KR101581594B1

KR101581594B1 - 실시간 당구 보조 시스템

Info

Publication number: KR101581594B1
Application number: KR1020140182016A
Authority: KR
Inventors: 박정길; 박성희; 고승계; 고승범; 박재병
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-01-11

Abstract

본 발명은 영상촬영부를 통해 큐대와 당구공이 놓인 당구대를 촬영하고, 촬영한 영상정보로부터 당구공 및 큐대를 식별하여 큐대의 직선운동방향을 검출하여 큐대의 직선운동방향에 따른 당구공이 이동될 이동예측경로를 당구대 상면에 투영하며, 당구공이 이동할 경로방향을 탐색 및 스트록방법을 계산하여 디스플레이할 수 있는 실시간 당구 보조 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 영상촬영부를 통해 촬영된 영상 내의 당구공 및 큐대를 식별하고, 큐대의 직선운동방향에 대응하는 당구공의 이동예상경로를 식별하여 당구대 상면에 이동예상경로를 투영함으로써, 사용자가 타구하고자 하는 코스를 실시간으로 확인할 수 있는 효과가 있다.

Description

실시간 당구 보조 시스템{REAL TIME BILLIARD ASSISTANT SYSTEM}

본 발명은 실시간으로 당구게임을 보조하기 위한 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상촬영부를 통해 큐대와 당구공이 놓인 당구대를 촬영하고, 촬영한 영상정보로부터 당구공 및 큐대를 식별하여 큐대의 직선운동방향을 검출하여 큐대의 직선운동방향에 따른 당구공이 이동될 이동예측경로를 당구대 상면에 투영하며, 당구공이 이동할 경로방향을 탐색 및 스트록방법을 계산하여 디스플레이할 수 있는 실시간 당구 보조 시스템에 관한 것이다.

최근 노령화 시대가 본격화되고, 사람들이 일상생활에서의 더 나은 삶을 위하여 생활 체육에 대한 관심과 지원이 확대되고, 이에 따라 사용자수가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 관심의 증가에 따라 당구는 남녀노소 누구나 즐길 수 있는 생활 체육으로 자리매김 해왔다.

당구는 근력을 많이 요구하지 않아도 운동효율이 높은 스포츠로써, 여성과 노인에게 효과적인 스포츠이지만, 당구의 특성상 물리적 계념과 수학적 계산이 요구됨에 따라 단순 흥미만으로는 즐길 수 없는 문제점이 발생된다. 실제 당구장을 이용하는 사람들을 보더라도 대다수가 젊은 남자들이 이용하고 있는 실정이다. 따라서 당구의 높은 입문의 장벽을 타파할 수 있도록 당구에 대한 관심과 흥미를 불러 일으킬 수 있는 대안이 필요하다.

이에 한국 등록특허 10-0970924호(이하 '선행문헌'이라 칭함)는 당구교습 프로그램이 당구대 단말에 저장되고 당구대 상부에는 좌표추출부와 가이드부가 구비되어 당구공 및 큐대의 3차원 위치정보에 근거하여 이동할 순서의 당구공을 식별하고 이동할 당구공의 바람직한 경로정보 및 타법정보를 당구대 단말로부터 추출하고, 가이드 경로를 레이저빔 등으로 당구대에 표시하고 음성으로 타법을 가이드할 뿐 아니라, 오프라인에서 본인 또는 타인에 의해 이동되었던 당구공의 경로를 온라인 상에서 3D동영상 시뮬레이션으로 재현함으로써 보다 효과적으로 구력을 향상시킬 수 있고, PC와 인터넷에 익숙한 세대를 대상으로 당구서비스에 대한 관심을 집중시킬 수 있는 인터넷을 이용한 당구 통합서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 둘째, 본인 및 타인의 타구 경로 및 큐대의 움직임을 3D 동영상 시뮬레이션으로 제공함으로써, 지역 및 시간적인 제한 없이 실시간 및 과거에 행해진 경기를 온라인상으로 재현하여 PC 및 인터넷에 익숙한 세대의 고객을 창출할 수 있는 효과가 있다.

하지만 선행문헌은 단순히 당구공을 인식하여 3차원 동영상 시뮬레이션의 타구경로를 제공하는 시스템으로써, 사용자는 실제 당구공을 타구하고자 하는 타구경로에 대한 가이드를 제공받을 수 없는 문제점이 있다.

한국 등록특허 10-0970924호(명칭 : 인터넷을 이용한 당구 통합서비스 시스템 및 방법, 등록일 : 2010.07.12)

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 영상촬영부를 통해 촬영된 영상 내의 당구공 및 큐대를 식별하고, 큐대의 직선운동방향에 대응하는 당구공의 이동예상경로를 식별하여 당구대 상면에 이동예상경로를 투영할 수 있는 실시간 당구 보조 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 식별된 당구공 위치에 대응하는 경로정보와 경로정보에 대응되는 당점, 두께, 세기, 치는 방식 등의 스트록방법을 디스플레이할 수 있는 실시간 당구 보조 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 큐대의 직선운동방향에 따른 사용자 위치를 식별하여, 사용자 위치에 맞게 영상출력부의 회전이 가능한 실시간 당구 보조 시스템을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 실시간 당구 보조 시스템은 큐대 및 수구와 적구를 포함하는 당구공이 놓인 당구대를 촬영하기 위한 영상촬영부와 상기 영상촬영부에서 촬영된 영상을 기초로 상기 당구공 및 상기 큐대를 식별하기 위한 객체식별부, 상기 객체식별부를 통하여 식별된 상기 당구공의 위치를 좌표화하는 좌표판별부, 상기 당구공의 좌표와 상기 큐대의 손잡이로부터 팁에 이르는 방향을 검출하여 상기 큐대의 직선운동방향을 검출하기 위한 방향검출부 및 상기 큐대의 상기 검출된 직선운동방향에 따라 타격된 상기 당구공이 이동될 이동예측경로를 예상하기 위한 경로예상부를 포함하는 시뮬레이터 및 상기 시뮬레이터로부터 전송받은 상기 당구공의 이동예측경로를 상기 당구대의 상면에 투영하기 위한 영상투영부를 포함한다.

본 발명에 따른 상기 객체식별부는 상기 영상촬영부를 통하여 촬영된 상기 영상을 색조, 채도 및 명함의 세 가지 형태로 색상이 표시될 수 있도록 변환하며, 변환된 영상을 라벨링(labeling)영상처리를 통하여 노이즈를 제거한 후, 상기 당구공 및 상기 큐대(400)를 식별한다.

본 발명에 따른 상기 시뮬레이터는 상기 인식된 당구공의 좌표에 따라 상기 당구공 중 상기 수구를 이동시킬 적어도 하나의 경로방향을 탐색하며, 상기 경로방향 중 어느 하나에 대응되는 당점, 상기 수구와 적구간 충돌되는 두께, 상기 수구를 칠 때 필요한 세기 및 치는 방식이 포함된 스트록방법을 계산하는 경로추출부, 상기 경로추출부를 통하여 도출된 상기 경로방향 및 스트록방법을 디스플레이하기 위한 영상출력부, 상기 큐대의 상기 인식된 직선운동방향을 기준으로 사용자의 위치를 식별하기 위한 사용자위치식별부, 상기 영상출력부를 상기 사용자위치식별부를 통하여 식별된 사용자의 위치에 따라 회전시키기 위한 영상출력제어부, 임의로 설정된 특정영역이 상기 인식된 상기 수구의 색상분포가 밀집된 영역으로 이동되어 상기 수구의 위치변화를 추적하기 위한 객체추적부 및 상기 수구의 이동 경로 및 상기 적구와의 충돌을 인식하여 점수 획득 및 실패를 계산하기 위한 포인트계산부를 더 포함한다.

본 발명은 영상촬영부를 통해 촬영된 영상 내의 당구공 및 큐대를 식별하고, 큐대의 직선운동방향에 대응하는 당구공의 이동예상경로를 식별하여 당구대 상면에 이동예상경로를 투영함으로써, 사용자가 타구하고자 하는 코스를 실시간으로 확인할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 당구공 위치에 대응하는 경로정보와 경로정보에 대응되는 당점, 두께, 세기, 치는 방식 등의 스트록방법을 디스플레이함으로써, 당구의 학습을 통해 흥미를 유발시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 큐대의 직선방향에 따른 사용자 위치를 식별하여, 사용자 위치에 맞게 영상출력부의 회전이 가능함으로써, 사용자가 영상정보를 쉽고 편하게 제공받을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시간 당구 보조 시스템의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시간 당구 보조 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 사용자 인식에 따른 영상출력부의 제어를 설명하기 위한 실시간 당구보조 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 객체인식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 영상출력부의 출력화면의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 영상추적방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 실시간 당구 보조 시스템의 실시예를 나타내는 도면이다. 도 1을 살펴보면, 실시간 당구 보조 시스템은 영상촬영부(1000), 시뮬레이터(2000), 영상투영부(3000) 및 영상출력부(4000)를 포함할 수 있다.

영상촬영부(1000)는 큐대(400) 및 수구(100)와 적구(200, 300)를 포함하는 당구공이 놓인 당구대(500)를 촬영하기 위한 장치이다. 따라서 영상촬영부(1000)는 영상촬영이 가능한 카메라(camera) 또는 캠(cam) 등의 장치로 구성될 수 있다. 영상촬영부(1000)를 통해 촬영되는 영역은 영상촬영부(1000)가 설치되는 위치 내지 설치각도 등에 따라 변경될 수 있다. 한편, 화면배율, 해상도 등과 같은 영상촬영부(1000)의 하드웨어적 기능(제품 사양)에 따라 변경될 수 있다. 영상촬영부(1000)는 당구대(500)의 모든 영역을 촬영가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

시뮬레이터(2000)는 영상촬영부(1000)에서 촬영된 영상을 전송받아, 이를 기초로 당구공 및 큐대(400)를 식별한다. 또한, 큐대(400)의 직선방향에 따라 당구공이 이동될 이동예측경로를 예상하기 위한 장치이다. 또한, 시뮬레이터(2000)는 식별된 당구공의 위치에 따라 당구공을 이동시킬 경로방향을 탐색하고, 경로방향에 따른 스트록방법을 계산한다. 또한, 시뮬레이터(2000)는 큐대(400)의 직선방향에 따른 사용자의 위치를 식별하여, 영상출력부(4000)의 방향을 조절한다. 시뮬레이터(2000)의 각 기능에 대해서는 후술하여 자세히 설명한다.

한편, 시뮬레이터(2000)는 영상촬영부(1000), 영상투영부(3000) 및 영상출력부(4000)와 유/무선으로 연결되어 정보를 송수신하게 된다. 정보를 유/무선으로 송수신하는 방법 내지 장치는 공지된 기술로써, 본 명세서에서는 설명을 생략하도록 한다. 예를 들면, 근거리 유/무선 통신 방식을 사용할 수 있다.

영상투영부(3000)는 시뮬레이터(2000)에 의해 예상된 이동예측경로(L)를 당구대(500)의 상면에 투영하기 위한 장치이다. 이동예측경로(L)는 영상투영부(3000)로부터 빛으로 출력되는 가상의 선으로써, 사용자는 당구대(500)에 투영된 가상의 선을 통해 현재 큐대의 위치에 따른 수구(100)의 이동경로를 알 수 있게 된다.

도 1과 같이 영상투영부(3000)는 당구대(500)의 상면에 영상의 투영이 가능하도록 당구대(500)와 일정거리 떨어진 천장에 부착한다. 영상투영부(3000)는 영상의 투영이 가능한 빔 프로젝터(beam projecter)로 구성되는 것이 바람직하다. 당구공은 3구, 4구, 포켓볼과 같이 적어도 하나 이상으로 구성됨에 따라 복수의 객체가 인식될 수 있다.

영상출력부(4000)는 당구공 중 수구(100)의 위치에 따라 수구(100)를 이동시킬 적어도 하나의 경로방향과 경로방향에 대응하는 경로방향 중 어느 하나에 대응되는 당점, 수구(100)와 적구(200, 300) 중 어느 하나와 충돌되는 두께, 수구(100)를 칠 때 필요한 세기 및 치는 방식이 포함된 스트록방법을 디스플레이하기 위한 장치이다. 영상출력부(4000)는 영상출력이 가능한 LED 모니터, LCD 모니터 등과 같이 영상출력가능한 장치로 구성된다.

당구대(500)은 테이블(table)의 형태로 구성되며, 일반적인 당구대의 규격은 가로, 세로 1,422mm X 2,844mm의 크기로 형성된다.

도 1은 당구 게임의 한 종류인 3구를 예를 들어 설명한 도면으로써, 3구는 수구(100)와 제1 적구(200), 제2 적구(300)를 포함한다. 수구(100)는 사용자가 타격하는 공(cue ball)이며, 적구는 수구(100)로 맞춰야 할 두 개의 공이다. 따라서 사용자는 큐대(400)를 통해 수구(100)를 쳐서 제1 적구(200)와 제2 적구(300)를 맞출 경우 점수가 인정된다. 여기서 수구(100)와 처음 충돌되는 공은 제1적구(200)이며, 2차로 충돌되는 공은 제2적구(300)이다. 제1 및 제2적구를 통칭하여, 적구로 지칭한다. 당구 게임의 종류에 따라 적구의 수가 늘어날 수 있음은 당연하다.

도 2 내지 3을 통해 본 발명에 따른 시간 당구 보조 시스템을 설명한다.

도 2와 같이, 실시간 당구 보조 시스템의 영상촬영부(1000), 영상투영부(3000), 영상출력부(4000)는 전술한 바 있다.

시뮬레이터(2000)는 영상변환부(2010), 오차보정부(2020), 객체식별부(2030), 좌표판별부(2040), 방향검출부(2050), 경로예상부(2060), 경로추출부(2070), 객체추적부(2080), 포인트계산부(2090)를 포함할 수 있다.

이하 시뮬레이터의 기능을 순차적으로 설명하도록 한다.

[영상 좌표계 변환]

영상변환부(2010)는 영상촬영부(1000)를 통해 촬영된 영상을 3차원의 좌표계의 영상으로 변환하기 위한 장치이다. 영상변환부(2010)는 카메라좌표계, 영상픽셀좌표계 및 당구대의 좌표계를 기 설정된 방식으로 적용하여 3차원의 좌표계의 영상으로 변환한다.

영상촬영부(1000)를 통해 촬영되는 영상은 3차원의 실제 영상을 2차원의 영상으로 촬영한다. 예를 들어, 고속도로의 길은 실제로는 일직선으로 구성되어 있지만 영상을 통해 촬영되는 화면으로는 사선의 형태로 보이게 된다. 따라서 사선으로 보이는 2차원 영상을 실제로 구성된 일직선의 3차원의 좌표계로 변환할 필요가 있다. 따라서 영상변환부(2010)는 영상촬영부(1000)를 통해 촬영된 영상과 실제 당구대(500)에 위치한 객체간의 오차를 없애기 위해 2차원의 좌표계로 촬영된 영상을 3차원의 좌표계의 영상으로 변환한다.

여기서 카메라좌표계는 영상촬영부(1000)를 기준으로 하는 좌표계이고, 영상픽셀좌표계는 실제로 출력되는 영상의 좌표계이며, 당구대의 좌표계는 영상촬영부를 통해 실제로 촬영되는 당구대(500)의 좌표계이다.

일반적으로 사용되는 월드 좌표계는 지면이 XY평면이 되며, 위쪽이 Z이며, 카메라 좌표계(Camera Coordinate System)는 영상촬영부(1000)의 광학측 방향이 Zc, 오른쪽이 Xc, 아래쪽 Yc가 된다. 카메라 좌표계의 기호는 월드좌표계와 구분하기 위해 아랫첨자 c를 사용한다.

영상픽셀좌표계(Pixel Image Coordinate System)는 실제 눈으로 보는 영상에 대한 좌표계로서 이미지의 왼쪽상단 모서리를 원점, 오른쪽 방향을 x축 증가방향, 아래쪽 방향을 y측 증가방향으로 사용한다. 기하학적으로 볼 때, 3차원의 공간상의 한 점 P = (X,Y,Z)는 카메라의 초점을 지나서 이미지 평면의 한 점 Pimg = (x, y)에 투영(projection)된다. 또한, 점 P와 점 Pimg를 잊는 선(ray) 상에 있는 모든 3차원의 점들은 모두 Pimg로 투영된다.

당구대의 좌표계는 당구대(500)를 기준으로 하는 좌표계이다.

이러한 카메라좌표계, 영상픽셀좌표계, 당구대의 좌표계를 설정한 후, Homogeneous transform 좌표변환을 통해 3차원의 좌표계로 변환한다. Homogeneous 좌표는 (X, Y, Z)를 (X, Y, Z, 1) 나 (wX, wY, wZ, w)로 표현하는 좌표이다.

[당구공 및 큐대 식별]

객체식별부(2030)는 영상을 색조, 채도 및 명함의 세 가지 형태로 색상이 표시될 수 있도록 변환하며, 변환된 영상을 라벨링(labeling)영상처리를 통하여 노이즈를 제거한 후, 당구공 및 큐대(400)를 식별하기 위한 장치이다.

여기서 색상(hue), 채도(Saturation), 명도(Value)의 3가지 성분으로 색을 표현한 것을 HSV컬러공간이라 한다. HSV컬러공간에서 색상(hue)은 가시광선 스펙트럼을 0°~360°고리모양으로 배치한 색상환에서 가장 파장이 긴 빨강을 0°로 하였을 때 상대적인 배치 각도를 의미한다. 채도(Saturation)는 특정 색상의 진한 정도를 의미한다. 명도(Value)는 흰색을 100%, 검정을 0%와 같이 밝기를 의미한다. 이러한 HSV컬러는 0~255 사이의 값으로 표현되며, H값은 특정 색상의 인덱스값을 나타내고, S값은 0이면 무채색, 255이면 선명한 색임을 나타내며, V값은 작을수록 어둡고 클수록 밝은 색을 나타낸다.

객체식별부(2030)는 HSV 컬러공간으로 구성된 영상을 이진화하여 당구공을 인식하기 위해 인접한 화소에 같은 번호(label)을 붙여서 그룹을 형성한다. 이러한 작업을 라벨링(labeling)이라 한다. 라벨링(labeling)을 통한 영상처리는 공지된 기술로써, 다음의 예를 통해 라벨링(labeling)을 통해 당구공 및 큐대(400)를 식별하는 방법에 대해 설명한다. 라벨링(labeling)을 통해 먼저 영상에서 검출할 화소(픽셀)까지 차례로 검사한다. 화소(픽셀)의 검출을 위해 255(흰색)값을 가지고 진행하며, 화소(픽셀)가 검출시 검색된 포인터를 저장한다. 화소(픽셀)이 검출된 좌표지점에 특정 번호를 지정하며, 검출 좌표지점에서 상하좌우로 좌표를 검색하여 인접해 있는 화소(픽셀)에 모두 같은 번호(label)을 붙이게 된다. 한편, 연결되지 않은 다른 화소에는 다른 번호(label)을 붙인다. 따라서 지정된 특정 번호(label)을 하나의 당구공으로 인식하게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 당구공의 식별을 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 좌측을 살펴보면, 라벨링(labeling)이 적용 전 영상으로 바닥이 흰색으로서 윗부분에 당구대(500)외의 영역이 검출된 모습을 확인할 수 있다. 반면, 도 3의 우측을 살펴보면, 라벨링(labeling)을 적용하여 바닥의 label은 잡음으로 판단하고 제거하여 당구대(500)에서 당구공을 검출한 것을 살펴볼 수 있다.

또한, 객체식별부(2030)에 의해 당구공 및 큐대(400)의 식별을 명확히 하기 위해 영상을 보정한다. 이에 오차보정부(2020)는 객체식별부(2030)를 통해 인식된 당구공의 윤곽선을 이루는 고주파 영역을 제한하여 당구공의 윤곽선을 보정한다. 또한, 오차보정부(2020)는 영상의 밝기 분포를 재분배하여 영상의 명암을 균일하게 조절한다. 이미지가 갑자기 변화되는 부분이 고주파 영역이며, 오차보정부(2020)에 의해 고주파 영역을 제안함으로써, 특정 위치를 부각시킬 수 있는 효과를 볼 수 있다. 또한, 오차보정부(2020)가 영상의 밝기 분포를 재분배함으로써, 빛과 같은 외부요인에 대한 영향을 줄일 수 있다. 고주파 영역을 제한하기 위해 가우시안 블러(Gaussian blur)가 사용될 수 있으며, 영상의 밝기 분포의 재분배는 영상 평활화(Histogram Equalized)와 같은 방식이 사용될 수 있다.

한편, 라벨링의 형태가 직선으로 이루어질 경우, 객체식별부(2030)는 직선의 형태를 가지는 라벨링을 큐대(400)로 인식하게 된다.

[이동 경로 예상]

좌표판별부(2040)는 객체식별부(2030)에 의해 식별된 당구공의 위치를 좌표화한다. 방향검출부(2050)는 당구공의 좌표와 큐대(400)의 손잡이(420)로부터 팁(410)에 이르는 방향을 검출하여 큐대(400)의 직선운동방향을 검출한다. 손잡이(420)는 사용자가 큐대(400)를 잡기 위한 부분이며, 팁(410)은 큐대(400)가 당구공을 때릴 때, 큐대(400)의 끝에 부착되어 물리적으로 접촉되는 부분이다.

객체식별부(2030)는 당구공과 큐대(400)의 식별이 가능하지만, 큐대(400)가 이동되는 방향은 검출할 수 없다. 따라서 당구공의 무게중심을 판별하여 당구공의 중심 위치좌표를 식별하며, 큐대(400)의 중심좌표방향의 벡터를 검출하여 큐대(400)가 진행하고자 하는 직선운동방향을 검출하게 된다. 이러한 직선운동방향을 검출함으로써, 큐대(400)에 의해 당구공이 이동될 위치가 파악된다. 한편, 당구공의 중심좌표를 확인하기 위하여 무게중심 판별법 영상처리 기술이 사용될 수 있다.

경로예상부(2060)는 검출된 직선방향에 따라 당구공이 이동될 이동예측경로(L)를 예상한다. 도 1을 살펴보면, 당구대(500)의 상면에 이동예측경로(L)가 투영된 것을 확인할 수 있다. 따라서 큐대(400)를 통해 수구(100)를 쳤을 때, 수구(100)가 이동되는 경로가 예측된다. 이동예측경로(L)는 분리각, 반사각 및 회전각 이론에 따라 생성된다. 따라서 큐대(400)를 통해 수구(100)를 때리는 당점과 수구(100)가 적구(200, 300)와 충돌하거나 당구대의 벽(당구에서는 쿠션)을 맞았을 경우에 따른 예측경로가 예상된다.

[경로추출 및 안내]

경로추출부(2070)는 객체인식부(2030)에 의해 인식된 당구공의 좌표에 따라 수구(100)를 이동시킬 적어도 하나의 경로방향을 탐색하며, 경로방향에 대응하는 스트록방법을 계산한다. 경로방향은 분리각, 반사각, 회전각 중 어느 하나를 통해 수구(100)를 이동시킬 방향을 탐색하게 된다. 또한, 스트록방법은 경로방향 중 어느 하나에 대응되는 당점, 수구(100)와 적구(200, 300)간 충돌되는 두께, 수구(100)를 칠 때 필요한 세기 및 치는 방식이 포함된다. 스트록(stroke)은 공을 치는 타법, 치기 등을 의미하는 사용되는 용어로써, 당구에서는 큐대(400)를 통해 당구공을 치는 행위를 의미한다.

이러한 경로방향을 탐색하고 스트록방법을 계산하기 위해, 파이브 앤 하프 시스템 및 플러스 시스템 등을 통해 적용된 정보를 통해 알고리즘을 생성하고 경로추출부(2070)에 설치된다. 따라서 알고리즘에 따라 실제 당구에서 큐대(400)의 스트록방법에 의해 당구공이 이동되어지는 경로를 추출하게 된다.

영상출력부(4000)는 경로추출부(2070)를 통하여 도출된 경로방향 및 스트록방법을 디스플레이하기 한다. 도 5는 본 발명에 따른 영상출력부(4000)의 출력화면의 실시예를 나타내는 도면이다. 도 5를 살펴보면 영상출력부(4000)는 현재 당구공의 위치로부터 포인트 획득이 가능한 2개의 경로가 출력된 것을 확인할 수 있다. 이러한 경로는 사용자에 의해 개수가 변경될 수 있으며, 확률적으로 포인트 획득이 높은 순으로 우선순위를 정하여 출력하게 된다. 또한, 당구공을 경로에 맞게 이동시키기 위하여 당점, 세기, 두께가 표시된 것을 확인할 수 있다. 도 5의 경우, 첫 번째 경로로 당구공을 이동시키고자 한다면 수구(100)의 우측 상단을 조금 세게 쳐서 제1 적구(200)를 얇게 맞출 경우, 제2 적구(300)도 맞출 수 있는 경로이다.

[사용자 위치에 따른 영상출력부 회전]

도 3을 살펴보면, 실시간 당구 보조 시스템은 영상촬영부(1000), 시뮬레이터(2000), 영상출력제어부(4010), 영상출력부(4000)를 포함한다. 영상촬영부(1000), 시뮬레이터(2000), 영상출력부(4000)는 전술한 바와 동일하다. 다만 시뮬레이터(2000)에 사용자위치식별부(2100)가 더 포함된다.

사용자위치식별부(2100)는 방향검출부(2050)에 의해 인식된 직선운동방향을 기준으로 사용자의 위치를 식별하기 위한 장치이다. 방향검출부(2050)에 인식된 직선운동방향은 사용자가 수구(100)를 치고자 하는 방향이다. 따라서 방향검출부(2050)에 의해 인식된 큐대(400)의 직선운동방향과 반대의 위치에 사용자가 위치하게 된다. 따라서 사용자위치식별부(2100)는 직선운동방향과 반대에 방향에 사용자가 위치하고 있다고 식별하게 된다.

영상출력제어부(4010)는 영상출력부(4000)를 사용자위치식별부(2100)를 통하여 식별된 사용자의 위치에 따라 회전시킨다. 영상출력제어부(4010)는 영상출력부(4000)를 회전시키기 위해 서보모터 등과 같이 회전이 가능한 장치로 구성된다. 영상출력제어부(4010)에 의해 사용자가 위치하는 방향으로 영상출력부(4000)가 자동으로 회전됨으로써 사용자는 편하게 화면을 볼 수 있게 된다.

[경로 추적 및 포인트 계산]

객체추적부(2080)는 인식된 수구(100)의 색상분포가 밀집된 영역으로 이동되어 수구(100)의 위치변화를 추적한다. 수구(100)의 색상분포가 밀집된 영역으로 이동하기 위하여 먼저 임의의 특정 영역을 설정한다. 임의의 특정 영역은 사용자에 의해 설정되는 픽셀이며, 수구(100)의 색상분포가 밀집된 영역으로 이동되어 진다. 도 6에 도시된 밀집 영역은 수구(100)가 이동됨에 따라 수구(100)의 색상분포가 밀집된 영역을 의미한다. 따라서 객체추적부(2080)는 큐대(400)에 의해 수구(100)가 이동되면, 실시간으로 수구의 색상분포가 밀집된 영역을 식별하여 수구(100)를 추적하게 된다. 수구(100)의 추적에 따라, 수구(100)가 당구대(500)의 벽(큐션)에 맞았는지 적구(200, 300)에 맞았는지 여부를 확인할 수 있다.

포인트계산부(2090)는 수구(100)의 이동 경로 및 제1 적구(200)와 제2 적구(300)의 충돌을 인식하여 점수 획득 및 실패를 계산하기 위한 장치이다. 포인트계산부(2090)는 객체추적부(2080)에 의해 수구(100)가 제1 적구(200) 및 제2 적구(300)와 충돌한 것으로 판단하면 점수를 획득한 것으로 판단하게 된다. 점수가 획득되면 점수획득에 따른 음성이 출력될 수 있으며, 영상출력부(4000)에 점수 획득에 대한 알림표시를 한다. 포인트계산부(2090)는 자동으로 포인트를 계산하며, 점수는 영상출력부(4000)에 의해 출력된다.

100 : 수구 200 : 제1 적구
300 : 제2 적구 400 : 큐대
410 : 팁 420 : 손잡이
500 : 당구대 1000 : 영상촬영부
2000 :시뮬레이터 2010 : 영상변환부
2020 : 오차보정부 2030 : 객체식별부
2040 : 좌표판별부 2050 : 방향검출부
2060 : 경로예상부 2070 : 경로추출부
2080 : 객체추적부 2090 : 포인트계산부
2100 : 사용자위치식별부 3000 : 영상투영부
4000 : 영상출력부 4010 : 영상출력제어부

Claims

큐대 및 수구와 적구를 포함하는 당구공이 놓인 당구대를 촬영하기 위한 영상촬영부;
상기 영상촬영부에서 촬영된 영상을 기초로 상기 당구공 및 상기 큐대를 식별하기 위한 객체식별부; 상기 객체식별부를 통하여 식별된 상기 당구공의 위치를 좌표화하는 좌표판별부; 상기 당구공의 좌표와 상기 큐대의 손잡이로부터 팁에 이르는 방향을 검출하여 상기 큐대의 직선운동방향을 검출하기 위한 방향검출부; 및 상기 큐대의 상기 검출된 직선운동방향에 따라 타격된 상기 당구공이 이동될 이동예측경로를 예상하기 위한 경로예상부;를 포함하는 시뮬레이터; 및
상기 시뮬레이터로부터 전송받은 상기 당구공의 이동예측경로를 상기 당구대의 상면에 투영하기 위한 영상투영부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 당구 보조 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 객체식별부는 상기 영상촬영부를 통하여 촬영된 상기 영상을 색조, 채도 및 명함의 세 가지 형태로 색상이 표시될 수 있도록 변환하며, 변환된 영상을 라벨링(labeling)영상처리를 통하여 노이즈를 제거한 후, 상기 당구공 및 상기 큐대(400)를 식별하는 것을 특징으로 하는 실시간 당구 보조 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 시뮬레이터는
상기 인식된 당구공의 좌표에 따라 상기 당구공 중 상기 수구를 이동시킬 적어도 하나의 경로방향을 탐색하며, 상기 경로방향 중 어느 하나에 대응되는 당점, 상기 수구와 적구간 충돌되는 두께, 상기 수구를 칠 때 필요한 세기 및 치는 방식이 포함된 스트록방법을 계산하는 경로추출부; 및
상기 경로추출부를 통하여 도출된 상기 경로방향 및 스트록방법을 디스플레이하기 위한 영상출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 당구 보조 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 시뮬레이터는
상기 큐대의 상기 인식된 직선운동방향을 기준으로 사용자의 위치를 식별하기 위한 사용자위치식별부; 및
상기 영상출력부를 상기 사용자위치식별부를 통하여 식별된 사용자의 위치에 따라 회전시키기 위한 영상출력제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 당구 보조 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 시뮬레이터는
임의로 설정된 특정영역이 상기 인식된 상기 수구의 색상분포가 밀집된 영역으로 이동되어 상기 수구의 위치변화를 추적하기 위한 객체추적부; 및
상기 수구의 이동 경로 및 상기 적구와의 충돌을 인식하여 점수 획득 및 실패를 계산하기 위한 포인트계산부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 당구 보조 시스템.