JP7051315B2 - ボールの回転を測定するための方法、システム、及び非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
ゴルファーが都心などでも低コストで仮想的にゴルフを楽しむことができるようにするシミュレーションゴルフシステムが広く普及している。このようなシミュレーションゴルフシステムはゴルファーがゴルフボールを打つとゴルフボールを撮影した画像を多数獲得し、その軌跡、間隔、サイズなどに基づいて、ゴルフボールの物理量を測定しシミュレーションを行い、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し与えることをその基本コンセプトとすることができる。これらのシミュレーションゴルフのシステムでは、ゴルフボールの撮影された画像を可能な限り良好な状態で獲得することが重要である。
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画像それぞれにおいて、前記ボールに該当する領域内に表示される少なくとも一つのマークを検出するステップ、前記複数の画像それぞれから検出される少なくとも一つのマークの前記複数の画像それぞれでの属性に関する情報を参照して、時間的に隣接する第1画像及び第2画像にわたって共通に検出されるマークを認識し、前記認識されたマークの第1画像での属性及び第2画像での属性に関する情報が含まれているマークシーケンスを生成するステップ、前記生成されたマークシーケンスを参照して、前記ボールの回転に関する物理量を測定するステップとを含む方法が提供される。
後述する本発明の詳細な説明は、本発明が実施されることができる特定の実施例を例示として示す添付図面を参照する。これらの実施例は、当業者が本発明を実施することがあるので、十分に詳細に説明される。本発明の様々な実施例は互いに異なるが、相互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、及び特性は、本発明の精神と範囲を逸脱せずに一実施例から、他の実施例に変更されて実装されることができる。また、それぞれの実施例内の個々の構成要素の位置又は配置も、本発明の精神と範囲を逸脱なく変更されることがあ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とその均等なすべての範囲を網羅するものとして受け入れられなければならない。図面で同様の参照符号は、いくつかの側面に亘って同一又は類似の構成要素を示す。
図1は、本発明の一実施形態に係るシミュレーションゴルフシステムの全体的な構成を概略的に示す図である。
次に、本発明の一実施形態に係るシミュレータ(200)は、物理量測定の対象となるボールを撮影した複数の画像それぞれでのボールに該当する領域内に表示される少なくとも一つのマークを検出し、複数の画像それぞれから検出される少なくとも一つのマークを複数の画像それぞれでの属性に関する情報として参照して、時間的に隣接する第1画像及び第2画像にわたって共通に検出されたマークを認識し、前記の認識されたマークの第1画像での属性及び第2画像での属性に関する情報が含まれているマークシーケンスを生成し、前記の生成されたマークシーケンスを参照して、ボールの回転に関する物理量を測定する機能を実行することができる。
最後に、本発明の一実施形態に係る表示装置(300)は、シミュレータ(200)の物理量の測定、仮想現実の実装の結果を表示してくれる機能を実行することができる。これらの表示装置(300)は、所定のディスプレイ手段を介し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ーで構成されることができる。
図2は、本発明の一実施形態に係る撮影装置(100)の内部構成を詳細に示す図である。
本発明の一実施例によると、カメラ部(110)、通信部(120)と制御部(130)は、そのうちの少なくとも一部がシミュレータ(200)と通信するためのプログラムモジュールであることがある。これらのプログラムモジュールは、オペレーティングシステム、アプリケーション、モジュール、又は他のプログラムモジュールの形で撮影装置(100)に含まれることがあり、物理的には、いくつか公知の記憶装置に保存されることがある。また、これらのプログラムモジュールは、撮影装置(100)と通信可能なリモート記憶装置に保存されることもある。一方、これらのプログラムモジュールは、本発明に基づいて、後述する特定の業務を実行したり、特定の抽象データ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、これに限定されない。
次に、本発明の一実施形態に係る通信部(120)は、必要に応じて制御部(130)とシミュレータ(200)との間のデータ送受信を媒介する機能を実行することがある。本発明の一実施例によると、通信部(120)が取ることができる通信方式に特別な制限はないが、有線LAN通信、ケーブル通信などの有線通信方式や無線LAN通信、赤外線通信、RF通信、ブルートゥース通信などのような無線通信方式が好ましいことがある。
後記では、本発明の一実施形態に係るシミュレータ(200)の内部構成と、各構成要素の機能について見てみることにする。
図3に示すように、本発明の一実施形態に係るシミュレータ(200)は、画像処理部(210)、物理量測定部(220)、シミュレーション部(230)、データベース(240)、通信部(250)、制御部(260)とを含んで構成されることができる。また、本発明の一実施例によると、画像処理部(210)は、画像取得部(未図示)と画像補正部(未図示)を含むことができる。本発明の一実施例によると、画像処理部(210)、物理量測定部(220)、シミュレーション部(230)、データベース(240)、通信部(250)、制御部(260)は、そのうちの少なくとも一部が撮影装置(100)や表示装置(300)と通信するプログラムモジュールであることがある。これらのプログラムモジュールは、オペレーティングシステム、アプリケーション、モジュール、又は他のプログラムモジュールの形でシミュレータ(200)に含まれることがあり、物理的にはいくつかの公知の記憶装置に保存されることがある。また、これらのプログラムモジュールはシミュレータ(200)と通信可能なリモート記憶装置に保存することもある。一方、これらのプログラムモジュールは、本発明に基づいて、後述する特定の業務を実行したり、特定の抽象データ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、これに限定されない。
まず、本発明の一実施例によると、画像処理部(210)(具体的には画像取得部)は、前記の撮影装置(100)から物理量測定の対象となるボールを撮影した複数の画像を獲得する機能を実行することができる。
図4を参照すると、照明の位置、光照射の方向や光の光度、カメラの位置、仕様や設定、ボールの位置や色などの様々な環境要因のために、複数の画像からボールに該当する領域の明るさの分布イメージごとに異なることがある。例えば、ボールに該当する領域の明るさが全体的に暗いことがあり、(図4の(a)参照)、ボールに該当する領域のうちの中央部の明るさが他の部分に比べて過度に明るいことがある(図4の(b)を参照)。
<数式 1>
E(P) = c * b(P) + d
<数式 2>
F(P) = b(P) + E(P) 又は F(P) = b(P) * E(P)
前記の数式1及び数式2で、b(P)は、任意の地点である点Pの明るさを示し、E(P)は、点Pの明るさの補正モデルを示し、c及びdは補正モデルE(P)を特定する補正係数を示し、F(P)は、キャリブレーションモデルE(P)によって補正された(つまり、均一化された)点Pの明るさを示す。
図6を参照すると、図4の(a)と(b)それぞれ示されているゴルフボールの画像のボールに該当する領域の明るさの分布が均一化されたことを確認することができる。
一方、本発明の一実施形態に係る物理量測定部(220)は、前記のように補正された(つまり、明るさの分布が均一化された)複数のゴルフボールの画像(より具体的には、時間的に隣接する複数のゴルフボールの画像)に表示されるマークシーケンスを分析することにより、ゴルフボールの回転速度と回転方向を測定する機能を実行することができる。
図7は、本発明の一実施例に基づいて実際に撮影された複数のゴルフボールの画像にわたって表示されるマークの姿を例示的に示す図である。
また、本発明の一実施形態に係る回転測定部は、少なくとも一つのマークに関するマークシーケンスに含まれている情報から、時間的に連続する複数の画像にわたってマークの位置が移動(つまり、所定の回転軸を中心にして回転)する経路を導出することができ、前記の導出された方向を参照して測定対象となるボールの回転軸を決定することができる。
一方、本発明の一実施形態に係る物理量測定部(220)(具体的には、視線の角度補正部)は、撮影された複数の画像それぞれについて、撮影を行ったカメラが撮影の対象となるボールを眺める視線の角度を参照して、前記のように検出される少なくとも一つのマークの複数の画像それぞれでの属性(例えば、位置、方向など)を補正する機能を実行することができる。
a = Vs x Us
したがって、本発明の一実施形態に係る視線の角度補正部は、カメラ(810)が第1の位置に存在するボール(820a)を撮影した結果として生成された画像から検出される少なくとも一つのマークの座標を、前記の数式3による補正基準軸を中心にして、前記の算出された角度(θ1)だけ回転させることで、実際のカメラ(810)と仮想カメラ(830a)との間の視線の角度や視線の方向の違いに起因する誤差を補正することができる。
110:カメラ部
120:通信部
130:制御部
200:シミュレータ
210:画像処理部
220:物理量測定部
230:シミュレーション部
240:データベース
250:通信部
260:制御部
Claims (21)
- 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画像それぞれにおいて、前記ボールに該当する領域内に表示される少なくとも一つのマークを検出するステップと、
前記複数の画像それぞれから検出される前記少なくとも一つのマークの前記複数の画像それぞれでの属性に関する情報を参照して、時間的に隣接する第1画像及び第2画像にわたって共通に検出されたマークを認識し、前記認識されているマークの前記第1画像での属性及び第2画像での属性に関する情報を含むマークシーケンスを生成するステップと、
前記生成されたマークシーケンスを参照として、前記ボールの回転に関する物理量を測定するステップとを含み、
前記認識ステップは、
前記第1画像において検出された特定のマークが前記第2画像において検出される可能性が高い候補領域を設定するステップと、
前記特定のマークと前記候補領域において検出された少なくとも1つのマークとが、前記第1画像及び第2画像にわたって共通に検出されたマークであるか否かを判定するステップと、を含む、方法。 - 前記属性には、位置、サイズ、方向、及び形状のうち少なくとも一つが含まれている請求項1に記載の方法。
- 前記の属性は、前記ボールの表面を定義する球面座標系を基準にして特定される請求項2に記載の方法。
- 前記認識ステップにおいて、
前記第1画像に表示される第1マークの前記第1画像での属性と前記第2画像に表示される第2マークの前記第2画像での属性の間の関係が既に設定されてある条件を満たすと、前記第1マーク及び前記第2マークが前記第1画像と前記第2画像にわたって共通に検出されたマークに該当するものと認識する請求項1に記載の方法。 - 前記認識ステップにおいて、
前記第1画像と前記第2画像それぞれの撮影時点の間の時間間隔、前記ボールの通常の回転速度や回転方向又は前記ボールの既に測定された回転速度又は回転方向の少なくとも1つに関する情報を参照して、前記の関係が所定の条件を満たしているかどうかを判断する請求項4に記載の方法。 - 前記認識ステップで、
前記第1マークの前記第1画像での位置と形状と前記第2マークの前記第2画像での位置と形状との間の類似度が既に設定されてあるレベル以上であれば、前記第1マーク及び前記第2マークが前記第1画像と前記第2画像にわたって共通に検出されたマークに該当するものと認識する請求項4に記載の方法。 - 前記ボールの回転に関する物理量には、前記ボールの回転速度と回転方向が含まれている請求項1に記載の方法。
- 前記測定ステップにおいて、
前記認識されるマークの前記第1画像と前記第2画像それぞれでの位置の間の距離と前記第1画像と前記第2画像それぞれの撮影時点との間の時間間隔を参照して、前記ボールの回転速度を決定し、前記認識されているマークの前記第1画像と前記第2画像それぞれでの位置の間の移動経路を参照して、前記ボールの回転方向を決定する請求項1に記載の方法。 - 前記検出ステップは、
前記複数の画像それぞれについて、前記撮影を行ったカメラが、前記ボールを眺める視線を参照して、前記少なくとも一つのマークの前記複数の画像それぞれでの属性を補正するステップを含む請求項1に記載の方法。 - 前記補正ステップは、
前記複数の画像それぞれについて、前記カメラが前記ボールを眺める視線を特定する実際の視線ベクトルと重力の方向を定義する基準軸に平行して前記ボールを通る仮想の直線上に位置する仮想カメラが前記ボールを眺める視線を特定する仮想視線ベクトルの間の角度を算出するステップ、
前記複数の画像それぞれについて、前記実際の視線ベクトル及び前記仮想視線ベクトルを参照して、補正基準軸ベクトルを算出するステップ、
及び前記複数の画像それぞれについて、前記ボールの表面を定義する球面座標系上で、前記少なくとも一つのマークの座標を前記補正基準軸ベクトルを中心にして前記算出された角度だけ回転移動させるステップとを含む請求項9に記載の方法。 - 請求項1による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コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 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画像それぞれでの前記ボールに該当する領域内に表示される少なくとも一つのマークを検出し、前記複数の画像それぞれから検出される前記少なくとも一つのマークの前記複数の画像それぞれでの属性に関する情報を参照して、時間的に隣接する第1画像及び第2画像にわたって共通に検出されたマークを認識し、前記認識されているマークの前記第1画像での属性及び前記第2画像での属性に関する情報が含まれているマークシーケンスを生成するマークシーケンス管理部、及び前記生成されたマークシーケンスを参照して、前記ボールの回転に関する物理量を測定する回転測定部とを含み、
前記マークシーケンス管理部は、
前記第1画像において検出された特定のマークが前記第2画像において検出される可能性が高い候補領域を設定し、前記特定のマークと前記候補領域において検出された少なくとも1つのマークとが、前記第1画像及び第2画像にわたって共通に検出されたマークであるか否かを判定する、ボールの回転を測定するためのシステム。 - 前記属性には、位置、サイズ、方向、及び形状のうち少なくとも一つが含まれている請求項12に記載のボールの回転を測定するためのシステム。
- 前記の属性は、前記ボールの表面を定義する球面座標系を基準にして特定される請求項13に記載のボールの回転を測定するためのシステム。
- 前記マークシーケンス管理部は、前記第1画像に表示される第1マークの前記第1画像での属性及び前記第2画像に表示される第2マークの前記第2画像での属性の間の関係が既に設定され条件を満たしていれば、前記第1マーク及び前記第2マークが前記第1画像及び前記第2画像にわたって共通に検出されたマークに該当するものと認識する請求項12に記載のボールの回転を測定するためのシステム。
- 前記マークシーケンス管理部は、前記第1画像と前記第2画像それぞれの撮影時点の間の時間間隔、前記ボールの通常の回転速度や回転方向又は前記ボールの既に測定された回転速度又は回転方向の少なくとも1つに関する情報を参照して、前記の関係が前記既に設定された条件を満たしているかどうかを判断する請求項15に記載のボールの回転を測定するためのシステム。
- 前記マークシーケンス管理部は、前記第1マークの前記第1画像での位置と形状と前記第2マークの前記第2画像での位置と形状との間の類似度が既に設定されてあるレベル以上であれば、前記第1マークと前記第2マークが前記第1画像及び前記第2画像にわたって共通に検出されたマークに該当するものと認識する請求項15に記載のボールの回転を測定するためのシステム。
- 前記ボールの回転に関する物理量には、前記ボールの回転速度と回転方向が含まれている請求項12に記載のボールの回転を測定するためのシステム。
- 前記回転測定部は、前記認識されているマークの前記第1画像及び前記第2画像それぞれでの位置の間の距離と前記第1画像と前記第2画像それぞれの撮影時点との間の時間間隔を参照して、前記ボールの回転速度を決定し前記認識されているマークの前記第1画像及び前記第2画像それぞれでの位置の間の移動経路を参照して、前記ボールの回転方向を決定する請求項12に記載のボールの回転を測定するためのシステム。
- 前記複数の画像それぞれについて、前記撮影を行ったカメラが、前記ボールを眺める視線を参照して少なくとも一つのマークの前記複数の画像それぞれでの属性を補正する視線の角度補正部を含む請求項12に記載のボールの回転を測定するためのシステム。
- 前記視線の角度補正部は、前記複数の画像それぞれについて、前記カメラが前記ボールを眺める視線を特定する実際の視線ベクトルと重力の方向を定義する基準軸に平行して、前記ボールを通る仮想の直線上に位置する仮想カメラが前記ボールを眺める視線を特定する仮想視線ベクトルの間の角度を算出し、前記複数の画像それぞれについて、前記実際の視線ベクトル及び前記仮想視線ベクトルを参照して、補正基準軸ベクトルを算出し、前記複数の画像それぞれについて、前記ボールの表面を定義する球面座標系上で、前記少なくとも一つのマークの座標を前記補正基準軸ベクトルを中心にして前記算出された角度だけ回転移動させる請求項20に記載のボールの回転を測定するためのシステム。
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