JP2022520681A - ボールの回転を測定するための方法、システムおよび非一過性のコンピュータ読み取り可能記録媒体 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様によると、ボールの回転を測定するための方法であって、物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージそれぞれから複数のディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）を検出する段階、および前記複数のイメージのうち第１イメージから検出される複数のディンプルの属性および第２イメージから検出される複数のディンプルの属性間の関連性を参照して前記ボールの回転に関する物理量を測定する段階を含む方法が提供される。

Description

本発明はボールの回転を測定するための方法、システムおよび非一過性のコンピュータ読み取り可能記録媒体に関する。

ゴルファーが都心などにおいても少ない費用でバーチャルでゴルフを楽しめるようにするバーチャルゴルフシステムが広く普及されている。このようなバーチャルゴルフシステムは、ゴルファーがゴルフボールを打つとそのゴルフボールを撮影したイメージを多数獲得し、その軌跡、間隔、大きさなどに基づいてゴルフボールに関する物理量を測定し、これに基づいてシミュレーションを行ってゴルフショットのシミュレーション結果をスクリーン上に表示することをその基本コンセプトとすることができる。このようなバーチャルゴルフシステムでは、ゴルフボールの撮影されたイメージをできるだけ良好な状態で獲得することが重要である。

これと関連して、韓国公開特許第１０－２００９－０１１２５３８号公報は、照明の位置や色相を調節しながらゴルフの練習場面を撮影することによってゴルフボールのイメージをより多様に獲得する技術に関して開示している（前記公報の明細書はその全体として本明細書に編入されたものと見なされるべきである）。しかし、この技術を含む多くの従来技術は、ゴルフボールの物理量を正確に測定するのに必要なゴルフボ－ルのイメージを良好な状態で獲得するのには必要な技術であるが、複数のゴルフボ－ルのイメージから得ることができるディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）を利用してゴルフボールの回転に関する物理量を測定する技術に関しては関心を示していないのが事実である。

本発明者（ら）は、カメラから獲得されるゴルフボールに関する複数のイメージから検出されるディンプルを分析してゴルフボールの回転に関する物理量を正確に測定できる、新規かつ進歩した技術に関して提案するところである。

本発明は、前述した従来技術の問題点をすべて解決することをその目的とする。

また、本発明は、複数のボールイメージに亘って示されるディンプルを分析し、ボールの回転に関する物理量を簡便かつ正確に測定することをその目的とする。

また、本発明は、物理量測定の対象となるボールにマークや標識がなくても該当ボールの回転に関する物理量を正確に測定することをその目的とする。

前記目的を達成するための本発明の代表的な構成は次の通りである。

本発明の一態様によると、ボールの回転を測定するための方法であって、物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージそれぞれから複数のディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）を検出する段階、および前記複数のイメージのうち第１イメージから検出される複数のディンプルの属性および第２イメージから検出される複数のディンプルの属性間の関連性を参照して前記ボールの回転に関する物理量を測定する段階を含む方法が提供される。

本発明の他の態様によると、ボールの回転を測定するためのシステムであって、物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージそれぞれから複数のディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）を検出するディンプル検出管理部、および前記複数のイメージのうち第１イメージから検出される複数のディンプルの属性および第２イメージから検出される複数のディンプルの属性間の関連性を参照して前記ボールの回転に関する物理量を測定する物理量測定部を含むシステムが提供される。

この他にも、本発明を具現するための他の方法、他のシステムおよび前記方法を実行するためのコンピュータプログラムを記録する非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体がさらに提供される。

本発明によると、複数のボールイメージに亘って示されるディンプルを分析し、ボールの回転に関する物理量を簡便かつ正確に測定することができる。

また、本発明によると、物理量測定の対象となるボールにマークや標識がなくても該当ボールの回転に関する物理量を正確に測定することができる。

本発明の一実施例に係る測定システムの内部構成を詳細に図示する図面である。 本発明の一実施例によりボールのディンプルを検出するために、複数のイメージそれぞれに対して遂行され得る前処理過程を例示的に示す図面である。 本発明の一実施例によりボールのディンプルを検出するために、複数のイメージそれぞれに対して遂行され得る前処理過程を例示的に示す図面である。 本発明の一実施例によりボールのディンプルを検出するために、複数のイメージそれぞれに対して遂行され得る前処理過程を例示的に示す図面である。 本発明の一実施例に係るバーチャルゴルフシミュレーションシステムで本発明の一実施例に係る測定システムが活用される状況を例示的に図示する図面である。 本発明の一実施例によりボールの回転に関する物理量が測定される状況を例示的に示す図面である。

後述する本発明に対する詳細な説明は、本発明が実施され得る特定の実施例を例示として図示する添付図面を参照する。このような実施例は当業者が本発明を実施できるほど充分かつ詳細に説明される。本発明の多様な実施例は互いに異なるが互いに排他的である必要はないことが理解されるべきである。例えば、本明細書に記載されている特定の形状、構造および特性は、本発明の精神と範囲を逸脱することなく一実施例から他の実施例に変更されて具現され得る。また、それぞれの実施例内の個別構成要素の位置または配置も本発明の精神と範囲を逸脱することなく変更され得ることが理解されるべきである。したがって、後述する詳細な説明は限定的な意味として行われるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲の請求項が請求する範囲およびそれと均等なすべての範囲を包括するものと理解されるべきである。図面で類似する参照符号は多様な側面に亘って同一または類似する構成要素を示す。

以下では、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の多様な好ましい実施例に関して添付された図面を参照して詳細に説明する。

〔測定システムの構成〕

図１は、本発明の一実施例に係る測定システム１００の内部構成を詳細に図示する図面である。

図１に図示された通り、測定システム１００はディンプル検出管理部１１０、物理量測定部１２０、通信部１３０および制御部１４０を含んで構成され得る。本発明の一実施例によると、ディンプル検出管理部１１０、物理量測定部１２０、通信部１３０および制御部１４０は、そのうち少なくとも一部が外部システム（図示されずと）と通信するプログラムモジュールであり得る。このようなプログラムモジュールは運営システム、アプリケーションモジュールまたはその他プログラムモジュールの形態で測定システム１００に含まれ得、物理的には多様な公知の記憶装置に保存され得る。また、このようなプログラムモジュールは測定システム１００と通信可能な遠隔記憶装置に保存されてもよい。一方、このようなプログラムモジュールは、本発明により後述する特定の業務を遂行したり、特定の抽象データ類型を実行するルーチン、サブルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを包括するが、これに制限されはしない。

一方、測定システム１００について前記のように説明されたが、このような説明は例示的なものであり、測定システム１００の構成要素または機能のうち少なくとも一部が必要に応じて公知のバーチャルゴルフシミュレーションシステムで実現されたり、公知のバーチャルゴルフシミュレーションシステム内に含まれてもよいことは当業者に自明である。また、場合によっては、測定システム１００のすべての機能とすべての構成要素が公知のバーチャルゴルフシミュレーションシステム内ですべて実行されたり、公知のバーチャルゴルフシミュレーションシステム内にすべて含まれてもよい。

まず、本発明の一実施例に係るディンプル検出管理部１１０は、物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージそれぞれから複数のディンプルを検出する機能を遂行することができる。

例えば、ディンプル検出管理部１１０は前記撮影される複数のイメージそれぞれに対して複数のディンプルに関する識別力を向上させるための前処理を遂行することができ、その前処理された複数のイメージを基準として複数のディンプルを検出することができる。

より具体的には、ディンプル検出管理部１１０は複数のイメージ２０１それぞれに対してブラー（ｂｌｕｒ）、ヒストグラム均一化（ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）、コントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）、適応型閾値２値化処理（ａｄａｐｔｉｖｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｉｎｇ ｂｉｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）およびモルフォロジー（ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）のうち少なくとも一つの前処理を遂行することによって、前記複数のイメージの安定化（ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ）、ノイズ除去、品質向上などがなされるようにすることができる。一方、前記のような前処理過程はボールのディンプルの大きさと同一または類似する大きさのウインドウ（ｗｉｎｄｏｗ）に基づいて遂行され得、例えば、ボールのディンプルの大きさと同一または類似する大きさのウインドウを有する少なくとも一つのフィルタ（例えば、ブラー、コントラスト、適応型閾値２値化処理およびモルフォロジーのうち少なくとも一つの処理のためのフィルタ）に基づいて、複数のイメージそれぞれに対して（または各イメージ内でディンプルと推定される領域を中心に）処理（例えば、フィルタとイメージ間の合成積（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）演算）が遂行され得る。

例えば、本発明の一実施例により複数のイメージ２０１それぞれに対して遂行される前処理過程を図２を参照して詳察すると、（１）まず、ディンプル検出管理部１１０は前記複数のイメージ２０１それぞれに対してノイズを減少させるためのブラー処理を遂行することができる。（２）その後、ディンプル検出管理部１１０は複数のイメージそれぞれに対して原本イメージと明るさは同一に維持されながら対比は増加するようにするコントラスト処理を遂行することができる２０２。前記コントラスト処理を図３を参照して詳察すると、コントラスト処理のためのガウシアンフィルタ（Ｇａｕｓｓｉａｎ ｆｉｌｔｅｒ）（具体的には、ノーマルガウシアンフィルタ）３１０に基づいてそのフィルタの中心部（具体的には、中心およびその周辺）の大きさを所定水準増加させ３２０、該当フィルタの全体的な分布の平均が所定水準（例えば、０または１や、前記のように大きさを増加させる前と同一水準）に維持され得るようにオフセットさせた（例えば、該当フィルタを負の方向に平行移動させた）フィルタ３３０を適用することによって、複数のイメージそれぞれにおいて平均明るさは維持されながらも対比は増加するように処理することができる。（３）その後、ディンプル検出管理部１１０は前記複数のイメージそれぞれで（具体的には、各イメージ領域で各ディンプル領域を中心に）適応型閾値２値化処理を遂行することができる２０３。例えば、各ディンプルの隣接領域を中心にピクセルの明るさを分析（例えば、前記複数のイメージそれぞれで特定される各ディンプルの適応閾値（ａｄａｐｔｉｖｅ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）で各ピクセルごとにその周辺に対する明るさの平均を算出し、その明るさの平均に基づいて各ディンプルの臨界値を算出）して２値化処理を遂行することによって、各ディンプル領域をより明確に特定することができる。一方、ピクセルの明るさを分析する過程で前記明るさの平均の算出のための合計を再度算出する代わりに、全体領域に対して累積して管理され得る累積マップ（ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｍａｐ）に関する情報に基づいて該当処理が遂行されるようにすることによって演算負荷を減少させてもよい。（４）その後、ディンプル検出管理部１１０は、前記複数のイメージそれぞれに対してモルフォロジー演算を遂行することによって、複数のイメージそれぞれで各ディンプル領域がより明確に示されるように処理することができる。（５）その後、ボールが撮影される過程でボールに対して加えられる光（例えば、カメラ撮影のために加えられる赤外線ＬＥＤ照明または日光）によって、複数のイメージそれぞれではボールのディンプルに該当する領域が他の領域に比べて明るく示されることになるため、ディンプル検出管理部１１０は複数のイメージそれぞれで明るい領域を基準として複数のディンプル（具体的には、ボールイメージ内での各ディンプルの位置）を検出することができる２０４。（６）一方、ディンプル検出管理部１１０は、複数のイメージそれぞれから検出されるボールに対して光が加えられる方向に基づいて複数のイメージそれぞれでのディンプルの位置を補正することができる。例えば、図４を参照すると、前記のように複数のイメージそれぞれで明るい領域を基準として複数のディンプル４０１を検出すると、その複数のイメージそれぞれから検出されるディンプルの位置４１０はボールに対して光が加えられる方向によって、ボール（またはディンプル４０１）の形状に起因して実際のディンプルの位置４２０に比べて誤差が発生し得る。例えば、ボールおよびディンプル４０１の曲率などのため、各ディンプル４０１の法線と光が加えられる方向がなす角度の差が大きくなるほど暗い領域（すなわち、光が到達しない領域）４０２が増加し明るい領域４０３が減少することになり、その明るい領域４０３の中心の位置４１０は実際のディンプルの中心の位置４２０に対してより大きな誤差を有するようになる。したがって、ディンプル検出管理部１１０は光が加えられる方向に基づいて、前記のように検出されるディンプル４０１の位置（具体的には明るい領域４０３の中心の位置）に対して所定のオフセットを付与することによって、複数のイメージそれぞれで各ディンプル４０１の位置をより正確に特定することができる。より具体的には、ディンプル４０１の直径ｄ（または半径）およびディンプル４０１の開口面が所定地点（例えば、地面）となす角度θを中心に、複数のイメージそれぞれで明るい領域の中心の位置４１０が実際のディンプルの中心の位置４２０と一致するようにオフセットを付与することによって、複数のイメージそれぞれで各ディンプル４０１の位置をより正確に検出することができる。一方、このようなオフセットの大きさはｓｉｎ関数またはｃｏｓ関数に基づいて特定され得、例えばｋ・ｄ・ｓｉｎ（２θ）／４（ここで、ｋは所定の加重値）で特定され得る。一方、追加的な光源（例えば、日光）が存在する場合には、その追加光源の位置をさらに参照してディンプルの位置を補正することができる。例えば、室外のように室内の照明の他に日光がさらに加えられる場合には、その日光が加えられる位置（例えば、太陽の高度に関する情報を参照して特定される）を参照して前述した過程と類似する過程を遂行することによって、複数のイメージから検出されるディンプルの位置をさらに補正することができる。一方、室内の照明が利用されず日光のみが加えられる場合には、その日光が加えられる位置のみを考慮してディンプルの位置を補正してもよい。

一方、ディンプル検出管理部１１０は、物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージそれぞれでそのボールに該当する領域内に示される少なくとも一つの標識（例えば、ロゴ、マークなど）が検出される場合に、その少なくとも一つの標識を少なくとも一つのディンプルとして特定することができる。

例えば、ディンプル検出管理部１１０は検出される標識の縁をディンプル間の平均距離と類似する程度に破片化し、各破片が一つのディンプルを示すように処理することによって、該当標識を前述したディンプルと同様の方式で特定することができる。この場合に、前記のような標識をディンプルに分ける開始基準点がどこであるかによってディンプルの位置が異なって特定され得るため、その縁を破片化する開始点はボールが回転してもそれによる影響が最小化され得る地点（例えば、このような地点は最大曲率地点および最小曲率地点を参照して決定され得る）を参照して特定され得る。

前記複数のイメージそれぞれから検出される少なくとも一つの標識は大体暗い色に該当し、ディンプルとは異なって明るさの差がほとんど示されないため該当領域からディンプルとして特定するのが多少困難であるが、その少なくとも一つの標識をディンプルと同様に活用できるようになるため、ボールから検出されるディンプルの数が少ない状況に備えることができる。

次いで、本発明の一実施例に係る物理量測定部１２０は、複数のイメージのうち第１イメージから検出される複数のディンプルの属性および第２イメージから検出される複数のディンプルの属性間の関連性を参照してボールの回転に関する物理量を測定する機能を遂行することができる。本発明の一実施例に係るディンプルの属性は、ディンプル間の距離関係、位置関係、方向関係などを含む概念であり得る。また、本発明の一実施例によると、前記ボールの回転に関する物理量は、ボールの回転方向、回転速度、回転加速度、回転角速度、回転量などに関する情報を含むことができる。ただし、本発明に係るボールの回転に関する物理量は前記列挙された情報に必ずしも限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内で多様に変更され得ることを明らかにしておく。また、本発明の一実施例に係る複数のディンプルの属性間の関連性は、複数のディンプルの属性が物理的、空間的、数値的、または論理的に互いにどれほど一致または類似するかを示す概念であり得る。

例えば、物理量測定部１２０は第１イメージの複数のディンプルから特定される少なくとも一つのディンプル対（このようなディンプル対は少なくとも二つのディンプルでなり得る）の属性と第２イメージの複数のディンプルから特定される少なくとも一つのディンプル対の属性とを互いに比較して、そのマッチングの程度を基準として少なくとも一つの第１連携ディンプル対を決定し、その決定される少なくとも一つの第１連携ディンプル対の回転情報を参照してボールの回転に関する物理量を測定することができる。本発明の一実施例によると、前記のようなマッチングの程度はディンプル対の属性間の平均ｃ、平均絶対値パーセントの誤差、行列の特異値の分解（ｓｉｎｇｕｌａｒ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）など、多様な最小誤差算出方式に基づいて特定され得る。ただし、本発明に係るマッチングの程度は前記列挙された方式にのみ限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内でスコア（または加重値スコア）方式などに多様に変更され得ることを明らかにしておく。また、本発明の一実施例に係る第１連携ディンプル対は少なくとも二つのイメージそれぞれのディンプル対を含んで構成され得るが、例えば、前記マッチングの程度を基準として第１イメージの第１ディンプル対および第２イメージの第３ディンプル対と第１イメージの第２ディンプル対および第２イメージの第５ディンプル対が前記第１連携ディンプル対としてそれぞれ決定され得る。また、本発明の一実施例に係る第１連携ディンプル対の回転情報は、どの程度の回転がなされる場合に第１連携ディンプル対のマッチングがなされるかに関する情報を含む概念であり得る。例えば、前記第１ディンプル対が３０度回転する場合に前記第３ディンプル対とマッチングされ、前記第２ディンプル対が４０度回転する場合に前記第５ディンプル対とマッチングされると、その回転する角度である３０度および４０度に関する情報を前記回転情報として特定することができる。

より具体的には、物理量測定部１２０は第１イメージの少なくとも一つのディンプル対（または第２イメージの少なくとも一つのディンプル対）に対して所定の回転（具体的には、ボールの回転）が発生するものと仮定して、第２イメージの少なくとも一つのディンプル対（または第１イメージの少なくとも一つのディンプル対）と（１）各ディンプル対の中心点が互いに一致する程度、（２）各ディンプル対を連結する直線（または線分）が互いに一致する程度、（３）所定の（または任意の）地点から第１ディンプルを連結する第１軸、前記所定地点から第２ディンプルを連結する第２軸および前記第１軸と第２軸に基づいて特定される第３軸（例えば、法線軸）に基づいて特定される各ディンプル対の３つの軸が互いに一致する程度などに基づいて前記ディンプル対間の属性を比較して分析（例えば、最小誤差が発生するかを比較して分析）することによって、マッチングの程度を基準として所定個数（例えば、上位１０％または５個）の第１イメージのディンプル対および第２イメージのディンプル対を前記第１連携ディンプル対として決定することができる。より具体的には、第１イメージで１０個のディンプルが特定される場合に総４５個のディンプル対が特定され得、第２イメージで１０個のディンプルが特定される場合に第１イメージと同様に総４５個のディンプル対が特定され得、それぞれのディンプル対の属性間の比較は総２，０２５回（すなわち、４５×４５回）行うことができる。

一方、本発明の一実施例に係る物理量測定部１２０は、複数のイメージそれぞれから特定される少なくとも一つのディンプル対のうち、ディンプル間の距離が所定範囲以内であるディンプル対を有効ディンプル対として決定し、その有効ディンプル対を基準として第１連携ディンプル対を決定することによって演算負荷を減少させてもよい。

すなわち、ディンプル間の距離が第１距離以下である場合（すなわち、ディンプル間の距離が所定水準以下に近い場合）には、ディンプル間の距離が非常に近いためディンプル対間の属性を比較する過程で誤差（例えば、各誤差）が大きくなる可能性が高く、ディンプル間の距離が第２距離（このような第２距離は前記第１距離より大きく設定される）以上である場合（すなわち、ディンプル間の距離が所定水準以上に遠く離れた場合）には、ボールが回転するため隣接したイメージ内でマッチングの程度が高いディンプル対が検出されない可能性が高いので、ディンプル間の距離が所定範囲以内であるディンプル対のみを有効ディンプルとして決定し、これを基準として前記第１連携ディンプル対を決定することができる。一方、前記所定範囲はボールイメージ内でディンプル対が検出される確率（例えば、ボールの表面積と関連する）を参照して既設定されるか動的に特定され得る。

また、本発明の一実施例により複数のイメージから特定されるディンプル対は必ずしも前述した実施例のようにそれぞれのイメージ全体で特定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内で各イメージ内の所定領域を中心にディンプル対が特定されるようにすることによって演算負荷を減少させ、演算速度を向上させてもよい。前記のようなイメージ内の所定領域は各イメージごとに同一であるか、または時間的に隣接したイメージの間で該当領域が回転できる範囲を考慮して特定され得る。

また、物理量測定部１２０は第１イメージのディンプル対と第２イメージのディンプル対の間で回転可能な所定の回転範囲を特定し、前記決定される少なくとも一つの第１連携ディンプル対のうち、前記所定回転範囲内に存在する連係ディンプル対を前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対として決定することができる。例えば、本発明の一実施例によると、ボールの最大回転数およびボールを撮影するカメラのフレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）を参照して、隣接したイメージの間でのイメージフレーム当たりボールの最大回転範囲が算出され得、これを基準として前記所定回転範囲が特定され得る。

また、物理量測定部１２０は、ボールの回転に関する物理量をより正確に特定するために、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の回転情報に基づいて算出される第１イメージおよび第２イメージの複数のディンプル間のマッチングの程度を基準として、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の中から少なくとも一つの第２連携ディンプル対を決定し、その決定される第２連携ディンプル対の回転情報を参照してボールの回転に関する物理量を測定してもよい。

より具体的には、物理量測定部１２０は、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対のうち第１イメージのディンプル対が、第１イメージと時間的に隣接した第２イメージの対応するディンプル対に回転する程度だけ第１イメージの複数のディンプルが回転する場合に、第１イメージの複数のディンプルが第２イメージの複数のディンプルと互いにマッチングされる程度を比較して分析し、そのマッチングの程度を基準として、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の中から所定個数（例えば、上位１０％）のディンプル対を前記第２連携ディンプル対として決定し、その決定される第２連携ディンプル対の回転情報を参照してボールの回転に関する物理量を測定することができる。

また、物理量測定部１２０は、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対のうち第１イメージのディンプル対が、第１イメージと時間的に所定水準離れた第３イメージの対応するディンプル対に回転する程度だけ第１イメージから特定される各ディンプルが回転する場合に、第１イメージから特定される各ディンプルが第３イメージから特定される各ディンプルと互いにマッチングされる程度を比較して分析し、そのマッチングの程度を基準として、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の中から所定個数（例えば、上位１０％）のディンプル対を前記第２連携ディンプル対として決定し、その決定される第２連携ディンプル対の回転情報をさらに参照して、前述した時間的に隣接したイメージの間で特定される第２連携ディンプル対を決定したり、その決定される第２連携ディンプル対の回転情報を参照してボールの回転に関する物理量を測定してもよい。

一方、前記のように、第１イメージの複数のディンプルと第２イメージの複数のディンプル間のマッチングの程度を比較する過程で演算負荷を減少させるために、各イメージ内で少なくとも一つの第１連携ディンプル対が存在する地点を特定し、その地点を中心に隣接領域内に存在するディンプルのみを比較して分析することによって、前記マッチングの程度が迅速かつ簡単に決定され得る。前記のような隣接領域を中心とする比較分析のために、疑似逆行列（ｐｓｅｕｄｏｉｎｖｅｒｓｅ）または行列の特異値の分解（ｓｉｎｇｕｌａｒ ｖａｌｕｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の多様な方式が活用され得る。また、シータファイ（ｔｈｅｔａ－ｐｈｉ）基準、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標基準、フィボナッチ格子（Ｆｉｂｏｎａｃｃｉ ｌａｔｔｉｃｅ）基準などに基づいて各イメージ内の領域が複数の領域に区分され得、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対が存在する地点を中心にその隣接領域が特定され得る。

次いで、本発明の一実施例に係る通信部１３０は、ディンプル検出管理部１１０および物理量測定部１２０からの／へのデータの送受信を可能にする機能を遂行することができる。

最後に、本発明の一実施例に係る制御部１４０は、ディンプル検出管理部１１０、物理量測定部１２０および通信部１３０間のデータの流れを制御する機能を遂行することができる。すなわち、制御部１４０は測定システム１００の外部からの／へのデータの流れまたは測定システム１００の各構成要素間のデータの流れを制御することによって、ディンプル検出管理部１１０、物理量測定部１２０および通信部１３０でそれぞれ固有の機能を遂行するように制御することができる。

図５は、本発明の一実施例に係るバーチャルゴルフシミュレーションシステム２００で本発明の一実施例に係る測定システム１００が活用される状況を例示的に図示する図面である。

図５に図示された通り、バーチャルゴルフシミュレーションシステム２００は打撃部１０、照明装置２０、撮影装置２１０、シミュレータ２２０および表示装置２３０を含んで構成され得る。また、本発明の一実施例に係るシミュレータ２２０には本発明に係る測定システム１００が含まれ得る。

まず、本発明の一実施例に係る打撃部１０は、ゴルファーがバーチャルゴルフシミュレーションシステム２００を利用する際に、その上に上がって立ってゴルフボールを置いて打つ部分であり得る。このような打撃部１０はその傾斜角が調節され得る公知のスイングプレートを含むことができる。因みに、本発明が他の種類のバーチャルスポーツシミュレータシステムに適用される場合に、当業者は打撃部１０の構成を、必要な場合、それとともに連動する他の構成要素の構成と共に、該当スポーツの特性に合うように適切に変更することができる。

次いで、本発明の一実施例に係る照明装置２０は、ゴルファーが室内や室外でバーチャルゴルフを楽しむ場合に人為的に光を照射できる装置であり得る。このような照明装置２０は必要に応じてオンオフになったり、その明るさが調節され得る。好ましくは、照明装置２０は光の揺れ現象によるゴルフボ－ルのイメージの自然的な劣化を防ぐための赤外線照明（例えば、ＬＥＤ）であり得る。

次いで、本発明の一実施例に係る撮影装置２１０は、少なくとも一つのカメラ（例えば、高速カメラ）（図示されず）を含んでゴルフボールのイメージ（例えば、運動しているゴルフボールのイメージ）を二つ以上獲得する機能を遂行することができる。このような撮影装置２１０は図５に図示された通り、運動するゴルフボールを上から下に見下ろす位置に配置されてもよいが、その他の位置に配置されてもよい。

一方、本発明の一実施例に係る撮影装置２１０は、撮影速度が異なる少なくとも二つのカメラ（図示されず）を利用してゴルフボールのイメージを順次獲得することによって、高速カメラと類似する性能を具現してもよい。すなわち、この場合には、前記少なくとも二つのカメラが互いに同期化されなくてもよいため、高価の装備を具備しなくてもよい。

一方、本発明の一実施例によると、ゴルフボールのイメージは撮影されたゴルフボールの表面に所定のディンプルが鮮明に形成されているため、そのディンプルの特定によいものであるほどさらに良好なものと言える。例えば、ゴルフボールのイメージでボールに該当する領域に形成されたディンプルがより鮮明であるほど、後述するようなシミュレータ２２０が多数のゴルフボ－ルのイメージに亘って示されるディンプルをさらに正確に捕捉することができるため、ゴルフボールの物理量（例えば、回転速度および回転方向）をさらに正確に演算することができる。

次いで、本発明の一実施例に係るシミュレータ２２０は、物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージそれぞれから複数のディンプルを検出し、前記複数のイメージのうち第１イメージから検出される複数のディンプルの属性および第２イメージから検出される複数のディンプルの属性間の関連性を参照してボールの回転に関する物理量を測定する機能を遂行することができる。

一方、本発明の一実施例に係るシミュレータ２２０は撮影装置２１０および表示装置２３０と通信でき、バーチャルゴルフシミュレーションシステム２００のための専用プロセッサを含むことができる。このような専用プロセッサはメモリ手段を具備し、数値演算能力とグラフィック処理能力を備えたものであり得る。

最後に、本発明の一実施例に係る表示装置２３０はシミュレータ２２０の物理量の測定、仮想現実の具現などの結果を表示する機能を遂行することができる。このような表示装置２３０は所定のディスプレイ手段を通じて所定の映像を表示することができるが、例えば、打撃されたゴルフボールの衝撃を吸収する一方、直接発光しはしないスクリーンと、このようなスクリーンに映像を出力するプロジェクタで構成され得る。

以下では、以上で詳察したバーチャルゴルフシミュレーションシステム２００を利用して、使用者がゴルフボールを打撃する場合にそのゴルフボールの回転に関する物理量を測定する過程を詳察する。

まず、本発明の一実施例に係る打撃部１０で使用者によってゴルフボ－ルが打撃されると、撮影装置２１０によってその打撃されるゴルフボールに対する複数のイメージが獲得され得る。

その後、本発明の一実施例に係るシミュレータ２２０は、ボールのディンプルの大きさと同一または類似する大きさのウインドウを有する少なくとも一つのフィルタに基づいて、前記複数のイメージそれぞれに対してブラー、コントラスト、適応型閾値２値化処理およびモルフォロジーのうち少なくとも一つの前処理を遂行することができる。

その後、本発明の一実施例に係るシミュレータ２２０は、物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージ（例えば、時間的に隣接した５個のイメージ）それぞれで特定される明るい領域（すなわち、前記照明装置２０により加えられる光によって明るく示される領域）を基準として複数のディンプルを検出することができる。

その後、本発明の一実施例に係るシミュレータ２２０は、前記複数のイメージのうち第１イメージの複数のディンプルから特定される少なくとも一つのディンプル対の属性と前記複数のイメージのうち第２イメージの複数のディンプルから特定される少なくとも一つのディンプル対の属性とを互いに比較して分析することによって、そのマッチングされる程度を基準として上位１０％に該当する複数の第１連携ディンプル対を決定することができる（すなわち、概略探索（ｃｏａｒｓｅ ｓｅａｒｃｈ）方式で第１連携ディンプル対を決定する）。

その後、本発明の一実施例に係るシミュレータ２２０は、前記複数の第１連携ディンプル対の回転情報に基づいて算出される前記第１イメージおよび第２イメージの複数のディンプル間のマッチングの程度を基準として、前記複数の第１連携ディンプル対のうち、そのマッチングの程度が最も高い第２連携ディンプル対を決定することができる（すなわち、精密探索（ｆｉｎｅ ｓｅａｒｃｈ）方式で第２連携ディンプル対を決定する）、前記第１イメージおよび第２イメージは獲得時間を基準として、時間的に隣接したり時間的に所定水準離れたイメージをすべて含むことができる。

例えば、前記複数のイメージのうち第１イメージと時間的に隣接した第２イメージの間での第２連携ディンプル対、前記複数のイメージのうち第２イメージと時間的に隣接した第３イメージの間での第２連携ディンプル対および前記複数のイメージのうち第１イメージと時間的に所定水準離れた第３イメージの間での第２連携ディンプル対がすべてそれぞれ決定され得る。

その後、本発明の一実施例に係るシミュレータ２２０は、前記第２連携ディンプル対のうち、そのマッチングの程度が最も高い第２連携ディンプル対の回転情報を参照して、前記ボールの回転量および回転方向を測定することができる。

図６は、本発明の一実施例によりボールの回転に関する物理量が測定される状況を例示的に示す図面である。

図６を参照すると、物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージ（すなわち、第１イメージ、第２イメージおよび第３イメージ）それぞれから複数のディンプルが検出され得る。このような第１イメージ～第３イメージは順次獲得され、それぞれ時間的に隣接したイメージであり得る。

その後、第１イメージの複数のディンプル（第１－１ディンプル６１１、第１－２ディンプル６１２、第１－３ディンプル６１３および第１－４ディンプル６１４）から複数のディンプル対、すなわち（１）第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－２ディンプル６１２、（２）第１－２ディンプル６１２＜－＞第１－３ディンプル６１３、（３）第１－３ディンプル６１３＜－＞第１－４ディンプル６１４、（４）第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－３ディンプル６１３、（５）第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－４ディンプル６１４および（６）第１－２ディンプル６１２＜－＞第１－４ディンプル６１４が特定され、第２イメージの複数のディンプル（第２－１ディンプル６２１、第２－２ディンプル６２２、第２－３ディンプル６２３および第２－４ディンプル６２４）から複数のディンプル対、すなわち（１）第２－１ディンプル６２１＜－＞第２－２ディンプル６２２、（２）第２－２ディンプル６２２＜－＞第２－３ディンプル６２３、（３）第２－３ディンプル６２３＜－＞第２－４ディンプル６２４、（４）第２－１ディンプル６２１＜－＞第２－３ディンプル６２３、（５）第２－１ディンプル６２１＜－＞第２－４ディンプル６２４および（６）第２－２ディンプル６２２＜－＞第２－４ディンプル６２４が特定され、第３イメージの複数のディンプル（第３－１ディンプル６３１、第３－２ディンプル６３２、第３－３ディンプル６３３および第３－４ディンプル６３４）から複数のディンプル対、すなわち（１）第３－１ディンプル６３１＜－＞第３－２ディンプル６３２、（２）第３－２ディンプル６３２＜－＞第３－３ディンプル６３３、（３）第３－３ディンプル６３３＜－＞第３－４ディンプル６３４、（４）第３－１ディンプル６３１＜－＞第３－３ディンプル６３３、（５）第３－１ディンプル６３１＜－＞第３－４ディンプル６３４および（６）第３－２ディンプル６３２＜－＞第３－４ディンプル６３４が特定され得る。

その後、第１イメージの複数のディンプルから特定される複数のディンプル対の属性（例えば、６０１）と第２イメージの複数のディンプルから特定される複数のディンプル対の属性（例えば、６０２）を互いに比較して分析することによって、そのマッチングの程度を基準として少なくとも一つの第１連携ディンプル対が決定され得る。また、第２イメージの複数のディンプルから特定される複数のディンプル対の属性（例えば、６０２）と第３イメージの複数のディンプルから特定される複数のディンプル対の属性（例えば、６０３）を互いに比較して分析することによって、そのマッチングの程度を基準として少なくとも一つの第１連携ディンプル対が決定され得る。また、第１イメージの複数のディンプルから特定される複数のディンプル対の属性（例えば、６０１）と第３イメージの複数のディンプルから特定される複数のディンプル対の属性（例えば、６０３）を互いに比較して分析することによって、そのマッチングの程度を基準として少なくとも一つの第１連携ディンプル対が決定され得る。本発明の一実施例によると、前記ディンプル対の属性は、所定の（または任意の）地点から該当ディンプル対の第１ディンプルを連結する第１軸、前記所定地点から該当ディンプル対の第２ディンプルを連結する第２軸および前記第１軸と第２軸に基づいて特定される第３軸（例えば、法線軸）に基づいて特定されるものであり得る。

例えば、第１イメージの複数のディンプル対に対して所定の回転が発生するものと仮定して、第２イメージの複数のディンプル対に対する各ディンプル対の属性、すなわち前記３つの軸が互いにマッチングされる程度を比較して分析（例えば、最小誤差が発生するかを比較して分析）することによって、そのマッチングの程度を基準として所定個数（例えば、上位２個）の第１イメージのディンプル対および第２イメージのディンプル対が前記第１連携ディンプル対として決定され得る。

より具体的には、本発明の一実施例によると、第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－２ディンプル６１２および第２－２ディンプル６２２＜－＞第２－３ディンプル６２３と第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－４ディンプル６１４および第２－１ディンプル６２１＜－＞第２－４ディンプル６２４がそれぞれ前記第１連携ディンプル対として決定され得る。

その後、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の回転情報に基づいて算出される第１イメージおよび第２イメージの複数のディンプル間のマッチングの程度を基準として、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の中から少なくとも一つの第２連携ディンプル対が決定され得る。また、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の回転情報に基づいて算出される第１イメージおよび第３イメージの複数のディンプル間のマッチングの程度を基準として、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の中から少なくとも一つの第２連携ディンプル対が決定され得る。また、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の回転情報に基づいて算出される第２イメージおよび第３イメージの複数のディンプル間のマッチングの程度を基準として、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の中から少なくとも一つの第２連携ディンプル対が決定され得る。

例えば、第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－２ディンプル６１２がどの程度で回転する場合に、第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－２ディンプル６１２の属性および第２－２ディンプル６２２＜－＞第２－３ディンプル６２３の属性が互いにマッチングされるかに関する情報を参照して、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対それぞれに対して第１イメージおよび第２イメージの複数のディンプルがマッチングされる程度を算出することができる。また、第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－４ディンプル６１４がどの程度で回転する場合に、第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－４ディンプル６１４の属性および第２－１ディンプル６２１＜－＞第２－４ディンプル６２４の属性が互いにマッチングされるかに関する情報を参照して、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対それぞれに対して第１イメージおよび第２イメージの複数のディンプルがマッチングされる程度を算出することができる。このような過程により、第１イメージおよび第２イメージの複数のディンプルがマッチングされる程度が最も高いものとして算出される第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－４ディンプル６１４および第２－１ディンプル６２１＜－＞第２－４ディンプル６２４が第２連携ディンプル対として決定され得る。一方、このように第２連携ディンプル対を決定する過程は、第２イメージおよび第３イメージと第１イメージおよび第３イメージに対してもさらに遂行され得る。

その後、前記決定される第２連携ディンプル対の回転情報を参照してボールの回転に関する物理量が測定され得る。

具体的には、第１イメージおよび第２イメージの間で決定される少なくとも一つの第２連携ディンプル対、第２イメージおよび第３イメージの間で決定される少なくとも一つの第２連携ディンプル対および第１イメージおよび第３イメージの間で決定される少なくとも一つの第２連携ディンプル対のうち、そのマッチングの程度が最も高い第２連携ディンプル対の回転情報を参照してボールの回転に関する物理量が測定され得る。

例えば、前記第２連携ディンプル対のうち、第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－４ディンプル６１４および第２－１ディンプル６２１＜－＞第２－４ディンプル６２４がマッチングの程度が最も高い第２連携ディンプル対として決定されると、第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－４ディンプル６１４がどの程度で回転する場合に、第１－１ディンプル６１１＜－＞第１－４ディンプル６１４の属性および第２－１ディンプル６２１＜－＞第２－４ディンプル６２４の属性が互いにマッチングされるかに関する情報を参照してボールの回転速度、回転量、回転加速度などが算出され得、これを基準としてボールの回転に関する物理量が測定され得る。

以上で説明された本発明に係る実施例は、多様なコンピュータ構成要素を通じて実行され得るプログラム命令語の形態で具現されてコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され得る。前記コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、プログラム命令語、データファイル、データ構造などを単独でまたは組み合わせて含むことができる。前記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されるプログラム命令語は、本発明のために特別に設計されて構成されたものであるかコンピュータソフトウェア分野の当業者に公知になっていて使用可能なものであり得る。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスクおよび磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭおよびＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスク（ｆｌｏｐｔｉｃａｌ ｄｉｓｋ）のような磁気－光媒体（ｍａｇｎｅｔｏ－ｏｐｔｉｃａｌ ｍｅｄｉｕｍ）、およびＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのような、プログラム命令語を保存し実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令語の例には、コンパイラによって作られるような機械語コードだけでなく、インタープリタなどを使ってコンピュータによって実行され得る高級言語コードも含まれる。ハードウェア装置は本発明に係る処理を遂行するために一つ以上のソフトウェアモジュールに変更され得、その逆も同じである。

以上、本発明が具体的な構成要素などのような特定事項と限定された実施例および図面によって説明されたが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものに過ぎず、本発明が前記実施例に限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正と変更を図ることができる。

したがって、本発明の思想は前記説明された実施例に限定して定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなくこの特許請求の範囲と均等なまたはこれから等価的に変更されたすべての範囲は本発明の思想の範疇に属するものと言える。

１００：測定システム
１１０：ディンプル検出管理部
１２０：物理量測定部
１３０：通信部
１４０：制御部
２００：バーチャルゴルフシミュレーションシステム
２１０：撮影装置
２２０：シミュレータ
２３０：表示装置

Claims (13)

1. ボールの回転を測定するための方法であって、
   物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージそれぞれから複数のディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）を検出する段階、および
   前記複数のイメージのうち第１イメージから検出される複数のディンプルの属性および第２イメージから検出される複数のディンプルの属性間の関連性を参照して前記ボールの回転に関する物理量を測定する段階を含む、方法。
2. 前記検出段階で、前記ボールのディンプルの大きさと同一または類似する大きさのウインドウ（ｗｉｎｄｏｗ）を有する少なくとも一つのフィルタを前記複数のイメージそれぞれに対して適用することによって、前記複数のディンプルに対する識別力を向上させるための前処理を遂行する、請求項１に記載の方法。
3. 前記検出段階で、ガウシアンフィルタに基づいて中心部の大きさを所定水準増加させて分布の平均が所定水準に維持され得るようにオフセットさせたフィルタを適用することによって、前記複数のイメージの対比（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を増加させる前処理を遂行する、請求項１に記載の方法。
4. 前記検出段階で、前記複数のイメージそれぞれで前記ボールに対して光が加えられる方向を参照して前記複数のイメージそれぞれから検出される複数のディンプルの位置を補正する、請求項１に記載の方法。
5. 前記測定段階は、
   前記第１イメージから検出される複数のディンプルのうち少なくとも一つのディンプル対の属性と前記第２イメージから検出される複数のディンプルのうち少なくとも一つのディンプル対の属性とを互いに比較して、マッチングの程度を基準として少なくとも一つの連係ディンプル対を決定する段階、および
   前記少なくとも一つの連係ディンプル対の回転情報を参照して前記ボールの回転に関する物理量を測定する段階を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記測定段階は、
   前記第１イメージから検出される複数のディンプルのうち少なくとも一つのディンプル対の属性と前記第２イメージから検出される複数のディンプルのうち少なくとも一つのディンプル対の属性とを互いに比較して、マッチングの程度を基準として少なくとも一つの第１連携ディンプル対を決定する段階、および
   前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の回転情報に基づいて算出される前記第１イメージおよび前記第２イメージの複数のディンプル間のマッチングの程度を基準として、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の中から少なくとも一つの第２連携ディンプル対を決定する段階、および
   前記少なくとも一つの第２連携ディンプル対の回転情報を参照して前記ボールの回転に関する物理量を測定する段階を含む、請求項１に記載の方法。
7. 請求項１に記載された方法を実行するためのコンピュータプログラムを記録する、非一過性のコンピュータ読み取り可能記録媒体。
8. ボールの回転を測定するためのシステムであって、
   物理量測定の対象となるボールを撮影した複数のイメージそれぞれから複数のディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）を検出するディンプル検出管理部、および
   前記複数のイメージのうち第１イメージから検出される複数のディンプルの属性および第２イメージから検出される複数のディンプルの属性間の関連性を参照して前記ボールの回転に関する物理量を測定する物理量測定部を含む、システム。
9. 前記ディンプル検出管理部は、前記ボールのディンプルの大きさと同一または類似する大きさのウインドウ（ｗｉｎｄｏｗ）を有する少なくとも一つのフィルタを前記複数のイメージそれぞれに対して適用することによって、前記複数のディンプルに対する識別力を向上させるための前処理を遂行する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記ディンプル検出管理部は、ガウシアンフィルタに基づいて中心部の大きさを所定水準増加させて分布の平均が所定水準に維持され得るようにオフセットさせたフィルタを適用することによって、前記複数のイメージの対比（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を増加させる前処理を遂行する、請求項８に記載のシステム。
11. 前記ディンプル検出管理部は、前記複数のイメージそれぞれで前記ボールに対して光が加えられる方向を参照して前記複数のイメージそれぞれから検出される複数のディンプルの位置を補正する、請求項８に記載のシステム。
12. 前記物理量測定部は、前記第１イメージから検出される複数のディンプルのうち少なくとも一つのディンプル対の属性と前記第２イメージから検出される複数のディンプルのうち少なくとも一つのディンプル対の属性とを互いに比較して、マッチングの程度を基準として少なくとも一つの連係ディンプル対を決定し、前記少なくとも一つの連係ディンプル対の回転情報を参照して前記ボールの回転に関する物理量を測定する、請求項８に記載のシステム。
13. 前記物理量測定部は、前記第１イメージから検出される複数のディンプルのうち少なくとも一つのディンプル対の属性と前記第２イメージから検出される複数のディンプルのうち少なくとも一つのディンプル対の属性とを互いに比較して、マッチングの程度を基準として少なくとも一つの第１連携ディンプル対を決定し、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の回転情報に基づいて算出される前記第１イメージおよび前記第２イメージの複数のディンプル間のマッチングの程度を基準として、前記少なくとも一つの第１連携ディンプル対の中から少なくとも一つの第２連携ディンプル対を決定し、前記少なくとも一つの第２連携ディンプル対の回転情報を参照して前記ボールの回転に関する物理量を測定する、請求項８に記載のシステム。

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