JPH04347181A - Golf practice and simulation method - Google Patents

Golf practice and simulation method

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JPH04347181A
JPH04347181A JP12046091A JP12046091A JPH04347181A JP H04347181 A JPH04347181 A JP H04347181A JP 12046091 A JP12046091 A JP 12046091A JP 12046091 A JP12046091 A JP 12046091A JP H04347181 A JPH04347181 A JP H04347181A
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golf ball
tee
golf
flight trajectory
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Abstract

PURPOSE: To observe a flying track of a golf ball to a landing point by analyzing and calculating the flying track of the golf ball in a three-dimensional space by photoelectric measurement to reproduce and display an image of the flying track. CONSTITUTION: A photoelectric apparatus 10 comprises a trigger unit 11, an overhead photographing unit 12, and a ground surface photographing unit 13 and measures an actual flying track of a golf ball struck. A control/display device 14 comprises a frame/grapper memory unit 15, a processing/control unit 16, a window memory unit 17 and a display monitoring unit 18 to reproduce and display the flying track of the golf ball measured on a color display monitor. An overhead lighting unit 19 is provided to enhance an photoelectric contrast for measuring the action at an initial flying state of the ball. A wind sensor unit 20 is provided to put a wind force element into a calculation algorithm for the flying track of the ball.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、ゴルフ打撃訓練及びシ
ミュレーション方式に関し、さらに詳しくはゴルフ打撃
場(練習場)等におけるゴルフボールの三次元空間の飛
行軌道を電気光学的測定により分析し算定して、そのゴ
ルフボールの飛行軌道の映像を即時再現表示する方式に
関する。
[Field of Industrial Application] The present invention relates to a golf batting training and simulation method, and more specifically, the present invention relates to a method for golf batting training and simulation, and more specifically, a method for analyzing and calculating the flight trajectory of a golf ball in a three-dimensional space at a golf batting range (practice range) etc. by electro-optical measurement. The present invention relates to a method for instantly reproducing and displaying an image of the flight trajectory of the golf ball.

【0002】0002

【従来の技術】近年のゴルフ打撃場(練習場)は高、低
2種類のティーを具えて、ウッドとアイアン両方の練習
ができるように設計されている。また、練習場の回りを
取り囲む防護ネットは、プレイヤーが打ったボールの長
い飛行軌道をある程度まで観察できるように大きく設計
されている。従って、プレイヤーは、その観察で得た視
覚的評価を次のボ−ルの打ち方に加味して練習を重ねる
ことができる。このため夜間の訓練は長距離にわたって
ボールを観察するための充分な照明が要求される。一般
には、プレイヤー達は、自らの打撃結果を分析したり、
理想的な打撃結果又は前の自分の打撃結果と比較したり
する何らの手段もなしに、今の打撃結果を単に主観的に
評価する。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, golf hitting ranges (practice ranges) have been designed to have two types of tees, high and low, allowing players to practice with both wood and iron. Additionally, the protective net that surrounds the practice area is designed to be large enough to allow players to observe the long flight trajectory of the balls they hit. Therefore, the player can practice repeatedly by taking the visual evaluation obtained through the observation into consideration in the next ball hitting method. For this reason, night training requires sufficient lighting to observe the ball over long distances. In general, players analyze their own batting results,
The current batting result is simply evaluated subjectively without any means of comparison with the ideal batting result or with one's previous batting results.

【0003】これを避けて、客観的な評価を得る手段と
してはゴルフ・シミュレーション方式がある。現存する
ゴルフ・シミュレーション方式は、通常2つに分類され
る。第1の方式、例えばソニーの「バーディーラッシュ
システム」では、ゴルフボールが電気機械式測定機構を
有する装置に融通自在に結合され、この装置によりシス
テムはボールに対する初期インパクト、初期射出角度、
および打撃のスピン変数を測定する。この測定によって
シミュレーションされたボールの飛行軌道は様々なゴル
フコースの映像と共にビデオスクリーン上に表示される
。また、第2の方式、例えば「パーTゴルフシステム」
では、電気光学的装置が設けられ、ティーから数メート
ル離れた大型合成スクリーンに向かって実際に打たれる
ゴルフボールの初速度ベクトルを測定する。スライスや
フックに係わるスピン変数はスクリーンからのボールの
戻り角度によって、おおよその算定がなされる。これに
よりシミュレーションされた飛行軌道は、同じスクリー
ン上に投影されたゴルフコースの映像に重ね合わせられ
て同様に光学的に投影される。
[0003] As a means to avoid this and obtain an objective evaluation, there is a golf simulation method. Existing golf simulation methods generally fall into two categories. In the first system, such as Sony's "Birdie Rush System," the golf ball is flexibly coupled to a device with an electromechanical measuring mechanism that allows the system to determine the initial impact on the ball, the initial exit angle,
and measuring the spin variables of the blow. The ball flight trajectory simulated by this measurement is displayed on a video screen along with images of various golf courses. In addition, a second method, for example, "Par T golf system"
In this case, an electro-optical device is installed to measure the initial velocity vector of a golf ball actually hit toward a large synthetic screen several meters away from the tee. The spin variables associated with slices and hooks are roughly calculated by the angle of return of the ball from the screen. The simulated flight trajectory is then optically projected in the same way as being superimposed on the golf course image projected onto the same screen.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来のシミ
ュレーション方式は、いずれの場合も、プレイヤーがボ
ールの実際の飛行軌道を完全に観察できるものではない
ために、打撃の結果を実感として主観的に評価する方法
がないという問題があった。加うるに、これらの方式に
は、いずれもボールの飛行を変化させる又は限定する風
という自然要件が加味されていないために、プレイヤー
がそのような自然要件と競うことができず、そのため実
際の打撃練習としては不満が残るという問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in any case, the conventional simulation methods described above do not allow the player to completely observe the actual flight trajectory of the ball. The problem was that there was no way to evaluate it. In addition, none of these methods takes into account the natural requirement of wind, which alters or limits the flight of the ball, and thus prevents the player from competing with such natural requirements, thus making the actual There was a problem in that the batting practice left some dissatisfaction.

【0005】また、ボールの実際の飛行軌道を観察でき
る打ち放しの打撃練習場の場合でも、夜間の照明が充分
でなく遠くのボールが見づらい場合、混み入った背景の
ためにボールが識別しづらい場合、防護網の設置サイズ
が充分でなくボールの飛行が途中で阻害される場合等で
は、ボールを最後まで観察できないという問題があった
。特にこの場合は、通常、飛行軌道の後半に発現するス
ライスやフックを充分観測することができず、従ってそ
の修正もできないという問題があった。
[0005] Even in the case of an open-air batting practice range where you can observe the actual flight trajectory of the ball, there are cases where it is difficult to see the ball in the distance due to insufficient lighting at night, or where it is difficult to identify the ball due to the crowded background. In some cases, such as when the size of the protective net installed is insufficient and the ball's flight is obstructed midway through, there is a problem in that the ball cannot be observed until the end. Particularly in this case, there is a problem in that slices and hooks that normally occur in the latter half of the flight trajectory cannot be sufficiently observed, and therefore cannot be corrected.

【0006】本発明の課題は、ゴルフボールの三次元空
間の飛行軌道を電気光学的測定により分析し算定してそ
のゴルフボールの飛行軌道の映像を即時再現表示するよ
うにし、これにより実際のゴルフボールの飛行軌道をそ
の終着点まで観察できるゴルフ打撃訓練及びシミュレー
ション方式を実現することにある。
An object of the present invention is to analyze and calculate the flight trajectory of a golf ball in three-dimensional space by electro-optical measurement, and immediately reproduce and display an image of the flight trajectory of the golf ball. The object of the present invention is to realize a golf batting training and simulation method in which the flight trajectory of a ball can be observed up to its final destination.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
ティー上から打撃されて飛行するゴルフボールを電気光
学的に観測してその観測結果と前記ティー位置とから前
記打撃されて飛行するゴルフボールの初速度ベクトルを
決定する初速度ベクトル決定手段と、該初速度ベクトル
決定手段により決定された前記ゴルフボールの初速度ベ
クトルに基づいて定まる観測方向に観測可能な状態で飛
行する前記ゴルフボールの軌道を電気光学的に追跡して
前記ゴルフボールの飛行軌道を決定する変数を算出をす
る第1の変数算出手段と、該第1の変数算出手段により
算出された変数に基づいて決定された前記ゴルフボール
の飛行軌道をメモリ上に記憶させその記憶させた前記ゴ
ルフボールの飛行軌道の影像をディスプレイ上に即時再
生させる映像再生手段と、を有することを特徴とする。 上記初速度ベクトル決定手段は、例えば短時間露出TV
カメラ等からなる頭上撮像ユニット、上記頭上撮像ユニ
ットに同期する例えばマイクロプロセッサ等からなる処
理・制御ユニット等からなる。また第1の変数算出手段
は、例えば高解像度CCD−TVカメラ等で構成される
地面撮像ユニット等からなる。さらにまた、映像再生手
段は、例えばフレームグラッバーメモリユニット、ディ
スプレイモニタユニット等からなる。
[Means for solving the problem] The invention according to claim 1 includes:
initial velocity vector determining means for electro-optically observing a golf ball flying after being hit from a tee and determining an initial velocity vector of the golf ball flying after being hit from the observation result and the tee position; The flight trajectory of the golf ball is determined by electro-optically tracking the trajectory of the golf ball flying in an observable state in an observation direction determined based on the initial velocity vector of the golf ball determined by the initial velocity vector determining means. a first variable calculation means for calculating a variable to be determined; and a flight trajectory of the golf ball determined based on the variables calculated by the first variable calculation means, which is stored in a memory. The present invention is characterized by comprising a video reproducing means for immediately reproducing an image of the flight trajectory of the golf ball on a display. The initial velocity vector determining means is, for example, a short-time exposure TV.
It consists of an overhead imaging unit such as a camera, and a processing/control unit such as a microprocessor that is synchronized with the overhead imaging unit. Further, the first variable calculation means is composed of, for example, a ground imaging unit formed of a high-resolution CCD-TV camera or the like. Furthermore, the video reproduction means includes, for example, a frame grabber memory unit, a display monitor unit, and the like.

【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明の手段に加えて、前記打撃されて飛行するゴルフボー
ルの飛行軌道の範囲、風力要素、横スピン(スライス/
フック)要素、揚力要素、および抑止力要素からなるゴ
ルフボールの飛行軌道変数を算出する第2の変数算出手
段をさらに有し、その算出された変数を用いて前記打撃
されたゴルフボールの飛行軌道をシミュレーションしそ
のシミュレーションされたゴルフボールの飛行軌道の影
像を実際の又は描画によるゴルフコースの映像の上に重
畳する影像重畳手段を具備することを特徴とする。上記
第2の変数算出手段は、例えばマイクロプロセッサ等か
らなり、また、影像重畳手段は、例えば、光デスク等か
らなるゴルフコースデータベースユニット、CRT(C
athode−ray tube display; 
陰極線管表示装置)等からなるディスプレイモニタユニ
ット等で構成される。
The invention as set forth in claim 2 provides, in addition to the means of the invention as set forth in claim 1, a range of the flight trajectory of the golf ball that flies after being hit, a wind element, and a horizontal spin (slice/slice).
It further includes a second variable calculating means for calculating a flight trajectory variable of the golf ball, which is composed of a hook element, a lift element, and a deterrent force element, and uses the calculated variable to calculate the flight trajectory of the hit golf ball. The present invention is characterized by comprising an image superimposing means for simulating the flight trajectory of the golf ball and superimposing the image of the simulated flight trajectory of the golf ball on an actual or drawn image of the golf course. The second variable calculating means includes, for example, a microprocessor, and the image superimposing means includes, for example, a golf course database unit such as an optical desk, a CRT (CRT), etc.
athode-ray tube display;
It consists of a display monitor unit such as a cathode ray tube display (cathode ray tube display device), etc.

【0009】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の発明の手段に加えて、前記初速度ベクトル決定手段
が、前記ティー内に電気光学的に配設されゴルフボール
のティー離脱を検出するボール離脱検出手段と、前記テ
ィーの上方に配設され前記ティー離脱検出手段により検
出されたゴルフボールのティー離脱に相関して前記ティ
ーを離脱して飛行するゴルフボールの所定時間軸内にお
ける三次元位置を検出するボール位置検出手段とを有し
て、前記ボール離脱検出手段により検出された前記ボー
ルの離脱ティー位置及び離脱時間と、前記ボール位置検
出手段により検出された前記ボールの所定時間軸内にお
ける三次元位置とから前記打撃されて飛行するボールの
速さ及び射出角度からなる初速度ベクトルを決定するこ
とを特徴とする。上記ボール離脱検出手段は、例えば光
源、光センサ、トリガー回路等からなるトリガーユニッ
トで構成され、また、ボール位置検出手段はそのトリガ
ーユニットと同期する例えば2つのCCD線走査カメラ
等から成る頭上撮像ユニットで構成される。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the means of the first or second aspect of the invention, the initial velocity vector determining means is electro-optically disposed within the tee to determine when the golf ball leaves the tee. A ball departure detection means for detecting a golf ball that leaves the tee and flies in correlation with the departure of the golf ball from the tee, which is disposed above the tee and detected by the tee departure detection means, within a predetermined time axis. a ball position detection means for detecting a three-dimensional position, and a release tee position and release time of the ball detected by the ball release detection means, and a predetermined time of the ball detected by the ball position detection means. The method is characterized in that an initial velocity vector consisting of the speed and exit angle of the ball that is hit and flies is determined from the three-dimensional position within the axis. The ball release detecting means is composed of a trigger unit consisting of, for example, a light source, a light sensor, a trigger circuit, etc., and the ball position detecting means is an overhead imaging unit composed of, for example, two CCD line scanning cameras, which is synchronized with the trigger unit. Consists of.

【0010】請求項4記載の発明は、請求項1、2又は
3記載の発明の手段に加えて、遠距離の照明不良、背景
との識別不良、防護網による飛行阻害等のために前記第
1の変数算出手段による変数の算出が不能となった前記
打撃されたゴルフボールの飛行軌道を前記第2の変数算
出手段により算出された変数に基づいて前記算出不能と
なったゴルフボールの飛行軌道を外挿する飛行軌道外挿
手段を有することを特徴とする。上記飛行軌道外挿手段
は、例えば外挿演算アルゴリズムを内蔵するマイクロプ
ロセッサ等からなる。
In addition to the means of the invention as claimed in claim 1, 2 or 3, the invention as claimed in claim 4 provides that the above-mentioned The flight trajectory of the hit golf ball whose variable cannot be calculated by the first variable calculating means is determined based on the variable calculated by the second variable calculating means. It is characterized by having a flight trajectory extrapolation means for extrapolating the flight trajectory. The flight trajectory extrapolation means includes, for example, a microprocessor containing an extrapolation algorithm.

【0011】[0011]

【作用】請求項1記載の発明によれば、ティー上から打
撃されて飛行するゴルフボールが電気光学的に観測され
、その観測結果とティー位置とから飛行するゴルフボー
ルの初速度ベクトルが決定される。そしてその初速度ベ
クトルに基づいて飛行するゴルフボールの軌道が電気光
学的に追跡されゴルフボールの飛行軌道を決定する変数
が算出される。この変数に基づいて決定されたゴルフボ
ールの飛行軌道がメモリ上に記憶され、その記憶された
飛行軌道の影像がディスプレイ上に即時再生される。 これにより、打撃結果が客観的に評価できるようになる
According to the first aspect of the invention, a flying golf ball that is hit from a tee is electro-optically observed, and the initial velocity vector of the flying golf ball is determined from the observation result and the tee position. Ru. Then, the trajectory of the flying golf ball is electro-optically tracked based on the initial velocity vector, and variables that determine the flight trajectory of the golf ball are calculated. The flight trajectory of the golf ball determined based on this variable is stored in memory, and an image of the stored flight trajectory is immediately reproduced on the display. This makes it possible to objectively evaluate the batting results.

【0012】請求項2記載の発明によれば、上記の作用
に加えて、打撃されて飛行するゴルフボールの飛行軌道
の範囲、風力要素、横スピン(スライス/フック)要素
、揚力要素、および抑止力要素からなるゴルフボールの
飛行軌道変数が算出され、その算出された変数を用いた
ボールの飛行軌道シミュレーションがなされ、さらにそ
のシミュレーションが実際の又は描画によるゴルフコー
スの映像の上に重ね合わせられてディスプレイ等に表示
される。これにより、自然要因も含めた条件の中で実際
にボールが飛行する軌道がシミュレーションでき、また
、現実のゴルフコースでプレイするようにボールを打ち
ながらゴルフコースプレイゲームを楽しむことができる
According to the invention as set forth in claim 2, in addition to the above-mentioned effects, the range of the flight trajectory of the golf ball that flies after being hit, the wind force element, the horizontal spin (slice/hook) element, the lift element, and the deterrent A flight trajectory variable of a golf ball consisting of force elements is calculated, a ball flight trajectory simulation is performed using the calculated variables, and the simulation is superimposed on an actual or drawn image of a golf course. displayed on a display etc. As a result, it is possible to simulate the actual flight trajectory of the ball under conditions including natural factors, and it is also possible to enjoy the golf course play game while hitting the ball as if playing on a real golf course.

【0013】請求項3記載の発明によれば、請求項1又
は2に係わる発明の初速度ベクトル決定手段により、ゴ
ルフボールのティー離脱が検出され、さらにそのゴルフ
ボールのティー離脱に相関して、飛行するゴルフボール
の所定時間軸内における三次元位置が検出され、そして
検出されたボールの離脱ティー位置及び離脱時間と、検
出されたボールの所定時間軸内における三次元位置とか
らボールの速さ及び射出角度からなる初速度ベクトルが
決定される。これにより、正確な初速度ベクトルが得ら
れ、初期のボール飛行方向を算定することができる。
According to the third aspect of the present invention, the initial velocity vector determining means of the first or second aspect of the invention detects the departure of the golf ball from the tee, and further correlates to the departure of the golf ball from the tee. The three-dimensional position of the flying golf ball within a predetermined time axis is detected, and the speed of the ball is determined from the detected departure tee position and departure time of the ball and the detected three-dimensional position of the ball within the predetermined time axis. An initial velocity vector consisting of This provides an accurate initial velocity vector and allows calculation of the initial ball flight direction.

【0014】請求項4記載の発明によれば、請求項1、
2又は3に係わる発明の作用に加えて、遠距離の照明不
良、背景との識別不良、防護網による飛行阻害等のため
に第1の変数算出手段による変数の算出が不能となった
ゴルフボールの飛行軌道が第2の変数算出手段によって
算出された変数に基づいて外挿される。これにより、観
測不能となったボールの軌道がディスプレイ等に再現で
きる。
According to the invention described in claim 4, claim 1,
In addition to the effect of the invention related to 2 or 3, a golf ball whose variables cannot be calculated by the first variable calculation means due to poor long-distance lighting, poor discrimination from the background, flight obstruction due to a protective net, etc. The flight trajectory of is extrapolated based on the variables calculated by the second variable calculation means. As a result, the trajectory of the ball, which cannot be observed, can be reproduced on a display or the like.

【0015】[0015]

【実施例】以下本発明の実施例について図面を用いて詳
細に説明する。図1は、本発明の実施例に係わる主要構
成ユニットの説明図である。同図において、電気光学式
装置10は、後述するトリガーユニット11、頭上撮像
ユニット12及び地面撮像ユニット13からなっており
、打たれたゴルフボールの実際の飛行軌道の測定を行う
。制御・表示装置14は、これも詳しくは後述するフレ
ーム・グラッバーメモリユニット15、処理及び制御ユ
ニット16、ウインドーメモリユニット17及びディス
プレイモニタユニット18からなっており、上述の測定
されたゴルフボールの飛行軌道をカラーディスプレイモ
ニタ上に再生表示する。頭上照明ユニット19は、ボー
ルの飛行初期段階の動きを測定するための電気光学的コ
ントラストを高めるために設けられる。風センサーユニ
ット20は、ボールの飛行軌道の計算アルゴリズムに、
風力要素を取り入れるために設けられる。コンピュータ
/プリンターユニット21は、個人用にプレイヤーの点
数表や過去データの蓄積、統計的分析、及び印刷等を行
うのために、必要に応じて追加的に設けられる。ゴルフ
コースイメージデータベースユニット22は、ウッドや
アイアンを用いてプレイする完全なゴルフコースゲーム
をシミュレーションするものであり、これも必要に応じ
て追加的に設けられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of main structural units according to an embodiment of the present invention. In the figure, an electro-optical device 10 includes a trigger unit 11, an overhead imaging unit 12, and a ground imaging unit 13, which will be described later, and measures the actual flight trajectory of a hit golf ball. The control and display device 14 comprises a frame grabber memory unit 15, a processing and control unit 16, a window memory unit 17, and a display monitor unit 18, which will also be described in detail below, and is configured to display the measured golf ball as described above. The flight trajectory is reproduced and displayed on a color display monitor. An overhead lighting unit 19 is provided to enhance the electro-optical contrast for measuring the movement of the ball during the early stages of flight. The wind sensor unit 20 uses an algorithm to calculate the flight trajectory of the ball.
Provided to incorporate wind power elements. A computer/printer unit 21 is additionally provided as necessary to store, statistically analyze, and print player score sheets and past data for individual use. The golf course image database unit 22 simulates a complete golf course game played using woods and irons, and is additionally provided as needed.

【0016】図2〜図4に、上述した電気光学式装置1
0を形成する3つのユニット11、12、13を示して
、詳細に説明する。図2(a)、(b) に示すトリガ
ーユニット11は、同様な構成の主、副2つのユニット
からなり、それぞれ、分離して配設された2個のゴム製
ティー11−1、11−1′の下部に収まるよう設計・
配設される。それらは、それぞれ小型化された例えば光
ダイオード又はレーザダイオード等からなる光源11−
2、11−2′、反射光検出器11−3、11−3′、
および、光量変化検出回路11−4、11−4′からな
る。 図2(a) に示される第1のゴム製ティー11−1は
、近代的ゴルフ打撃場(練習場)で一般的に用いられて
いる自動ボール供給器に取り付けられて利用されている
ものと、原理においては同様である。図2(b) に示
される第2のゴム製ティー11−1′は、ボールが直接
地面(合成芝マット)に置かれるアイアンストロークの
ために設けられている。そして、そのとき使用中の適宜
のティー11−2(又は11−2′)に対応する自動検
出回路11−4(又は11−4′)とその後述する検出
論理によって、ティー上のボールの白い反射光が検出、
走査される。ボールの飛行軌道の初動は、ボールがティ
ーを離れる際の反射光検出信号の立下がりによってトリ
ガー信号が出力されることにより通知される。
FIGS. 2 to 4 show the electro-optical device 1 described above.
Three units 11, 12, 13 forming 0 are shown and explained in detail. The trigger unit 11 shown in FIGS. 2(a) and 2(b) consists of two units, a main unit and a sub unit, each having a similar configuration, and two rubber tees 11-1 and 11-, which are separately arranged. Designed to fit under the 1'
will be placed. Each of them is a light source 11-, which is made of a miniaturized photodiode or laser diode, for example.
2, 11-2', reflected light detector 11-3, 11-3',
It also includes light amount change detection circuits 11-4 and 11-4'. The first rubber tee 11-1 shown in FIG. 2(a) is used by being attached to an automatic ball feeder commonly used in modern golf hitting ranges (practice ranges). , are similar in principle. The second rubber tee 11-1' shown in Figure 2(b) is provided for iron strokes where the ball is placed directly on the ground (synthetic grass mat). Then, the automatic detection circuit 11-4 (or 11-4') corresponding to the appropriate tee 11-2 (or 11-2') in use at that time and the detection logic described later detect the whiteness of the ball on the tee. Reflected light is detected,
scanned. The initial movement of the flight trajectory of the ball is notified by outputting a trigger signal in response to the fall of the reflected light detection signal when the ball leaves the tee.

【0017】図3に示す頭上撮像ユニット12は、2台
のCCD線走査カメラ3−a、または、2台のCCD−
TV短時間露出カメラ3−bのいずれかにより構成され
る。両設計は二者択一的に選択されるが、いずれの場合
もカメラの視野は、安定した三角測量計算を提供するよ
うに、また、その視野内にゴルフクラブのスイングによ
るクラブが、あるいは、隣のボール打撃レーンからのボ
ールが侵入することを避けるように、幾何学的に設計さ
れる。2台のCCD線走査カメラ3−aの場合は、カメ
ラは、ボールの初期射出角度に対応する完全な範囲、す
なわち、飛行するボールが必ず通過する平面を網羅する
単一の三次元内平面をイメージするように設置される。 2台のCCD−TV短時間露出カメラ3−bの場合は、
カメラは与えられた三次元空間を互いにカバーするよう
に設置される。その空間では、必ずボールは少なくとも
単一映像フレーム(「フレーム」は表示一画面を表す)
に対応する短時間露出内に、2台のカメラにより同時に
観測されることができる。これにより、トリガーユニッ
ト11から出力されたトリガー信号と、頭上撮像ユニッ
ト12の2台のカメラによる飛行するボールに対するそ
れぞれの観測角度により三角測量が行われる。この1回
の三角測量は飛行するボールの初速度ベクトルを決定す
るためには原理的に充分である。さらにまた、もし2組
のCCD線走査カメラ3−aを用いて、ある適度な距離
をおいて2つの連続する三角測量法による測定が行なわ
れるようにこの装置が利用されるなら、トリガーユニッ
ト11は必要がなくなり取り除かれることが可能である
。同様にして、例えば、頭上撮像ユニット12が2台の
CCD−TVカメラで設計されている場合に、もしボー
ルが少なくとも連続露出で2回三角測量されるなら、同
様にトリガーユニット11は取り除かれることが可能で
ある。
The overhead imaging unit 12 shown in FIG. 3 includes two CCD line scanning cameras 3-a or two CCD-
It is configured by one of the TV short exposure cameras 3-b. Both designs are chosen alternatively, but in both cases the field of view of the camera is such that it provides stable triangulation calculations, and the field of view is such that the golf club swings within its field of view, or Geometrically designed to avoid intrusion of balls from adjacent ball-striking lanes. In the case of two CCD line scan cameras 3-a, the cameras capture a single three-dimensional plane that covers the complete range corresponding to the initial exit angle of the ball, i.e. the plane through which the flying ball always passes. It is set up as you imagine. In the case of two CCD-TV short exposure cameras 3-b,
The cameras are installed so that they mutually cover a given three-dimensional space. In that space, the ball must be displayed in at least one video frame (a "frame" represents one screen of display).
can be observed simultaneously by two cameras within a short exposure corresponding to . Thereby, triangulation is performed using the trigger signal output from the trigger unit 11 and the observation angles of the two cameras of the overhead imaging unit 12 with respect to the flying ball. This one triangulation is in principle sufficient to determine the initial velocity vector of the flying ball. Furthermore, if the device is utilized in such a way that two consecutive triangulation measurements are taken at a certain reasonable distance using two sets of CCD line scanning cameras 3-a, the trigger unit 11 is no longer needed and can be removed. Similarly, if the ball is triangulated at least twice in consecutive exposures, for example if the overhead imaging unit 12 is designed with two CCD-TV cameras, the trigger unit 11 can likewise be removed. is possible.

【0018】図4は、図1に示したの地面撮像ユニット
13の機能を説明する図である。地面撮像ユニット13
は、CCD−TV高解像度・可変露出カメラで構成され
、ティーポイントの下部に直接配置され、かつ、ボール
の飛行軌道の望むべき方向と一線に並んで配置される。 このCCD−TVカメラによる地面撮像ユニット13の
視野は、カメラ窓4−1を通じて、ボールの想定可能な
初期射出角度の完全な範囲(水平より上方に凡そ70度
の範囲)および、スライス/フックの観測角の充分な方
位範囲(望むべきセンター方向に対して方位凡そ±20
度)をカバーするように設計される。
FIG. 4 is a diagram illustrating the functions of the ground imaging unit 13 shown in FIG. 1. Ground imaging unit 13
consists of a CCD-TV high-resolution, variable-exposure camera positioned directly below the tee point and aligned with the desired direction of the ball's flight trajectory. The field of view of the ground imaging unit 13 using this CCD-TV camera is, through the camera window 4-1, the complete range of the ball's possible initial launch angle (approximately 70 degrees above the horizontal) and the slice/hook. Sufficient azimuth range of observation angle (azimuth approximately ±20 with respect to desired center direction)
degree).

【0019】このCCD−TVカメラの解像度は、最大
範囲の視野でボールの高確率方向を示し得るような、す
なわち、最高の可能解像度と最大の可能視野を可能なら
しめるようなものでなければならない。最高解像度は、
最大限の飛行軌道範囲(水平から10〜20度の間の低
上昇の観測角)で、有効でなければならない。地面撮像
ユニット13は、異なる解像度を有し、部分的に重なり
合う視野を持った数個のCCD−TVカメラに分割して
設置するようにしてもよい。
The resolution of this CCD-TV camera must be such that it can show the high probability direction of the ball with the maximum range of field of view, ie the highest possible resolution and the highest possible field of view. . The highest resolution is
It must be effective over the maximum flight trajectory range (low-climb observation angle between 10 and 20 degrees above horizontal). The ground imaging unit 13 may be divided into several CCD-TV cameras having different resolutions and partially overlapping fields of view.

【0020】図1の頭上撮像ユニット12及び地面撮像
ユニット13は、ユニット15〜18からなる制御・表
示装置14に対して、CCD線走査信号、或いは、基準
的な映像信号を生成する。頭上撮像ユニット12が2台
のCCD線走査カメラの場合では、フレーム・グラッバ
ーメモリユニット15は、2つのアナログ/ディジタル
・コンバータ、マルチライン・ディジタルRAM、及び
リアルタイムのフレーム区別をサポートすることができ
るマルチイメージ・フレーム・グラッバーから構成され
る(グラッバーは、入出力映像同期回路を備え、高速で
動作するデジタル・イメージ・RAMの一種)。また、
頭上撮像ユニット12を2台のCCD−TVカメラで構
成する場合には、同時入力の2つの映像のリアルタイム
のフレーム区別をサポートできる二重入力・多映像フレ
ーム・グラッバーを備えるようにする。処理及び制御ユ
ニット16は、目的物検出とその追跡アルゴリズムを実
行し、追跡処理中のボールの飛行軌道変数を算定する高
速で、ソフトウエア駆動の、ディジタル信号及び像影の
処理ユニットである。ウインドメモリユニット17は、
随意になされる即時再生のための、選定された順に一連
の映像ウインドーを蓄積するディジタルRAMからなる
。この選定される映像ウインドーは、各フレームにおい
てボールの映像信号を中心とする例えば32×32ビッ
ト(画素)のデータの集団であり、上記ディジタルRA
Mの記憶容量を、例えば、512×512ビットとすれ
ば、16個の映像ウインドーを記憶出来ることになる。 ディスプレイモニタユニット18はカラー表示モニタ装
置からなり、それは、図4に示されるように、プレイヤ
ーが、即時再生表示、ゴルフゲームシミュレーション、
或いは打撃フォームの結果を容易に観測できるように、
傾いてプレイヤーに向き合い、地面より僅かに下に植え
込まれるように設置される。図1の頭上照明ユニット1
9は、図4に示されるように、頭上撮像ユニット12の
凡そ近くに配置される。この頭上照明ユニット19は、
飛行するボールの対照をより一段とはっきりさせるため
のものであり、これで頭上撮像ユニット12の短時間露
出動作を可能ならしめる。図1の風センサーユニット2
0は、ゴルフ練習場にある全ての対応する練習レーンの
ために、正確な風力測定値(速度と方角)を出力する。 これにより、ボールの飛行軌道算定アルゴリズムに算入
されるに必要な風力要素が生成される。図1のゴルフコ
ースデータベースユニット22は、実際の又は描かれた
ゴルフコース映像イメージを蓄積している高速アクセス
のコースイメージデータベース(例えばビデオデスク)
及び表示処理ユニットからなり、このコースイメージの
上に、システムにより算定され再構築されたボールの飛
行軌道を重ねて表示してシミュレーションすることがで
きる。
The overhead imaging unit 12 and the ground imaging unit 13 in FIG. 1 generate a CCD line scanning signal or a standard video signal for a control/display device 14 consisting of units 15 to 18. In the case where the overhead imaging unit 12 is two CCD line scan cameras, the frame grabber memory unit 15 can support two analog-to-digital converters, multi-line digital RAM, and real-time frame differentiation. It consists of a multi-image frame grabber (a grabber is a type of digital image RAM that is equipped with an input/output video synchronization circuit and operates at high speed). Also,
When the overhead imaging unit 12 is configured with two CCD-TV cameras, it is provided with a dual input/multi-video frame grabber that can support real-time frame discrimination of two simultaneously input images. The processing and control unit 16 is a high speed, software driven, digital signal and image processing unit that implements object detection and tracking algorithms and calculates flight trajectory variables of the ball during the tracking process. The window memory unit 17 is
It consists of a digital RAM that stores a series of video windows in a selected order for immediate playback at will. This selected video window is a group of data of, for example, 32 x 32 bits (pixels) centering on the video signal of the ball in each frame, and is
If the storage capacity of M is, for example, 512×512 bits, 16 video windows can be stored. The display monitor unit 18 comprises a color display monitor device, which allows the player to view instant playback, golf game simulation, etc., as shown in FIG.
Or so that you can easily observe the results of your batting form.
It is tilted to face the player and is planted slightly below ground level. Overhead lighting unit 1 in Figure 1
9 is placed approximately near the overhead imaging unit 12, as shown in FIG. This overhead lighting unit 19 is
This is to make the contrast of the flying ball even clearer, and enables short-time exposure operation of the overhead imaging unit 12. Wind sensor unit 2 in Figure 1
0 outputs accurate wind measurements (speed and heading) for all corresponding practice lanes on the driving range. This generates the wind force factor required to be included in the ball flight trajectory calculation algorithm. The golf course database unit 22 of FIG. 1 is a fast-access course image database (e.g., a video desk) that stores real or depicted golf course video images.
and a display processing unit, and can simulate the flight trajectory of the ball calculated and reconstructed by the system by superimposing it on the course image.

【0021】図5に、上述した本実施例による全体処理
のフローチャートを示す。この処理は、トリガーユニッ
ト11によって出力されるトリガー信号により開始され
る。このトリガー信号は、打たれたボールの射出時間お
よびその時の使用ティーポイント(ウッドやロングアイ
アンのドライブショットのための高いティー、または、
ショートアイアンのストロークショットのための地面の
高さのティー)を表している。同図ステップS51では
、頭上撮像ユニット12が、少なくとも1つの時間軸に
おいて、飛行するボールを自動的に検出し三角測量する
。そこで、処理及び制御ユニット16により、詳しくは
図6で後述するトリガー信号の発生と三角測量とが相関
してなされているか否かが判別される。そして発生が相
関していれば、ステップS52において、トリガー信号
の示す時間データ及びティーポイント位置データと三角
測量結果とに基づいて初速度ベクトルを計算する。続い
てステップS53で、地面撮像ユニット13を始動させ
、そして、初速度ベクトルの計算結果からボールが現れ
ると期待される(初期飛行軌道はライナー性であると見
做される)像影位置を中心とした地面撮像ユニット13
のCCD−TVカメラ映像内に小映像窓(例えば縦横そ
れぞれ32画素で現わされる画像範囲)を選定し、ここ
に飛び去って行くボールの影像を捕らえる。続いてステ
ップS54で、飛行ボールの初速度ベクトルと、地面撮
像ユニット13のCCD−TVカメラによって捕捉され
たボールの影像位置データによって飛行軌道追跡処理が
開始される。ここでは、検出アルゴリズムは地面撮像ユ
ニット13から連続して入力される映像イメージデータ
に適用される。この入力される一フレーム毎の映像イメ
ージデータは、初期に入力された映像フレームと対比さ
れ、これにより、飛行軌道の持続期間を通じてボール位
置の変化の検出が可能となる。この追跡処理は、飛行軌
道範囲、スライス/フックの程度等を見付け出すための
風力要素の測定、及び、例えば状態空間法に基づいて導
かれる非定常時系列にたいする最適フルタであるカルマ
ン(Kalman)フィルタのような変数算定アルゴリ
ズムに基づく模型を採用して行う。この処理は、ステッ
プS55で、連続する映像フレーム内にボールの影像位
置を与え、またその影像位置によって、関係する映像窓
が選定され、その選定された映像窓が図1のウインドウ
メモリユニット17に蓄積される。次にステップS56
では、ボールの飛行が終了したか否かが判別される。こ
の飛行軌道が終りとなることは、実際の、または後述す
る外挿されたボールの仰角が水平面の下に落ちることに
より定義される。そして、ボールの飛行終了となった場
合は、ステップS57で、即時再生、シミュレーション
、または任意の打撃フォームの表示を開始する。
FIG. 5 shows a flowchart of the overall processing according to the embodiment described above. This process is started by a trigger signal output by the trigger unit 11. This trigger signal determines the exit time of the ball being hit and the tee point in use at the time (a high tee for a drive shot with a wood or long iron, or
Represents a tee at ground level for short iron stroke shots. In step S51 in the figure, the overhead imaging unit 12 automatically detects and triangulates a flying ball in at least one time axis. Therefore, the processing and control unit 16 determines whether the generation of the trigger signal and the triangulation, which will be described in detail later with reference to FIG. 6, are correlated or not. If the occurrences are correlated, then in step S52, an initial velocity vector is calculated based on the time data indicated by the trigger signal, the tee point position data, and the triangulation results. Next, in step S53, the ground imaging unit 13 is started, and the image position is centered at the image position where the ball is expected to appear based on the calculation result of the initial velocity vector (the initial flight trajectory is assumed to be linear). ground imaging unit 13
A small image window (for example, an image range represented by 32 pixels in both the vertical and horizontal directions) is selected in the CCD-TV camera image, and the image of the ball flying away is captured in this window. Subsequently, in step S54, flight trajectory tracking processing is started using the initial velocity vector of the flying ball and the image position data of the ball captured by the CCD-TV camera of the ground imaging unit 13. Here, the detection algorithm is applied to video image data continuously input from the ground imaging unit 13. This input frame-by-frame video image data is compared with the initially input video frame, thereby allowing detection of changes in ball position throughout the duration of the flight trajectory. This tracking process involves measurements of wind elements to find flight trajectory range, degree of slice/hook, etc., and Kalman filters, which are optimal filters for unsteady time series derived for example based on state-space methods. This is done by adopting a model based on a variable calculation algorithm such as . In this process, in step S55, the image position of the ball is given in consecutive video frames, and a related video window is selected based on the image position, and the selected video window is stored in the window memory unit 17 of FIG. Accumulated. Next step S56
Then, it is determined whether or not the flight of the ball has ended. The end of this flight trajectory is defined by the actual or extrapolated elevation angle of the ball falling below the horizontal plane. If the flight of the ball has ended, immediate playback, simulation, or display of an arbitrary batting form is started in step S57.

【0022】上記ステップ51で、三角測量の開始合図
となるトリガー信号がないか、またはトリガー信号があ
ってもボールが頭上撮像ユニット12によって検出され
ない場合、すなわち、トリガー信号と三角測量との相関
がない場合は、処理はステップS58に進む。ステップ
S58では、前回メモリにストアされた飛行軌道データ
があるか否かが判別される。データがあれば、すなわち
前回打たれたボールがあれば、直ちに上記ステップS5
7の処理に進む。これにより、シミュレーションや飛行
軌道の表示等は、新しいトリガー信号が発生されて初速
度ベクトルが計算されるまで、繰り返されることができ
る。また、上記ステップS58で、前回メモリにストア
された飛行軌道データがなければ、最初のボールのスト
ロークがまだ行われていないのであり、この場合は、ス
テップS51に戻って、トリガー信号の検出を行う。
In step 51, if there is no trigger signal to signal the start of triangulation, or if there is a trigger signal but the ball is not detected by the overhead imaging unit 12, that is, if there is no correlation between the trigger signal and triangulation. If not, the process proceeds to step S58. In step S58, it is determined whether there is flight trajectory data previously stored in the memory. If there is data, that is, if there is a ball hit last time, immediately step S5 is performed.
Proceed to step 7. This allows the simulation, flight trajectory display, etc. to be repeated until a new trigger signal is generated and an initial velocity vector is calculated. In addition, in step S58, if there is no flight trajectory data previously stored in the memory, it means that the first ball stroke has not been made yet, and in this case, the process returns to step S51 to detect the trigger signal. .

【0023】なお、本実施例におけるボール供給機構は
、今日使用されている近代的ゴルフ練習場システム、例
えばボールをゴム製ティーの上に自動的に送り出し、そ
して、そのボールの乗ったゴム製ティーを地面(合成芝
マット)の穴を通して所定位置まで持ち上げるようなボ
ール供給機構と同様なものでよい。そして、その自動ボ
ール供給器のボールの供給は、ゴム製ティーの下部に設
置される光源と検出器からなる電気光学式機構を用いて
、ティーを離れるボールからの反射光の変化を走査して
ボールの飛行を検出することによって行われる。尚また
、ボール供給装置機構は、ボールがティー上に実際に置
かれた場合を明瞭に定義できる1つのボール定着位置を
持たねばならない。このことは、ボールの反射光検出回
路をして反射光レベル(平均と変動)の計算を可能なら
しめ、そして適切な検出閾値の選択を可能ならしめる。
The ball feeding mechanism in this embodiment is similar to modern golf practice range systems used today, for example, in which the ball is automatically fed onto a rubber tee, and the rubber tee on which the ball is placed is It may be similar to a ball feeding mechanism that lifts the ball to a predetermined position through a hole in the ground (synthetic grass mat). The automatic ball feeder feeds balls by using an electro-optical mechanism consisting of a light source and a detector installed at the bottom of the rubber tee to scan changes in the reflected light from the balls leaving the tee. This is done by detecting the flight of the ball. Additionally, the ball feeder mechanism must have one ball anchorage location that can clearly define when the ball is actually placed on the tee. This allows the ball reflected light detection circuit to calculate the reflected light level (average and variation) and to select an appropriate detection threshold.

【0024】また、本実施例の方法において、トリガー
ユニット11は、原理的には現存する電気光学式検出機
構と同様であるが、本実施例の場合は特に、検出回路は
より高感度であり且つ検出時間と正確に対応して信号出
力するよう設定される。これにより、正確な初速度ベク
トル計算を可能ならしめる。
Furthermore, in the method of this embodiment, the trigger unit 11 is similar in principle to the existing electro-optical detection mechanism, but in the case of this embodiment, the detection circuit is particularly sensitive. Moreover, it is set to output a signal in exact correspondence with the detection time. This enables accurate initial velocity vector calculation.

【0025】ところで、ボールは通常3つの異なる状態
でティーを離れる可能性がある。すなわち、第1の場合
として、ボールがティーポイントから直接打たれた場合
、第2の場合として、プレイヤーがボールを高いティー
から取り除き、それを、アイアンショットのために低い
ティーに置き変える場合、あるいはその逆の場合、また
は、第3の場合として、ボールがたまたまティーから外
れて落ちる場合である。第1の場合、図2(a) に示
す如く、トリガー信号は、検出信号が検出閾値より下に
変わる信号立下がりで発生される。それ故このトリガー
信号は、適度な時間内における頭上撮像ユニット12の
ボール検出と三角測量による測定とに相関される。トリ
ガー信号と三角測量による測定との相関は共に初速度ベ
クトルの計算を可能ならしめる。上記第2の場合、ボー
ルは一方のティーから他方のティー上に置き変えられる
ので、上述のような相関は適度な時間内では起きない。 それ故、初めにボールが取り除かれたときの一方のティ
ーからトリガー信号は結果として無視され、次からは他
方のティーに対応するトリガーユニットが、ボールの反
射光を走査する。そして、例えば低い方のティーポイン
トからボールが打たれると、トリガー信号は低いティー
に対応しているトリガーユニットから発生され、そして
、それが頭上撮像ユニット12と相関して、初速度ベク
トル計算を可能ならしめる。この2つの測定の間の相関
は、上記第3の場合の決定にも同様に適用される。すな
わち、発生したトリガー信号は、関連すべきいずれの三
角測量測定とも相関が生じないために無視される。
By the way, the ball can normally leave the tee in three different conditions. That is, in the first case, the ball is hit directly from the tee point; in the second case, the player removes the ball from the high tee and replaces it with a low tee for an iron shot, or The opposite case, or a third case, is when the ball happens to fall off the tee. In the first case, as shown in FIG. 2(a), the trigger signal is generated at the signal falling edge where the detection signal changes below the detection threshold. This trigger signal is therefore correlated to the ball detection and triangulation measurements of the overhead imaging unit 12 within a reasonable amount of time. The correlation between the trigger signal and the triangulation measurements together makes it possible to calculate the initial velocity vector. In the second case, the ball is being displaced from one tee to the other, so the correlation described above does not occur within a reasonable amount of time. Therefore, the trigger signal from one tee when the ball is initially removed is ignored as a result, and from now on, the trigger unit corresponding to the other tee scans the reflected light of the ball. Then, for example, when a ball is hit from a lower tee point, a trigger signal is generated from the trigger unit corresponding to the lower tee, and it is correlated with the overhead imaging unit 12 to calculate the initial velocity vector. Make it seem possible. The correlation between these two measurements applies similarly to the determination of the third case above. That is, the generated trigger signal is ignored because it does not correlate with any triangulation measurements to which it should be associated.

【0026】図6は、上述したトリガーユニット11の
トリガー検出処理の流れ(図5のステップS51の判別
処理)を詳細に説明するフローチャートである。高いテ
ィーに対するステップS61〜S63の処理と、低いテ
ィーに対するステップS61′〜S63′の処理は、タ
イムシェアリングにより同時平行的に実行される。先ず
高いティーに対する処理を説明する。同図ステップS6
1では、ボールが高いティーの上に置かれているか否か
が判別される。これは、ボールがなければ反射による検
出器への入光がなく、出力信号は“L”レベルである(
図2(a) 参照)。この場合はステップS61の判別
処理(反射光検出処理)が繰り返される。反射光が検出
されれば、ボールがティーの上に置かれたのであり、こ
の場合はステップS62に進み、このときの検出レベル
と、ボールがなかったときの検出レベルとにより、検出
閾値を算出し、設定する。この閾値は例えばボールがテ
ィーの上に置かれたときと、ボールがなかったときとの
検出レベルの中間値とすることが考えられる。続いて、
ステップS63では、トリガーユニット11からトリガ
ー信号が出力されたか否かが判別される。すなわち上記
設定された閾値に基づいて反射光の検出レベルがその閾
値以下となった時その立下がりを検出してトリガーユニ
ット11によるトリガー信号が出力されるものであり、
そのトリガー信号の有無が判別される。トリガー信号が
なければステップS62、S63が繰り返され、トリガ
ー信号があればステップS64に進む。低いティーに対
するステップS61′〜S63′の処理は、上述ステッ
プS61〜S63と全く同様である。ステップS64で
は、トリガー信号検出の通知がステップS63、S63
′のいずれから来たものであるかが検知され、この情報
と頭上撮像ユニット12による飛行ボールの位置情報と
により三角測量に基づく測定がなされる。続いて、ステ
ップS64で、上記三角測量測定が所定時間内になされ
たか、すなわちトリガー信号と相関しているか否かが判
別される。相関があれば、ステップS66で初速度ベク
トルの算出が行われる。このステップS66の初速度ベ
クトルの算出処理は、図5に示す全体フローチャートの
ステップS52の初速度ベクトル算出処理と全く同様の
ものである。また、上記ステップS65で、相関がなけ
れば、直ちにステップS61及びS61′の判別処理に
戻る。
FIG. 6 is a flowchart illustrating in detail the flow of the trigger detection process of the trigger unit 11 (determination process of step S51 in FIG. 5). The processing of steps S61 to S63 for the high tee and the processing of steps S61' to S63' for the low tee are simultaneously executed in parallel by time sharing. First, the process for high tees will be explained. Step S6 in the figure
1, it is determined whether the ball is placed on a high tee. This means that if there is no ball, there will be no reflected light entering the detector, and the output signal will be at the "L" level (
(See Figure 2(a)). In this case, the determination process (reflected light detection process) in step S61 is repeated. If the reflected light is detected, it means that the ball has been placed on the tee, and in this case, the process advances to step S62, and a detection threshold is calculated from the detection level at this time and the detection level when there was no ball. and set. This threshold value may be set to, for example, an intermediate value between the detection level when the ball is placed on the tee and when there is no ball. continue,
In step S63, it is determined whether a trigger signal has been output from the trigger unit 11. That is, when the detection level of the reflected light becomes below the threshold value based on the threshold value set above, the fall of the detection level is detected and the trigger signal is outputted by the trigger unit 11.
The presence or absence of the trigger signal is determined. If there is no trigger signal, steps S62 and S63 are repeated, and if there is a trigger signal, the process advances to step S64. The processing of steps S61' to S63' for a low tee is exactly the same as that of steps S61 to S63 described above. In step S64, the notification of trigger signal detection is sent to steps S63 and S63.
' is detected, and a measurement based on triangulation is performed using this information and the position information of the flying ball from the overhead imaging unit 12. Subsequently, in step S64, it is determined whether the triangulation measurement was made within a predetermined time, ie, whether it is correlated with the trigger signal. If there is a correlation, an initial velocity vector is calculated in step S66. The initial velocity vector calculation process in step S66 is exactly the same as the initial velocity vector calculation process in step S52 of the overall flowchart shown in FIG. Furthermore, if there is no correlation in step S65, the process immediately returns to the determination processing in steps S61 and S61'.

【0027】既に述べた如く、頭上撮像ユニット12よ
る2組の三角測量測定が達成され得る場合、この頭上撮
像ユニット12のみで、独立に初速度ベクトルと射出時
間とを見出すことができるので、そのときは、トリガー
ユニット11は、システムの作動のためには必要がない
。同じように、頭上撮像ユニット12には1台のCCD
−TVカメラのみとし、そして地面撮像ユニットにもC
CD−TVカメラを具えて、初速度ベクトル算出のため
の三角測量測定を行うようにしてもよい。
As already mentioned, if two sets of triangulation measurements by the overhead imaging unit 12 can be achieved, the initial velocity vector and the ejection time can be found independently only with this overhead imaging unit 12, so that the In this case, the trigger unit 11 is not needed for the operation of the system. Similarly, the overhead imaging unit 12 includes one CCD.
-C only for the TV camera and also for the ground imaging unit.
A CD-TV camera may be provided to perform triangulation measurements for calculating the initial velocity vector.

【0028】図7、図8は、上記頭上撮像ユニット12
による三角測量の処理を説明するフローチャートである
。既述の如く、頭上撮像ユニット12は、2台のCCD
線走査カメラか、または、2台のCCD−TVカメラの
いずれかを用いて飛行するボールの三次元位置を三角測
量する。
FIGS. 7 and 8 show the above-mentioned overhead imaging unit 12.
FIG. 2 is a flowchart illustrating triangulation processing by As mentioned above, the overhead imaging unit 12 includes two CCDs.
Either a line scan camera or two CCD-TV cameras are used to triangulate the three-dimensional position of the flying ball.

【0029】図7は、2台のCCD線走査カメラによる
場合の処理を示す。処理手順は、ステップS78のトリ
ガーユニット11により発生されるトリガー信号で始ま
る。この処理も2台のCCD線走査カメラのうちの1台
、すなわち1号機によるステップS71〜S74の処理
と、他の1台、すなわち2号機によるステップS71′
〜S74′の処理は同時平行的に進行する。まづ、ステ
ップS71、S71′において、2台の線走査カメラは
、それぞれ線走査映像信号S(n、 t)(nは画素指
数を表し、tは時間指数を表す)を発生する。続いてス
テップS72、S72′で、その信号は、ディジタル化
され、時々刻々とメモリに格納され、フレームグラッバ
ーユニット15によって時間差分される(D(n 、 
t))。この時間差分処理は、CCD応答および非定常
的な観測視野に充分に対応できるものであり、相関しな
いシステムノイズ(システム内で発生する雑音信号)に
比例して飛行ボールの反射光信号を効率よく増大させる
。次にステップS73、S73′では、最適ゲインが決
定された検出フィルタF(n)が求められる。続いて、
ステップS74、S74′で、この検出フィルタF(n
)が、下記に示すように差分された線走査信号D(n 
、 t)に用いられ、この線走査信号D(n 、 t)
は観測されたボールの映像信号をノイズに対抗して極大
にする。線走査データの変動Var は、計算により算
出され、閾値Thr は、濾過された出力I(n 、 
t)に使用される。すなわち、S(n 、 t)=時間
tにおける画素nの線走査サンプルD(n 、 t)=
S(n 、 t)−S(n 、 t−dt);dt=線
サンプリング増分 I(n 、 t)=F(n) CONV D(n 、 
t) ;CONVは回旋を、F(n)は重み「2i+1
」の空間フィルタを表し{f(−i),...,f(0
),...,f(+i)}である Var =E {I(n 、 t) I(n、 t)}
−E{I(n 、 t)} E{I(n 、 t)};
 ここでE{}は統計学上の期待値を表す  Thr 
=k   Var;k は警告メッセージ・レートもし
  I(n 、 t)>Ths なら  I(n 、 
t)はボールの候補画素である。
FIG. 7 shows processing using two CCD line scanning cameras. The procedure begins with a trigger signal generated by the trigger unit 11 in step S78. This process also includes steps S71 to S74 performed by one of the two CCD line scanning cameras, that is, the first camera, and step S71' performed by the other one, that is, the second camera.
The processes from S74' to S74' proceed simultaneously and in parallel. First, in steps S71 and S71', the two line scanning cameras each generate a line scanning video signal S(n, t) (n represents a pixel index, and t represents a time index). Subsequently, in steps S72 and S72', the signal is digitized, stored in memory moment by moment, and subjected to time difference by the frame grabber unit 15 (D(n,
t)). This time difference processing is sufficient to cope with the CCD response and unsteady observation field of view, and can efficiently reduce the reflected light signal of the flying ball in proportion to uncorrelated system noise (noise signal generated within the system). increase Next, in steps S73 and S73', a detection filter F(n) whose optimal gain has been determined is determined. continue,
In steps S74 and S74', this detection filter F(n
) is a differential line scanning signal D(n
, t), and this line scanning signal D(n, t)
maximizes the video signal of the observed ball against noise. The variation Var of the line scan data is calculated, and the threshold Thr is the filtered output I(n,
t). That is, S(n, t) = line scan sample of pixel n at time t D(n, t) =
S(n, t) − S(n, t−dt); dt = line sampling increment I(n, t) = F(n) CONV D(n,
t) ;CONV is the rotation, F(n) is the weight “2i+1
” represents a spatial filter of {f(-i), . .. .. ,f(0
),. .. .. , f(+i)}, Var = E {I(n, t) I(n, t)}
−E{I(n, t)} E{I(n, t)};
Here, E{} represents the statistical expected value Thr
= k Var; k is the warning message rate. If I(n, t)>Ths then I(n,
t) is a candidate pixel of the ball.

【0030】なお、空間フィルタはカメラの倍率に依存
する。すなわち、ボールの観測サイズは、ボールの大き
さ、ボールとカメラとの距離、及びカメラの焦点距離に
依存する。ボールのサイズが大きいときはフィルタも大
きく、ボールのサイズが小さいときはフィルタも小さく
なる。上記検出フィルタ(空間フィルタ)の重みは、ボ
ール画像信号に対するフィルタの応答が最大となるよう
に、一方ではシステム雑音に対する応答を最小とするよ
う設計される。線走査カメラのための最適フィルタサイ
ズは、飛行移動するボールの前端部あるいは後端部を観
測中であるか、るいはまた、ボールの真ん中(最も幅広
)の部分を観測中であるかどうかによって、リアルタイ
ムで変更されねばならない。
Note that the spatial filter depends on the magnification of the camera. That is, the observed size of the ball depends on the size of the ball, the distance between the ball and the camera, and the focal length of the camera. When the ball size is large, the filter is also large, and when the ball size is small, the filter is also small. The weights of the detection filter (spatial filter) are designed such that the response of the filter to the ball image signal is maximized, while the response to system noise is minimized. The optimal filter size for a line scan camera depends on whether you are observing the front or back edge of a moving ball, or alternatively the middle (widest) part of the ball. , must be changed in real time.

【0031】また、警告メッセージ・レートは「単位時
間当たりの間違い検出の程度」を表わすレートであり、
これを表すための定数は、検出フィルタ出力に対する閾
値に適用される。
[0031] Furthermore, the warning message rate is a rate representing the "degree of error detection per unit time",
A constant to represent this is applied to the threshold for the detection filter output.

【0032】このようにして、画素信号が、映像イメー
ジ内で与えられた位置で閾値を越えると、検出フラグが
特定個所に指定される。これにより、2台のカメラに対
応する観測空間および観測時間に十分に相関しており、
かつ、ティートリガユニットのトリガ発信から所定時間
内に相関しているものがボール候補画素信号として選択
される。
[0032] In this manner, when a pixel signal exceeds a threshold value at a given position within a video image, a detection flag is designated to a particular location. As a result, the observation space and observation time corresponding to the two cameras are sufficiently correlated.
Further, those that are correlated within a predetermined time from the trigger transmission of the tee trigger unit are selected as ball candidate pixel signals.

【0033】検出フィルタによる閾値を越える画素信号
は、小映像窓(映像ウインドー)内に表されるボールの
候補画素信号である。連続する映像イメージ内のカルマ
ン算定処理によって計算され予示された位置に沿って移
動しないボールの候補画素信号は廃棄される。上記予示
されるボール位置は、運動変数が更新されることにより
時々刻々と更新される。
The pixel signals exceeding the threshold by the detection filter are candidate pixel signals of the ball represented within the small video window. Candidate pixel signals of balls that do not move along the predicted positions calculated by the Kalman computation process in successive video images are discarded. The indicated ball position is updated every moment as the motion variables are updated.

【0034】上述のようにして、両方のカメラで飛行ボ
ールが検出されると、ステップS75に進み、三角測量
に基づく計算が実行される。続いてステップS76で、
2台のカメラによる三角測量に基づく双方の計算結果を
、例えば2台のカメラの可視範囲の違いを幾何的に補償
し両領域の相関性を計算品質基準として、その相関が所
定値以上であれば、ステップS77に進み、そのトリガ
ー信号の示す射出時間及びストロークに使用されたティ
ー位置と上記測量結果との相関により初速度ベクトルを
算出する。上記ステップS76で所定値以下であれば、
次のトリガー信号の発生を待機する。
[0034] When the flying ball is detected by both cameras as described above, the process proceeds to step S75, where calculations based on triangulation are performed. Subsequently, in step S76,
Both calculation results based on triangulation using two cameras are compensated for geometrically, for example, the difference in the visible range of the two cameras, and the correlation between both areas is used as the calculation quality standard, and if the correlation is above a predetermined value, For example, the process proceeds to step S77, and an initial velocity vector is calculated based on the correlation between the injection time indicated by the trigger signal, the tee position used for the stroke, and the above measurement result. If it is less than the predetermined value in step S76,
Waits for the next trigger signal to occur.

【0035】このようにして算出された初速度ベクトル
により、地面撮像ユニット13のカメラ視野内に設定さ
れる映像窓が指定され、そして、ボールの飛行軌道追跡
処理が開始される。
Based on the initial velocity vector calculated in this way, a video window set within the field of view of the camera of the ground imaging unit 13 is designated, and the process of tracking the flight trajectory of the ball is started.

【0036】図8は、頭上撮像ユニット12が2台のC
CD−TVカメラで構成された場合の三角測量処理のフ
ローチャートである。この処理も、ステップS89のト
リガーユニット11により発生されるトリガー信号で開
始される。同図ステップS81、S81′において、短
時間露出CCD−TVカメラ映像信号は、同期に且つ連
続してディジタル化され、それら夫々の像影は同時に且
つ即時に図1のフレーム・グラッバーメモリユニット1
5に格納される。次のステップS82、S82′では、
そのディジタル化されて格納された信号が、前に格納さ
れたその信号に対応する影像に関して時間差分される。 そして、映像フレームは、それぞれ互いに組となる2つ
の映像野(例えば、標準のインターレース(飛び越し走
査)を行うCCD−TVカメラの場合、1フレームは2
対1インターレース(1走査線置きの飛び越し走査)の
映像野2個から構成される)に分けられる。
FIG. 8 shows that the overhead imaging units 12 are two C
It is a flowchart of triangulation processing when configured with a CD-TV camera. This process is also started with the trigger signal generated by the trigger unit 11 in step S89. In steps S81 and S81' in the figure, the short-time exposure CCD-TV camera video signals are digitized synchronously and continuously, and their respective images are simultaneously and immediately transferred to the frame grabber memory unit 1 in FIG.
It is stored in 5. In the next steps S82 and S82',
The digitized and stored signal is time subtracted with respect to a previously stored image corresponding to the signal. A video frame is divided into two video fields that are paired with each other (for example, in the case of a CCD-TV camera that performs standard interlace scanning, one frame is divided into two video fields).
The image field is divided into two video fields with pair-one interlacing (interlaced scanning every other scanning line).

【0037】続いてステップS83、S83′において
、像影のリアルタイムの変化量差分計算が、各CCD−
TVカメラの視野について計算され、これに基づいて、
検出閾値が決定され、像影に対して応用される。また、
検出フィルタ(空間フィルタ)は、差分像影に対して、
検出動作を最適化するための閾化、及び警告メッセージ
レートの極小化に先んじて応用されてもよい。
Subsequently, in steps S83 and S83', a real-time change amount difference calculation of the image is performed for each CCD-
Calculated for the field of view of the TV camera and based on this:
A detection threshold is determined and applied to the image. Also,
The detection filter (spatial filter) is
Thresholding to optimize detection operations and minimization of alert message rates may be applied in advance.

【0038】次にステップS84、S84′では、閾値
を越えた像影点(画素)は目的画素(ボールを表す画素
)として分類され、さらにそれらの目的画素は最も近接
するもの同士が一集団とされる。そして幾何学的中心が
算出される。続いてステップS85、S85′で、見込
まれるボール像影の大きさに最も適合する集団が選ばれ
る。ステップS86において、その集団の上記算出され
た幾何学的中心が、2台のカメラからの2つの幾何学的
ボールの中心として与えられ、これから三次元のボール
位置が三角測量計算によって決定される。続くステップ
S87、S88は、図7に示したS76、S77と同一
処理である。
Next, in steps S84 and S84', the image shadow points (pixels) exceeding the threshold are classified as target pixels (pixels representing a ball), and the closest target pixels are grouped together. be done. The geometric center is then calculated. Subsequently, in steps S85 and S85', a group that best matches the expected size of the ball image is selected. In step S86, the above calculated geometric center of the population is given as the center of the two geometric balls from the two cameras, from which the three-dimensional ball position is determined by triangulation calculations. Subsequent steps S87 and S88 are the same processes as S76 and S77 shown in FIG.

【0039】上述同様の処理手順が各カメラの2番目の
映像視野に応用され、これから、2番目の露出時間にお
ける、ボールの三次元位置を決定する。2つの三次元ボ
ール位置は、初期飛行軌道がライナー性である(曲線で
はなく直線軌道である)と見做されることから、初速度
ベクトルと射出初期の時間を計算することに用いられる
。もし、1つの三角測量が実行されるだけであるなら、
そのときは、結果はトリガー信号に相関していなければ
ならず、そして、適度な相関において、両結果は完全な
初速度ベクトルの発見に利用される。初速度ベクトルが
与えられると、飛行軌道追跡処理が開始され、そこでは
、ボール捕捉用の小映像窓が飛行するボールが検出され
るべき地面撮像ユニット13のカメラ視野の中に選定さ
れる。
A procedure similar to that described above is applied to the second field of view of each camera, from which the three-dimensional position of the ball at the second exposure time is determined. The two three-dimensional ball positions are used to calculate the initial velocity vector and the initial time of injection, since the initial flight trajectory is assumed to be linear (a straight trajectory rather than a curved one). If only one triangulation is performed,
The results must then be correlated to the trigger signal, and with reasonable correlation both results can be used to find the complete initial velocity vector. Given the initial velocity vector, a flight trajectory tracking process is initiated in which a small viewing window for ball acquisition is selected within the camera field of view of the ground imaging unit 13 in which the flying ball is to be detected.

【0040】図9は、地面撮像ユニット13による飛行
軌道追跡処理のフローチャートである。この処理は、初
速度ベクトルが与えられることにより開始される。まず
ステップS91で、次に続く映像フレーム内に飛行ボー
ルが現れることが期待される小映像窓が、与えられた初
速度ベクトルに基づいて選定される。
FIG. 9 is a flowchart of flight trajectory tracking processing by the ground imaging unit 13. This process begins by providing an initial velocity vector. First, in step S91, a small video window in which a flying ball is expected to appear in the next subsequent video frame is selected based on a given initial velocity vector.

【0041】既に述べたように、カルマン・フィルタは
、地面撮像ユニット13の更新される映像イメージ内の
來るべきボール位置を予示する。その後続する映像イメ
ージに予示されたイメージ座標上に中心を置かれた小映
像窓が、移動ボール検出のために用いられる。これは、
以降のボール検出のための処理時間及び計算の複雑さを
低減させんがために、また、正しいボールの検出可能性
を高めんがために、そして、ゴルフ練習場内の他のボー
ルに対する間違った検出を避けんがために行われる。
As already mentioned, the Kalman filter predicts the upcoming ball position in the updated video image of the ground imaging unit 13. A small video window centered on the image coordinates shown in the subsequent video image is used for moving ball detection. this is,
In order to reduce the processing time and computational complexity for subsequent ball detection, and also to increase the probability of correct ball detection, and to reduce incorrect detection relative to other balls in the driving range. This is done to avoid this.

【0042】ステップS92では、フレーム・グラッバ
ー像影メモリユニット15により、関連する映像フレー
ムがディジタル化される。次のステップS93で上記選
定された小映像窓内に飛行ボールが検出されると、続く
ステップS94で、その飛行ボールが検出された小映像
窓をウインドメモリユニット17のメモリに格納する。
In step S92, the frame grabber image memory unit 15 digitizes the relevant video frame. When a flying ball is detected within the selected small image window in the next step S93, the small image window in which the flying ball was detected is stored in the memory of the window memory unit 17 in the following step S94.

【0043】なお、もし地面撮像ユニット13が、解像
の増大のために2台以上のCCD−TVカメラを備えて
いれば、視野内に確定されたボール位置によって、影像
ディジタル処理に適切なカメラが選択される。同様に、
頭上撮像ユニットによるボール検出を行う場合、ボール
映像信号の拡大に対応する二次元最適検出フィルタは、
ボールを捕捉するために算出された小映像窓と対応する
映像フレームのディジタル化に応用される。
Furthermore, if the ground imaging unit 13 is equipped with two or more CCD-TV cameras to increase the resolution, the ball position determined within the field of view determines which cameras are suitable for image digital processing. is selected. Similarly,
When detecting a ball using an overhead imaging unit, the two-dimensional optimal detection filter that corresponds to the expansion of the ball video signal is
It is applied to digitize the video frame corresponding to the small video window calculated to capture the ball.

【0044】この初期映像フレームは完全な飛行軌道処
理のために像影メモリ内に止どまり、次に続く全ての映
像イメージを差分するための関連する一像影として用い
られる。
This initial video frame remains in the image memory for complete flight trajectory processing and is used as the associated single image for differencing all subsequent video images.

【0045】すなわち、ステップS95においては、次
に続く差分イメージは適切にサイズ化され最適化された
検出フィルタによって濾過され、ボール候補画素を抽出
するために閾化される。最適検出フィルタの大きさは、
ボールの距離が増大するため、次ぎに続く映像フレーム
内で減少する。また、飛行軌道の増進を示すものとして
、雑音比率に対するボール映像信号の減少がある。これ
は、ボールが最早検出できない点まで飛行する間中減少
する。地面撮像ユニット13のカメラにより観測される
ボールの方位と仰角は、ウインドメモリユニット17に
格納される小映像窓の選定のために用いられ、また、ボ
ールの追跡及び飛行軌道変数算出アルゴリズム(例えば
カルマン・フィルタ)に用いられる。映像窓の大きさは
、検出確実性の程度および追跡過程の測定信頼性に応じ
て更新される。地面撮像カメラから各映像フレーム内の
ボールに対して算出される観測角度は、ステップS97
の風速測定による詳しくは後述する風速データを加味し
てその都度計算され、または、外挿されて更新される。 そして、ステップS96において、観測されるボールの
仰角が与えられた閾値、例えば水平(仰角0度)より大
きい間は、ステップS92に戻って、ステップS92〜
S96が繰り返される。上記ステップS96で、観測仰
角が0度より下がれば、飛行軌道追跡処理は終了される
That is, in step S95, the subsequent difference image is filtered by an appropriately sized and optimized detection filter and thresholded to extract ball candidate pixels. The size of the optimal detection filter is
As the distance of the ball increases, it decreases in subsequent video frames. There is also a decrease in the ball video signal to noise ratio as an indication of flight trajectory enhancement. This decreases throughout the flight to the point where the ball can no longer be detected. The azimuth and elevation angle of the ball observed by the camera of the ground imaging unit 13 are used to select a small image window to be stored in the window memory unit 17, and are also used for ball tracking and flight trajectory variable calculation algorithms (for example, Kalman・Used for filters). The size of the video window is updated depending on the degree of detection certainty and the measurement reliability of the tracking process. The observation angle calculated for the ball in each video frame from the ground imaging camera is calculated in step S97.
It is calculated each time by taking into account wind speed data, which will be described in detail later, based on wind speed measurements, or it is extrapolated and updated. Then, in step S96, while the elevation angle of the observed ball is greater than a given threshold, for example, horizontal (elevation angle 0 degrees), the process returns to step S92 and steps S92 to
S96 is repeated. In step S96, if the observed elevation angle falls below 0 degrees, the flight trajectory tracking process is terminated.

【0046】なお上述模型に基づいた飛行軌道変数算定
処理は、ボールの飛行軌道の動学上の運動式に依存する
。飛行を通じて各点のボールの飛行軌道を決定する主要
な諸力は、(a) 重力による力、(b) 空気抵抗に
よる制止力、(c) 底部スピンによる揚力、(d) 
横スピンによるスライスまたはフックする力、そして(
e) 風力要素である。飛行軌道は、諸力(a) 〜(
c) が向い風または追風と共に加えられるときは、地
の表面に対して法線を含む面にある(図12を参照)。 横スピンや横風が存在するときは同様に、飛行軌道は、
三次元的になだらかな空間曲線となる。ボールの運動式
は、2組の時間に関する一次元の非直線差分方程式によ
って表されることができる。 ボールの初速度ベクトル、初期抑止及び揚起係数算定結
果、及び風速ベクトルがが与えられると、前進速度及び
角度が、小さな時間増加で累進的に計算されることが可
能であり、これにより、飛行中のボールを追跡すること
なく、全飛行軌道を算定することもできる(C.B.D
aish,”The Physics of Ball
 Game”,English Univ. Pres
s,1972)。この運動方程式は下記に与えられる。
The flight trajectory variable calculation process based on the above-mentioned model depends on the dynamic equation of motion of the ball's flight trajectory. The main forces that determine the flight trajectory of the ball at each point during flight are (a) the force of gravity, (b) the restraining force of air resistance, (c) the lift force due to bottom spin, and (d)
The force of slicing or hooking due to side spin, and (
e) It is a wind element. The flight trajectory is determined by the forces (a) ~ (
c) when applied with a headwind or tailwind, in a plane containing the normal to the surface of the earth (see Figure 12). Similarly, when side spin or cross winds are present, the flight trajectory is
It becomes a three-dimensional gentle spatial curve. The equation of motion of the ball can be expressed by two sets of one-dimensional nonlinear difference equations with respect to time. Given the ball's initial velocity vector, the initial arrest and heave coefficient calculations, and the wind speed vector, the forward velocity and angle can be computed progressively in small time increments, thereby It is also possible to calculate the entire flight trajectory without tracking the ball inside (C.B.D.
aish,”The Physics of Ball
Game”, English Univ. Pres.
s, 1972). This equation of motion is given below.

【0047】dθ/dt = −v2/a − g s
in (θ)dθ/dt = k − g cos (
θ)/vここで、v:空気に関する速度、g:重力加速
度、θ: 飛行角(水平及び望む方位に関する)、t:
時間、a:抑止係数、k:揚起係数、である。
[0047] dθ/dt = −v2/a − g s
in (θ)dθ/dt = k − g cos (
θ)/v where v: velocity with respect to the air, g: gravitational acceleration, θ: flight angle (with respect to horizontal and desired heading), t:
time, a: inhibition coefficient, k: uplift coefficient.

【0048】これらの方程式は、増加差分近似式による
誘導時間を代入することによって完成される。頭上撮像
ユニット12及びトリガーユニット11により測定され
た初速度ベクトルは、風速度を含む「v 」及び「θ」
の初期値を与える。風速ベクトルは、その風速ベクトル
を2つの成分、すなわち、瞬間ボール速度方向に沿った
1つの成分、および、その法線方向の2番目の成分に分
解することによって、それぞれの増分計算のもとに、ボ
ール速度ベクトルにベクトル的に加算される。飛行角度
「θ」は、地面撮像ユニット13のカメラからの観測角
度を用いて計算される(図10、11参照)。瞬間ボー
ル速度ベクトルに沿った風成分は、主として飛行ボール
に与えられる揚力や抑止力に影響し、法線成分は運動平
面を回転させる。飛行ボールが越えてゆく、換言すれば
増加的に完成していく飛跡距離のためには、空気に関す
る速度ではなく、地面に対する速度が使用されるべきで
ある。揚力及び抑止力変数(それぞれ「a 」及び「k
 」)は、速度の非直線関数であって明確に定義されず
、ここから、追跡及びそれら変数を繰り返し算定するこ
とが必要となってくる。連続映像フレームにおける地面
撮像ユニット13からの観測角度は、算定処理に算入さ
れ、そして、抑止及び揚起の予備的近似計算と共に、飛
行軌道範囲及びスライス/フック要因のより正確な発見
を可能ならしめる。図10は、即時再生表示処理のフロ
ーチャートを示す。この処理は軌道の終了が検証さると
開始される。検出されて算定されたボール映像位置が、
メモリユニット17に格納されている少映像窓を、これ
と対応して表示モニタユニット18に格納されている像
影フレームの中に再生するために使用される。
These equations are completed by substituting the induction time by the incremental difference approximation formula. The initial velocity vector measured by the overhead imaging unit 12 and the trigger unit 11 is "v" and "θ" including the wind speed.
Give the initial value of . The wind speed vector is calculated under each incremental calculation by decomposing the wind speed vector into two components: one component along the direction of the instantaneous ball velocity, and a second component in the normal direction. , vectorwise added to the ball velocity vector. The flight angle "θ" is calculated using the observation angle from the camera of the ground imaging unit 13 (see FIGS. 10 and 11). The wind component along the instantaneous ball velocity vector mainly affects the lift and restraining force exerted on the flying ball, while the normal component rotates the plane of motion. For the trajectory distance that the flying ball is traversing, in other words completing incrementally, the velocity with respect to the ground should be used rather than the velocity with respect to the air. Lift and deterrence variables (“a” and “k” respectively)
'') are non-linear functions of velocity that are not well-defined, from which it becomes necessary to track and calculate these variables iteratively. Observation angles from the ground imaging unit 13 in successive video frames are factored into the calculation process and, together with preliminary approximation calculations of deterrence and lift, allow for more accurate discovery of flight trajectory range and slice/hook factors. . FIG. 10 shows a flowchart of immediate playback display processing. This process begins when the end of the trajectory is verified. The detected and calculated ball image position is
It is used to reproduce the small image window stored in the memory unit 17 into an image frame correspondingly stored in the display monitor unit 18.

【0049】図11は、ゴルフコースゲームシミュレー
ション処理のフローチャートを示す。この処理もまた、
軌道の終了が検証されると開始される。軌道を通じて三
次元的に算定されたボール位置が、ユニット22からの
関係するゴルフコース像影に、グラフィック的に、且つ
写実的に、表示され、重ね合わせられる。
FIG. 11 shows a flowchart of golf course game simulation processing. This process also
Triggered when the end of the trajectory is verified. The three-dimensionally calculated ball position through the trajectory is graphically and realistically displayed and superimposed on the relevant golf course image from unit 22.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、ゴルフボールの三次元
空間の飛行軌道を電気光学的測定により分析し算定して
そのゴルフボールの飛行軌道の映像を即時再現表示でき
るので、夜間の照明が充分でなく遠くのボールが見づら
い場合、込み入った背景のためにボールが識別しづらい
場合、防護網の設置サイズが充分でなくボールの飛行が
途中で阻害される場合等でも、スライスやフックを含む
ゴルフボールの飛行軌道をその終着点まで映像として観
察できるため、夜間の照明が不十分な場合、背景が込み
入ってボールが識別しづらい場合、また、練習場が狭い
場合等でも、それらのことに係わりなく打撃結果が実際
に即して最後まで観察でき矯正効果の上がる練習が可能
となる。また、実際の或いは描画されたゴルフコースイ
メージの上に重ね合わせてシミュレーションすることが
できるので、実際にゴルフコースでボールをショットし
ているように進行させて打撃結果を知ることができ、こ
れを独りまたは数人でゲームとして楽しむことも可能と
なる。さらに、飛行中のボールの映像を最小限度のディ
ジタルビデオメモリを利用して保存するので記憶装置の
使用効果がよくなる。
According to the present invention, the flight trajectory of a golf ball in three-dimensional space can be analyzed and calculated by electro-optical measurement, and an image of the flight trajectory of the golf ball can be immediately reproduced and displayed. Slices and hooks can also be used in cases where it is difficult to see the ball far away, when the ball is difficult to identify due to a crowded background, when the installation size of the protective net is insufficient and the flight of the ball is obstructed, etc. Since the flight trajectory of the golf ball can be observed as a video image from the end to its destination, it can be used even when the lighting is insufficient at night, when the background is crowded and the ball is difficult to identify, or when the driving range is small. Regardless, the batting results can be observed until the end in accordance with the actual results, allowing practice to improve the corrective effect. In addition, since the simulation can be superimposed on an actual or drawn golf course image, you can progress as if you were actually hitting the ball on a golf course and know the result of the ball. It is also possible to enjoy the game alone or with several people. Furthermore, since the image of the ball in flight is stored using a minimum amount of digital video memory, the effectiveness of the storage device is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の実施例に係わる主要構成ユニットの説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of main structural units according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)、(b) は、トリガーユニットを説明
する図である。
FIGS. 2(a) and 2(b) are diagrams illustrating a trigger unit.

【図3】頭上撮像ユニットを説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an overhead imaging unit.

【図4】地面撮像ユニットの機能を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the functions of a ground imaging unit.

【図5】本実施例による全体処理のフローチャートであ
る。
FIG. 5 is a flowchart of overall processing according to this embodiment.

【図6】トリガー検出処理を詳細に説明するフローチャ
ートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating trigger detection processing in detail.

【図7】頭上撮像ユニットが2台のCCD線走査カメラ
で構成された場合の三角測量処理を説明するフローチャ
ートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating triangulation processing when the overhead imaging unit is composed of two CCD line scanning cameras.

【図8】頭上撮像ユニットが2台のCCD−TVカメラ
で構成された場合の三角測量処理のフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart of triangulation processing when the overhead imaging unit is composed of two CCD-TV cameras.

【図9】地面撮像ユニットによる飛行軌道追跡処理を説
明するフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating flight trajectory tracking processing by the ground imaging unit.

【図10】即時再生表示処理を説明するフローチャート
である。
FIG. 10 is a flowchart illustrating immediate playback display processing.

【図11】ゴルフコースゲームシミュレーション処理を
説明するフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating golf course game simulation processing.

【図12】ゴルフボールの軌道計算方法を説明する図で
ある。 10  電気光学式装置 11  トリガーユニット 12  頭上撮像ユニット 13  地面撮像ユニット 14  制御・表示装置 15  フレームグラッバーメモリユニット16  処
理及び制御ユニット 17  ウインドーメモリユニット 18  ディスプレイモニタユニット 19  頭上照明ユニット 20  風センサーユニット 21  コンピュータ/プリンターユニット22  ゴ
ルフコースイデータベースユニット11−1、11−1
′  ゴム製ティー11−2、11−2′  光源 11−3、11−3′  反射光検出器11−4、11
−4′  光量変化検出回路111−5  合成芝 3−a  2台のCCD線走査カメラ 3−b  2台のCCD−TV短時間露出カメラ4−1
  カメラ窓
FIG. 12 is a diagram illustrating a golf ball trajectory calculation method. 10 Electro-optical device 11 Trigger unit 12 Overhead imaging unit 13 Ground imaging unit 14 Control and display device 15 Frame grabber memory unit 16 Processing and control unit 17 Window memory unit 18 Display monitor unit 19 Overhead lighting unit 20 Wind sensor unit 21 Computer/printer unit 22 Golf course database unit 11-1, 11-1
' Rubber tees 11-2, 11-2' Light sources 11-3, 11-3' Reflected light detectors 11-4, 11
-4' Light amount change detection circuit 111-5 Synthetic grass 3-a Two CCD line scanning cameras 3-b Two CCD-TV short exposure cameras 4-1
camera window

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  ティー上から打撃されて飛行するゴル
フボールを電気光学的に観測してその観測結果と前記テ
ィー位置とから前記打撃されて飛行するゴルフボールの
初速度ベクトルを決定する初速度ベクトル決定手段と、
該初速度ベクトル決定手段により決定された前記ゴルフ
ボールの初速度ベクトルに基づいて定まる観測方向に観
測可能な状態で飛行する前記ゴルフボールの軌道を電気
光学的に追跡して前記ゴルフボールの飛行軌道を決定す
る変数を算出をする第1の変数算出手段と、該第1の変
数算出手段により算出された変数に基づいて決定された
前記ゴルフボールの飛行軌道をメモリ上に記憶させその
記憶させた前記ゴルフボールの飛行軌道の影像をディス
プレイ上に即時再生させる映像再生手段と、を有するこ
とを特徴とするゴルフ打撃訓練及びシミュレーション方
式。
1. An initial velocity vector for electro-optically observing a golf ball that is hit and flying from a tee and determining an initial velocity vector of the golf ball that is hit and flying from the observation result and the tee position. a means of determining;
A flight trajectory of the golf ball by electro-optically tracking the trajectory of the golf ball flying in an observable state in an observation direction determined based on the initial velocity vector of the golf ball determined by the initial velocity vector determining means. a first variable calculating means for calculating a variable that determines the first variable calculating means; and a flight trajectory of the golf ball determined based on the variables calculated by the first variable calculating means, which is stored in a memory. A golf batting training and simulation method, comprising: video reproduction means for immediately reproducing an image of the flight trajectory of the golf ball on a display.
【請求項2】  前記打撃されて飛行するゴルフボール
の飛行軌道の範囲、風力要素、横スピン(スライス/フ
ック)要素、揚力要素、および抑止力要素からなるゴル
フボールの飛行軌道変数を算出する第2の変数算出手段
をさらに有し、その算出された変数を用いて前記打撃さ
れたゴルフボールの飛行軌道をシミュレーションしその
シミュレーションされたゴルフボールの飛行軌道の影像
を実際の又は描画によるゴルフコースの映像の上に重畳
する影像重畳手段を具備することを特徴とする請求項1
記載のボール打撃訓練及びシミュレーション方式。
2. A step for calculating a flight trajectory variable of the golf ball, which includes a range of the flight trajectory of the golf ball flying after being hit, a wind force element, a lateral spin (slice/hook) element, a lift force element, and a deterrent force element. 2, further comprising a variable calculating means 2, which simulates the flight trajectory of the hit golf ball using the calculated variables, and converts an image of the simulated golf ball flight trajectory to an actual or drawn golf course. Claim 1 characterized by comprising an image superimposing means for superimposing on an image.
Ball hitting training and simulation method described.
【請求項3】  前記初速度ベクトル決定手段は、前記
ティー内に電気光学的に配設されゴルフボールのティー
離脱を検出するボール離脱検出手段と、前記ティーの上
方に配設され前記ティー離脱検出手段により検出された
ゴルフボールのティー離脱に相関して前記ティーを離脱
して飛行するゴルフボールの所定時間軸内における三次
元位置を検出するボール位置検出手段とを有して、前記
ボール離脱検出手段により検出された前記ボールの離脱
ティー位置及び離脱時間と、前記ボール位置検出手段に
より検出された前記ボールの所定時間軸内における三次
元位置とから前記打撃されて飛行するボールの速さ及び
射出角度からなる初速度ベクトルを決定することを特徴
とする請求項1記載のゴルフ打撃訓練及びシミュレーシ
ョン方式。
3. The initial velocity vector determining means includes a ball departure detection means that is electro-optically disposed within the tee and detects when the golf ball leaves the tee, and a ball departure detection means that is disposed above the tee and detects the departure of the golf ball from the tee. ball position detection means for detecting a three-dimensional position within a predetermined time axis of a golf ball that leaves the tee and flies in correlation with the departure of the golf ball from the tee detected by the means; The speed and ejection of the ball that is hit and flies from the departure tee position and departure time of the ball detected by the means and the three-dimensional position of the ball within a predetermined time axis detected by the ball position detection means. The golf batting training and simulation method according to claim 1, characterized in that an initial velocity vector consisting of an angle is determined.
【請求項4】  遠距離の照明不良、背景との識別不良
、防護網による飛行阻害等のために前記第1の変数算出
手段による変数の算出が不能となった前記打撃されたゴ
ルフボールの飛行軌道を前記第2の変数算出手段により
算出された変数に基づいて前記算出不能となったゴルフ
ボールの飛行軌道を外挿する飛行軌道外挿手段を有する
ことを特徴とする請求項1、2又は3記載のゴルフ打撃
訓練及びシミュレーション方式。
4. The flight of the hit golf ball in which the first variable calculation means is unable to calculate the variable due to poor long-distance lighting, poor discrimination from the background, flight obstruction due to a protective net, etc. 2. The method of claim 1, further comprising flight trajectory extrapolation means for extrapolating the flight trajectory of the golf ball whose trajectory cannot be calculated based on the variables calculated by the second variable calculation means. Golf batting training and simulation method according to 3.
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