KR101841427B1 - 이동궤적추적장치, 이동궤적추적방법 및 이를 이용한 슈팅시뮬레이션 장치 - Google Patents

이동궤적추적장치, 이동궤적추적방법 및 이를 이용한 슈팅시뮬레이션 장치 Download PDF

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Abstract

본 출원은 이동궤적추적장치, 이동궤적추적방법 및 이를 이용한 슈팅시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치는, 사용자가 힘을 인가한 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도 또는 스핀방향을 포함하는 운동정보를 측정하는 측정카메라; 상기 운동하는 공에 대하여, 기 설정된 측정지점 또는 측정시점에서의 3차원 운동좌표를 측정하는 좌표감지부; 상기 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치하고, 기 설정된 영상자료가 출력되는 스크린; 및 상기 운동정보 및 운동좌표를 이용하여 상기 공의 이동궤적을 계산하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

이동궤적추적장치, 이동궤적추적방법 및 이를 이용한 슈팅시뮬레이션 장치 {Apparatus and method for tracking an object and apparatus for shooting simulator}
본 출원은 이동궤적추적장치, 이동궤적추적방법 및 이를 이용한 슈팅시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 이동하는 물체의 이동궤적을 정확하게 추적할 수 있는 이동궤적추적장치, 이동궤적추적방법 및 이를 이용한 슈팅시뮬레이션 장치에 관한 것이다.
최근 여가시간의 증가와 함께, 건강증진에 대한 사람들의 관심이 높아지고 있으며, 이로 인해 다양한 스포츠를 즐기는 사람들이 늘어나고 있다. 특히, 최근에는 스크린 골프나 스크린 야구 등 다양한 감지 센서를 이용하여 사용자와의 상호작용을 수행하는 스포츠 시뮬레이터가 개발되어, 실내에서도 편리하게 스포츠를 즐기는 것이 가능하게 되었다.
일반적으로, 스포츠에 입문하여 자세 및 동작을 습득하는 경우에는, 교재나 입문선배의 도움, 레슨프로 등으로부터 교습을 받는 방식으로 이루어진다. 그러나, 이러한 경우 자세나 동작에 대한 과학적인 분석이 수행되지 않으므로 체계적인 교습이 어려우며, 정확한 자세나 동작을 체득하는데 오랜시간이 걸리게 된다.
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등록특허공보 제10-1412505호, (2014.06.26)
본 출원은, 이동하는 물체의 이동궤적을 정확하게 추적할 수 있는 이동궤적추적장치, 이동궤적추적방법 및 이를 이용한 슈팅시뮬레이션 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치는, 사용자가 힘을 인가한 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도 또는 스핀방향을 포함하는 운동정보를 측정하는 측정카메라; 상기 운동하는 공에 대하여, 기 설정된 측정지점 또는 측정시점에서의 3차원 운동좌표를 측정하는 좌표감지부; 상기 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치하고, 기 설정된 영상자료가 출력되는 스크린; 및 상기 운동정보 및 운동좌표를 이용하여 상기 공의 이동궤적을 계산하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 측정카메라는, 상기 공의 운동시작을 감지하는 운동감지카메라; 상기 공의 운동속도를 측정하는 속도감지카메라; 및 상기 공의 스핀방향 또는 스핀속도를 측정하는 스핀감지카메라를 포함할 수 있다.
여기서 상기 좌표감지부는, 외부로부터 가해지는 충격을 감지하는 복수의 충격감지센서들이 매트릭스 형태로 연결되며, 외부로부터 충격이 인가되면 상기 충격을 감지한 충격감지센서의 위치 및 충격량을 포함하는 충격감응데이터를 생성하는 충격감지매트릭스일 수 있으며, 상기 충격감지매트릭스는 상기 스크린상에 설치될 수 있다.
여기서 상기 좌표감지부는, 상기 스크린과 평행하게 형성되는 측정평면의 가로축과 세로축에 설치되는 적외선 센서바이고, 상기 적외선 센서바는 각각 복수의 적외선 수신부와 적외선 발신부를 포함하여, 상기 공이 상기 측정평면을 통과할 때, 상기 공에 의하여 적외선을 수신하지 못하는 적외선 수신기의 가로축과 세로축 좌표를 이용하여, 상기 운동좌표를 검출할 수 있다.
여기서 상기 좌표감지부는, 상기 스크린과 평행한 측정평면을 촬영하는 좌표측정카메라; 및 상기 좌표측정카메라가 측정한 영상 중에서, 기 설정된 측정시점에 위치하는 상기 공의 좌표를 이미지프로세싱을 통하여 추출하는 이미지프로세싱부를 포함할 수 있다.
여기서 상기 제어부는, 상기 운동정보를 이용하여 1차 이동궤적을 계산하고, 상기 1차 이동궤적을 상기 운동좌표로 보정하여 최종이동궤적을 계산할 수 있다.
여기서 상기 스크린은, 상기 공의 최종이동궤적, 상기 최종이동궤적에 따라 도달한 상기 공의 위치 또는 상기 사용자가 설정한 상기 공의 목표위치를 포함하여 출력할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 이동궤적추적장치는, 사용자가 힘을 인가한 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도 또는 스핀방향을 포함하는 운동정보를 측정하는 측정카메라; 상기 운동하는 공에 대하여, 기 설정된 측정지점 또는 측정시점에서의 제1 운동좌표를 측정하는 좌표감지부; 상기 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치하여 기 설정된 영상자료를 출력하고, 상기 공이 충격하면 매트릭스 형태로 연결된 복수의 충격감지센서를 이용하여 상기 충격된 공의 제2 운동좌표를 측정하는 충격감지스크린; 및 상기 제1 운동좌표, 제2 운동좌표 및 운동정보를 이용하여, 상기 공의 이동궤적을 계산하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 슈팅 시뮬레이션 장치는, 축구공이 놓이는 초기위치 상에 축구공의 존재 여부를 감지하여 준비신호를 출력하는 축구공인식센서; 사용자가 키킹한 상기 축구공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도 또는 스핀방향을 포함하는 운동정보를 측정하는 측정카메라; 상기 운동하는 축구공에 대하여, 기 설정된 측정지점 또는 측정시점에서의 운동좌표를 측정하는 좌표감지부; 상기 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치하는 스크린; 입력되는 제어신호에 따라, 상기 스크린 상에 영상자료를 출력하는 영상출력부; 및 상기 운동정보 및 운동좌표를 이용하여 상기 축구공의 이동궤적을 계산하고, 상기 영상자료에 축구 골대 및 골키퍼를 포함하는 축구장 영상과, 상기 축구공의 이동궤적이 포함되도록 제어하며, 상기 축구 골대, 골키퍼의 위치 및 상기 이동궤적에 따라, 상기 사용자의 득점여부를 판별하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적측정방법은, 이동궤적측정장치가 공의 운동시작을 감지하는 운동감지단계; 이동궤적측정장치가 상기 공의 운동을 촬영하여 상기 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도 또는 스핀방향을 포함하는 운동정보를 측정하는 운동정보측정단계; 이동궤적측정장치가 기 설정된 지점 또는 시점에 따른 상기 공의 3차원 운동좌표를 측정하는 운동좌표측정단계; 및 이동궤적측정장치가 상기 운동정보 및 운동좌표를 이용하여 상기 공의 이동궤적을 계산하는 이동궤적측정단계를 포함할 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치, 이동궤적추적방법 및 이를 이용한 슈팅시뮬레이션 장치에 의하면, 이동하는 물체에 대한 이동궤적을 특정지점에서 측정한 3차원 좌표를 이용하여 보정하는 것이 가능하다. 따라서, 이동하는 물체의 이동궤적을 정확하게 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치, 이동궤적추적방법 및 이를 이용한 슈팅시뮬레이션 장치에 의하면, 사용자에게 사실감이 높은 시뮬레이션을 제공할 수 있다. 특히, 축구경기 중의 프리킥이나 페널티킥 등에 대한 사실감 높은 시뮬레이션을 제공할 수 있으므로, 사용자의 기량 향상에 도움을 줄 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치를 나타내는 블록도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 슈팅시뮬레이션장치를 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치의 이동궤적 계산방법을 나타내는 개략도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 적외선 바를 나타내는 개략도이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 슈팅시뮬레이션장치의 영상자료 출력을 나타내는 개략도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 슈팅시뮬레이션장치의 이동궤적을 나타내는 개략도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치를 나타내는 블록도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치는 측정카메라(110), 좌표감지부(120), 영상출력부(130), 스크린(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
이하 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치를 설명한다.
측정카메라(110)는 사용자가 힘을 인가한 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도, 스핀방향 등을 포함하는 운동정보를 측정할 수 있다. 여기서, 사용자는 손, 발 등 신체부위를 이용하거나 다양한 종류의 도구 등을 이용하여 공에 힘을 인가할 수 있다. 예를들어, 사용자는 공을 던지거나 발로 찰 수 있으며, 골프클럽, 야구배트, 하키채, 테니스 라켓 등 다양한 기구를 이용하여 공에 힘을 인가할 수 있다. 여기서는 사용자가 발로 축구공을 차는 경우를 예로들어 설명하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
사용자가 공을 발로 차는 등의 방식으로 공에 힘을 가하는 경우, 공은 운동을 시작하게 되고, 측정카메라(110)는 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도, 스핀방향 등을 측정할 수 있다. 여기서, 측정카메라(110)는 복수개 설치될 수 있으며, 각각의 측정카메라(110)는 상이한 기능을 수행하는 것일 수 있다. 예를들어, 운동감지카메라는 공의 운동시작을 감지할 수 있으며, 공의 운동이 감지되는 경우에는 제어부(150)로 트리거 신호를 전송하여, 다른 측정카메라(110)가 측정을 시작하도록 할 수 있다. 속도감지카메라는 기 설정된 시간간격 사이에 촬영한 프레임을 출력한 후, 상기 프레임 내에 포함된 공의 이미지의 위치변화를 측정하는 방식으로 공의 운동속도를 측정할 수 있다. 또한, 속도감지카메라는 동일한 방식으로 공의 발사각도나 공의 진행방향 등도 측정할 수 있다. 한편, 스핀감지카메라는 공을 초고속으로 촬영하는 것일 수 있으며, 이를 통하여 공의 스핀방향이나 스핀속도 등을 측정할 수 있다. 측정카메라(110)에서 측정한 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도, 스핀방향 등의 운동정보는 제어부(150)로 전송될 수 있다.
좌표감지부(120)는 운동하는 공에 대하여, 기 설정된 측정지점 또는 측정시점에서의 3차원 운동좌표를 측정할 수 있다. 측정카메라(110)를 이용하여 공의 운동정보를 측정하고 운동정보만을 이용하여 공의 이동궤적 등을 계산할 수 있으나, 이 경우 실제 공의 이동궤적과 비교할 때 오차가 발생하는 경우가 있을 수 있다. 즉, 측정카메라(110)에서 측정한 운동정보 등에 오차가 발생할 수 있으므로, 기 설정된 측정지점 또는 측정시점에서 공의 정확한 3차원 운동좌표를 측정한 후, 이를 이용하여 이동궤적을 보정하도록 할 수 있다.
구체적으로, 좌표감지부(120)는 외부에서 가해지는 충격을 감지하는 충격감지센서들이 매트릭스 형태로 연결되는 충격감지매트릭스로 구현할 수 있다. 즉, 충격감지매트릭스 내에는 복수의 충격감지센서가 그물망의 형태로 서로 연결될 수 있으며, 각각의 충격감지센서에는 해당위치에 대응하는 식별자가 설정되어 있을 수 있다. 따라서, 공이 충격감지매트릭스에 충격하게 되면, 공이 충격한 위치의 충격감지센서들은 각자의 식별자를 포함하는 신호를 전송할 수 있으며, 상기 신호를 이용하여 공이 충격감지매트릭스 상의 어느 위치에 충격하였는지를 나타낼 수 있다. 이때, 상기 신호에는 각각의 충격감지센서에 인가된 충격량에 대한 정보도 함께 포함되어 있을 수 있다. 따라서, 좌표감지부(120)는 충격감지센서의 위치 및 충격량을 포함하는 충격감응데이터를 생성하여 제어부(150)로 전송할 수 있다. 실시예에 따라서는 충격감지매트릭스가 스크린(140) 상에 설치되는 것도 가능하며, 이 경우 스크린(140)을 충격감지스크린으로 활용할 수 있다.
또한, 실시예에 따라서는 좌표감지부(120)가 적외선 센서를 이용하여 적외선 광막을 형성할 수 있으며, 적외선 광막을 이용하여 기 설정된 측정평면을 통과하는 물체의 좌표값을 계산할 수 있다. 구체적으로, 적외선 광막은 스크린(140)과 평행하게 형성되는 측정평면의 가로축과 세로축에 설치되는 적외선 센서바로 구현할 수 있다. 즉, 도4에 도시한 바와 같이, 적외선 센서바는 각각 복수의 적외선 수신부(121)와 적외선 발신부(121)를 포함할 수 있으며, 측정평면 내에 격자형상의 적외선이 그물과 같이 형성되는 적외선 광막을 구현할 수 있다. 따라서, 공이 측정평면을 통과하는 순간, 공에 의하여 적외선을 수신하지 못하는 적외선 수신기들을 검출하는 방식으로, 공이 기 설정된 측정편면을 통과하는 운동좌표를 계산하는 것이 가능하다.
이외에도, 좌표감지부(120)를 좌표측정카메라와 이미지프로세싱부를 이용하여 구현하는 것도 가능하다. 먼저, 좌표측정카메라는 스크린(140)과 평행한 측정평면을 촬영할 수 있으며, 좌표측정카메라가 측정한 영상 중에서 기 설정된 측정시점에서 촬영한 프레임을 추출할 수 있다. 이후, 이미지프로세싱부가 이미지프로세싱을 통하여 상기 프레임으로부터 공의 3차원 좌표를 계산할 수 있다. 한편, 충격감지스크린을 스크린(140)으로 활용하는 경우에는, 충격감지스크린을 통하여 공의 충격시점을 파악할 수 있으며, 이후 좌표측정카메라가 촬영한 영상 중에서 상기 충격시점에 해당하는 프레임을 추출하여, 공의 운동좌표를 계산하도록 하는 것도 가능하다.
영상출력부(130)는 스크린(140) 상에 기 설정된 영상자료 등을 출력할 수 있으며, 스크린(140)은 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치하여 영상출력부(130)가 출력하는 영상자료를 표시할 수 있다. 여기서, 스크린(140)은 기준지점에 위치하고 있으나, 스크린(140) 상에 출력되는 영상은 기준지점을 바탕으로 영상 내에 설정된 거리까지의 원근감이 표시되도록 출력될 수 있다. 즉, 한정된 공간에 불구하고, 사용자는 스크린(140)에 출력되는 영상을 통하여 다양한 거리감을 느낄 수 있으며, 이를 통한 사실감있는 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 영상출력부(130)는 빔 프로젝터 등일 수 있으며, 출력되는 영상자료에는 배경화면과 공의 이동궤적, 충격지점, 운동정보 등이 표시될 수 있다. 실시예에 따라서는, 배경화면에 다양한 스포츠 종목의 종류와 사용자의 실력 레벨에 따라 서로 다른 영상이 출력될 수 있다. 예를들어, 도5에 도시한 바와 같이, 스포츠 종목이 축구일 경우에는, 내부에 그물망이 설치된 축구 골대와 골키퍼 등이 배경화면으로 출력될 수 있으며, 사용자가 찬 축구공의 이동궤적과 함께, 축구공의 운동속도, 스핀방향 등의 운동정보가 표시될 수 있다. 즉, 도6에 도시한 바와 같이, 사용자가 찬 공의 이동궤적에 대응하여 영상 내에 공의 이동궤적 표시될 수 있으며, 사용자는 자신이 찬 공이 영상 내로 들어간 것과 같은 인상을 받을 수 있다. 이를 통하여 사용자가 시뮬레이션에 몰입하도록 할 수 있다. 영상자료에는 스포츠 종목 이외에 사용자의 흥미를 유발할 수 있는 다양한 종류의 영상 등이 포함될 수 있다.
제어부(150)는 운동정보 및 운동좌표를 이용하여 공의 이동궤적을 계산할 수 있다. 구체적으로, 제어부(150)는 측정카메라(110)에서 측정한 운동정보를 이용하여 1차 이동궤적을 계산할 수 있으며, 계산된 1차 이동궤적을 좌표감지부(120)에서 측정한 운동좌표로 보정하여 최종이동궤적을 계산할 수 있다. 즉, 도3(a)에 도시한 바와 같이, 측정카메라(110)만을 이용하여 공(b)의 이동궤적 등을 계산하는 것도 가능하지만, 측정카메라(110)에서 측정한 운동속도, 스핀속도, 스핀방향 등에 오차가 있는 경우에는 실제 공(b)의 이동궤적에 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차를 보정하기 위하여, 도3(b)에 도시한 바와 같이, 좌표감지부(120)를 이용하여 공(b)의 운동 중 일정한 지점이나 시점에서 공(b)의 운동좌표를 확인하고, 이를 바탕으로 이동궤적을 보정하도록 하는 것이 가능하다.
또한, 제어부(150)는 복수의 위치에서 측정한 운동좌표를 입력받을 수 있으며, 각각의 운동좌표를 이용하여 정확한 이동궤적을 계산하는 것도 가능하다. 예를들어, 적외선 센서바를 포함하는 좌표감지부(120)가 기 설정된 기준지점에 위치하고, 스크린(140)이 충격감지매트릭스를 포함하는 충격감지스크린일 수 있다. 이 경우, 좌표감지부(120)에서 제1 운동좌표를 측정할 수 있으며, 충격감지스크린에서 제2 운동좌표를 측정할 수 있다. 따라서, 제어부(150)는 제1 운동좌표와 제2 운동좌표를 입력받을 수 있으며, 측정카메라(110)로부터 수신한 운동정보를 이용하여 공의 이동궤적을 계산할 수 있다. 여기서, 공의 최초위치와 제1 운동좌표, 제2 운동좌표를 알고 있으므로, 운동정보를 이용하여 3 곳의 지점을 지나는 곡선을 특정하는 것이 가능하다.
한편, 제어부(150)는 이동궤적추적장치의 전반적인 동작을 제어하는 동작을 수행할 수 있다. 예를들어, 운동감지카메라로부터 트리거신호를 입력받으면 속도감지카메라, 스핀감지카메라, 좌표감지부(120)가 동작하도록 제어신호를 전송할 수 있다. 또한, 영상출력부(130)의 동작을 제어하여, 배경화면과 공의 최종이동궤적, 상기 최종이동궤적에 따라 도달한 상기 공의 위치, 충격지점, 운동정보 등이 출력되도록 할 수 있다. 실시예에 따라서는, 제어부(150)가 스크린(140)에 출력되는 골키퍼의 동작 등을 제어할 수 있으며, 이를 통하여 사용자가 찬 공의 득점 여부를 결정하는 것도 가능하다.
추가적으로, 도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적장치를 포함하는 슈팅시뮬레이션 장치가 있을 수 있다. 슈팅시뮬레이션 장치는 사용자가 축구경기 중의 프리킥이나 페널티킥, 코너킥 등을 시뮬레이션할 수 있도록 하는 장치로, 사용자에게 실제와 같은 현장감과 사실감을 제공할 수 있다. 구체적으로, 스크린(140)에는 프리킥, 페널티킥, 코너킥 등에 따른 영상이 출력될 수 있으며, 사용자가 키킹(kicking)한 공의 이동궤적과, 이동궤적에 따른 결과가 영상에 출력될 수 있다. 따라서, 사용자는 슈팅시뮬레이션 장치를 이용하여 축구경기에서 발생할 수 있는 다양한 상황에 대하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 슈팅시뮬레이션 장치는 측정카메라(110), 좌표감지부(120), 영상출력부(130), 스크린(140), 제어부(150) 등을 포함할 수 있다.
측정카메라(110)는 사용자가 키킹한 축구공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도, 스핀방향 등을 포함하는 운동정보를 측정할 수 있으며, 좌표감지부(120)는 운동하는 축구공에 대하여 기 설정된 측정지점이나 측정시점에서의 운동좌표를 측정할 수 있다. 스크린(140)은 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치할 수 있으며, 영상출력부(130)는 제어부(150)의 제어신호에 따라 스크린(140) 상에 영상자료를 출력할 수 있다. 한편, 제어부(150)는 측정카메라(110)와 좌표감지부(120)에서 측정한 운동정보 및 운동좌표를 이용하여 축구공의 이동궤적을 계산할 수 있으며, 영상자료에 축구 골대, 골키퍼 등을 포함하는 축구장 영상을 출력하도록 제어할 수 있다. 또한, 계산된 이동궤적에 따라 축구공이 이동하는 영상도 영상자료 내에 포함되도록 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(150)는 축구 골대, 골키퍼의 위치, 축구공의 이동궤적 등에 따라, 사용자의 득점여부를 판별하여 사용자에게 알려주는 기능 등을 수행할 수 있다.
추가적으로, 슈팅시뮬레이션장치는 축구공인식센서를 더 포함할 수 있으며, 축구공인식장치는 축구공이 놓이는 초기위치 상에 축구공의 존재 여부를 감지하여 준비신호를 출력할 수 있다. 여기서, 제어부(150)는 상기 준비신호가 입력되면, 측정카메라, 좌표감지부 등이 축구공의 이동궤적 측정을 시작하도록 할 수 있다. 또한, 슈팅시뮬레이션장치에는 사용자가 키킹한 축구공을 회수하는 축구공 수거부 등의 구성이 추가로 포함될 수 있으며, 이외에도 바닥에 인조잔디 등을 포함하여 실제 축구장과 유사한 환경을 조성하거나, 공이 외부로 나가는 것을 방지하는 그물망, 펜스 등이 더 포함될 수 있다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적방법을 나타내는 순서도이다.
도7을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적방법은 운동감지단계(S100), 운동정보측정단계(S200), 좌표측정단계(S300), 이동궤적측정단계(S400) 및 영상출력단계(S500)를 포함할 수 있다.
이하, 도7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 이동궤적추적방법을 설명한다.
운동감지단계(S100)에서는, 이동궤적측정장치가 공의 운동시작을 감지할 수 있다. 사용자는 손, 발 등 신체부위를 이용하거나 다양한 종류의 도구 등을 이용하여 공에 힘을 인가할 수 있으며, 사용자가 공에 힘을 가하는 경우, 공은 운동을 시작하게 된다. 이때, 이동궤적측정장치는 사용자에 의하여 공이 이동하게 되는 경우, 공의 움직임을 감지하여 트리거신호를 생성할 수 있다. 예를들어, 운동감지카메라 등을 이용하여 초기위치에 정지되어 있는 공이 움직이기 시작하는 순간을 감지할 수 있으며, 트리거신호를 생성하여 공이 움직이기 시작하였음을 알릴 수 있다.
운동정보측정단계(S200)에서는, 이동궤적측정장치가 공의 운동을 촬영하여 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도 또는 스핀방향을 포함하는 운동정보를 측정할 수 있다. 구체적으로, 측정카메라를 이용하여 측정할 수 있으며, 측정카메라는 각각의 종류에 따라 복수개 설치될 수 있다. 예를들어, 속도감지카메라를 설치하여 공의 운동속도, 발사각도나 공의 진행방향 등을 측정하거나, 스핀감지카메라를 설치하여 공의 스핀방향이나 스핀속도 등을 측정할 수 있다.
좌표측정단계(S300)에서는, 이동궤적측정장치가 기 설정된 지점에서의 공의 3차원 운동좌표를 측정하거나, 기 설정된 시점에서의 공의 3차원 운동좌표를 측정할 수 있다. 구체적으로, 충격감지매트릭스를 기 설정된 지점에 설치하고, 상기 충격감지매트릭스에 충격하는 공의 위치를 확인하는 방식으로 공의 운동좌표를 측정할 수 있다. 여기서 충격감지매트릭스는 외부에서 가해지는 충격을 감지하는 충격감지센서들이 매트릭스 형태로 연결되는 것일 수 있다. 즉, 충격감지매트릭스 내에는 복수의 충격감지센서가 그물망의 형태로 서로 연결될 수 있으며, 각각의 충격감지센서에는 해당위치에 대응하는 식별자가 설정되어 있을 수 있다. 따라서, 공이 충격감지매트릭스에 충격하게 되면, 공이 충격한 위치의 충격감지센서들은 각자의 식별자를 포함하는 신호를 전송할 수 있으며, 상기 신호를 이용하여 공이 충격감지매트릭스 상의 어느 위치에 충격하였는지를 표시할 수 있다. 상기 신호에는 각각의 충격감지센서에 인가된 충격량에 대한 정보도 함께 포함되어 있을 수 있으며, 실시예에 따라서는 충격감지매트릭스가 스크린 상에 설치될 수 있다.
또한, 실시예에 따라서는, 운동좌표측정단계(S300)에서 적외선 센서를 이용한 적외선 광막을 측정평면 상에 형성한 후, 적외선 광막을 통과하는 물체의 운동좌표를 계산할 수 있다. 구체적으로, 스크린과 평행하게 형성되는 측정평면의 가로축과 세로축에 설치되는 적외선 센서바를 이용하여, 측정평면 상에 적외선 광막을 형성할 수 있다. 즉, 적외선 센서바는 각각 복수의 적외선 수신부와 적외선 발신부를 포함할 수 있으며, 적외선 센서바에서 조사하는 적외선을 이용하여 측정평면 내에 격자형상의 그물과 같이 형성되는 적외선 광막을 구현할 수 있다. 따라서, 공이 측정평면을 통과하는 할 때, 공에 의하여 적외선을 수신하지 못하는 적외선 수신기들을 검출하는 방식으로, 상기 공의 운동좌표를 계산할 수 있다.
이외에도, 운동좌표측정단계(S300)에서는 좌표측정카메라와 이미지프로세싱부를 이용하여 3차원 운동좌표를 계산하는 것이 가능하다. 즉, 좌표측정카메라는 스크린(140)과 평행한 측정평면을 촬영할 수 있으며, 좌표측정카메라가 측정한 영상 중에서 기 설정된 측정시점에 촬영한 프레임을 추출할 수 있다. 이후, 이미지프로세싱부가 상기 추출된 프레임에 대한 이미지프로세싱(image processing)을 수 하여 상기 프레임으로부터 공의 3차원 좌표를 계산할 수 있다. 한편, 충격감지스크린을 사용하는 실시예의 경우에는, 충격감지스크린을 통하여 공의 충격시점을 파악할 수 있으며, 이후 좌표측정카메라가 촬영한 영상 중에서 상기 충격시점의 프레임을 추출하여, 이미지프로세싱부가 상기 공의 운동좌표를 계산하도록 하는 것도 가능하다.
이동궤적측정단계(S400)에서는, 이동궤적측정장치가 운동정보 및 운동좌표를 이용하여 공의 이동궤적을 계산할 수 있다. 구체적으로, 운동정보측정단계(S200)에서 측정한 운동정보를 이용하여 1차 이동궤적을 계산할 수 있으며, 계산된 1차 이동궤적을 운동좌표측정단계(S300)에서 측정한 운동좌표로 보정하여 최종이동궤적을 계산할 수 있다. 즉, 운동정보만을 이용하여 공의 이동궤적 등을 계산할 수 있으나, 측정카메라 등을 이용하여 측정한 운동속도, 스핀속도, 스핀방향 등에 오차가 있는 경우에는 계산된 이동궤적에 오차가 발생할 수 있다. 이러한 오차를 보정하기 위하여, 이동궤적측정단계(S400)에서는 공의 운동 중 일정한 지점이나 시점에서 공의 운동좌표를 확인하고, 이를 바탕으로 이동궤적을 보정하도록 할 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는, 운동좌표측정단계(S300)에서 운동좌표를 복수개 측정할 수 있으며, 이동궤적측정단계(S400)에서는 측정된 복수의 운동좌표와 운동정보를 이용하여 이동궤적을 계산할 수 있다. 예를들어, 먼저 기 설정된 기준지점에 위치하는 적외선 센서바에서 제1 운동좌표를 측정하고, 이후 충격감지스크린에서 제2 운동좌표를 측정할 수 있다. 또는 적외선 센서바를 서로 이격한 2군데의 위치에 구비하여 각각 운동좌표를 측정하도록 하는 것도 가능하다. 운동좌표는 공의 정확한 이동궤적을 측정하기 위하여 사용하는 것이므로, 운동좌표를 복수개 측정할수록 보다 정확한 이동궤적을 얻을 수 있다. 여기서, 공의 최초 위치와 제1 운동좌표, 제2 운동좌표를 알 수 있으므로, 이동궤적측정단계(S400)에서는 운동정보를 이용하여 3 곳의 좌표을 지나는 곡선을 명확하게 특정할 수 있다.
영상출력단계(S500)에서는 스크린 상에 기 설정된 영상자료 등을 출력할 수 있다. 여기서, 스크린은 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치할 수 있으나, 영상출력단계(S500)에서는 기준지점을 바탕으로 영상 내에 설정된 거리까지의 원근감이 표시되도록 출력될 수 있다. 즉, 한정된 공간에 불구하고 사용자는 스크린에 출력되는 영상을 통하여 다양한 거리감을 느낄 수 있다. 한편, 영상출력단계(S500)에서 출력하는 영상자료 내에는, 배경화면, 공의 이동궤적, 충격지점, 운동정보 등이 포함될 수 있으며, 실시예에 따라서는 다양한 스포츠 종목의 종류와 사용자의 실력에 따라 서로 다른 영상이 출력될 수 있다. 예를들어, 스포츠 종목이 축구일 경우에는, 내부에 그물망이 설치된 축구 골대와 골키퍼 등이 배경화면으로 출력될 수 있으며, 사용자가 찬 축구공의 이동궤적과 함께, 축구공의 운동속도, 스핀방향 등의 운동정보가 표시될 수 있다. 따라서, 사용자는 자신이 찬 공이 영상 내로 들어간 것과 같은 인상을 받을 수 있으며, 이를 통하여 시뮬레이션에 몰입하는 것이 가능하다. 이외에도, 영상자료에는 사용자의 흥미를 유발할 수 있는 다양한 종류의 영상 등이 포함될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 이동궤적추적장치 110: 측정카메라
120: 좌표감지부 130: 스크린
140: 제어부 200: 슈팅시뮬레이션장치
S100: 운동감지단계 S200: 운동정보측정단계
S300: 좌표측정단계 S400: 이동궤적측정단계
S500: 영상출력단계

Claims (10)

  1. 사용자가 힘을 인가한 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도 또는 스핀방향을 포함하는 운동정보를 측정하는 측정카메라;
    상기 운동하는 공에 대하여, 기 설정된 측정지점 또는 측정시점에서의 3차원 운동좌표를 측정하는 좌표감지부;
    상기 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치하고, 기 설정된 영상자료가 출력되는 스크린; 및
    상기 운동정보 및 운동좌표를 이용하여 상기 공의 이동궤적을 계산하는 제어부를 포함하는 이동궤적추적장치로서,
    상기 제어부는
    상기 운동정보를 이용하여 1차 이동궤적을 계산하고, 상기 1차 이동궤적을 상기 운동좌표로 보정하여 최종이동궤적을 계산하는 것을 특징으로 하는 이동궤적추적장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정카메라는
    상기 공의 운동시작을 감지하는 운동감지카메라;
    상기 공의 운동속도를 측정하는 속도감지카메라; 및
    상기 공의 스핀방향 또는 스핀속도를 측정하는 스핀감지카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동궤적추적장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 좌표감지부는
    외부로부터 가해지는 충격을 감지하는 복수의 충격감지센서들이 매트릭스 형태로 연결되며, 외부로부터 충격이 인가되면 상기 충격을 감지한 충격감지센서의 위치 및 충격량을 포함하는 충격감응데이터를 생성하는 충격감지매트릭스이고, 상기 충격감지매트릭스는 상기 스크린상에 설치되는 것을 특징으로 하는 이동궤적추적장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 좌표감지부는
    상기 스크린과 평행하게 형성되는 측정평면의 가로축과 세로축에 설치되는 적외선 센서바이고,
    상기 적외선 센서바는
    각각 복수의 적외선 수신부와 적외선 발신부를 포함하여, 상기 공이 상기 측정평면을 통과할 때, 상기 공에 의하여 적외선을 수신하지 못하는 적외선 수신기의 가로축과 세로축 좌표를 이용하여, 상기 운동좌표를 검출하는 것을 특징으로 하는 이동궤적추적장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 좌표감지부는
    상기 스크린과 평행한 측정평면을 촬영하는 좌표측정카메라; 및
    상기 좌표측정카메라가 측정한 영상 중에서, 기 설정된 측정시점에 위치하는 상기 공의 좌표를 이미지프로세싱을 통하여 추출하는 이미지프로세싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동궤적추적장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 스크린은
    상기 공의 최종이동궤적, 상기 최종이동궤적에 따라 도달한 상기 공의 위치 또는 상기 사용자가 설정한 상기 공의 목표위치를 포함하여 출력하는 것을 특징으로 하는 이동궤적추적장치.
  8. 사용자가 힘을 인가한 공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도 또는 스핀방향을 포함하는 운동정보를 측정하는 측정카메라;
    상기 운동하는 공에 대하여, 기 설정된 측정지점 또는 측정시점에서의 제1 운동좌표를 측정하는 좌표감지부;
    상기 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치하여 기 설정된 영상자료를 출력하고, 상기 공이 충격하면 매트릭스 형태로 연결된 복수의 충격감지센서를 이용하여 상기 충격된 공의 제2 운동좌표를 측정하는 충격감지스크린; 및
    상기 제1 운동좌표, 제2 운동좌표 및 운동정보를 이용하여, 상기 공의 이동궤적을 계산하는 제어부를 포함하는 이동궤적추적장치로서,
    상기 제어부는
    상기 운동정보를 이용하여 1차 이동궤적을 계산하고, 상기 1차 이동궤적을 상기 운동좌표로 보정하여 최종이동궤적을 계산하는 것을 특징으로 하는 이동궤적추적장치.
  9. 사용자가 키킹(kicking)한 축구공의 운동방향, 운동속도, 스핀속도 또는 스핀방향을 포함하는 운동정보를 측정하는 측정카메라;
    상기 운동하는 축구공에 대하여, 기 설정된 측정지점 또는 측정시점에서의 운동좌표를 측정하는 좌표감지부;
    상기 공의 진행방향 상의 기 설정된 기준지점에 위치하는 스크린;
    입력되는 제어신호에 따라, 상기 스크린 상에 영상자료를 출력하는 영상출력부; 및
    상기 운동정보 및 운동좌표를 이용하여 상기 축구공의 이동궤적을 계산하고, 상기 영상자료에 축구 골대 및 골키퍼를 포함하는 축구장 영상과, 상기 축구공의 이동궤적이 포함되도록 제어하며, 상기 축구 골대, 골키퍼의 위치 및 상기 이동궤적에 따라, 상기 사용자의 득점여부를 판별하는 제어부를 포함하는 슈팅 시뮬레이션 장치로서,
    상기 제어부는
    상기 운동정보를 이용하여 1차 이동궤적을 계산하고, 상기 1차 이동궤적을 상기 운동좌표로 보정하여 최종이동궤적을 계산하는 것을 특징으로 하는 이동궤적추적장치.
  10. 삭제
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