KR101244440B1 - 발사된 투사체의 실제 방향과 사전 결정 방향 사이의편차를 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

발사된 투사체의 실제 방향과 사전 결정 방향 사이의편차를 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

사전 결정 경로로부터의 투사체 경로의 편차를 결정하는 방법. 상기 방법은 목표하는 경로 또는 방향이 지시된 목표물 영역의 영상을 사용한다. 이어서, 실제 방향 또는 경로가 결정되고 상기 편차가 결정된다.
투사체(projectile), 편차, 발사 위치, 착지 지점, 좌표 시스템

Description

발사된 투사체의 실제 방향과 사전 결정 방향 사이의 편차를 결정하기 위한 방법 및 장치{A METHOD AND AN APPARATUS FOR DETERMINING A DEVIATION BETWEEN AN ACTUAL DIRECTION OF A LAUNCHED PROJECTILE AND A PREDETERMINED DIRECTION}
본 발명은 골프공, 다른 유형의 스포츠 볼, 또는 무기에 의해 발사되는 투사체와 같은 발사된 투사체의 실제 방향과 목표하는 방향 사이의 편차의 결정에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로는, 상기 목표하는 방향은 투사체를 발사하거나 발사시키려고 하는 방향의 목표물 영역의 영상을 사용하여 지시된다.
제1 태양에서, 본 발명은 발사된 투사체(projectile)의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법으로서,
- 제공 수단이, 목표물 영역을 나타내는 영상을 제공하는 단계 1)과,
- 수신 수단이, 상기 영상 내의 위치로서 상기 목표물 영역 내의 그에 대응하는 위치와 상호 관련되는 영상 내의 위치에 대한 지시를 수신하는 단계 2)와,
- 레이더가, 투사체가 비행하는 동안 투사체에 의해 전달되거나 혹은 반사된 방사선(radiation)을 수신하는 단계 3)과,
- 컴퓨터가, 수신된 방사선으로부터 투사체의 실제 방향을 결정하는 단계 4)와,
- 컴퓨터가, 투사체의 발사 위치(launch position)를 결정하는 단계 5)와,
- 컴퓨터가, 상기 발사 위치와 상기 대응 위치로부터 제1 방향을 결정하는 단계 6)과,
- 컴퓨터가, 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차를 결정하는 단계 7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법이다.
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이와 관련하여, 영상은 목표물 영역을 나타내는 실제 촬영한 영상(예를 들어 카메라를 사용하여 촬영한 영상)일 수 있으며 또는 영상은 목표물 영역이나 목표물 영역에 존재하는 다수의 요소들(나무, 깃발, 건물 또는 그 밖의 식별 가능 요소들)과 같은 목표물 영역 내의 부분들을 보다 개략적으로 나타낼 수 있다.
보통, 목표물 영역은 그 안의 모든 요소들을 포함하여 영상의 경계선에 의해 한정되거나 그 영역 안의 또는 그 영역의 요소들에 의해 한정되는 영역이다. 선택적으로, 목표물 영역은 경계선으로 직접적으로 한정될 필요는 없고 단지 지시된 위치에 대응하는 위치를 포함하거나 둘러싸는 영역이다.
보통, 목표물 영역에서의 위치는 목표물 영역의 지면 안의 또는 지면에서의 위치이다. 그러나 이는 필수적인 것은 아니다. 목표물 영역 내의 수직부(나무, 벽 등에 마련된 목표물) 상의 위치와 높거나 혹은 낮은 위치(지붕 등)가 사용될 수 있다.
영상에서의 위치와 목표물 영역에서의 위치의 상관 관계는 영상의 실제 유형과 그 영상 내에 목표물 영역이 나타나는 각도에 따라 달라진다. 보통, 특정 위치에서 바라봤을 때 영상이 목표물 영역을 나타내는 유형일 때, 영상에서의 위치와 목표물 영역에서의 위치 사이에는 일대일 대응관계가 있다. 보통, 이러한 위치는 영상에서의 위치의 지시 또는 선택이 용이해지도록 지시를 행하는 위치이거나 또는 이에 근접한 위치일 것이다. 그 다음에, 상기 영상은 그 위치로부터 바라본 목표물 영역을 지시한다.
선택적으로, 상기 영상은 보통 지도를 그리는 것과 같은 방식으로 공중에서 바라보는 것처럼 목표물 영역을 나타낼 수도 있다.
주목할 점은 투사체가 목표물 영역에 명중하거나 이에 착지할 필요는 없고 투사체가 목표물 영역으로 조준될 필요가 없다는 것이다. 목표물 영역에서의 지시된 위치는 목표하는 방향에 있으나 실제의 목표하는 경로는 목표물보다 더 나아가거나 혹은 목표물에 미지치 못할 수 있다.
현재로서는, 투사체라 함은 스포츠 볼(골프공, 야구공, 축구공, 핸드볼, 농구공), 또는 무기로 발사된 투사체(권총, 머신 건, 미사일, 수류탄) 등과 같은 모든 비행체가 될 수 있다.
발사 위치는 (곤봉(club), 배트, 손 또는 발과 같은 것 중의 하나에 의해서) 투사체가 타격되어 발사된 위치, 손에서 방출되어 던져진 위치이거나, 혹은 무기의 배럴(barrel), 공을 날려 보내기 전에 고정시키는 티(tee), 또는 발사 전에 투사체가 놓이는 표면과 같은 발사대(launch pad)로부터 발사된 위치일 수 있다.
발사 위치는 여러 가지 방식으로 결정될 수 있다. 그 중 한 가지 방식은 단순히 사전 결정 위치에서 또는 사전 결정 영역 내에서 발사가 행해진다고 가정 또는 간주하는 것이다.
발사 위치를 결정하는 또 다른 방식은 발사 위치 역시 상기 영상 내에 두는 것인데, 투사체가 발사되는 것에 대응하여 다수의 영상을 촬영하고 그들 간의 차이점을 확인한다. 그 차이점은 발사 전에 촬영된 하나 이상의 영상과 비교하여 이후의 영상에서 없어지는 투사체일 수 있다.
투사체의 실제 방향은 비행 중인 투사체의 방향이다. 이와 같은 투사체의 실제 방향은 투사체의 실제 경로로부터 유도해낼 수 있다. 상기 투사체의 실제 방향은, 그 방향이 (골프 공의 경로와 같이) 3차원 시나리오(scenario)에서 변화할 수 있지만, 가장 관심을 끄는 방향은 3차원 경로가 지면 상에 투영된 방향이라는 점에서, 사전 결정 평면에서 결정될 수 있다.
이와 관련하여, 편차는 임의의 적절한 방식으로 결정될 수 있다. 필요하다면 이러한 편차는 또한 상기 방향이 투영되었던 사전 결정 평면에서 결정될 수 있다. 종종 이것은 발사 위치와 지시된 위치에 대응하는 위치와의 사이의 지평면 또는 수평면이다.
상기 편차는 이를테면 사전 결정 평면에서 두 방향 사이의 각 편차(angular deviation)일 수 있다. 상기 평면은 수평 및/또는 수직일 수 있거나 다수의 평면에서의 편차가 제공될 수 있다.
선택적으로 또는 추가적으로, 상기 편차는 이를테면 사전 결정 평면에서, 실제 방향과 대응하는 위치 사이의 거리 또는 사전 결정 방향과 예를 들어 투사체의 착지 지점(아래 참조)과의 사이의 거리일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 단계 1)은 카메라를 사용하여 목표물 영역의 영상을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 영상은 이를테면 실시간으로 목표물 영역의 비디오 시퀀스로 제공될 수 있으며 또는 모니터나 디스플레이 상의 영상과 같은 정지 영상(still image)일 수 있으며 또는 인쇄 출력물(hard copy)로 제공될 수 있다.
보통, 카메라는 영상에서의 위치가 지시될 수 있도록 하는 위치에 가깝게 놓여질 것이다. 이러한 지시(indication)는 터치 패드(touch pad) 또는 다른 접촉 감지식 디스플레이 수단일 수 있는 디스플레이나 모니터 상의 지시일 수 있어서, 영상에서의 위치를 접촉하기만 해도 지시가 수행될 수 있다. 선택적으로, 컴퓨터 마우스, 광학 펜(optical pen) 등과 같은 지시 장치(pointing device)가 사용될 수 있다.
일반적으로, 컴퓨터 또는 다른 계산 수단이 상기의 결정, 지시(indication), 영상의 제공 또는 촬영, 지시 장치의 작동 등을 제어하는 데에 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 단계 1)은 다수의 사전 결정 위치를 포함하는 영상을 제공하는 단계를 포함하고, 단계 2)는 사전 결정 위치들 중에서 한 위치에 대한 지시를 수신하는 단계를 포함한다. 이러한 방식에서, 영상에서의 위치와 목표물 영역에서의 위치와의 사이의 상관 관계는 더욱 단순할 수 있으며, 단지 그러한 상관 관계를 나타내는 표(table)일 수도 있다. 실제로, 상기의 위치들은 단순한 숫자를 가질 수 있으며, 위치의 선택은, 이를테면 키보드 상에서의, 숫자의 선택이나 지시가 될 수 있다.
본 실시예의 구체적인 태양은 목표물 영역이 다수의 소정 요소들을 포함하고 있는 것으로서, 단계 1)은 목표물 영역에서의 상기 요소들의 위치에 대응하는 위치의 다수의 소정 요소들을 도시하거나 확인하는 영상을 제공하는 단계를 포함하며, 단계 2)는 상기 소정 요소들 중 한 요소에 대한 지시를 수신하는 단계(또는 영상에서의 요소를 지시를 수신하는 단계)를 포함한다.
각각의 위치에 대해 숫자를 제공하는 단계를 사용하는 상기의 실시예는 당연히 여기에서 마찬가지로 사용할 수 있다.
다음으로 상기 영상에서의 이러한 위치들은 목표물 영역에서의 물리적 요소들 또는 분계부(demarcation)에 대응한다. 이와 관련하여, 영상에서의 다수의 위치들과 목표물 영역의 대응하는 어떠한 물리적 수단들/요소들도 사용자가 목표하는 위치를 지시할 수 있도록 하는 데 있어서 충분할 수 있어서, 영상에 대한 요건들은 감소될 수 있다. 개개의 요소들과 위치들 사이의 단순한 구조 및 상호 관계는 사용자가 목표하는 요소/위치를 식별하는 데 충분하다. 따라서 상기 영상은 더욱 단순하거나 개략적일 수 있으며 영상에서의 위치들에 대응하는 모든 요소들 또는 선택된 요소들을 단지 (또는 적어도) 표현할 수 있다.
또한, 이것은 다수의 사전 결정 방향을 제공하고 다수의 투사체를 발사하며 다수의 편차를 결정하기 위하여 동일한 설정(set-up)이 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
상기의 실시예에서, 다수의 요소들은 영상 및 목표물 영역에서 가시적(visible)일 수 있다. 당연히, 그러한 단일 요소가 사용될 수도 있다.
이와 관련하여, 지시된 위치에 대응하는 위치의 요소는 사전 결정 크기를 가지는 가시 부분을 가질 수 있다. 다음으로, 단계 2)는,
a) 지시된 요소까지의 각을 상기 영상으로부터 결정하는 단계와
b) 상기 영상에서의 상기 가시 부분의 범위(extent)를 상기 가시 부분의 사전 결정 크기에 상호 연관시켜서 사전 결정 위치로부터 지시된 요소까지의 거리를 상기 영상으로부터 결정하는 단계를 포함할 수 있으며,
상기 대응하는 위치는 상기 각과 거리를 기초로 결정된다.
각과 거리를 알면 상기 영상 만으로부터 요소의 위치를 결정하는 것이 가능하게 된다. 영상에서의 사전에 결정된 치수의 폭은 거리 측정 척도(distance measure)를 제공한다. 상기 가시 부분은 예를 들어 지면에 고정된 스틱(stick) 또는 폴(pole)의 단부에 있는 부분일 수 있으며 또는 지면으로부터 요소까지의 사전 결정 거리일 수 있다.
사전 결정 지점은 목표물 영역에 관하여 고정된 지점 또는 영상의 중심일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 단계 4)는 투사체의 착지 지점을 결정하는 단계를 포함하며, 투사체의 실제 방향은 발사 위치와 착지 지점으로부터 결정된다. 여러 가지 방식으로 착지 지점의 결정이 수행될 수 있다. 현재로서 바람직한 방식은 원용에 의해 본 발명의 명세서에 통합되는 본 출원인의 계류 중인 국제 특허 출원 PCT/DK2005/000336에 설명되어 있다.
투사체의 경로 또는 방향을 실제로 결정하는 바람직한 방식에 있어서, 단계 4)는,
- 투사체가 비행하는 동안에 투사체에 의하여 전달되거나 반사된 방사선(radiation)을 수신하는 단계, 및
- 수신된 방사선으로부터 투사체의 방향을 결정하는 단계를 포함한다.
이것은 레이더 시스템 또는 투사체의 위치/경로/방향을 결정하기 위하여 방사선(또는 음성)을 사용하는 다른 시스템일 수 있다.
당연히, 투사체로부터의 방사선은 투사체로부터 방출될 수 있으며 또는 그 로부터 반사될 수 있다. 후자의 경우에, 상기 설정은 방향을 결정하기 위하여 투사체가 방사선을 반사하도록 투사체를 향해서 방사선을 제공하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 단계 5)는 수신된 방사선(radiation)으로부터 발사 위치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 이를 위하여 여러 가지 방식이 존재한다. 한 가지 방식은 예를 들어 마이크로폰을 이용하여 발사 시간에 실제 지점을 결정하는 것으로서, 이때 발사 위치는 투사체의 방향 또는 경로로부터 결정될 수 있다.
이와 관련하여, 발사 위치(그리고 선택적으로는 착지 지점)가 영상에서 확인된 위치와 관련되게 하기 위하여 바람직하게는, 레이더(또는 유사한) 시스템에서 위치 선정 또는 위치 결정은 영상 또는 영상 생성부(image generation)에 고정되거나 이와 사전 결정 관계를 가진다. 이 관계는 단지 영상 생성부(예를 들어 카메라로서 제공된다면)를 레이더 시스템(또는 적어도 방사선 수신기(들))에 고정시킴으로서 제공될 수 있다.
제2 태양에서, 본 발명은 발사된 투사체(projectile)의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치로서,
- 목표물 영역을 나타내는 영상을 제공하기 위한 영상 제공 수단과,
- 상기 영상 내의 위치로서 상기 목표물 영역 내의 그에 대응하는 위치와 상호 관련되는 상기 영상 내의 위치에 대한 지시를 수신하기 위한 수신 수단과,
- 투사체가 비행하는 동안에 투사체에 의하여 전달되거나 혹은 반사된 방사선(radiation)을 수신하는 레이더와,
- 수신된 방사선으로부터 투사체의 실제 방향을 결정하기 위한 수단과,
- 투사체의 발사 위치를 결정하기 위한 수단과,
- 상기 발사 위치와 상기 대응 위치로부터 제1 방향을 결정하기 위한 수단과,
- 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치이다.
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바람직하게는, 상기 영상 제공 수단은 디스플레이 또는 모니터와 처리(processing) 유닛을 포함하며, 상기 디스플레이 또는 모니터는 상기 처리 유닛에 연결되어 작동하고 영상을 제공하도록 구성되며, 또한 상기 수신 수단은 바람직하게는 역시 상기 처리 유닛에 연결된 지시 기구를 포함한다. 이 지시 기구는 컴퓨터 마우스, 광학 펜 등이 될 수 있다. 선택적으로, 상기 디스플레이/모니터는 터치 패드가 될 수 있고, 상기 디스플레이/모니터는 상기 디스플레이/모니터의 한 위치를 접촉하면 그 위치가 시스템에 입력된다는 점에서 상기 지시 기구를 또한 포함한다.
일반적으로, 투사체의 실제 방향을 결정하기 위한 수단은 투사체의 착지 지점을 결정하기 위한 수단과 발사 위치와 착지 지점으로부터 투사체의 실제 방향을 결정하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 영상 제공 수단은 목표물 영역의 영상을 제공하기 위한 카메라를 포함할 수 있다. 이 카메라는 정지 영상 카메라 또는 비디오 카메라가 될 수 있다. 디지털 카메라가 널리 보급되었지만 다른 유형의 카메라도 동등하게 유용하다.
한 실시예에서, 상기 영상 제공 수단은 다수의 사전 결정 위치를 포함하는 영상을 제공하도록 형성되고, 상기 수신 수단은 사전 결정 위치들 중의 하나의 위치의 지시를 수신하도록 형성된다.
이에 부가하여 또는 이와 결합하여, 바람직하게는 상기 목표물 영역은 다수의 소정 요소들(predetermined elements)을 포함하는 것으로서, 상기 영상 제공 수단은 상기의 목표물 영역에서의 요소들의 위치들에 대응하는 위치들에서의 다수의 소정 요소들을 도시하거나 확인하는 영상을 제공하도록 형성되고, 이 때 상기 수신 수단은 소정 요소들 중의 하나의 위치의 지시를 수신하도록 형성된다. 따라서 상기 위치들은 목표물 영역에서의 물리적인 "목표물들"에 대응할 수 있을 것이다.
이와 관련하여, 지시된 위치에 상호 관련된 위치의 요소는 사전 결정 크기를 가지는 가시 부분을 구비할 수 있을 것이며,
이 때 상기 수신 수단은,
- a) 상기 영상에서의 지시된 위치로부터, 지시된 요소까지의 각을 결정하고
- b) 영상에서의 상기 가시 부분의 범위(extent)를 상기 가시 부분의 사전 결정 크기에 상호 연관시켜서 사전 결정 위치로부터 지시된 요소까지의 거리를 상기 영상으로부터 결정하기 위한 수단을 포함할 수 있을 것이며,
상기 수신 수단은 대응하는 위치를 상기 각과 거리를 기초로 하여 결정하도록 형성된다.
상기 가시 부분은 스틱의 단부의 부분일 수 있으며 가시 패턴(visible pattern)을 포함할 수 있고, 그로부터 가시 부분의 경계선 또는 가시 부분의 치수가 결정될 수 있다.
상기한 것과 같이, 투사체의 실제 방향을 결정하기 위한 수단은,
- 투사체가 비행하는 동안에 투사체에 의하여 전달되거나 반사된 방사선(radiation)을 수신하고
- 수신된 방사선으로부터 투사체의 방향을 결정하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
따라서 실제 방향을 결정하기 위한 수단은 레이더 시스템 또는 수신된 방사선(또는 음성)으로부터 위치/경로/방향을 결정하도록 형성된 또 다른 시스템일 수 있다.
방사선은 투사체에 의하여 방출/전달될 수 있으며 또는 방사선이 반사될 수 있다. 후자의 경우에, 상기 장치는 투사체를 향하여 방사선을 제공하기 위한 수단을 또한 포함할 수 있다.
이 실시예에서, 투사체의 발사 위치를 결정하기 위한 수단은 수신된 방사선으로부터 발사 위치를 결정하도록 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 투사체의 발사 위치를 결정하기 위한 수단은 사전 결정 위치에서 발사가 수행되는 것을 가정하도록 형성된다. 이것은 그러한 정보를 "획득"하는 단순한 방식이다.
상기 장치가 카메라를 포함하는 실시예에서, 투사체의 발사 위치/착지 위치 및/또는 경로/방향/위치의 결정은 서로 상관 관계가 있는 것이 바람직하다. 이것은 방사선 수신 수단이 카메라에 의하여 바라본 목표물 영역으로부터 방사선을 수신하는 데 적합하도록 카메라와 방사선 수신 수단이 서로에 대해서 고정되어 있을 때 가능할 수 있다.
사실, 카메라와 방사선 수신 수단의 시역(field of view)들이 동일하거나 또는 한 시역이 다른 시역 안에 포함되도록-최소한 투사체의 예상 경로 또는 방향에 대해서- 방사선 수신 수단을 목표물 영역을 향하도록 할 수 있다.
본 발명의 제3 태양은 상기의 방법에서 사용하기 위한 요소 또는 상기의 장치와 함께 사용되기 위한 요소에 관한 것이며, 상기 요소는 사전 결정 크기를 가지는 가시 부분을 포함한다.
어떤 거리에서 눈으로 인식할 수 있는 이 가시 부분은 이를테면 둥근(round) 형상, 원형, 사각형과 같은 적합한 형상을 가지는 요소일 수 있다. 상기 요소는 이를테면 경계선(boundary)과 같은 가시 분계부(demarcation)를 가질 수 있으며, 이는 상기 요소까지의 거리가 그 거리에서의 이러한 분계부(demarcation)의 범위로부터 결정될 수 있도록 하기 위해서다.
상기 가시 부분은 지면으로부터 이를테면 사전 결정 거리와 같은 거리에 위치할 수 있으며 스틱, 폴 등(의 단부와 같은 곳)에 구비될 수 있다.
상기 가시 부분은 고체일 수 있으며 또는 상기 분계부(demarcation)가 구비된 깃발일 수 있다. 상기 깃발은 이 때 상기 분계부(demarcation)가 바람이 불지 않는 날씨(calm weather)에서도 눈으로 인식될 수 있도록 팽팽하게 한 방식으로 유지될 수 있다.
이하에서는, 본 발명을 도면을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 주요 구성 요소들의 블록선도.
도 2는 여러 가지 좌표 시스템의 위치를 나타내는 평면도(top view).
도 3은 목표물을 선택하고 원하는 좌표 시스템에서 공의 비행 데이터(ball flight data)를 얻기 위한 프로세스 플로우.
도 4는 발사 위치 뒤로부터 목표물 영역을 바라보는 카메라의 영상.
도 5는 목표물 식별을 용이하게 할 수 있는 물리적 레이아웃의 일례.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 투사체는 목표물을 향해 쳐 올려진 골프공이며, 도 1에 도시된 것과 같이 영상 캡쳐 장치는 카메라(1)이며 실제 투사체 경로를 결정하기 위한 측정 장비는 레이더(2)이다. 영상과 레이더 데이터 모두 디스플레이(4) 상에 영상과 레이더 데이터를 표시하는 컴퓨터(3)로 전송된다. 영상에서의 목표물 식별을 용이하게 하기 위하여, 터치 스크린(5)이 사용된다.
레이더의 위치와 물리적 방위와 관계없이, 골프 공의 궤도 데이터, 구체적으로는 착지 지점은, 기준점(origo)이 발사 위치(12)에 있고 수평 기준선(11)이 목표물(10)을 관통하는 좌표 시스템에서 구해진다. 여기에서 정의된 좌표 시스템은 도 2에 도시된 것과 같이 골퍼 좌표 시스템(15)이라 한다.
궤도 데이터는 레이더 좌표 시스템(16)에서 측정된다. 카메라(8)에 의하여 캡쳐된 영상은 카메라 좌표 시스템(17)에서 정의된다.
모든 골프 샷은 일반적으로 조금씩 서로 다른 지점들로부터 쳐 올려지고, 또한 목표물은 종종 골프 세션 동안에 변화한다. 이것은 골퍼 좌표 시스템(15)의 위 치와 방위가 모든 골프 샷에 따라 일반적으로 다르다는 것을 의미한다. 이것은 레이더 좌표 시스템(16)으로부터 골퍼 좌표 시스템(15)으로 측정 데이터를 자동적으로 전송하기 위한 효율적인 방식의 필요를 설명해준다.
종래 기술은 측정 시스템, 예를 들어 레이더(2)가 목표물을 또는 목표물로부터 사전 결정 오프셋을 가리키도록 기계적으로 조절함으로써 목표물을 정의한다.
일부 기술에서는 여러 가지 사전 결정 목표물 위치들이 이러한 사전 결정 목표물들 사이에서의 선택을 용이하게 하도록 저장된다. 여하튼, 이것은 새로운 목표물과 선험적으로(a priori) 알려지지 않은 목표물의 위치가 선택될 때마다, 새로운 기계적 조절이 필요하게 된다는 것을 의미한다.
본 발명의 본 실시예는 원하는 목표물이 카메라(1)와 레이더(2)의 시역에 있는 한 어떠한 기계적 조절도 요구하지 않는다. 이러한 시역은 일반적으로 10 °내지 30 °사이의 범위에 있다.
종래 기술은 일반적으로 사전에 결정된 매우 제한된 영역 내, 예를 들어 레이더(2)의 2 내지 4 m 전방에 있는 직경 20 cm의 원 내에 발사 위치가 있다고 간주함으로써 발사 위치를 얻는다.
본 발명의 본 실시예에서는, 발사 위치는 골프공 비행에 속하는 제1 데이터 지점인 것으로서 레이더(2)에 의하여 직접 측정된다. 다른 방법들은 아래에서 약술된다.
레이더(2)에 대한 상대적인 카메라(1)의 물리적 방위와 위치는 알려져야만 한다. 이것은 카메라를 레이더 바로 위 또는 안에 장착함으로써 가장 쉽게 얻어지 고 따라서 상기 두 유닛은 서로에 대해서 고정된다. 상기 상대적인 방위와 위치는 캘리브레이션 절차를 통해서 결정된다. 본 시스템을 작동할 때, 레이더와 카메라 유닛은 동일한 높이로 조절된 것으로 간주된다.
본 발명에서 새로운 목표물을 선택하는 절차를 도 3에 개략적으로 도한다. 우선 단계(19)에서 사진이 촬영되는데, 이는 일반적으로 사용자에 의해서 시작된다. 촬영된 영상이 표시되고 더욱 많은 목표물이 존재하는 경우, 사용자는 상기 사진에서 원하는 목표물의 위치를 결정한다(21). 목표물이 시역 내에 있지 않은 경우에는, 카메라와 레이더 유닛의 개략적인 정렬(27)을 수행할 필요가 있다.
사용자에게 제시된 영상(28)은 도 4에 도시된 것처럼 보일 수 있다. 영상(28)에서의 수평선(29)은 좌표 시스템(17)의 수평면을 나타내고, 수직선(30)은 동일한 좌표 시스템(17)에서 기준 수평 각의 수직 평면을 나타낸다. 카메라의 중심(31)은 결과적으로 기준선(9)이다.
영상에서, 여러 목표물(34, 35)이 일반적으로 표시된다. 특정 목표물을 가리키기 위하여, 수직 및 수평 기준선(32, 33)이 원하는 목표물(33)의 정확한 위치를 정확하게 가리키기 위하여 조절된다. 이러한 조절은 키보드, 터치 패널, 마우스 또는 이와 유사한 것에 의하여 사용자에 의해 수동으로 행해질 수 있다. 또한 어떤 경우에는, 아래에서와 같이, 원하는 목표물을 가리키기 위하여 시스템이 기준선(32, 33)을 자동적으로 탐지하고 중심을 맞출 수 있다.
목표물이 도 5에서와 같이 사전 결정 형상 또는 패턴을 가지고 있다면, 시스템은 자동적으로 수직 및 수평 기준선(32, 33)의 중심을 맞출 수 있다. 여러 목표 물이 목표물 영역에 존재한다면, 바람직하게는 목표물들은 여러 가지 형상일 수 있으며, 따라서 시스템은 목표물들을 식별할 수 있다. 이 경우에 사용자는 목표물 숫자를 시스템에 지시하거나 영상에서의 목표물의 개략적인 위치를 가리킨다.
위에서는 목표물까지의 각을 결정하기 위한 여러 방법들이 개설되었다. 목표물 위치(10)를 계산하기 위하여, 목표물까지의 거리가 또한 필요하다. 이 거리를 결정하기 위한 여러 방안이 있다.
목표물까지의 거리를 결정하는 한 방법은 단지 사용자가 거리를 입력하게 하는 것으로, 물론 이것은 사용자가 거리를 알고 있음을 필요로 한다.
목표물까지의 거리를 결정하는 또 다른 방법은 목표물의 사전 결정 패턴의 각 범위(angular extent)를 측정하는 것이다. 이 사전 결정 패턴의 크기를 안다면, 목표물까지의 거리를 계산하는 것은 간단하다. 이것에 사용될 수 있는 하나의 사전 결정 목표물 패턴(38)이 도 5에 도시되었으며, 각 치수(angular dimension) DH 및/또는 DV는 에지 검출 기술(edge-detection technique)에 의해 영상(28)으로부터 쉽게 결정될 수 있다.
일단 목표물까지의 각과 거리가 결정되면, 목표물 위치는 계산될 수 있다(22).
볼을 타격할 때마다, 레이더는 볼의 비행(13)을 측정한다. 이것은 볼의 발사 위치(12)와 볼의 착지 지점(14)의 측정을 포함한다.
볼의 발사 위치를 측정하는 또 다른 방식은 발사 전 후에 촬영된 영상(28)의 시퀀스를 분석하는 것에 의한다. 이 방식에서는 쳐 올려진 볼(36)은 영상(28)에서 식별될 수 있다. 이에 의해서 카메라(8)로부터 발사 위치까지의 수직 및 수평 각이 결정될 수 있다. 카메라로부터 발사 위치까지의 거리는 적어도 2개의 방식으로 결정될 수 있다.
제1 방법은 영상(28)에서의 볼의 각 범위를 측정하고 이를 볼의 사전 결정 크기와 비교한다. 매우 당연히, 이 크기는 대부분의 스포츠 볼에 대해서 정의되어 있다.
제2 방법은 레이더(2)가 발사 위치 상의 정해진 높이에 있다고 가정한다. 그 다음에 위로부터 발사 위치까지의 수직 각을 알아냄으로써, 상기 거리는 파라미터들 사이의 단순한 삼각법적 관계(trigonometric relation)를 사용하여 직접적으로 계산될 수 있다.
발사 위치(12)와 목표물 위치(10)를 알아냄으로써 골퍼 좌표 시스템(15)이 결정된다.
레이더는 볼의 비행(13)을 레이더 좌표 시스템(16)에서 측정한다. 이 때 이 데이터는 3차원 변환 및 회전을 통하여 골퍼 좌표 시스템(15)으로 변환된 좌표(25)이다.
최종적으로 볼의 비행 데이터는 사용자에게 제공된다(26).

Claims (30)

  1. 투사체(projectile)의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법으로서,
    - 제공 수단이, 목표물 영역을 나타내는 영상을 제공하는 단계 1)과,
    - 수신 수단이, 상기 영상 내의 위치로서 상기 목표물 영역 내의 그에 대응하는 위치와 상호 관련되는 영상 내의 위치에 대한 지시를 수신하는 단계 2)와,
    - 레이더가, 투사체가 비행하는 동안 투사체에 의해 전달되거나 혹은 반사된 방사선(radiation)을 수신하는 단계 3)과,
    - 컴퓨터가, 수신된 방사선으로부터 투사체의 실제 방향을 결정하는 단계 4)와,
    - 컴퓨터가, 투사체의 발사 위치(launch position)를 결정하는 단계 5)와,
    - 컴퓨터가, 상기 발사 위치와 상기 대응 위치로부터 제1 방향을 결정하는 단계 6)과,
    - 컴퓨터가, 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차를 결정하는 단계 7)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 1)은 카메라를 사용하여 목표물 영역의 영상을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    단계 1)은 다수의 사전 결정 위치(predetermined position)를 포함하는 영상을 제공하는 단계를 포함하고,
    단계 2)는 사전 결정 위치들 중 한 위치에 대한 지시를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 목표물 영역이 다수의 소정 요소들을 포함하며,
    단계 1)은 상기 목표물 영역 내의 상기 소정 요소들의 대응 위치들에 대응하는 위치들에 상기 다수의 소정 요소들을 도시하거나 확인시키는 영상을 제공하는 단계를 포함하고,
    단계 2)는 상기 소정 요소들 중 한 요소의 위치에 대한 지시를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    단계 1)은 처리 유닛(processing unit)에 연결된 디스플레이 또는 모니터에 영상을 제공하는 단계를 포함하며,
    단계 2)는 역시 상기 처리 유닛에 연결된 지시 기구(pointing device)를 사용하여 이루어지는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    단계 4)는 투사체의 착지 지점을 결정하는 단계와, 상기 발사 위치와 착지 지점으로부터 투사체의 실제 방향을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    단계 5)는 사전 결정 위치에서 발사가 행해진다고 가정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  11. 투사체(projectile)의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치로서,
    - 목표물 영역을 나타내는 영상을 제공하기 위한 영상 제공 수단과,
    - 지시된 위치와 목표물 영역 내의 그에 대응하는 위치를 상호 관련시키도록 구성된, 상기 목표물 영상 내의 위치에 대한 지시를 수신하기 위한 수신 수단과,
    - 투사체가 비행하는 동안에 투사체에 의하여 전달되거나 혹은 반사된 방사선(radiation)을 수신하는 레이더와,
    - 수신된 방사선으로부터 투사체의 실제 방향을 결정하기 위한 수단과,
    - 투사체의 발사 위치를 결정하기 위한 수단과,
    - 상기 발사 위치와 상기 대응 위치로부터 제1 방향을 결정하기 위한 수단과,
    - 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차를 결정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 영상 제공 수단은 목표물 영역의 영상을 제공하기 위한 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 영상 제공 수단은 다수의 사전 결정 위치를 포함하는 영상을 제공하도록 구성되고,
    상기 수신 수단은 사전 결정 위치들 중 한 위치에 대한 지시를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 목표물 영역은 다수의 소정 요소들을 포함하며,
    상기 영상 제공 수단은 상기 목표물 영역 내의 상기 소정 요소들의 대응 위치들에 대응하는 위치들에 상기 다수의 소정 요소들을 도시하거나 확인시키는 영상을 제공하도록 구성되고,
    수신 수단은 상기 소정 요소들 중 한 요소의 위치에 대한 지시를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  15. 삭제
  16. 제11항에 있어서,
    상기 영상 제공 수단은 디스플레이 또는 모니터와 처리 유닛을 포함하며,
    상기 디스플레이 또는 모니터는 상기 처리 유닛에 연결되어 작동하고 영상을 제공하도록 형성되며,
    상기 수신 수단은 역시 상기 처리 유닛에 연결된 지시 기구(pointing device)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    투사체의 실제 방향을 결정하기 위한 수단은 투사체의 착지 지점을 결정하기 위한 수단을 포함하며, 발사 위치와 착지 지점으로부터 투사체의 실제 방향을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제11항에 있어서,
    투사체의 발사 위치를 결정하기 위한 수단은 사전 결정 위치에서 발사가 행해지는 것으로 가정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  21. 제12항에 있어서,
    카메라와 방사선 수신 수단은, 방사선 수신 수단이 카메라에 의하여 바라본 목표물 영역으로부터 방사선을 수신하도록 구성될 수 있게 서로에 대해서 고정된 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  22. 제11항 내지 제14항, 제16항, 제17항, 제20항 및 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    실제 방향을 결정하기 위한 수단은 수신된 방사선으로부터 레이더의 좌표 시스템 내에서의 투사체의 측정 데이터를 결정하도록 구성되고,
    편차를 결정하기 위한 수단은 상기 측정 데이터를 레이더의 상기 좌표 시스템으로부터 기준점이 발사 위치에 있고 수평 기준선이 목표물 영역의 대응하는 위치를 통과하는 좌표 시스템으로 변환하도록 구성되고,
    상기 장치는 상기 변환된 측정 데이터를 표시하기 위한 표시 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  23. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 편차는 거리이고,
    투사체의 실제 방향을 결정하기 위한 수단은 수신된 방사선으로부터 투사체의 착지 지점을 결정하도록 구성되고,
    편차를 결정하기 위한 수단은 투사체의 착지 지점과 제1 방향 사이의 거리를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향과의 사이의 편차를 결정하기 위한 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    거리를 결정하는 수단은 사전 결정 평면에서의 거리를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 장치.
  25. 제1항에 있어서,
    편차는 거리이고,
    투사체의 실제 방향을 결정하는 단계 4)는 수신된 방사선으로부터 투사체의 착지 지점을 결정하는 단계를 포함하고,
    편차를 결정하는 단계 7)은 투사체의 착지 지점과 제1 방향 사이의 거리를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 거리를 결정하는 단계는 사전 결정 평면에서의 거리를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  27. 제2항에 있어서,
    단계 6)과 단계 7) 둘 다 또는 그 중 어느 한 단계는 레이더에 대해서 알려져 있는 카메라의 방향과 위치를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  28. 제1항 내지 제4항, 제6항, 제7항, 제10항, 제26항 및 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 4)는 수신된 방사선으로부터 레이더의 좌표 시스템 내에서의 투사체의 측정 데이터를 결정하는 단계를 포함하고,
    단계 7)은 상기 측정 데이터를 레이더의 상기 좌표 시스템으로부터 기준점이 발사 위치에 있고 수평 기준선이 목표물 영역의 대응하는 위치를 통과하는 좌표 시스템으로 변환하는 단계를 포함하며,
    상기 방법은, 제공 수단이, 상기 변환된 측정 데이터를 표시하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 실제 방향과 제1 방향 사이의 편차 결정 방법.
  29. 발사된 투사체의 측정 데이터 표시 방법으로서,
    - 제공 수단이, 목표물 영역을 나타내는 영상을 제공하는 단계와,
    - 수신 수단이, 상기 영상 내의 위치로서 상기 목표물 영역 내의 그에 대응하는 위치와 상호 관련되는 영상 내의 위치에 대한 지시를 수신하는 단계와,
    - 레이더가, 투사체가 비행하는 동안 투사체에 의해 전달되거나 혹은 반사된 방사선(radiation)을 수신하는 단계와,
    - 컴퓨터가, 투사체의 발사 위치를 결정하는 단계와,
    - 컴퓨터가, 수신된 방사선으로부터 레이더의 좌표 시스템 내에서의 투사체의 측정 데이터를 결정하는 단계와,
    - 컴퓨터가, 상기 측정 데이터를 레이더의 상기 좌표 시스템으로부터 기준점이 발사 위치에 있고 수평 기준선이 목표물 영역의 대응하는 위치를 통과하는 좌표 시스템으로 변환하는 단계와,
    - 제공 수단이, 상기 변환된 측정 데이터를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 측정 데이터 표시 방법.
  30. 발사된 투사체의 측정 데이터 표시 장치로서,
    - 목표물 영역을 나타내는 영상을 제공하기 위한 영상 수단과,
    - 지시된 위치와 목표물 영역 내의 그에 대응하는 위치를 상호 관련시키도록 구성된, 상기 목표물 영상 내의 위치에 대한 지시를 수신하기 위한 수단과,
    - 투사체가 비행하는 동안에 투사체에 의하여 전달되거나 혹은 반사된 방사선(radiation)을 수신하는 레이더와,
    - 수신된 방사선으로부터 레이더의 좌표 시스템 내에서의 투사체의 측정 데이터를 결정하기 위한 결정 수단과,
    - 투사체의 발사 위치를 결정하기 위한 수단과,
    - 상기 측정 데이터를 레이더의 상기 좌표 시스템으로부터 기준점이 발사 위치에 있고 수평 기준선이 목표물 영역의 대응하는 위치를 통과하는 좌표 시스템으로 변환하기 위한 변환 수단과,
    - 상기 변환된 측정 데이터를 표시하기 위한 표시 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 발사된 투사체의 측정 데이터 표시 장치.
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