KR101930914B1 - 골프 클럽 헤드 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 개시내용에는 스윙 동안 골프 클럽의 경로 및 방향을 측정하는 방법이 언급되어 있다. 특히 관심 있는 점은 골프공과의 임팩트 전에, 골프공과의 임팩트 시에 그리고 골프공과의 임팩트 직후에 클럽 페이스의 방향 및 클럽 페이스의 경로이다. 골퍼들 및 클럽 제조자들은 스윙 개선 및 클럽 설계를 위해 이러한 정보에 관심이 있다. 주요 측정들은 골프공에 대한 페이스 방향 및 경로이며, 이들은 수평 경로, 수직 경로, 페이스 오픈/클로즈, 페이스 로프트, 페이스 라이 및 상기 페이스 상에서의 골프공 임팩트 배치이다. 본 개시내용에는 전체 스윙 전반에 걸쳐 클럽 헤드 및 샤프트의 방향을 정확하게 측정하는 수단이 추가로 정의되어 있다. 상기 기법은 카메라 시스템과 함께 상기 헤드 또는 샤프트에 부착된 관성 항법 시스템을 사용할 수 있다. 상기 방법의 중요한 특징은 상기 방법이 복잡한 보정 절차 없이 정확한 결과들을 제공한다는 점에서 사용의 편리성이다.

Description

골프 클럽 헤드 측정 시스템{Golf club head measurement system}

우선권 주장

본원은 발명의 명칭이 "Golf Club Head Measurement System"이며 2012년 1월 25일자 출원된 미국 임시출원 제61/590,638호, 발명의 명칭이 "Golf Club Head Measurement System"이며 2012년 1월 25일자 출원된 미국 임시출원 제61/590,685호, 및 발명의 명칭이 "Golf Club Head Measurement System"이며 2013년 1월 19일자 출원된 미국 특허출원 제13/745,775호를 기초로 하여 우선권을 주장한 것이며, 상기 미국 임시출원들 및 미국 특허출원 모두는 본원에 참조 병합된 것이다.

기술분야

본 발명은 골프 클럽 측정 시스템에 관한 것이다. 좀더 구체적으로 기술하면, 본 발명은 골프 스윙 동안 동적 경로, 골프 클럽 페이스에 대한 골프공의 임팩트 위치 및 골프 클럽 헤드 및 샤프트의 방향을 효율적으로 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

골프 경기에서, 골프 스윙 동안 골프 클럽 헤드 및 샤프트의 역학 특성을 아는 것은 장비 설계, 연습 및 지도에 유용하다. 그러한 특성들에는 골프 클럽 헤드 속도, 골프 클럽 헤드 방향, 골프 클럽 페이스에 대한 골프공의 접점 및 스윙 경로가 있다. 이러한 리스트로부터 알 수 있는 바와 같이, 골프 클럽 헤드가 골프공에 임팩트를 가할 때 골프 클럽 헤드의 각도, 배치 및 속도는 궁극적인 골프공의 궤적에 대해 매우 중요하게 고려된다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 이전의 시스템들에서는 도 8에 도시된 시스템과 같이 다수의 카메라 및 반사 구체(reflective sphere)가 사용되었다. 비교적 크고 둥근 반사 구체(805)들은 골프 클럽의 헤드(810) 및 샤프트(815)에 부착되어 있다. 마커(marker)들은 골프 클럽의 헤드 및 샤프트로부터 돌출되어 있으므로 쉽게 손상을 받거나 또는 골퍼의 스윙에 안 좋은 영향을 미칠 수 있다. 반사 구체들은 비록 가볍지만 무의미하지 않으므로 골프 스윙의 무게 및 공기역학에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 반사 구체들은 골프 클럽을 골프 백에 집어넣지 못하게 한다. 처음에는 이러한 반사 구체들과 골프 클럽 페이스에 대한 관계가 알려져 있지 않았다. 임의의 구체들 및 골프 클럽 페이스 간의 관계를 결정하는데에는 보정 기구(calibration fixture)를 사용하는 복잡한 절차가 필요하다.

쉽게 설치하고, 보정을 필요로 하지 않으며, 그리고 골퍼의 스윙에 안 좋은 영향이나 영향력을 미치지 않는 시스템이 필요하다.

본원에는 스윙시 골프 클럽 헤드를 측정하는 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 상기 시스템은 골프 클럽 페이스 상에 배치된 적어도 3개의 마커를 지니는데, 마커의 배치는 부가적인 보정 없이 골프 클럽 페이스의 기하학적 형상을 정의하고 상기 마커들 간의 상대적인 간격 및 방향에 대해 이미 알고 있는 허용차(tolerance)(또는 규정 집합)에 따른다. 상기 시스템은 이러한 마커들을 사용할 수 있는데, 이들은 골프 스윙 전반에 걸쳐 그리고 골프공과의 임팩트시에 골프 클럽 헤드의 배치를 계산하는데 매우 정확하게 적용되지 않아도 된다. 적어도 2대의 카메라를 사용하여, 스윙 동안 골프 클럽 페이스의 영상들이 획득되고 그러한 영상들이 원하는 매개변수들을 계산하도록 여러 영상 처리 단계를 수행하는 처리기에 공급된다. 그러한 단계들은 상기 영상들에 대한 문턱값 처리를 수행하여 상기 마커들에 상응할 수 있는 픽셀들을 검출하는 단계, 3차원(3D) 공간에서 상기 마커들에 대한 배치를 결정하는 단계, 이미 알고 있는 기하학적 형상 관계의 허용차 범위에 속하는 한 그룹의 마커들을 탐지하는 단계, 이미 알고 있는 기하학적 형상 관계에 대하여 상기 마커들의 배치에 기반해 상기 마커들을 라벨링하는 단계, 및 상기 마커들의 3D 배치에 기반하여 골프 스윙 동안 골프 클럽 헤드의 배치를 계산하는 단계를 포함한다.

한 실시예에서는, 상기 시스템이 TOE TOP, TOE, TOE BOTTOM 및 HEEL 배치들에 배치된 골프 클럽 페이스 상에서의 4개의 마커를 지닌다. D1은 HEEL 및 TOE 마커들을 연결시켜 주는 라인이며, D2는 TOE TOP 및 TOE 마커들을 연결시켜 주는 라인이고, D3은 TOE BOTTOM 마커를 TOE 마커에 연결시켜 주는 라인이다. 이러한 실시예에서, 상기 마커들 간의 상대적인 간격 및 방향의 이미 알고 있는 허용차는 다음과 같은 규정 집합에 따른다. (i) D1은 표준 골프 클럽들에 대한 이미 알고 있는 최대 및 최소 길이들을 지니고, (ii) D1은 항상 D2 및 D3보다 길며, (iii) D1은 골프공과의 임팩트시 수직이기보다는 지면에 대해 수평에 실질적으로 근접하고, (iv) TOE TOP 마커는 임팩트시 D1 위에 있으며, (v) TOE BOTTOM 마커는 임팩트시 D1 아래에 있고, 그리고 (vi) 모든 마커들이 실질적으로 동일한 평면에 있다.

또 다른 한 실시예에서는, 상기 처리기가 인접 픽셀들의 그룹들을 식별하고, 인접 픽셀들 상에서 중심점 알고리즘(centroid algorithm)을 수행하며 그리고 3차원 공간에서 상기 마커들에 대한 배치를 결정하도록 검출된 픽셀들을 매치(match)시킨다.

다른 한 실시예에서는, 상기 시스템이 또한 임팩트 전에 3차원 공간에서 골프공의 위치를 결정하고, 옵션으로는 상기 시스템이 골프공의 위치를 결정하였음을 사용자에게 알려줄 수 있다. 골프공의 위치로부터, 상기 처리기는 골프 클럽 페이스와 골프공이 먼저 접촉하게 되는 골프 클럽 페이스에 대한 배치를 부가적으로 계산할 수 있다. 상기 처리기는 또한 스윙 경로, 골프 클럽 속도, 골프 클럽 페이스 방향 및 골프공과의 임팩트시 골프 클럽 페이스의 배치를 계산할 수 있다. 상기 골프 클럽 헤드에 대해 그와 같이 계산된 속성값들이 상기 시스템의 일부일 수 있는 디스플레이 상에 디스플레이될 수 있다.

또 다른 한 실시예에서는, 상기 시스템이 임팩트 시점에서나 임팩트하고 난 후에 미리 결정된 특정 시간이 지난 시점에서 영상들을 획득하는 것을 자동으로 정지시킨다. 독특한 마커들이 골프 클럽에 적용될 수 있으므로 상기 시스템은 독특한 마커들의 식별에 기반하여 어떤 타입의 골프 클럽이 사용되는지를 결정할 수 있다.

상기 시스템은 또한 골프 클럽 상에 관성 항법 시스템(inertial navigation system)을 사용할 수 있으며 상기 관성 항법 시스템으로부터의 관성 데이터를 통해 상기 처리기는 상기 관성 데이터를 관성 좌표계의 회전 및 병진 값들로 변환하고 골프 클럽 페이스 배치 데이터를 골프 클럽 페이스 좌표계의 회전 및 병진 값들로 변환하며 그리고 상기 관성 좌표계 및 상기 골프 클럽 페이스 좌표계 간의 관계를 결정함으로써 골프 클럽 헤드 측정들을 정밀하게 한다. 이러한 관계는 과포화 연립 방정식(overdefined system of equations)을 풀기 위한 방법을 사용하여 결정될 수 있다. 상기 골프 클럽 페이스 좌표계 및 상기 관성 좌표계 간의 관계는 상기 마커들 중 적어도 하나, 또는 상기 마커들 모두가 상기 카메라들의 시야각(field of view)에 있지 않은 경우에 상기 골프 클럽 페이스 배치 및 방향을 계산하는 데 사용될 수 있다. 상기 관성 항법 시스템 및 샤프트 축 간의 관계를 아는 것은 상기 시스템이 골프 클럽 샤프트의 배치를 계산하는 것을 부가적으로 허용한다. 상기 시스템은 또한 골프 스윙의 적어도 일부 전반에 걸쳐, 심지어는 골프 클럽 페이스가 상기 카메라들의 시야에서 벗어나 있는 골프 스윙의 부분들에 대해서도 골프 클럽의 3D 모델을 디스플레이할 수 있다.

상기 시스템은 또한 지면 접선(earth tangential)에 대한 상기 카메라들의 배치를 측정하는 경사 게이지(tilt gauge)를 지닐 수 있으며, 이러한 데이터는 골프 클럽 헤드 측정들을 정밀하게 할 수 있다.

하나의 독립된 실시예에서는, 골프 클럽 헤드를 측정하는 방법이 개시되어 있다. 골프 클럽 헤드는 골프 클럽 페이스 상에 배치된 적어도 3개의 마커를 적용함으로써 마킹되며, 마커의 배치는 (1) 상기 마커들이 부가적인 보정 없이 골프 클럽 페이스의 기하학적 형상을 정의하고, (2) 서로에 대한 상기 마커들의 상대적인 간격 및 방향이 이미 알고 있는 허용차 범위 내에 속하도록 이루어진다. 상기 방법은 이러한 마킹들을 사용할 수 있는데, 이들은 골프 스윙 전반에 걸쳐 그리고 골프공과의 임팩트시에 골프 클럽 헤드의 배치를 계산하는데 매우 정확하게 적용되지 않아도 된다. 상기 방법은 스윙 동안 골프 클럽 페이스의 적어도 2대의 카메라로부터 복수 개의 영상을 획득하고 상기 영상들에 대한 문턱값 처리를 수행하여 상기 마커들에 상응할 수 있는 픽셀들을 검출하는 단계, 3차원 공간에서 상기 마커들에 대한 배치를 결정하는 단계, 이미 알고 있는 기하학적 형상 관계의 허용차 범위에 속하는 한 그룹의 마커들을 탐지하는 단계, 이미 알고 있는 기하학적 형상 관계에 대하여 상기 마커들의 배치에 기반해 상기 마커들을 라벨링하는 단계, 및 상기 마커들의 3D 배치에 기반하여 상기 스윙 동안 골프 클럽 헤드의 배치를 계산하는 단계를 포함한다.

한 실시예에서는, 상기 방법이 TOE TOP, TOE, TOE BOTTOM 및 HEEL 배치들에 배치된 골프 클럽 페이스 상에서의 4개의 마킹을 사용한다. D1은 HEEL 및 TOE 마커들을 연결시켜 주는 라인이고, D2는 TOE TOP 및 TOE 마커들을 연결시켜 주는 라인이며 그리고 D3는 TOE BOTTOM 마커를 TOE 마커에 연결시켜 주는 라인이다. 이러한 실시예에서, 상기 마커들 간의 상대적인 간격 및 방향의 이미 알고 있는 허용차는 다음과 같은 규정 집합에 따른다. (i) D1은 표준 골프 클럽들에 대하여 이미 알고 있는 최대 및 최소 길이들을 지니고, (ii) D1은 항상 D2 및 D3보다 길며, (iii) D1은 골프공과의 임팩트시 수직이기보다는 지면에 대해 수평에 실질적으로 근접하고, (iv) TOE TOP 마커는 임팩트시 D1 위에 있으며, (v) TOE BOTTOM 마커는 임팩트시 D1 아래에 있고, 그리고 (vi) 모든 마커들이 실질적으로 동일한 평면에 있다.

또 다른 한 실시예에서는, 상기 방법은 인접 픽셀들의 그룹들을 식별하는 단계, 인접 픽셀들 상에서 중심점 알고리즘(centroid algorithm)을 수행하는 단계 및 그 후에 3차원 공간에서 상기 마커들에 대한 배치를 결정하도록 검출된 픽셀들을 입체적으로 매치(match)시키는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명의 다른 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들은 이하의 도면들 및 구체적인 내용을 검토하면 당업자에게 자명하게 되거나 자명해질 것이다. 여기서 의도된 점은 그러한 추가적인 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들 모두가 이러한 내용에 포함되고 본 발명의 범위에 속한다는 점이다.

본 발명은 이하의 도면들을 참조하면 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 이하의 도면들 내의 구성요소들은 반드시 일정한 비율로 도시될 필요가 없으며 그 대신에 본 발명의 대표적인 실시태양들을 명확하게 보여주는데 역점을 둔 것이다. 이하의 도면들에서는, 서로 다른 도면들 전반에 걸쳐 동일 참조부호들이 상응되는 부품들을 나타낸다. 당업자라면 특정한 구성요소들 및 세부들이 본 발명을 좀더 명확하게 설명하는데 도움을 주도록 이하의 도면들에 나타나 있지 않을 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 신규한 클럽 헤드의 입체 측정 시스템에 대한 바람직한 실시예를 보여주는 도면이다.
도 2a는 골프공 측정 시스템과 함께 사용되는 신규한 클럽 헤드의 입체 측정 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 2개의 시스템을 접사도(close up view)로 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 클럽 페이스에 대한 신규하고 바람직한 마커의 기하학적 형상들을 보여주는 도면들이다.
도 4는 다른 마커들에 대한 신규하고 바람직한 마커의 기하학적 형상을 보여주는 도면이다.
도 5a는 클럽 페이스 상에 배치된 마커들로서, 각각의 마커가 중심점 대조 링(concentric contrasting ring)을 지니는 마커들을 보여주는 도면이다.
도 5b는 데이터 처리 방법을 흐름도로 보여주는 도면이다.
도 6은 신규한 골프 클럽 헤드 측정 시스템과 함께 사용되는 보정 장치를 보여주는 도면이다.
도 7은 본원 명세서에서 설명되는 방법에 따라 마킹된 클럽으로서, 샤프트에 연결된 관성 항법 시스템을 또한 포함하는 클럽을 보여주는 도면이다.
도 8은 반사 구체들을 사용하는 선행기술의 시스템들을 일례로 보여주는 도면이다.

제안된 시스템은 작고 골퍼 또는 골프 클럽 무게에 그다지 영향을 끼치지 않는 마커들을 사용한다. 상기 마커들은 골프 클럽 페이스에 적용되어 있기 때문에 상기 마커들은 추가의 보정 단계들 없이 골프 클럽 페이스의 기하학적 형상을 이루게 된다. 상기 마커들은 테이크 어웨이 동안 그리고 골프 클럽-골프공 임팩트 바로 전에 입체 카메라 시스템을 가지고 영상화된다. 어떠한 마커 관계 라이브러리도 필요하지 않음으로써, 사전 보정 없이 어떠한 골프 클럽이라도 마킹 및 사용하는 것을 용이하게 한다. 상기 제안된 시스템은 또한, 상기 마커들이 카메라들의 시야에서 벗어나 있는 경우에 골프 클럽 방향을 측정하는 골프 클럽 헤드, 샤프트 또는 그립에 부착된 관성 항법 시스템을 사용한다. 상기 방법은 상기 골프 클럽이 어드레스 시, 테이크 어웨이 시 그리고 골프공 임팩트 바로 전과 같이 상기 카메라 시스템의 시야에 있는 경우 이미 알고 있는 골프 클럽 헤드 방향을 이용하여 상기 샤프트, 그립, 호셀 또는 골프 클럽의 헤드에 부착된 관성 항법 시스템 및 상기 골프 클럽 간의 관계를 결정한다. 만약 골프 클럽 헤드가 카메라들의 시야에서 벗어난다면, 상기 관성 항법 시스템은 상기 카메라 시스템에 의해 제공된 이미 알고 있는 배치들에 대하여 골프 클럽 배치에 대한 정보를 제공한다.

1.1 입체 카메라 시스템의 구성

상기 시스템은 보정되는 2대 이상의 카메라를 사용해 입체 측정들을 고려하도록 상기 카메라들의 방향들을 서로에게 알려주게 한다. 입체 측정은 당업자에게 공지된 바와 같이 보정된 3d 가시 부피(view volume)에서 정확한 3D 측정을 제공한다. 도 2a에는 보호 엔클로저(protective enclosure)(135)에 2대의 카메라(105, 110), 라이트(light)(115, 120) 및 렌즈(125, 130)를 구비한 골프 클럽 측정 시스템(102)이 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서는 이하 섹션 1.4에서 설명되겠지만 역-반사 마크들의 최적의 도시를 위해 상기 라이트(115, 120)가 렌즈(125, 130) 주변에 방사상 패턴으로 배치되어 있다.

이러한 골프 클럽 측정 시스템(102)은 골프공 측정 시스템(202)과 나란히 사용될 수 있으며 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있다. 그러한 골프공 측정 시스템은 본원의 발명자와 동일한 발명자에 의해 창안된 미국 특허 7641565, 미국 특허 7497780 및 미국 특허 7540500을 포함할 수 있다. 이러한 특허들의 내용들은 본원에 참조 병합된 것들이다. 도 2a에 도시된 구성에서는, 골프공 측정 시스템(202)이 상기 골프 클럽 측정 시스템(102)과 함께 작동한다. 골프공 측정 시스템(202)은 레코딩을 개시 및 정지시킴과 아울러 영상들을 수집하여 그 결과들을 계산하도록 골프 클럽 측정 시스템(102)에 지시한다. 다른 구성들은 골프공 측정 시스템(202)을 가지지 않거나 또는 골프공 측정 시스템 및 골프 클럽 측정 시스템을 단일 쌍의 카메라들에 조합함으로써 가능하다. 도 2a에 도시된 2대의 카메라를 사용한 바람직한 실시예에서는, 골프공 측정 시스템(202)이 골프공에 의한 임팩트를 회피하도록 약간 앞서 있지만 측방으로 떨어져 있는 골프공 측정 시스템(202)의 바람직한 배치로 도시되어 있다. 도 2b는 골프공 측정 시스템(202)과 함께 도시된 골프 클럽 헤드 측정(102)의 접사도(close-up view)이다.

도 2b에는 또한 상기 측정 시스템이 상기 측정 시스템들(102, 202)에 의해 수행된 계산들을 사용자에게 디스플레이할 수 있는 외부 디스플레이(210)에 접속될 수 있음이 도시되어 있다. 변형적으로는 이러한 시스템들로부터의 데이터가 추가의 분석을 위해서나 또는 예를 들면 비디오 게임에서의 사용을 위해 컴퓨터에 공급될 수 있다.

1.2 골프 클럽의 제조

골프 클럽은 골프 클럽 측정 시스템이 특정한 보정 없이 골프 클럽의 기하학적 형상을 결정하는 것을 허용하는 적어도 3개의 대조 마커(contrasting marker)로 마킹되어 있다. 상기 마커들은 측정될 특징들에 상기 마커들을 정렬하는 것을 용이하게 하도록 골프 클럽 페이스 상에 직접 적용되어 있다. 그 외에도, 상기 마커들은 골프 클럽에 대해 일반적으로 동일한 이미 알고 있는 방향을 가지고 그리고 서로에 대하여 일정한 간격을 가지고, 이러한 기하학적 형상이 처리 동안 식별될 수 있도록 하는 이미 알고 있는 허용차 범위 내에 배치된다. 바람직한 실시예에서, 3개의 마커 중 2개의 마커가 항상 골프 클럽의 중심점 주변에 배치되어 있으며 골프 클럽 페이스를 따라 수평으로 일정 간격을 두고 배치되어 있다. 사용자는 용이하고 정확한 정렬을 위해 골프 클럽 페이스의 TOE 및 HEEL에 인접하여 그리고 동일한 스코어 라인을 중심으로 하여 상기 마커들을 배치하도록 지시를 받게 된다. 이러한 배치 요건 및 골프 클럽 페이스의 제한된 크기 범위가 존재한다는 점을 알고 있음에 기반하여 간격 범위가 확립된다. TOE 및 HEEL 마커들 외에도 적어도 하나의 추가 마커는 상기 시스템이 골프 클럽 페이스의 면을 식별할 수 있게 하도록 배치된다. 다시, 사용자는 TOE 및 HEEL 마커들에 대한 모든 골프 클럽들에 대해 일반적으로 동일한 위치에 이를 배치하도록 지시를 받는다. 예를 들면 일반적으로 TOE 마커 상에 이러한 제3 마커가 배치되게 되는데, 이는 TOE TOP이라 불린다. 골프 클럽 페이스의 제한된 크기에 기반하여 TOE 마커에서부터 TOE TOP 마커에 이르기까지의 거리는 최소 및 최대 범위를 지니게 된다. 이러한 마커 레이아웃은 도 3a에 도시되어 있다.

이미 알고 있고 제한된 범위의 골프 클럽의 기하학적 형상들에 기반하여, 위에서 정의된 바와 같이 상기 마커들을 배치하는 것은 3개의 마커 그룹의 위치를 결정하고 3개의 마커 그룹을 식별하기 위한 이미 알고 있는 허용차(규정 집합)를 정의한다. 상기 배치 및 전형적인 클럽의 기하학적 형상에 기반하여 3개의 마커는 한 그룹으로서 누워 있는 대문자 "L"과 유사한 형상을 일반적으로 형성한다. HEEL 및 TOE 마커들을 연결시켜 주는 라인으로서 D1을 정의하고 TOE TOP 및 TOE 마커를 연결시켜 주는 라인으로서 D2를 정의하는 경우에, 다음과 같은 규정 집합이 상기 마커들의 상대적인 방향 및 간격을 정의할 수 있다.

거리 D1은 표준 골프 클럽들에 대한 최소 및 최대 범위를 지니게 한다.

거리 D1은 항상 D2보다 크다.

TOE 및 HEEL 간에 형성된 라인은 일반적으로 수직인 것보다는 수평(지면)에 더 근접한다.

TOE TOP는 TOE에서부터 HEEL에 이르기까지 그어진 라인 위에 있다.

이러한 3개의 마커가 이미 알고 있는 이러한 허용차들 또는 규정들을 사용하여 식별될 경우에, 상기 마커들은 처리 동안 라벨링되고 모든 골프 클럽 매개변수들을 계산하는데 사용될 수 있다.

도 3b에는 대문자 "L"이 뒤집힌 다른 한 마커 레이아웃이 도시되어 있는데, 다시 말하면 TOE TOP 마커는 TOE BOTTOM 마커로 대체되어 있다. HEEL 및 TOE 마커들을 연결시켜 주는 라인으로서 D1을 정의하며 TOE BOTTOM 및 TOE 마커를 연결시켜 주는 라인으로서 D3을 정의하는 경우에, 다음과 같은 규정 집합이 상기 마커들의 상대적인 방향 및 간격을 정의할 수 있다.

거리 D1은 표준 골프 클럽들에 대한 최소 및 최대 범위를 지니게 된다.

거리 D1은 항상 D3 보다 크다.

TOE 및 HEEL 간에 형성된 라인은 일반적으로 수직인 것보다 수평(지면)에 더 근접한다.

TOE BOTTOM이 TOE에서부터 HEEL에 이르기까지 그어진 라인 아래에 있다.

다시, 상기 이미 알고 있고 제한된 범위의 골프 클럽의 기하학적 형상들 및 상기 이미 알고 있는 마커들 간의 간격 및 상대적인 방향에 기반하여, 상기 시스템은 여러 골프 클럽 페이스 매개변수들을 결정하도록 골프 클럽의 영상들을 처리할 수 있다.

당업자에게는 명확하겠지만, 동일한 결과들을 여전히 만들어내는 다른 마커의 기하학적 형상들이 가능하다. 또한 당업자라면 이해하겠지만 추가 마커들이 마커 그룹을 식별함에 있어서의 근사화 또는 용이함을 사용하여 측정의 정확도를 향상시키는데 추가될 수 있다. 예를 들면, 바람직한 실시예에서는, 4-마커 시스템이 예시되어 있는데, 그 이유는 4-마커 시스템이 마킹의 용이함 및 골프 클럽 페이스의 면을 결정함에 있어서의 정확도 간의 밸런스를 유지한다. 도 3c에는 골프 클럽 마킹들의 상대적인 배치들이 도시되어 있다. TOE 및 HEEL 마커들은 이들이 수직 중심 및 골프 클럽의 라이각(lie angle)을 직접 정의하도록 배치되어 있으며, 클럽 스코어 라인들은 이러한 마커들을 정렬하는데 도움을 주도록 사용될 수 있다. TOE 및 HEEL 마커들 간의 지점들은 골프 클럽 중심을 정의한다. TOE TOP 및 TOE BOTTOM은 골프 클럽 페이스의 면을 결정하는데 TOE 및 HEEL과 함께 사용된다. TOE TOP 및 TOE BOTTOM은 정확한 위치를 필요로 하지 않지만 TOE TOP 및 TOE BOTTOM의 수직 선간 거리(vertical separation)를 최대화하는 것은 골프 클럽 페이스 각과 연관된 측정들을 개선한다. 이는 바람직한 마킹 기법이지만 골프 클럽 페이스 상에서의 하나 이상의 마커들로 이루어진 다른 마커 배치들이 사용될 수 있다. 결과들이 디스플레이될 경우에, 골프공의 임팩트는 골프 클럽 페이스 모델 상에 일정한 비율로 도시된 마커 위치들에 대해 제공된다. 이는 비록 사용자가 정확한 골프 클럽 중심 주변에 상기 마커들을 배치하지 않는다 하더라도 사용자가 여전히 의미 있는 상대적인 임팩트 배치를 획득하게 한다.

골프 클럽 측정 시스템이 필요한 측정들을 수행하기 위해, 상기 시스템은 상기 마커들 각각을 식별 및 라벨링하여야 하는데, 그 이유는 이러한 것이 골프 클럽 상에서의 상기 마커들 각각의 배치에 관한 것이기 때문이다. 예를 들면, 골프 클럽 라이를 계산하기 위해, 상기 시스템은 TOE 및 HEEL 마커들로부터 정보를 추출하여야 하며 만약 상기 시스템이 그 대신에 HEEL 및 TOE BOTTOM을 사용한다면 상기 시스템은 잘못된 결과들을 얻게 된다. 이를 달성하기 위해, 상기 마커들은 이들이 서로에 대해 이미 알고 있는 기하학적 형상을 지니도록 배치된다. 이러한 기하학적 형상은 정확할 필요가 없으며 서로 다른 크기를 갖는 골프 클럽들에 대해 변하게 되지만, 상기 마킹들은 일정하고 이미 알고 있는 기하학적 형상 관계들의 집합을 지녀야 한다. 이러한 이미 알고 있는 기하학적 형상 관계들을 사용함으로써 골프 클럽 측정 시스템은 임의의 측정들을 수행하기 전에 골프 클럽 페이스 상에서 각각의 마커를 식별 및 라벨링할 수 있다. 이는 또한 이러한 정보를 사용하여 주변 광원들의 반사들 때문에 임의의 마커들의 오검출을 제거한다.

바람직한 4-마커 실시예에 대한 상대적인 마커 배치의 기하학적 형상이 도 4에 도시되어 있으며, 다른 기하학적 형상들 및 규정들이 위에서 언급한 바와 같이 가능하다. 도 4의 골프 클럽 마커의 기하학적 형상에 대한 규정들은 다음과 같은 것들을 포함한다.

거리 D1은 표준 골프 클럽들에 대한 최소 및 최대 범위를 지니게 된다.

거리 D1은 항상 D2 및 D3보다 크다.

TOE 및 HEEL 간에 형성된 라인은 일반적으로 수직인 것보다 수평(지면)에 더 근접한다.

TOE TOP이 TOE에서부터 HEEL에 이르기까지 그어진 라인 위에 있다.

TOE BOTTOM이 TOE에서부터 HEEL에 이르기까지 그어진 라인 아래에 있다.

모든 마커들은 벌지(bulge) 가공된 페이스들에 대한 면에 있거나 벌지 가공된 페이스들에 대한 면 부근에 있다.

1.3 카메라 데이터의 계산

도 5b에는 마커들을 가지고 영상들을 처리하는 방법(500)이 예시되어 있다. 먼저 단계 505에서, 골프 클럽 페이스는 위에서 개시한 기하학적 형상의 규정들에 따라 마커들로 마킹된다. 그 다음에 단계 510에서, 상기 마커들을 지닌 골프 클럽 페이스는 예를 들면 골프 클럽 스윙 동안 입체 카메라 시스템에 노출된다. 입체 카메라들은 골프 클럽 스위칭 동안 복수 개의 타임 스탬프된 영상들을 획득한다(단계 515). 옵션으로, 그리고 이하 섹션 1.9에서 좀더 구체적으로 논의되겠지만, 관성 항법 시스템이 골프 클럽 샤프트에 부착될 수 있으며 골프 클럽 샤프트의 배치에 있어서의 상대적인 변화들에 대한 데이터를 제공할 수 있다. 이러한 데이터는 레코딩될 수 있으며 또한 단계 518에서 상기 시스템에 의해 처리될 수 있다.

상기 마커들이 그 주변에서 최대 대조(maximum contrast)가 이루어지도록 설계되어 있기 때문에, 표준 지역 이진화(standard localized thresholding)가 아마도 상기 마커들에 속하는 픽셀 그룹들을 검출 및 분리하는데 사용되고, 그룹들은 예상되는 마커 크기에 기반하여 부가적으로 제한된다(단계 520). 그리고나서 단계 525에서, 후보 마커들이 중심점 알고리즘(centroid algorithm)을 사용하여 더 정확하게 중심 위치를 결정하도록 처리된다. 한 영상에서 탐지된 각각의 예상가능한 2D 마커가 그 후에 단계 530에서 다른 영상의 모든 예상가능한 마커들에 입체적으로 매칭된다. 표준 입체 알고리즘들을 사용하여 양호한 3-차원(3D) 솔루션을 형성하지 않는 임의의 지점들은 제거되고 나머지 3D 지점들은 단계 535에서 예상가능한 3D 마커 배치들의 리스트를 형성한다. 그리고나서, 후보 3D 마커 배치들은 단계 540에서 위에 리스트된 기하학적 형상의 규정들에 기반하여 평가되어 예상되는 기하학적 형상을 가장 근접하게 충족시키는 마커 그룹이 식별되게 한다(단계 545). 타임 스탬프들과 함께 3D 배치들 각각은 다항식 근사(polynomial fit)를 사용하여 잡음을 감소시키고 영상들 간의 마커 배치의 계산을 고려하도록 3D 공간에서 근사화된다(단계 550). 상기 시스템은 옵션으로 단계 518로부터 관성 데이터를 사용하여 단계 552에서 상기 마커들의 배치를 계산할 수 있다. 이는 이하 섹션 1.9에서 좀더 구체적으로 논의되어 있다.

근사화된 마커 정보를 사용하여, 골프 클럽이 골프공과 접촉하게 되는 시간이 섹션 1.6에서 설명한 바와 같이 계산된다. 각각의 마커에 대한 접촉 시간 및 근사화된 데이터를 가지고, 상기 방법은 단계 555에서 스윙 경로, 속도, 회전 속도 또는 임팩트 지점에서의 배치와 같은 순간 매개변수를 계산한다.

1.4 타입들의 제조

바람직한 실시예에서는 상기 마커들이 역-반사적인데, 이는 상기 마커들이 입사광 대부분을 다시 광원으로 반사함을 의미한다. 광원이 렌즈에 근접 배치되는 경우에 이러한 타입의 마커는 다른 타입들의 대조 마커들보다 상당히 적은 광을 필요로 한다. 여기서 설명한 방법의 주요 측면은 골프 클럽의 각각의 영상에서 상기 마커들의 위치를 신뢰성 있게 결정할 수 있다는 것이다. 특정한 조명 조건들 하에서, 골프 클럽 페이스 및 마커 간에는 대조가 이루어지지 않기 때문에 마커의 위치를 결정하는 것을 어렵게 하거나 불가능하게 하는 골프 클럽 페이스로부터의 정 반사(specular reflection)들이 일어날 수 있다. 이러한 문제를 회피하기 위해 바람직한 마커는 대조 중심 링(contrasting concentric ring)을 갖는 중심으로 이루어진다. 바람직한 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 마커의 중심이 역-반사적이게 되며 중심 링이 매트 흑색(matte black)이게 된다. 이러한 마커들이 위에 언급한 규정들에 따라 골프 클럽에 적용될 경우에, 골프 클럽 측정 시스템은 카메라들로부터의 영상들을 사용하고 상기 계산들을 수행하여 이전의 섹션에서 언급한 바와 같은 모든 측정들을 야기할 수 있다.

1.5 특정한 보정 없는 추가 마커들의 사용

골프 클럽이 골프공에 접근할 때 골프공이 임팩트 바로 전에 골프 페이스 상의 마커들 중 일부를 가리는 것이 가능하다. 그 외에도, 일부 골프 클럽 페이스 각들은 골프 스윙의 일부 동안 카메라들의 시야에서 골프 클럽 페이스 상의 마커들을 보는 것을 불가능하게 한다. 이를 완화하지만 여전히 보정 절차를 간단하게 하기 위해, 상기 방법은 골프 클럽 페이스 상에 배치되지 않은 추가 마커들의 기하학적 형상을 자동으로 결정하는 모드를 제공한다. 이러한 모드에서 추가 마커들이 임팩트 동안에, 임팩트 시에 그리고 임팩트 바로 후에 카메라에 의해 보일 수 있도록 추가 마커들이 골프 클럽 헤드, 호셀 또는 샤프트에 추가된다. 상기 마커들은 권장 위치들에서 사용자에 의해 정확하지 않게 배치된다. 어드레스 시, 테이크 어웨이 동안 또는 어프로치 동안 그리고 임팩트 시, 하나 이상의 골프 클럽 페이스 마커들과 아울러 하나 이상의 추가 마커들이 3D 카메라 시스템에 보인다면 기하학적 형상 관계가 형성 및 저장된다. 이러한 보정은 실시간으로 그리고 사용자의 지식 없이 수행된다. 일단 강체 관계(rigid body relationship)가 확립되면, 비록 상기 마커들 중 일부가 일시적으로 가려진다 하더라도, 상기 마커들 중 어느 하나 또는 모두가 골프 클럽의 역학을 결정하는데 사용될 수 있다.

1.6 골프 샷 타겟 라인에 대한 시스템의 정렬

골프 클럽 방향을 측정하는 경우에, 기준계(frame of reference)를 지니는 것이 중요하다. 골퍼는 의도한 샷 타겟 라인에 대한 측정들에 관심이 있는 것이 전형적이다. 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 상기 카메라 시스템이 외부 노출에 정렬되도록 사전에 보정된다. 사용자가 보정을 수행하지 않고 장치를 사용하기를 원할 경우에, 사용자는 간단히 상기 타겟 라인에 장치의 외부 노출을 정렬할 수 있다. 실험실에서와 같은 고정밀도의 사용에 대하여는, 보정 타겟이 사용된다. 보정 타겟은 골프 클럽 상에 사용된 것들과 유사하거나 동일한 마커들을 갖는 평면 타겟(flat target)이다. 사용하기 전에, 상기 카메라 시스템은 타겟을 영상화하며 미리 결정된 마커들의 기하학적 형상 패턴의 위치를 결정한다. 상기 마커들은 이들이 도 6에 도시된 바와 같은 3-축 좌표계를 정의하도록 배치된다. 이러한 모드에서 측정된 모든 값들은 타겟 기준계에 대한 것들이다.

셋업을 용이하게 하기 위해, 본 발명의 추가 특징은 센서 각 정보(sensor angle information)를 생성하는 카메라 시스템 엔클로저에 경사 게이지를 포함하는 것이다. 경사 센서 각은 지면 접선(다시 말하면 중력에 대한 높이인 면) 또는 다른 기준면에 대해 상기 카메라 시스템의 방향에 대한 정보를 제공하고 처리기 알고리즘들을 조정하는데 유용하다. 경사 센서 및 카메라 시스템 간의 각도 관계는 공장 보정 절차 동안 측정 및 저장된다. 동작 동안 사용자는 간단히 카메라 시스템을 평평하지 않을 수 있는 면 상에 배치하고 정렬 기준으로서 카메라 시스템 엔클로저의 전면부를 사용하여 샷들을 수행한다. 경사 센서 데이터를 사용함으로써, 지면 접선에 대한 골프 클럽 방향 매개변수들이 생성될 수 있다.

1.7 골프 클럽 페이스 상에서의 골프공 임팩트 위치 결정

골퍼들 및 골프 클럽 제조자들에 의해 원하는 주요 매개변수들 중 하나는 골프 클럽 페이스 상에서의 골프공의 임팩트 배치이다. 이러한 관계를 알고 사용의 편리성을 유지하기 위해, 바람직한 실시예는 입체 카메라들을 사용하여 임팩트 전에 골프공의 3D 배치를 측정한다. 골프공 배치, 골프 클럽 방향 및 골프 클럽 경로를 사용하여, 상기 시스템은 골프 클럽 페이스 상에서의 골프공의 임팩트 지점을 계산한다.

골프공은 명확한 기하학적 형상을 지니며 카메라 시스템은 이러한 카메라 시스템이 사용자에게 카메라들의 시야 내에 일반적으로 동일한 배치로 골프공을 배치하게 조장하도록 셋업된다. 골프공들은 또한 골프공들을 필드 오브 플레이(field of play) 내에서 찾아내기 쉽게 하도록 백색 또는 특정한 광색인 것이 일반적이다. 입체 카메라 시스템은 타격면(hitting area)의 영상들을 연속 획득하며 알고리즘들을 실행하여 타격 존(hitting zone)에 배치된 골프공의 정확한 3D 위치를 검출한다. 이를 수행하기 위해, 각각의 카메라로부터의 영상은 표준 영상 처리 기법들을 사용하여 분석된다. 도 5b를 참조하면, 단계 560에서 영상들이 일반적으로 둥근 형상이고 예상되는 골프공의 크기이며 그리고 주변 배경보다 밝은 영역들의 위치를 결정하도록 분석된다. 일단 골프공의 위치가 결정되면, 단계 565에서 에지 검출(edge detection)이 원형 모양의 공의 에지를 정확하게 탐지하는데 사용된다. 그리고나서 단계 570에서 구형 공의 3D 위치는 표준 입체 기법들을 사용하여 결정된다. 이러한 시점에서, 상기 시스템은 예를 들면 음성 또는 시각 경보를 가지고 골프공의 위치가 결정되었음을 사용자에게 알려줄 수 있다. 그리고나서 사용자는 골프 클럽을 스윙하기 시작할 수 있으며 상기 시스템은 그러한 움직임을 추적할 수 있다.

상기 스윙 전에 정확한 골프공의 3D 위치를 확립함으로써, 상기 시스템은 현재 단계 575에서 임팩트 시 골프공 및 골프 클럽의 정확한 접점을 탐지한다. 이는 마킹된 골프 클럽 페이스의 일련의 타임 스탬프된 입체 영상들 각각에서 마커들을 탐지함으로써 수행되는데 그 이유는 골프 클럽 페이스가 앞서 설명한 바와 같이 골프공에 접근하기 때문이다. 각각의 마커는 다항식을 사용하여 잡음을 감소시키고 상기 스윙 동안 언제라도 마커들의 배치를 예측할 수 있는 능력을 제공하도록 시간 및 공간 내에서 근사화된다. 3D 평면은 마커 배치들을 사용하여 골프 클럽 페이스가 카메라 시스템들의 시야 내에서 언제라도 3D로 결정되는 것을 허용하도록 계산된다. 컴퓨터는 근사화된 데이터를 사용해 임팩트에 근접한 위치들을 통해 반복하여 골프 클럽 페이스의 면에서부터 골프공 중심에 이르기까지의 거리가 골프공의 반경과 거의 동일한 지점을 탐지한다.

일단 골프공이 임팩트되었음을 상기 시스템이 알고 있는 경우에, 상기 시스템은 영상들의 획득을 정지하거나 변형적으로는 미리 정해진 특정 시간 후에 정지하도록 카메라들에 지시할 수 있다. 그리고나서 상기 시스템은 사용자에게 상기 스윙의 결과들을 디스플레이할 수 있다.

1.8 타격되는 골프 클럽의 결정

골프 클럽 피팅과 같은 특정 용도들의 경우에 어느 골프 클럽이 사용되는지를 정확하게 아는 것이 중요하다. 이를 수행하기 위해, 상기 마커들이 각각의 골프 클럽에 고유한 특정의 기하학적 형상으로 대체될 수 있거나 추가 마커들이 추가될 수 있다. 다른 한 방법은 사용자가 마커들을 임의로 배치하는 것을 허용한 다음에 컴퓨터가 각각의 골프 클럽에 대한 정확한 기하학적 형상을 결정 및 저장하게 하는 것이다. 다양한 골프 클럽의 기하학적 형상과 함께 마커 측정의 정확도는 각각의 골프 클럽을 고유하게 식별하는 적절한 방법을 이루게 한다. 라이브러리의 기하학적 형상에 매우 근접하게 매치하는 기하학적 형상을 지니는 새로운 골프 클럽이 상기 시스템에 도입되는 경우에 상기 시스템은 마커들을 조작하도록 사용자에게 알려줄 수 있다.

1.9 골프 클럽 헤드가 시야에서 벗어난 경우라도 전체 스윙 전반에 걸친 골프 클럽 추적

상기 시스템의 다른 한 특징은 전체 스윙 전반에 걸쳐 전체 골프 클럽 샤프트 및 헤드를 측정하는 방법이다. 현재 상기 스윙 전반에 걸쳐 정보를 측정하도록 상기 샤프트에 관성 항법 시스템을 부착하는 시스템들이 존재한다. 이러한 시스템들은 병진 및 회전 이동에 있어서의 상대적인 변화들을 측정할 수 있지만 어떠한 절대 기준계도 지니고 있지 않다. 골퍼가 골프공을 어드레스할 경우에, 상기 골퍼는 골프 클럽 헤드 방향이 타겟 라인과 정렬되는 방식으로 골프 클럽을 배치할 수 없다. 골퍼들은 스윙 정렬을 조정함으로써 바람직하지 못한 골프공의 비행 특성들을 보상하려는 경향이 있다. 부착되는 경우에, 상기 관성 항법 시스템 방향은 골프 클럽 헤드에 대해 잘 알려져 있지 않다. 그러나, 어드레스 시에 골프 클럽 헤드 및 샤프트가 시야에 있는 경우에, 상기 관성 측정 장치들의 초기 상태는 이러한 기준계에 대해 확립될 수 있다. 상기 스윙 동안, 비록 골프 클럽이 카메라들의 시야에 있지 않더라도 관성 측정들에 있어서의 변화들이 골프 스윙 전반에 걸쳐 클럽 헤드 및 샤프트의 배치를 정확하게 측정하도록 기준계에 대해 적용될 수 있다. 관성 데이터 및 영상 데이터는 실시간으로 계산 또는 레코딩 및 사후 처리될 수 있으며, 바람직한 실시예에서는 모든 데이터가 레코딩 및 사후 처리된다.

골프공을 어드레스하는 동안, 카메라 시스템은 각각의 마커의 배치를 측정하고 골프 클럽 페이스는 시야 내에 있다. 각각의 프레임에 대한 영상들 및 타임 스탬프들을 사용하여, 상기 시스템은 다항식 곡선 근사를 사용하여 시간에 대한 지점 배치를 근사함으로써 각각의 마커의 배치를 계산한다. 이러한 동일시간 동안 관성 항법 데이터는 또한 수집되었으며 이러한 데이터는 또한 잡음을 감소시키도록 적합한 차수의 다항식에 근사화된다. 이러한 2 세트의 데이터(다시 말하면, 카메라 시스템으로부터의 관성 및 마커 배치들)는 현재 이하에서 설명되겠지만 이미 알고 있는 정확한 카메라 시스템에 대한 관성 시스템 방향을 결정하도록 상관된다.

골프 클럽 페이스 및 관성 항법 시스템 간의 관계를 확립하기 위해, 3 개의 좌표계 사이에서 변환 행렬이 구해진다. 제1 좌표계, 다시 말하면 "골퍼 프레임(Golfers Frame)"은 지면 접선면 및 타겟 라인에 의해 정의되는 골퍼의 좌표계이다. 제2 좌표계, "클럽 페이스 프레임(Club Face Frame)"은 TOE 및 HEEL 마커들 간의 라인에 의해 형성된 제1 축, 골프 클럽 페이스의 면에 대해 수직인 제2 축 및 이전의 2개의 축에 대해 수직인 제3 축을 지니는 골프 클럽 페이스의 좌표계이다. 최종 좌표계는 관성 항법 시스템의 좌표계, 다시 말하면 "관성 프레임(Inertial Frame)"이다. "골퍼의 프레임(Golfer's Frame)" 및 "클럽 페이스 프레임(Club Face Frame)" 간의 관계는 앞서 설명한 바와 같이 시스템 엔클로저 또는 보정 타겟에 대한 정렬을 사용하여 사전에 확립되었다. "클럽 페이스 프레임" 및 "관성 프레임" 간의 관계를 형성하기 위해, 데이터는 골프 클럽이 카메라 시스템의 시야에 있는 시간 동안 양자 모두의 시스템들에 대해 동기 방식으로 수집된다. 상기 관성 시스템으로부터의 데이터가 당업자에게는 잘 이해되겠지만 추측 항법(Dead Reckoning)의 기법을 사용하여 시간의 함수로서 "관성 프레임"에서의 회전 및 병진으로 변환된다. 상기 관성 항법 시스템과 동기 방식으로 카메라 시스템은 클럽 페이스 프레임에 대해 시간의 함수로서 회전 및 병진 데이터를 수집했다. 수집된 동기 데이터는 현재 2개의 시스템 사이에서 변환 행렬을 구하는데 사용된다. 상기 변환 행렬이 당업자에게는 잘 알려져 있지만 과포화 연립 방정식(overdefined system of equations)을 풀기 위한 표준 기법들을 사용하여 구해진다.

일단 변환 행렬이 구해지면, 관성 항법 데이터는 마커들이 시야 내에 있는지에 관계없이 스윙 동안 어느 시점에서 골프 클럽 페이스 배치를 계산하는데 사용될 수 있다. 그 외에도, 상기 관성 항법 시스템이 샤프트 축으로부터의 이미 알고 있는 거리로 그리고 골프 클럽 페이스에 대해(다시 말하면 골프 클럽이 어드레스 시에 스케어되는 경우에 사용자들 또는 골퍼들의 시야로부터의 12시와 같은 전형적인 방향에 대해 상기 샤프트 축으로부터 20 ㎜ 만큼 클립(clip)되는 골프 클럽 페이스에 대해) 일반적으로 알고 있는 회전 방향으로 배치되거나 샤프트와 축 방향으로 위치해 있는 경우에, 상기 시스템은 골프 클럽 페이스에 대해 샤프트 배치를 계산할 수 있다. 이러한 것이 이러한 좌표계들 간의 관계를 완전히 확립한 경우에, 상기 시스템은 전체 스윙 전반에 걸쳐 골프 클럽의 정확한 모델을 디스플레이할 수 있다.

위에 개시된 대표적인 실시예들의 설명은 당업자 누구라도 본 발명을 창안 또는 사용할 수 있게 하도록 제공된 것이다. 이러한 대표적인 실시예들에 대한 여러 변형들이 당업자에게는 자명해질 것이며, 본원에 기재된 일반 원리들이 본 발명의 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다른 대표적인 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서, 당업자라면 이해하겠지만 본원에 개시된 설명 및 도면들은 현재 바람직한 본 발명의 대표적인 실시예를 제시한 것이므로 본 발명에 의해 광범위하게 고려되는 주제를 나타낸다. 당업자라면 부가적으로 이해하겠지만, 본 발명의 범위는 당업자에게 자명해질 수 있는 다른 대표적인 실시예들을 완전히 포함하므로 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들과는 다른 것에 의해 국한되지 않는다.

Claims (24)

1. 골프공과의 임팩트시 적어도 하나의 스코어 라인을 지니고 실질적으로 평면인 클럽 페이스를 지니는 골프 클럽 헤드를 측정하는 장치(102)에 있어서,
   상기 장치는,
   상기 클럽 페이스 상에 배치된 적어도 3개의 마커로서, 마커의 배치는 (1) 상기 클럽 페이스의 기하학적 형상을 정의하고 (2) 상기 마커들 간의 상대적인 간격 및 방향에 대해 이미 알고 있는 허용차(tolerance)에 따르도록 이루어지며, 상기 마커들 중 적어도 2개는 상기 스코어 라인에 평행한 HEEL-TOE 라인을 정의하고, 적어도 하나의 마커는 상기 HEEL-TOE 라인과 동일 직선상에 없는, 적어도 3개의 마커;
   상기 골프공의 전방에 배치되며, 스윙 동안 임팩트 전 및 임팩트시의 상기 마커들의 복수 개의 영상들을 획득하고(515) 상기 영상들을 처리기에 전달하도록 이루어진 적어도 2대의 카메라(105, 110);
   를 포함하며,
   상기 처리기는,
   a. 상기 영상들에 대한 문턱값 처리를 수행하여 상기 마커들에 상응할 수 있는 픽셀들을 검출하는 단계(515, 520)를 수행하도록 구성되고,
   b. 3차원(3D) 공간에서 상기 마커들에 대한 배치를 결정하는 단계(530)를 수행하도록 구성되며,
   c. 상기 클럽 페이스의 평면성, 및 상기 HEEL-TOE 라인을 따른 적어도 2개의 마커 및 상기 HEEL-TOE 라인과 동일 직선상에 없는 적어도 하나의 마커의 이미 알고 있는 방향에 기반해, 이미 알고 있는 기하학적 형상 관계의 허용차 범위에 속하는 한 그룹의 마커들을 탐지하는 단계(535, 540)를 수행하도록 구성되고,
   d. 이미 알고 있는 기하학적 형상 관계에 대하여 상기 마커들의 배치에 기반해 상기 마커들을 라벨링하는 단계(545)를 수행하도록 구성되며; 그리고
   e. 상기 마커들의 3D 배치에 기반하여 상기 스윙 동안 상기 클럽 헤드의 배치를 계산하는 단계(550, 555)를 수행하도록 구성되는, 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 처리기는, 추가로
   f. 단계(a)에서 구해진 인접 픽셀들의 그룹들을 식별하는 단계(520)를 수행하도록 구성되고,
   g. 단계(f)에서 검출된 픽셀 그룹들 상에서 중심점 알고리즘(centroid algorithm)을 수행하는 단계(525)를 수행하도록 구성되며, 그리고
   h. 단계(g)에서 검출된 중심점들을 상기 마커들에 입체적으로 매칭하는 단계(530)를 수행하도록 구성되는, 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 처리기는, 추가로
   임팩트 전에 3차원(3D) 공간에서 골프공의 배치를 결정하는 단계(560, 565, 570)를 수행하도록 구성되는, 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 장치는,
   상기 처리기에 접속된 경보 구조;
   를 부가적으로 포함하고, 상기 경보 구조는 상기 처리기가 골프공의 배치를 결정하는 경우에 경보를 생성하는, 장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 처리기는, 추가로
   상기 클럽 페이스가 먼저 골프공과 접촉하게 되는, 상기 클럽 페이스 상의 지점을 결정하는 단계(575)를 수행하도록 구성되는, 장치.
7. 제1항에 있어서, 클럽 페이스들을 지니는 복수 개의 클럽 헤드들은 마킹되며, 상기 처리기는, 추가로
   f. 상기 복수 개의 골프 클럽 헤드들 각각 상의 마커들의 정확한 기하학적 형상 레이아웃의 리스트를 측정 및 저장하는 단계를 수행하도록 구성되고,
   g. 스윙되고 있는 상기 클럽 헤드에 대해 상기 복수 개의 영상들로부터 상기 기하학적 형상 레이아웃의 위치를 결정하는 단계를 수행하도록 구성되며, 그리고
   h. 상기 복수 개의 골프 클럽 헤드들에서 어느 골프 클럽 헤드가 저장된 기하학적 형상 레이아웃에 대한 단계(g)의 위치 결정된 기하학적 형상 레이아웃의 매치(match)에 기반하여 스윙되는지를 식별하는 단계를 수행하도록 구성되는, 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 클럽 페이스는 골프 클럽의 일부이며,
   상기 장치는,
   상기 골프 클럽에 접속된 관성 항법 장치(999)로서, 상기 스윙 동안 관성 데이터를 획득하며 상기 데이터를 상기 처리기에 전달하도록 구성된, 관성 항법 장치(999);
   를 부가적으로 포함하며,
   상기 처리기는, 추가로
   f. 상기 관성 데이터를 관성 좌표계의 회전 및 병진 값들로 변환하는 단계를 수행하도록 구성되고,
   g. 단계(e)의 클럽 페이스 배치 데이터를 클럽 페이스 좌표계의 회전 및 병진 값들로 변환하는 단계를 수행하도록 구성되며; 그리고
   h. 상기 관성 좌표계 및 상기 클럽 페이스 좌표계 간의 관계를 결정하는 단계를 수행하도록 구성되는, 장치.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서, 상기 클럽 페이스 좌표계 및 상기 관성 좌표계 간의 관계는 상기 마커들 중 적어도 하나가 상기 카메라들의 시야각(field of view)에 있지 않은 경우에 상기 클럽 페이스 배치 및 방향을 계산하는 데 사용되는, 장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 골프 클럽은 샤프트 축을 지니는 클럽 샤프트를 지니며, 상기 처리기는, 추가로
    상기 관성 항법 장치 및 상기 샤프트 축 간의 이미 알고 있는 관계에 기반하여 상기 클럽 샤프트의 배치를 계산하는 단계를 수행하도록 구성되는, 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 장치는 상기 스윙의 적어도 일부 전반에 걸쳐 상기 골프 클럽의 3D 모델을 디스플레이하는, 장치.
13. 제12항에 있어서, 모델링된 상기 스윙의 상기 일부는 상기 카메라들에 의해 획득된 스윙의 일부에 상응하지 않는, 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 처리기는, 추가로
    클럽 스윙 경로, 클럽 속도 및 클럽 페이스 방향으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 클럽 페이스 속성값을 계산하는 단계를 수행하도록 구성되는, 장치.
15. 제4항에 있어서, 상기 처리기는, 추가로
    상기 클럽 페이스가 먼저 골프공과 접촉하는 시점을 계산하고 클럽 스윙 경로, 클럽 속도, 클럽 페이스 방향 및 상기 클럽 페이스 상의 임팩트 지점으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 임팩트 시점에서의 클럽 페이스 속성값을 부가적으로 계산하는 단계(555)를 수행하도록 구성되는, 장치.
16. 삭제
17. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    지면 접선에 대한 적어도 2대의 카메라의 배치를 측정하고 경사 데이터를 상기 처리기에 전달하도록 구성된 경사 센서;
    를 부가적으로 포함하며,
    상기 처리기는, 추가로
    상기 경사 데이터를 사용하여 단계(e)의 계산을 정밀하게 하는 단계를 수행하도록 구성되는, 장치.
18. 제1항에 있어서, 상기 골프 클럽 헤드, 상기 클럽 헤드에 접속된 골프 클럽 호셀 또는 상기 클럽 헤드에 접속된 샤프트는 추가 마커들(805)을 부가적으로 포함하며, 상기 처리기는, 추가로
    f. 상기 복수 개의 영상들로부터 상기 추가 마커들을 식별하는 단계를 수행하도록 구성되며,
    g. 단계(d)에서 구해진 마커들 및 상기 추가 마커들 간의 기하학적 형상 관계를 계산 및 저장하는 단계를 수행하도록 구성되고,
    h. 보이는 마커들에 대한 기하학적 형상 관계에 기반하여 가려진 임의의 마커의 위치를 계산하는 단계를 수행하도록 구성되며, 그리고
    i. 단계(e)에서 단계(h)로부터의 위치 배치를 사용하여 상기 스윙 동안 상기 클럽 헤드의 배치를 계산하는 것을 부가적으로 포함하는 단계를 수행하도록 구성되는, 장치.
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제

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