KR101403925B1 - 방송용 이동체 추적장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방송용 이동체 추적장치에 관한 것으로서, 레이저 레이더부와, 고속 이미지 획득부와, 저속 이미지 획득부와, 필터부와, 제어부를 포함한다. 레이저 레이더부는 이동체로 제1파장의 광을 송신하고 이동체에 의해 반사된 제1파장의 광을 수신하여, 이동체까지의 거리 정보를 획득한다. 고속 이미지 획득부는 이동체의 움직임을 분석하기 위하여 이동체의 이미지를 고속으로 획득하는 고속 이미지 센서와, 고속 이미지 센서의 이미지 획득을 위하여 이동체로 제2파장의 광을 송신하는 조명을 구비한다. 저속 이미지 획득부는 이동체의 영상을 방송하기 위하여 이동체의 이미지를 저속으로 획득한다. 필터부는 이동체에 의해 반사되는 제1파장의 광, 제2파장의 광 및 가시광선 파장의 광이 입사되며, 입사된 광 중 제1파장의 광은 레이저 레이더부로, 제2파장의 광은 고속 이미지 획득부로, 가시광선 파장의 광은 저속 이미지 획득부로 전달한다. 제어부는 레이저 레이더부에서 획득된 거리 정보 및 고속 이미지 획득부에 의해 획득된 이동체의 이미지를 이용하여 이동체의 움직임을 분석한다.

Description

방송용 이동체 추적장치{Apparatus for tracking moving target used in broadcasting}
본 발명은 방송용 이동체 추적장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동체의 속도, 각도, 스핀 등의 다양한 정보를 확인할 수 있는 방송용 이동체 추적장치에 관한 것이다.
텔레비전을 통해 스포츠 경기를 중계방송하는 과정에서 경기장의 크기와 경기 특성으로 인하여 경기장 전체를 여러 대의 카메라를 요소요소에 배치하여 경기 모습을 촬영하고 촬영된 경기 영상을 방송하고 있으나, 촬영 장비의 기술적인 낙후 및 다이나믹한 경기 진행을 따라갈 수 없는 카메라의 수량 부족 등으로 인해 시청자들에게 박진감 있고 실감나는 영상을 제공하기 힘들다.
예를 들어, 실제의 야구 경기를 중계방송할 때에는 대부분 이동체(moving target)인 야구공이 있는 장소의 부분만을 촬영하여 그 화면만을 중계해 준다. 따라서 이러한 화면으로는 야구공의 순간적인 위치나 움직임 정보를 파악하기 힘들다.
한편, 야구 경기의 중계방송은 대부분 제3자적인 관점에서 촬영된 영상들이 방영되는데, 만약 경기장 내에의 선수들의 관점에서 경기를 시청한다면 시청자들은 자신이 마치 선수와 된 것과 같은 가상 현실감을 느낄 수 있을 것이며 훨씬 박진감 있고 실감나게 영상을 시청할 수 있을 것이다.
야구 경기에서 투수가 던지는 구질은 직구, 슬라이더, 포크, 체인지업 등 다양한데, 시청자들은 투수가 던지는 야구공의 속도, 궤적 등의 정보를 직접 중계화면에서 파악하기 어렵기 때문에 스포츠 경기를 보는 즐거움이 반감된다. 시청자들은 이러한 정보를 야구 해설자의 설명에 대부분 의존하므로, 야구 경기를 보는 내내 지루함을 느낄 수 있다.
따라서, 투수가 던지는 야구공의 미세한 움직임 정보를 시청자에게 충분히 제공한다면, 시청자들에게 훨씬 더 박진감 있고 실감나는 영상을 제공할 수 있을 것이다.
이와 같이, 종래의 방송용 촬영장비는 움직이는 이동체의 속도, 스핀, 궤적 등과 관련된 움직임 정보를 시청자들에게 충분히 제공하지 못하여, 스포츠 경기를 보는 즐거움을 충분히 느끼지 못하게 하고, 시청자들이 직접 그 스포츠 경기를 분석할 수도 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저 레이더부, 고속 이미지 획득부 및 저속 이미지 획득부 등 다양한 광학 부품을 이용하여 움직이는 이동체의 다양한 움직임 정보를 제공함으로써, 스포츠 경기를 시청하는 시청자들에게 보다 박진감 있고 실감나는 영상을 제공할 수 있으며, 스포츠 경기를 전문가 못지않게 분석할 수 있는 양질의 정보를 제공할 수 있는 방송용 이동체 추적장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방송용 이동체 추적장치는, 이동체로 제1파장의 광을 송신하고 상기 이동체에 의해 반사된 제1파장의 광을 수신하여, 상기 이동체까지의 거리 정보를 획득하는 레이저 레이더부; 상기 이동체의 움직임을 분석하기 위하여 상기 이동체의 이미지를 고속으로 획득하는 고속 이미지 센서와, 상기 고속 이미지 센서의 이미지 획득을 위하여 상기 이동체로 제2파장의 광을 송신하는 조명을 구비하는 고속 이미지 획득부; 상기 이동체의 영상을 방송하기 위하여 상기 이동체의 이미지를 저속으로 획득하는 저속 이미지 획득부; 상기 이동체에 의해 반사되는 제1파장의 광, 제2파장의 광 및 가시광선 파장의 광이 입사되며, 입사된 광 중 상기 제1파장의 광은 상기 레이저 레이더부로, 상기 제2파장의 광은 상기 고속 이미지 획득부로, 상기 가시광선 파장의 광은 상기 저속 이미지 획득부로 전달하는 필터부; 및 상기 레이저 레이더부에서 획득된 거리 정보 및 상기 고속 이미지 획득부에 의해 획득된 이동체의 이미지를 이용하여 상기 이동체의 움직임을 분석하는 제어부;를 포함하며, 상기 필터부는 제1프리즘과, 제2프리즘과, 제3프리즘을 구비하고, 상기 제1프리즘의 표면에는 상기 가시광선 파장의 광을 반사하기 위한 필터가 코팅되어 상기 가시광선 파장의 광은 상기 제1프리즘을 통해 상기 저속 이미지 획득부로 입사되고, 상기 제2프리즘의 표면에는 상기 제1파장의 광을 반사하기 위한 필터가 코팅되어 상기 제1파장의 광은 상기 제2프리즘을 통해 상기 레이저 레이더부로 입사되며, 상기 제3프리즘의 표면에는 상기 제2파장의 광을 투과하기 위한 필터가 코팅되어 상기 제2파장의 광은 상기 제3프리즘을 통해 상기 고속 이미지 획득부로 입사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방송용 이동체 추적장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 레이저 레이더부는, 펄스 파형의 제1파장의 광을 생성하여 상기 이동체로 상기 제1파장의 광을 송신하는 레이저 소스부; 상기 레이저 소스부로부터 상기 제1파장의 광을 수신하거나 상기 이동체로부터 반사된 제1파장의 광을 수신하는 신호 검출부; 및 상기 레이저 소스부로부터 상기 제1파장의 광을 수신한 시간 정보와 상기 이동체로부터 반사된 제1파장의 광을 수신한 시간 정보를 이용하여 상기 제1파장의 광의 비행시간(TOF) 정보를 측정하고, 상기 비행시간 정보를 이용하여 상기 이동체까지의 거리 정보를 획득하는 신호 처리부;를 포함한다.
삭제
본 발명에 따른 방송용 이동체 추적장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 가시광선 파장은 400nm 이상 700nm 미만의 범위를 가지고, 상기 제1파장은 800nm 이상 1100nm 미만의 범위를 가지며, 상기 제2파장은 700nm 이상 800nm 미만의 범위를 가진다.
본 발명에 따른 방송용 이동체 추적장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 이동체의 속도, 발사각, 방위각 및 스핀 중 선택된 하나 이상을 분석한다.
본 발명에 따른 방송용 이동체 추적장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 레이저 레이더부에서 획득된 거리 정보와 상기 고속 이미지 획득부에 결상된 픽셀 간의 거리 정보를 이용하여 상기 이동체의 이동 거리를 획득하고, 상기 고속 이미지 획득부에 의해 획득된 프레임의 수량을 이용하여 상기 이동체의 이동 시간을 획득함으로써, 상기 이동체의 속도를 분석한다.
본 발명에 따른 방송용 이동체 추적장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 저속 이미지 획득부에 의해 획득된 이동체의 이미지를 연속적으로 표시하며, 상기 이동체의 외곽선을 둘러싸는 마킹 표시와, 상기 제어부에 의해 분석된 상기 이동체의 움직임 정보를 함께 표시하는 영상 표시부;를 더 포함한다.
본 발명의 방송용 이동체 추적장치에 따르면, 스포츠 경기를 시청하는 시청자들에게 보다 박진감 있고 실감나는 영상을 제공할 수 있으며, 스포츠 경기를 전문가 못지않게 분석할 수 있는 양질의 정보를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 방송용 이동체 추적장치에 따르면, 레이저 레이더부, 고속 이미지 획득부 및 저속 이미지 획득부 각각이 노이즈 없는 광을 받아들여 정상적인 기능을 수행할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 방송용 이동체 추적장치에 따르면, 시청자들에게 보다 다양한 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방송용 이동체 추적장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 방송용 이동체 추적장치의 레이저 레이더부를 도시한 도면이고,
도 3은 도 1의 방송용 이동체 추적장치에 의해 분석되는 정보를 도시한 도면이고,
도 4는 도 1의 방송용 이동체 추적장치에 의해 이동체의 속도를 분석하는 원리를 설명하는 도면이고,
도 5는 도 1의 방송용 이동체 추적장치에 의해 이동체의 발사각 또는 방위각을 분석하는 원리를 설명하는 도면이고,
도 6은 도 1의 방송용 이동체 추적장치에 의해 이동체의 스핀을 분석하는 원리를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 방송용 이동체 추적장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방송용 이동체 추적장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 방송용 이동체 추적장치의 레이저 레이더부를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 방송용 이동체 추적장치에 의해 분석되는 정보를 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 방송용 이동체 추적장치에 의해 이동체의 속도를 분석하는 원리를 설명하는 도면이고, 도 5는 도 1의 방송용 이동체 추적장치에 의해 이동체의 발사각 또는 방위각을 분석하는 원리를 설명하는 도면이고, 도 6은 도 1의 방송용 이동체 추적장치에 의해 이동체의 스핀을 분석하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 방송용 이동체 추적장치(100)는, 이동체의 속도, 각도, 스핀 등의 다양한 정보를 확인할 수 있는 것으로서, 레이저 레이더부(110)와, 고속 이미지 획득부(120)와, 저속 이미지 획득부(130)와, 필터부(140)와, 제어부(150)와, 영상 표시부(160)를 포함한다.
상기 레이저 레이더부(110)는, 움직이는 이동체(10)로 제1파장의 광(L1)을 송신하고 이동체(10)에 의해 반사된 제1파장의 광(L1)을 수신하여, 이동체(10)까지의 거리 정보(d)를 획득하며, 레이저 소스부(111)와, 신호 검출부(112)와, 신호 처리부(113)를 포함한다.
상기 레이저 소스부(111)는 제1파장의 광(L1)을 생성하여 이동체(10)로 제1파장의 광(L1)을 송신한다. 제1파장의 광(L1)은 펄스 파형을 가지는 펄스 레이저빔이며, 제1파장은 800nm 이상 1100nm 미만의 범위를 가지는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 약 905nm의 파장을 가지는 펄스 레이저빔을 제1파장의 광(L1)으로 이용한다.
상기 신호 검출부(112)는 레이저 소스부(111)로부터 제1파장의 광(L1)을 수신하거나 또는 이동체(10)로부터 반사된 제1파장의 광(L1)을 수신한다. 신호 검출부(112)는 제1신호 검출부(112a)와, 제2신호 검출부(112b)를 구비하며, 제1신호 검출부(112a)는 레이저 소스부(111)로부터 제1파장의 광(L1)을 수신하고, 제2신호 검출부(112b)는 이동체(10)로부터 반사된 제1파장의 광(L1)을 수신한다.
도 2를 참조하면, 레이저 소스부(111)로부터 출사된 제1파장의 광(L1)은 광 분할기(116)를 통해 일부는 제1신호 검출부(112a) 측으로 전송되며, 나머지 일부는 렌즈(118)를 거쳐 이동체(10) 측으로 전송된다. 제1신호 검출부(112a)는 광 분할기(116)에 의해 반사된 제1파장의 광(L1)을 수신할 수 있다. 제2신호 검출부(112b)는 광 분할기(116)를 투과하여 이동체(10)에 의해 반사된 제1파장의 광(L1)을 수신하며, 이동체(10)에 의해 반사된 제1파장의 광(L1)은 렌즈(118)를 경유하여 제2신호 검출부(112b)로 수신될 수 있다.
상기 신호 처리부(113)는 제1파장의 광(L1)의 비행시간(TOF) 정보를 측정하고, 비행시간 정보를 이용하여 이동체(10)까지의 거리 정보(d)를 획득한다.
신호 검출부(112)에 수집된 제1파장의 광(L1)은 신호 검출부(112)에서 전기 신호로 변환되어 신호 처리부(113)로 전달된다.
신호 처리부(113)는 제1파장의 광(L1)이 이동체(10)로 송신될 때 레이저 소스부(111)로부터 출사된 제1파장의 광(L1)이 제1신호 검출부(112a)로 수신된 시간 정보와 레이저 소스부(111)로부터 출사된 제1파장의 광(L1)이 이동체(10)로부터 반사되어 제2신호 검출부(112b)로 수신된 시간 정보의 시간 차이를 계산하여 제1파장의 광(L1)의 비행시간을 측정한다. 이 측정된 데이터를 비행시간(time-of-flight, TOF) 정보라고 정의한다. 비행시간 정보는 제1파장의 광(L1)의 왕복 비행시간이므로, 비행시간 정보에 빛의 속도를 곱한 뒤 2로 나누면 이동체(10)까지의 거리 정보(d)를 획득할 수 있다. 이를 식으로 표현하면 다음과 같다.
d = ( c × TOF ) ÷ 2
여기서 d는 레이저 레이더부(110)와 이동체(10) 사이의 거리이고, c는 3×108 m/s이다.
상기 고속 이미지 획득부(120)는, 이동체(10)의 움직임을 분석하기 위하여 이동체(10)의 이미지를 고속으로 획득하기 위한 것으로서, 고속 이미지 센서(121)와, 조명(122)을 구비한다.
상기 고속 이미지 센서(121)는 이동체(10)의 움직임을 분석하기 위하여 이동체(10)의 이미지를 고속으로 획득하며, 상기 조명(122)은 고속 이미지 센서(121)의 이미지 획득을 위하여 이동체(10)로 제2파장의 광(L2)을 송신한다. 조명(122)으로부터 송신되는 제2파장의 광(L2)은 700nm 이상 800nm 미만의 범위의 파장을 가지는 것이 바람직하다.
고속 이미지 센서(121)는 이동체(10)를 고속으로 촬영할 수 있는 특수 카메라에 장착되는 이미지 센서로서, 예컨대 초당 프레임이 300 fps (frames per second), 500 fps, 1000 fps 또는 최대 20,000 fps 등의 기능을 가진 센서가 적용될 수 있다. 초당 프레임이 증가할수록 이동체(10)의 움직임을 보다 세밀하고 정밀하게 포착할 수 있다.
고속 이미지 획득부(120)는 필요에 따라서 레이저를 조명(122)으로 사용할 수 있는데, 이동체(10)의 표면의 거칠기에 의해 레이저빔의 산란과 간섭이 일어난다. 레이저빔의 산란과 간섭으로 인해 스페클 패턴(speckle pattern)이 형성되는데, 고속 이미지 획득부(120)는 스페클 패턴이 존재하는 이미지를 획득할 수 있다.
상기 저속 이미지 획득부(130)는, 이동체(10)의 영상을 방송하기 위하여 이동체(10)의 이미지를 저속으로 획득한다. 저속 이미지 획득부(130)는 이동체(10)에 의해 반사되는 태양광선의 가시광선 파장의 광(L3)을 수신하여 이동체(10)의 이미지를 획득한다. 저속 이미지 획득부(130)에 수신되는 가시광선 파장의 광(L3)은 400nm 이상 700nm 미만의 범위의 파장을 가지는 것이 바람직하다.
저속 이미지 획득부(130)는 이동체(10)를 저속으로 촬영할 수 있는 일반 방송용 카메라에 장착되는 이미지 센서로서, 예컨대 초당 프레임이 24fps, 25fps, 30 fps, 50fps 또는 60 fps 등의 기능을 가진 센서가 적용될 수 있다. 저속 이미지 획득부(130)는 고속 이미지 센서(121)와 비교하여 상대적으로 초당 프레임이 적다.
상기 필터부(140)는, 이동체(10)에 의해 반사되는 제1파장의 광(L1), 제2파장의 광(L2) 및 가시광선 파장의 광(L3)이 입사되며, 입사되는 광들을 파장에 따라 레이저 레이더부(110), 고속 이미지 획득부(120), 저속 이미지 획득부(130)로 전달한다. 필터부(140)는 제1프리즘(141)과, 제2프리즘(142)과, 제3프리즘(143)을 구비하며, 이동체(10)를 기준으로 제1프리즘(141), 제2프리즘(142), 제3프리즘(143)이 순차적으로 배치된다. 본 실시예의 제1프리즘(141), 제2프리즘(142), 제3프리즘(143)은 다이크로익(dichroic) 프리즘이 이용될 수 있다.
상기 제1프리즘(141)의 표면에는 가시광선 파장의 광(L3)을 반사하기 위한 필터가 코팅되어 있으며, 가시광선 파장의 광(L3)은 제1프리즘(141)의 표면에서 반사되어 저속 이미지 획득부(130)로 입사된다.
상기 제2프리즘(142)의 표면에는 제1파장의 광(L1)을 반사하기 위한 필터가 코팅되어 있으며, 제1파장의 광(L1)은 제1프리즘(141)을 투과하고 제2프리즘(142)의 표면에서 반사되어 레이저 레이더부(110)로 입사된다.
상기 제3프리즘(143)의 표면에는 제2파장의 광(L2)을 투과하기 위한 필터가 코팅되어 있으며, 제2파장의 광(L2)은 제1프리즘(141) 및 제2프리즘(142)을 투과하한 후 제3프리즘(143)을 투과하여 고속 이미지 획득부(120)로 입사된다.
상기 제어부(150)는, 레이저 레이더부(110)에서 획득된 거리 정보(d) 및 고속 이미지 획득부(120)에 의해 획득된 이동체(10)의 이미지를 이용하여 이동체(10)의 움직임을 분석한다. 본 명세서에서 이동체의 움직임이라 함은 이동체의 속도(v), 발사각(a1), 방위각(a2) 및 스핀(vs) 등으로 정의된다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 방송용 이동체 추적장치(100)에 의해 분석되는 이동체의 속도(v)(도 3의 (a)), 이동체의 발사각(a1)(도 3의 (b)), 이동체의 방위각(a2)(도 3의 (c)), 이동체의 스핀(vs)(도 3의 (d)) 등이 각각 도시되어 있다. 여기서, I1은 이동체(10)를 정면에서 바라본 이미지이고, I2는 이동체(10)를 평면에서 바라본 이미지이며, H1은 이동체의 발사각(a1) 또는 방위각(a2)을 측정하기 위한 기준선이다.
제어부(150)에서는 이와 같은 이동체의 속도(v), 발사각(a1), 방위각(a2) 및 스핀(vs) 중 선택된 하나 이상을 분석한다.
도 4를 참고하여 이동체의 속도(v)를 분석하는 원리를 설명한다.
결상 렌즈(101)와 고속 이미지 센서(121) 사이의 거리(f)는 포커싱 거리로서 광학계 설계시 미리 알고 있고, 레이저 레이더부(110)에서 획득된 거리 정보(d)는 이동체(10)와 결상 렌즈(101) 사이의 거리로 실질적으로 동일하게 볼 수 있다. 이동체(10)가 이동하면서 고속 이미지 센서(121)에 결상되는 픽셀 위치(px1, px2)가 변경되는데, 2개의 픽셀 위치(px1, px2)를 파악하여 고속 이미지 센서(121)상에서의 거리(d2)를 구할 수 있다. 이러한 정보를 바탕으로 비례식을 전개하면 실제 이동체(10)의 이동 거리(d1)를 획득할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 이동체(10)가 제1지점(p1)과 제2지점(p2) 사이를 이동하는 동안 고속 이미지 획득부(120)에 의해 다수의 이미지 프레임이 획득될 수 있다. 2개의 지점(p1, p2) 사이의 이미지의 프레임의 수량을 카운트하여 이동체의 이동 시간 또한 획득할 수 있다.
이와 같이 실제 이동체의 이동 거리(d1)와 이동체(10)의 이동 시간을 획득함으로써, 실제 이동체의 속도(v)를 분석할 수 있다.
또한, 도 5를 참고하여 이동체의 발사각(a1)을 분석하는 원리를 설명한다.
이동체(10)가 제3지점(p3)에서 제4지점(p4)으로 이동시, 고속 이미지 획득부(120)에 의해 획득되는 이미지에는 제3지점(p3)의 이동체에 대응되는 픽셀 위치와, 제4지점(p4)의 이동체에 대응되는 픽셀 위치가 획득된다. 제3지점(p3)의 이동체에 대응되는 픽셀 위치와 제4지점의 이동체에 대응되는 픽셀 위치의 x, y의 차이를 통해 x1, y1을 구할 수 있고, 삼각함수법을 이용하여 이동체의 발사각(a1)을 획득할 수 있다.
이동체의 방위각(a2)을 분석하는 원리는 발사각(a1)을 분석하는 원리와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
도 6을 참고하여 이동체의 스핀(vs)을 분석하는 원리를 설명한다.
이동체(10)가 제5지점(p5)에서 제6지점(p6)으로 이동시, 고속 이미지 획득부(120)에 의해 획득되는 이미지에는 이동체(10)상의 특이점(p)을 확인할 수 있다. 제5지점(p5)에서 이동체의 중심(c)으로부터 특이점(p)까지의 픽셀 정보를 파악하고, 이동후 제6지점(p6)에서 이동체의 중심(c)으로부터 특이점(p)까지의 픽셀 정보를 파악하면 이동체의 회전각(a3)을 획득할 수 있다.
한편, 이동체(10)가 제5지점(p5)과 제6지점(p6) 사이를 이동하는 동안 고속 이미지 획득부(120)에 의해 다수의 이미지 프레임이 획득될 수 있으며, 2개의 지점 사이의 이미지의 프레임의 수량을 카운트하여 이동체의 이동 시간을 획득할 수 있다.
이와 같이 실제 이동체의 회전각(a3)과 이동체의 이동 시간을 획득함으로써, 실제 이동체의 스핀(vs)을 분석할 수 있다.
또한, 이동체(10)의 스핀(vs)은 고속 이미지 획득부(120)에 의해 획득된 스페클 패턴이 존재하는 이미지를 통해서 분석될 수도 있다. 위에서 설명한 특이점을 대신하여 특정 스페클 패턴의 회전각을 추적함으로써, 실제 이동체의 스핀(vs)을 분석할 수 있다.
상기 영상 표시부(160)는, 저속 이미지 획득부(130)에 의해 획득된 이동체(10)의 이미지를 연속적으로 표시한다. 영상 표시부(160)는 제어부(150)를 통해 이동체(10)의 외곽선을 둘러싸는 마킹 표시(162)를 생성하여 이동체(10)의 이동 궤적에 따라 이동체(10)와 함께 표시한다. 또한, 영상표시부(160)는 제어부(150)에 의해 분석된 이동체(10)의 움직임 정보(163) 즉, 이동체의 속도(v), 발사각(a1), 방위각(a2) 또는 스핀(vs)을 이동체(10)의 영상과 함께 표시한다.
영상 표시부(160) 상에 표시되는 마킹 표시(162)와, 이동체(10)의 움직임 정보(163)(온 스크린 디스플레이(on screen display) 정보)는 필요에 따라 온/오프 기능을 가지고 있다.
또한, 고속 이미지 획득부(120)에 의해 획득된 스페클 패턴이 존재하는 이미지를 순차적으로 표시함으로써, 이동체(10)의 이동 궤적이 표현될 수도 있다. 스페클 패턴을 이용하는 경우 별도의 마킹 표시(162)가 필요하지 않다.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 방송용 이동체 추적장치는, 레이저 레이더부, 고속 이미지 획득부 및 저속 이미지 획득부 등 다양한 광학 부품을 이용하여 움직이는 이동체의 다양한 움직임 정보를 제공함으로써, 스포츠 경기를 시청하는 시청자들에게 보다 박진감 있고 실감나는 영상을 제공할 수 있으며, 스포츠 경기를 전문가 못지않게 분석할 수 있는 양질의 정보를 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 방송용 이동체 추적장치는, 서로 다른 3개의 파장을 효과적으로 필터링하여 분할하는 3개의 프리즘으로 구성된 필터부를 이용함으로써, 레이저 레이더부, 고속 이미지 획득부 및 저속 이미지 획득부 각각이 노이즈 없는 광을 받아들여 정상적인 기능을 수행할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 방송용 이동체 추적장치는, 마킹 표시와 이동체의 움직임 정보를 방송용 영상에 함께 표시함으로써, 시청자들에게 보다 다양한 정보를 제공할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 방송용 이동체 추적장치
110 : 레이저 레이더부
120 : 고속 이미지 획득부
130 : 저속 이미지 획득부
140 : 조명부
150 : 필터부
160 : 제어부

Claims (7)

  1. 이동체로 제1파장의 광을 송신하고 상기 이동체에 의해 반사된 제1파장의 광을 수신하여, 상기 이동체까지의 거리 정보를 획득하는 레이저 레이더부;
    상기 이동체의 움직임을 분석하기 위하여 상기 이동체의 이미지를 고속으로 획득하는 고속 이미지 센서와, 상기 고속 이미지 센서의 이미지 획득을 위하여 상기 이동체로 제2파장의 광을 송신하는 조명을 구비하는 고속 이미지 획득부;
    상기 이동체의 영상을 방송하기 위하여 상기 이동체의 이미지를 저속으로 획득하는 저속 이미지 획득부;
    상기 이동체에 의해 반사되는 제1파장의 광, 제2파장의 광 및 가시광선 파장의 광이 입사되며, 입사된 광 중 상기 제1파장의 광은 상기 레이저 레이더부로, 상기 제2파장의 광은 상기 고속 이미지 획득부로, 상기 가시광선 파장의 광은 상기 저속 이미지 획득부로 전달하는 필터부; 및
    상기 레이저 레이더부에서 획득된 거리 정보 및 상기 고속 이미지 획득부에 의해 획득된 이동체의 이미지를 이용하여 상기 이동체의 움직임을 분석하는 제어부;를 포함하며,
    상기 필터부는 제1프리즘과, 제2프리즘과, 제3프리즘을 구비하고,
    상기 제1프리즘의 표면에는 상기 가시광선 파장의 광을 반사하기 위한 필터가 코팅되어 상기 가시광선 파장의 광은 상기 제1프리즘을 통해 상기 저속 이미지 획득부로 입사되고,
    상기 제2프리즘의 표면에는 상기 제1파장의 광을 반사하기 위한 필터가 코팅되어 상기 제1파장의 광은 상기 제2프리즘을 통해 상기 레이저 레이더부로 입사되며,
    상기 제3프리즘의 표면에는 상기 제2파장의 광을 투과하기 위한 필터가 코팅되어 상기 제2파장의 광은 상기 제3프리즘을 통해 상기 고속 이미지 획득부로 입사되는 것을 특징으로 하는 방송용 이동체 추적장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 레이더부는,
    펄스 파형의 제1파장의 광을 생성하여 상기 이동체로 상기 제1파장의 광을 송신하는 레이저 소스부;
    상기 레이저 소스부로부터 상기 제1파장의 광을 수신하거나 상기 이동체로부터 반사된 제1파장의 광을 수신하는 신호 검출부; 및
    상기 레이저 소스부로부터 상기 제1파장의 광을 수신한 시간 정보와 상기 이동체로부터 반사된 제1파장의 광을 수신한 시간 정보를 이용하여 상기 제1파장의 광의 비행시간(TOF) 정보를 측정하고, 상기 비행시간 정보를 이용하여 상기 이동체까지의 거리 정보를 획득하는 신호 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송용 이동체 추적장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가시광선 파장은 400nm 이상 700nm 미만의 범위를 가지고,
    상기 제1파장은 800nm 이상 1100nm 미만의 범위를 가지며,
    상기 제2파장은 700nm 이상 800nm 미만의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 방송용 이동체 추적장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동체의 속도, 발사각, 방위각 및 스핀 중 선택된 하나 이상을 분석하는 것을 특징으로 하는 방송용 이동체 추적장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 레이저 레이더부에서 획득된 거리 정보와 상기 고속 이미지 획득부에 결상된 픽셀 간의 거리 정보를 이용하여 상기 이동체의 이동 거리를 획득하고, 상기 고속 이미지 획득부에 의해 획득된 프레임의 수량을 이용하여 상기 이동체의 이동 시간을 획득함으로써, 상기 이동체의 속도를 분석하는 것을 특징으로 하는 방송용 이동체 추적장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 저속 이미지 획득부에 의해 획득된 이동체의 이미지를 연속적으로 표시하며, 상기 이동체의 외곽선을 둘러싸는 마킹 표시와, 상기 제어부에 의해 분석된 상기 이동체의 움직임 정보를 함께 표시하는 영상 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방송용 이동체 추적장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110081515A (ko) * 2010-01-08 2011-07-14 합동전자통신 주식회사 다목적 감시용 카메라
KR20110130846A (ko) * 2010-05-28 2011-12-06 송지을 경기 참여자 관점의 야구공 영상생성 장치, 시스템, 및 그 방법의 기록매체

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
윤수현, 고속물체의 반사 광량 측정을 통한 3차원 궤적추출 시스템 개발, 성균관대학교 대학원 석사학위논문, 2012년 2월. *
윤수현, 고속물체의 반사 광량 측정을 통한 3차원 궤적추출 시스템 개발, 성균관대학교 대학원 석사학위논문, 2012년 2월.*

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