的飞行速度)，使得根据高尔夫球的速度，当高尔夫球未越过照相机视野区域行进最大距离S时拍摄高尔夫球。在该情况下，不管高尔夫球的速度，当高尔夫球在发射之后飞行距离S时，执行拍摄。除了该方法之外，拍摄时间T可以根据用户的目的通过各种计算方法来确定。

在根据本发明的实施例的用于测量飞行物体的飞行数据的方法中，为了设定第二图像捕获区域30的位置需要预定的拍摄时间T。由于拍摄时间被预先指定或者从初始飞行数据计算，所以在没有单独的复杂的设备的情况下，第二图像捕获区域30的位置可以简单地设定。

图10是示出通过指定两个或更多个拍摄时间T来设定第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域的视图。根据本发明的实施例，在第二设定步骤S40中，预先指定两个或更多个预定拍摄时间T，或者从第二设定步骤S40中初始飞行数据的计算来确定，使得可以设定第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域。在需要第三图像捕获区域之后的图像捕获区域的情况下，两个或多个拍摄时间被预先指定或者作为飞行物体的初始飞行数据的函数来计算，两个或更多个拍摄时间T计划被确定，使得可以设定第二、第三或更后的图像捕获区域。换句话说，通过指定拍摄时间比第一图像捕获区域20中的初始拍摄时间长Δt2、Δt3或更多，使得可以设定第二、第三或更后的图像捕获区域。

根据本发明的实施例或者根据飞行物体的飞行状况，允许任意指定两个或更多个图像捕获时间T，使得可以随机设定第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域，并且可以获得适合于每个飞行环境的准确飞行数据。

根据本发明的实施例，可以通过使用集成控制单元210、集成处理装置300和控制器215的FPGA或算术处理单元来计算初始飞行数据。飞行数据最终可以通过众所周知的三维立体图像处理技术来计算。根据本发明的实施例，关于计算高尔夫球的旋转数据的方法，高尔夫球可被标记，并计算标记的移动以计算旋转数据。另外，当高尔夫球未被标记时，可通过图像处理方法分析高尔夫球的凹坑的排列，进而计算高尔夫球的旋转量和旋转方向。其它分析飞行物体拍摄的图像的各种方法可以应用于本发明的实施例。关于根据本发明实施例的用于测量飞行数据的这种方法，由于多种方法可用于计算初始飞行数据和最终飞行数据，因此可以根据飞行物体的飞行状况来选择和应用不同的计算方法。

这样，当与其中高速照相机220、230为了拍摄飞行物体而以相等的时间间隔拍摄总照相机视野区域10的现有方法相比时，根据本发明实施例的用于通过使用高速图像照相机220和230来测量飞行物体的飞行数据的方法仅在预定的拍摄时间拍摄飞行物体经过的小区域，使得拍摄的图像数据的尺寸相对非常小。因此，数据传输时间短，图像处理的计算速度快，并且不需要大容量的图像数据存储空间。此外，可以在第一拍摄步骤S20之后的期望时间点处拍摄飞行物体，并且可以根据飞行物体的飞行速度和飞行方向来确定更优的拍摄时间。

此外，由于昂贵的照相机的性能和昂贵的算术处理单元的功能可以通过相对低规格的高速图像照相机传感器和相对低规格的算术处理单元来复制，所以降低了设施成本。

通过使用图1至图10中所述的根据本发明的实施例的高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的方法可以以可由各种计算机组件执行的程序指令的形式实现且可被记录在计算机可读记录介质中。计算机可读记录介质可以分别或组合包括程序指令、数据文件、数据结构等。

在计算机可读记录介质中记录的程序指令可以为了本发明的目的而专门设计和配置，或者可以是计算机软件领域的技术人员所熟知和可用的。

诸如硬盘、软盘和磁盘的磁介质，诸如CD-ROM和DVD的光学记录介质，诸如软光盘的磁光介质以及专门配置为存储和运行程序指令的诸如ROM、RAM、闪存及类似物的硬件装置被包括作为计算机可读记录介质的示例。作为程序指令的示例，不仅包括由编译器形成的机器语言代码，而且还包括可由计算机使用解释器执行的高级语言代码。硬件装置可以被配置为作为一个或多个软件模块来操作，以便执行根据本发明的过程，反之亦然。

虽然已经使用根据本发明的实施例的高速图像照相机220和230来测量飞行物体的飞行数据的装置和方法以及具有用于执行参考附图描述的方法的程序的计算机可读记录介质，但是前述实施例仅仅是示例性的，并且可以在不脱离本发明所属领域的普通技术人员的本发明的技术精神的情况下进行改变或修改。因此，与修改和改变相关的内容应被解释为包括在本发明的范围内。

Claims (27)

1.一种用于测量飞行物体的飞行数据的装置，所述装置包括：

发射信号发生器，其用于确定所述飞行物体是否被发射，并在确定所述飞行物体被发射时生成信号；

高速图像照相机，其在所述发射信号发生器生成所述信号之后拍摄所述飞行物体；以及

集成处理装置，其控制所述高速图像照相机并从所述高速图像照相机拍摄的图像计算初始飞行数据和最终飞行数据。

2.一种用于测量飞行物体的飞行数据的装置，所述装置包括：

发射信号发生器，其用于确定所述飞行物体是否被发射，并在确定所述飞行物体被发射时生成信号；以及

第一高速图像照相机系统，其包括集成控制单元和在所述发射信号发生器生成所述信号之后拍摄所述飞行物体的高速图像照相机，

其中所述集成控制单元控制所述高速图像照相机并从所述高速图像照相机拍摄的图像计算初始飞行数据和最终飞行数据。

3.一种用于测量飞行物体的飞行数据的装置，所述装置包括：

发射信号发生器，其确定所述飞行物体是否被发射，并在确定所述飞行物体被发射时生成信号；

第二高速图像照相机系统，其包括控制器和在所述发射信号发生器生成信号之后拍摄所述飞行物体的高速图像照相机；以及

处理装置，其从所述高速图像照相机拍摄的图像计算最终飞行数据；

其中所述控制器控制所述高速图像照相机并且从所述高速图像照相机拍摄的所述图像计算初始飞行数据。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述集成处理装置将所述飞行物体被发射之后所述飞行物体经过的区域设定为第一图像捕获区域，从在所述第一图像捕获区域中拍摄的所述飞行物体的所述图像计算所述初始飞行数据，并通过使用所述初始飞行数据设定第二图像捕获区域。

5.根据权利要求2所述的装置，其中所述集成控制单元将所述飞行物体被发射之后所述飞行物体经过的区域设定为第一图像捕获区域，从在所述第一图像捕获区域中拍摄的所述飞行物体的所述图像计算所述初始飞行数据，并通过使用所述初始飞行数据设定第二图像捕获区域。

6.根据权利要求3所述的装置，其中所述控制器将所述飞行物体被发射之后所述飞行物体经过的区域设定为第一图像捕获区域，从在所述第一图像捕获区域中拍摄的所述飞行物体的所述图像计算所述初始飞行数据，并通过使用所述初始飞行数据设定第二图像捕获区域。

7.根据权利要求4所述的装置，其中所述高速图像照相机在所述第二图像捕获区域中一次或多次地拍摄所述飞行物体，并且其中所述集成处理装置从在所述第一和第二图像捕获区域中拍摄的所述飞行物体的所述图像计算所述飞行物体的所述最终飞行数据。

8.根据权利要求5所述的装置，其中所述高速图像照相机在所述第二图像捕获区域中一次或多次地拍摄所述飞行物体，并且其中所述集成控制单元从在所述第一和第二图像捕获区域中拍摄的所述飞行物体的所述图像计算所述飞行物体的所述最终飞行数据。

9.根据权利要求6所述的装置，其中所述高速图像照相机在所述第二图像捕获区域中一次或多次地拍摄所述飞行物体，并且其中所述处理装置从在所述第一和/或第二图像捕获区域中拍摄的所述飞行物体的所述图像计算所述飞行物体的所述最终飞行数据。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述初始飞行数据包括所述飞行物体的飞行速度和飞行方向，以及其中所述最终飞行数据包括所述飞行物体的飞行速度、飞行方向、旋转速度，以及旋转方向。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述初始飞行数据中的至少任意一个被用作所述飞行数据。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中当通过使用发射检测照相机确定所述飞行物体被发射时，所述发射信号发生器生成所述信号。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中当通过使用所述高速图像照相机确定所述飞行物体被发射时，所述发射信号生成器生成所述信号。

14.根据权利要求4至6中任一项所述的装置，其中飞行物体基于其预期的飞行方向必定经过的区域被设定为所述第一图像捕获区域。

15.根据权利要求4至6中任一项所述的装置，其中通过使用所述初始飞行数据来估计在预定的拍摄时间T经过时的时间点处所述飞行物体经过的位置，并且其中基于所述位置，设定所述第二图像捕获区域。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述拍摄时间T被预先指定，或者作为所述飞行物体的所述初始飞行数据的函数被确定。

17.根据权利要求16所述的装置，其中两个或更多个拍摄时间T被预先指定，或者作为所述初始飞行数据的函数来确定，使得在所述第二或所述第三图像捕获区域之后的图像捕获区域被设定。

18.一种通过使用高速图像照相机来测量飞行物体的飞行数据的方法，所述方法包括：

(a)第一设定步骤，其中将所述飞行物体被发射之后所述飞行物体必定经过的区域设定为第一图像捕获区域；

(b)第一拍摄步骤，其中通过使用所述高速图像照相机在所述第一图像捕获区域中一次或多次执行拍摄；

(c)初始计算步骤，其中从在所述第一拍摄步骤中拍摄的图像计算所述飞行物体的初始飞行数据；

(d)第二设定步骤，其中通过使用所述初始飞行数据来设定第二图像捕获区域；

(e)第二拍摄步骤，其中通过使用所述高速图像照相机在所述第二图像捕获区域中一次或多次执行拍摄；以及

(f)飞行数据计算步骤，其中从在所述第一和/或第二拍摄步骤中拍摄的所述图像计算所述飞行物体的所述最终飞行数据。

19.根据权利要求18所述的方法，其中在所述初始计算步骤中计算的一个或多个所述初始飞行数据在所述飞行数据计算步骤中被用作所述飞行数据。

20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括在所述第一拍摄步骤之前通过使用发射检测照相机来检测所述飞行物体的发射的发射检测步骤。

21.根据权利要求18所述的方法，进一步包括在所述第一拍摄步骤之前通过使用所述高速图像照相机来检测所述飞行物体的发射的发射检测步骤。

22.根据权利要求18所述的方法，其中所述初始飞行数据包括所述飞行物体的飞行速度和飞行方向，以及其中所述最终飞行数据包括所述飞行物体的飞行速度、飞行方向、旋转速度以及旋转方向。

23.根据权利要求18所述的方法，其中在所述第一设定步骤中，将作为所述飞行物体经过的区域的处于静止状态的所述飞行物体的计划飞行方向的区域设定为所述第一图像捕获区域。

24.根据权利要求18所述的方法，其中在所述第二设定步骤中，通过使用所述初始飞行数据来估计在预定拍摄时间T经过时的时间点处所述飞行物体经过的位置，并且其中基于所述位置设定所述第二图像捕获区域。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述拍摄时间T被预先指定，或者通过来自所述飞行物体的所述初始飞行数据的计算来确定。

26.根据权利要求18所述的方法，其中在所述第二设定步骤中，两个或更多个预定拍摄时间被预先指定或者作为所述初始飞行数据的函数来确定，使得在所述第二或第三图像捕获区域之后的图像捕获区域被设定。

27.一种具有用于执行根据权利要求18至26中任一项所述的方法的程序的计算机可读记录介质。