KR102268954B1 - 골프 공 타격을 감지하는 방법 및 이를 이용한 골프 스윙 모션 분석 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 골프 공의 타격을 감지하는 방법은, 골프 스윙 모션 분석 장치가, 골프 공 및 상기 골프 공의 타격 위치에 위치한 사용자를 촬영하는 적어도 두 개 이상의 카메라의 촬영 속성을 설정하는 단계, 상기 골프 스윙 모션 분석 장치가, 상기 카메라가 획득하는 영상의 이미지 프레임에서 골프 공의 위치 정보를 확인하는 단계, 상기 골프 스윙 모션 분석 장치가, 상기 카메라가 획득한 영상을 기초로 상기 위치 정보가 확인된 골프 공의 타격 여부를 판단하는 단계 및 골프 스윙 모션 분석 장치가, 상기 골프 공이 타격된 것으로 판단되는 경우, 상기 카메라가 획득한 영상 정보를 취합하여 저장하는 단계를 포함한다.

Description

골프 공 타격을 감지하는 방법 및 이를 이용한 골프 스윙 모션 분석 장치{METHOD FOR DETECTING GOLF BALL HITTING AND GOLF SWING MOTION ANALYSIS APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 골프 공 타격을 감지하는 방법 및 이를 이용한 골프 스윙 모션 분석 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 고속 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 골프 공을 타격하는 시점을 확인하고, 실시간으로 사용자에게 촬영된 영상을 제공하여 사용자 스스로 골프 스윙 자세를 교정할 수 있는 골프 스윙 모션 분석 장치에 관한 것이다.

대표적인 야외 운동인 골프는 최근 IT 기술의 발달에 따라 실내에서 즐길 수 있는 스크린 골프 형태로 대중화되고 있으며, 이를 통해 골프에 입문하는 사람들이 증가하고 있다.

아울러, 골프는 클럽을 이용하여 공을 타격하기까지의 스윙 자세가 실력을 향상시키는 데 있어 가장 중요한 요소이며, 정교한 스윙 자세를 몸에 익히기 위해 지속적인 연습이 필요하다. 그에 따라, 많은 골퍼들이 실내 연습장에서 프로 선수에게 비용을 지불하고 레슨을 받지만 시간과 비용의 제약이 따르기 때문에, 많은 시간 동안 홀로 스윙 연습을 할 수 밖에 없다.

이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 실내 골프장 내에 골퍼, 클럽, 골프 공의 움직임을 감지할 수 있는 센서를 설치하거나, 신체 일부에 웨어러블 디바이스를 부착하여 사용자의 움직임을 획득하고 스윙 자세를 교정하는 다양한 기술들이 개시되어 왔다. 그러나 종래의 기술들 역시 각종 센서가 획득한 데이터를 기초로 전문가의 조언을 얻는 방식의 기술인 바, 골퍼 스스로 자신의 스윙 자세를 교정하기에 한계가 존재한다.

뿐만 아니라, 종래의 기술들은 골프 공의 타격 시점을 정확하게 파악하기 위해, 바닥에 골프 공을 감지하기 위한 센서 플레이트를 바닥 면에 설치하는데, 바닥 면에 센서가 배치될 경우, 충격에 의해 센서들이 손상될 가능성이 높기 때문에 종래 기술들을 적용한 스윙 연습 장치들은 효율적인 운영이 어렵다.

따라서 신체에 웨어러블 디바이스를 부착하는 불편함 또는 센서를 바닥에 설치하여야 하는 번거로움 없이 사용자의 스윙에 의한 골프 공의 타격 시점을 정확하게 검출하고, 스윙 자세를 교정할 할 수 있는 기술이 요구되며, 본 발명은 이에 관한 것이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0129973호 (2010.12.10.) 대한민국 등록특허공보 제10-1195497호 (2012.10.23.) 대한민국 등록특허공보 제10-1170236호 (2012.07.25.)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고속 카메라의 촬영 영상만으로 사용자의 스윙 동작에서 골프 공의 타격 시점을 정확하게 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 사용자의 골프 스윙 영상을 저장하고 이를 디스플레이 모듈에 출력하여, 사용자 스스로 골프 스윙 자세를 교정할 수 있는 골프 스윙 모션 분석 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 골프 스윙 모션 분석 장치는, 골프 공의 타격 위치에 위치한 사용자의 정면 상단에 배치되어, 골프 공의 타격 영상을 획득하는 제1, 제2 트리거 카메라를 포함하는 한 쌍의 트리거부, 상기 사용자의 전신 움직임 영상을 획득하는 모션 카메라를 포함하는 모션부, 상기 트리거부가 획득한 골프 공 타격 영상 및 상기 모션부가 획득한 전신 움직임 영상을 분석하는 분석 처리부 및 상기 분석 처리부가 분석한 사용자의 스윙 자세를 출력하는 표시부를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 트리거부는, 상기 제1 또는 제2 트리거 카메라로부터 획득하는 촬영 신호를 나머지 하나의 카메라 및 모션 카메라에 송신하며, 상기 제1, 제2 트리거 카메라 및 상기 모션 카메라는 상기 촬영 신호를 기초로 동일한 이미지 프레임 레이트를 가질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 분석 처리부는, 상기 제1, 제2 트리거 카메라의 촬영 위치, 회전 정보, 골프 공의 예상 타격 위치 및 동작 속도 중 적어도 하나 이상의 촬영 속성을 지정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 분석 처리부는, 상기 트리거부가 획득하는 골프 공 타격 영상을 이미지 프레임 단위로 분할하여, 분할된 이미지 프레임 내에서 골프 공 형상의 객체를 검출하고, 검출된 객체의 연속된 이미지 프레임 내 좌표 변화를 확인하여, 상기 사용자의 골프 공 타격 준비 여부를 확인할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 분석 처리부는, 상기 골프 공의 타격 영상 또는 상기 전신 움직임 영상의 전체 이미지 프레임 수 및 검출된 객체의 좌표 변화 값을 기초로 골프 공이 타격되는 순간의 이미지 프레임을 검출할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 분석 처리부는, 상기 골프 공이 타격된 이미지 프레임에서 사용자의 좌우 어깨 관절, 좌우 엉덩이 관절, 오른쪽 손목, 왼쪽 손목 중 어느 하나 이상의 신체 부분에서의 각도 정보 또는 위치 정보를 측정하고, 상기 측정된 각도 정보 또는 위치 정보를 상기 모션부가 획득한 전신 움직임 영상에 매핑할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 골프 공의 타격을 감지하는 방법은, 골프 스윙 모션 분석 장치가, 골프 공 및 상기 골프 공의 타격 위치에 위치한 사용자를 촬영하는 적어도 두 개 이상의 카메라의 촬영 속성을 설정하는 단계, 상기 골프 스윙 모션 분석 장치가, 상기 카메라가 획득하는 영상의 이미지 프레임에서 골프 공의 위치 정보를 확인하는 단계, 상기 골프 스윙 모션 분석 장치가, 상기 카메라가 획득한 영상을 기초로 상기 위치 정보가 확인된 골프 공의 타격 여부를 판단하는 단계 및 골프 스윙 모션 분석 장치가, 상기 골프 공이 타격된 것으로 판단되는 경우, 상기 카메라가 획득한 영상 정보를 취합하여 저장하는 단계를 포함한다.

일 실시 예에 따르면, 적어도 두 개 이상의 카메라는, 오른손잡이 또는 왼손잡이 사용자의 정면 상단에 배치되어 골프 공의 타격 영상을 획득하는 제1, 제2 트리거 카메라 및 전신 움직임 영상을 획득하는 모션 카메라 중 적어도 두 개 이상을 포함하며, 상기 촬영 속성을 설정하는 단계는, 상기 제1, 제2 트리거 카메라 또는 상기 모션 카메라의 이미지 프레임, 촬영 위치, 회전 정보, 골프 공의 예상 타격 위치 및 동작 속도 중 적어도 하나 이상의 촬영 속성을 설정하는 단계일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 골프 공의 위치 정보를 확인하는 단계는, 상기 카메라가 획득하는 이미지 프레임에서 골프 공 형상의 객체 존재 여부를 확인하는 단계, 골프 공 형상의 객체가 존재하는 것으로 확인될 경우, 연속된 이미지 프레임에서 골프 공의 좌표 변화 값을 기초로 골프 공의 준비 여부를 판단하는 단계 및 골프 공이 준비된 것으로 판단될 경우, 이미지 프레임에서 골프 공의 좌표 값, 골프 공의 크기 및 픽셀 값 중 적어도 하나의 위치 정보를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 골프 공의 타격 여부를 판단하는 단계는, 상기 카메라가 획득한 영상의 전체 이미지 프레임 수를 확인하는 단계 및 상기 확인된 이미지 프레임에 순차적으로 인덱스를 부여하고, 트리거 인덱스를 검색하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 트리거 인덱스를 검색하는 단계는, 상기 확인된 이미지 프레임 중 중간 값에 속하는 이미지 프레임을 트리거 인덱스로 가정하는 단계 및 상기 가정된 인덱스 이미지 프레임이 골프 공의 타격 시점과 대응되는지 판단하기 위해, 상기 가정된 인덱스 이미지 프레임에서 상기 골프 공의 좌표 변화 값과 상기 골프 공의 크기를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 영상 정보를 취합하여 저장하는 단계 이후에, 상기 인덱스 이미지 프레임에서 사용자의 좌우 어깨 관절, 좌우 엉덩이 관절, 오른쪽 손목, 왼쪽 손목 중 어느 하나 이상의 신체 부분에서의 각도 정보 또는 위치 정보를 측정하는 단계 및 상기 측정된 각도 정보 또는 위치 정보를 상기 모션부가 획득한 전신 움직임 영상에 매핑하고 표시부에 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 고속 카메라가 획득하는 영상을 프레임 단위로 분석하여 골프 공의 타격 시점을 정확하게 판단할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 골프 공의 타격 시점을 판단할 수 있는 영상을 획득하는 두 개의 트리거 카메라와 사용자의 스윙 자세를 확인할 수 있는 영상을 획득하는 하나의 모션 카메라의 촬영 신호가 동기화 됨으로써, 다각도에서 사용자의 스윙 자세를 확인할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 사용자의 스윙 자세를 교정하기 위한 별도의 센서가 필요하지 않기 때문에, 골프 스윙 모션 분석 장치 제공자는 센서 유지보수에 필요한 비용을 절감할 수 있고, 사용자는 별도의 장치를 장착하지 않은 상태에서 보다 편리하게 스윙 자세를 교정할 수 있다는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 골프 스윙 모션 분석 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 에에 따른 골프 스윙 모션 분석 장치에 포함된 카메라의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 골프 공의 타격을 감지하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 S100 단계를 구체화한 순서도이다.
도 5는 도 3에 도시된 S200 단계를 구체화한 순서도이다.
도 6은 도 3에 도시된 S300 단계를 구체화한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스윙 분석 장치의 표시부에 골프 스윙 영상이 출력되는 예시 화면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 골프 스윙 모션 분석 장치(10)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 에에 따른 골프 스윙 모션 분석 장치(10)에 포함된 카메라의 위치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 골프 스윙 모션 분석 장치(10)는 트리거부(100), 모션부(200), 분석 처리부(300), 표시부(400) 및 데이터베이스(500)를 포함함을 확인할 수 있다.

트리거부(100)는 골프 스윙 모션 분석 장치(10)(이하, 스윙 분석 장치라고 함)가 설치된 공간에서 골프 공의 타격 영상을 획득할 수 있다. 구체적으로, 트리거부(100)는 골프 공의 타격 위치에 위치한 사용자의 정면 상단에 배치되어, 골프 공의 타격 영상을 획득하는 한 쌍의 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)를 포함할 수 있는데, 여기서 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)가 배치된 방향은 골프 스윙 시 사용자의 주요 손잡이 방향을 고려하여 배치될 수 있다.

즉, 도 2를 참조하면, 골프 스윙 연습을 하는 사용자가 오른손잡이 이거나 왼손잡이 일 때, 사용자의 신체와 클럽으로 인해 골프 공이 가려지는 상황이 발생하는 것을 방지하기 위해, 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)는 각각 골프 공과 골프 공의 이동 방향을 기준으로 오른쪽 전면 상단과 왼쪽 전면 상단에 배치될 수 있다.

아울러, 본 발명에서 트리거(trigger)란 골프 공이 타격 되는 시점을 의미하며, 트리거부(100)는 골프 공이 타격 되는 시점의 영상을 획득하기 위해 제1,제2 트리거 카메라(110)(120)의 설정을 조정할 수 있다.

모션부(200)는 스윙 분석 장치(10)가 설치된 공간에서 사용자의 전신 움직임 영상을 획득할 수 있다. 구체적으로, 모션부(200)는 오른손잡이 사용자, 왼손잡이 사용자가 위치한 위치에 제약 없이 사용자의 전신을 촬영할 수 있는 위치에 배치되는 모션 카메라(210)를 포함할 수 있다.

한편 본 발명에서, 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120) 및 모션 카메라(210)는 사용자의 스윙 모션을 초고속으로 촬영하는 카메라로서, 1초 동안 수백에서 수만 프레임을 획득할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 분석 처리부(300)는 트리거부(100)가 획득한 골프 공 타격 영상 및 모션부(200)가 획득한 전신 움직임 영상을 분석할 수 있다. 구체적으로, 분석 처리부(300)는 트리거부(100)와 모션부(200)의 촬영 속성을 지정하고, 지정된 촬영 속성에 따라 촬영된 영상들을 취합할 수 있다. 여기서, 촬영 속성은 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120) 및 모션 카메라(210)의 촬영 위치, 회전 정보, 골프 공의 예상 타격 위치 및 카메라의 동작 속도 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

이와 같은 분석 처리부(300)의 촬영 속성 지정에 따라, 트리거부(100)와 모션부(200)는 분석 처리부(300)의 제어 신호에 따라 균일한 시간 간격으로 골프 타격 영상 및 전신 움직임 영상을 촬영할 수 있으며, 제1 또는 제2 트리거 카메라(110)(120)는 하나의 이미지 프레임을 촬영할 때마다 획득하는 촬영 신호를 유선 또는 무선으로 연결된 트리거 카메라와 모션 카메라(210)로 송신할 수 있도록 제어하여, 스윙 분석 장치(10)가 포함하는 모든 카메라가 동일한 이미지 프레임 속도(이미지 프레임 레이트)를 가지고 촬영할 수 있다.

한편, 분석 처리부(300)는 트리거부(100)와 모션부(200)가 제공한 영상을 취합하여, 골프 공이 준비되었는지, 타격 되었는지, 타격된 시점에서의 사용자의 자세가 어떠한지 순차적으로 분석할 수 있다.

구체적으로, 분석 처리부(300)는 트리거부(100)가 획득하는 골프 공 타격 영상을 이미지 프레임 단위로 분할할 수 있으며, 분할된 이미지 프레임 내에서 골프 공의 형상의 객체를 검출하고, 객체의 좌표 변화를 확인함으로써 골프 공의 타격 준비 여부를 확인할 수 있다. 여기서, 골프 공의 타격 준비 여부를 확인하는 방식은 좌표 값의 변화 뿐만 아니라, 골프 공의 형상이 검출된 이미지 프레임의 앞, 뒤에 배치된 이미지 프레임들 간의 시간 간격을 기초로 확인될 수 있다.

이와 같이 골프 공이 준비되었음을 확인하였다면, 분석 처리부(300)는 트리거부(100)와 모션부(200)를 통해 골프 공의 타격 영상과 사용자의 전신 움직임 영상을 획득할 수 있으며, 해당 영상들의 전체 이미지 프레임 수 및 검출된 객체(골프 공)의 좌표 변화 값을 기초로 골프 공이 타격되는 순간의 이미지 프레임을 검출할 수 있다. 예를 들어, 영상의 전체 이미지 프레임이 1,000장이라면, 분석 처리부(300)는 이를 반으로 나눈 1번째 내지 500번째 이미지 프레임에서 골프 공의 급격한 좌표 변화가 검출되는 이미지 프레임이 존재하는 지 확인할 수 있다. 그에 따라, 1번째 내지 500번째 이미지 프레임에서 골프 공의 급격한 좌표 변화가 감지되지 않았다면, 500번째 내지 1,000번째 중 500번째 내지 750번째 프레임 내에서 골프 공의 좌표 변화를 검출하는 등, 전체 이미지 프레임에서 절반의 이미지 프레임을 제거하는 소거 방식을 이용할 수 있다.

아울러, 분석 처리부(300)는 골프 공이 타격된 순간의 이미지 프레임을 검출한 후, 해당 이미지 프레임에서 사용자의 좌우 어깨 관절, 좌우 엉덩이 관절, 오른쪽 손목, 왼쪽 손목 중 어느 하나의 신체 부분에서의 각도 정보 또는 위치 정보를 측정하고, 측정된 각도 정보 또는 위치 정보를 모션부(100)가 획득한 전신 움직임 영상에 매핑할 수 있다.

표시부(400)는 분석 처리부(300)가 분석한 사용자의 스윙 자세를 출력할 수 있다. 아울러, 사용자의 자세 각도, 신체의 위치 정보 뿐만 아니라 올바른 자세 각도와 신체의 위치 정보를 제공하여 사용자가 스스로 자세를 교정할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.

아울러, 표시부(400)는 사용자의 터치를 감지할 수 있는 디스플레이 모듈이거나, 사용자 입력을 감지하기 위한 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 골프 스윙과 관련된 사용자의 정보를 입력 받을 수 있다. 여기서, 골프 스윙과 관련된 사용자의 정보란, 사용자가 오른손잡이인지 왼손잡이인지, 사용하게 될 클럽 정보(예. 드라이버, 퍼터), 스윙 분석 장치(10)가 중점적으로 관측해야하는 신체 위치가 어느 부위인지 등 다양한 정보를 포함할 수 있다.

데이터베이스(500)는 트리거부(100), 모션부(200)의 촬영 속성과 사용자 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 촬영 속성은 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120) 및 모션 카메라(210)의 촬영 위치, 회전 정보, 골프 공의 예상 타격 위치 및 동작 속도 등을 저장할 수 있으며, 사용자 정보는 사용자 식별 번호, 사용자의 신체 특징(왼손잡이, 오른손잡이), 사용자의 이전 스윙 정보(자세, 골프 공 타격 속도)들 등 각종 정보들을 포함할 수 있다.

지금까지 본 발명의 일 실시 예에 따른 골프 스윙 모션 분석 장치(10)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 고속 카메라인 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)와 모션 카메라(210)를 이용하여 사용자의 스윙 모션을 분석하기 위한 정보를 획득할 수 있으며, 사용자는 실시간으로 본인의 자세를 확인할 수 있다. 이하에서는, 이러한 골프 스윙 모션 분석 장치(10)를 활용하여 골프 공의 타격을 감지하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 골프 공의 타격을 감지하는 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.

한편, 도 3에 도시한 방법은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 단계가 삭제 또는 추가되거나, 어느 한 단계가 다른 단계에 포함되어 수행될 수 있음은 물론이다.

도 3을 참조하면, 스윙 분석 장치(10)는 골프 공 및 상기 골프 공의 타격 위치에 위치한 사용자를 촬영하는 적어도 두 개 이상의 카메라의 촬영 속성을 설정한다(S100). 여기서 카메라는 스윙 분석 장치(10)가 설치된 공간 내에서 오른손잡이 또는 왼손잡이 사용자의 정면 상단에 배치되는 카메라를 포함하며, 골프 공의 타격 영상을 획득하는 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)와 사용자의 전신 움직임 영상을 획득하는 모션 카메라(210)일 수 있다. 아울러, 제1, 제2 트리거 카메라(200) 및 모션 카메라(210)는 1초당 수백에서 수만 이미지 프레임을 획득하는 고속 카메라일 수 있다.

도 4는 도 3에 도시된 S100 단계를 구체화한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 스윙 분석 장치(10)는 데이터베이스(500)로부터 이전의 설정 값을 로드(Load)하고(S110), 설정 값의 변경 여부를 확인할 수 있다(S120). 여기서, 설정 값이란 제1, 제2 트리거 카메라(200) 및 모션 카메라(210)의 촬영 속성을 의미하며, 예를 들어, 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120) 및 모션 카메라(210)의 프레임 레이트, 촬영 위치, 회전 정보, 골프 공의 예상 타격 위치 및 동작 속도 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

아울러, 설정 값의 변경 여부는 스윙 분석 장치(10)가 표시부(500)에 사용자 정보를 출력하고, 설정 값 변역에 대한 사용자 요청을 입력 받는 방식으로 수행되거나, 스윙 분석 장치(10)가 스윙 모션을 분석하기 전, 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120) 및 모션 카메라(210)에서 촬영되는 이미지를 기초로 사용자의 배치 위치를 감지하고 설정 값 변경이 필요한 지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 신체 정보(예. 키, 주 손잡이)에 따라 촬영되는 이미지가 달라지는 바, 스윙 분석 장치(10)는 사용자가 골프 공이 위치한 위치에 자리를 잡는 시점에 촬영 설정의 변경 여부를 결정할 수 있다.

S120 단계에서, 촬영 설정 값을 변경하는 경우, 스윙 분석 장치(10)는 순차적으로 카메라의 위치와 회전 설정 값을 변경하고(S130, YES), 카메라의 인식 영역 설정 값을 변경하고(S140), 동작 속도 설정 값을 변경할 수 있다(S150). 여기서, 인식 영역 설정 값의 변경은 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)와 모션 카메라(210)의 촬영 영역에서 사용자의 신체와 클럽으로 인해 골프 공이 가려지지 않는 영역을 확보하기 위해 수행될 수 있다.

반면, S120 단계에서, 촬영 설정 값을 변경하지 않는 경우, 스윙 분석 장치(10)는 이전의 설정 값으로 복수의 카메라 설정을 적용할 수 있다(S180, NO).

S130 내지 S150 단계를 통해 촬영 설정 값이 변경 완료되면, 스윙 분석 장치(10)는 변경된 촬영 설정 값의 저장(Save) 여부를 확인할 수 있다(S160). 예를 들어, 저장 여부의 확인은 변경된 촬영 설정 값과 함께 촬영 예정인 이미지를 표시부(500)에 출력하고, 사용자로부터 촬영 설정 확인 신호를 입력 받는 것으로 수행될 수 있다.

S160 단계에서 변경된 촬영 설정 값을 저장하는 경우, 스윙 분석 장치(10)는 데이터베이스(500)에 이를 저장하고(S170, YES), 저장된 촬영 설정 값으로 복수의 카메라 설정을 적용할 수 있다(S180)

반면, S160 단계에서, 변경된 촬영 설정 값을 저장하지 경우, 다시 사용자에게 촬영 설정 값을 변경할 것인지 확인할 수 있다(S120, NO).

다시 도 3을 참조하면, S100 단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 카메라가 획득하는 영상의 이미지 프레임에서 골프 공의 위치 정보를 확인한다(S200). 즉, 스윙 분석 장치(10)는 골프 공의 타격 시점을 판단하기 위해서 정지된 상태, 준비된 상태의 골프 공의 위치 정보를 획득할 수 있으며, 구체적으로 위치 정보란 골프 공의 위치 좌표, 골프 공의 지름 또는 반지름, 픽셀의 사이즈 등을 포함할 수 있다.

도 5는 도 3에 도시된 S200 단계를 구체화한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 스윙 분석 장치(10)는 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)가 획득하게 되는 골프 공의 영상을 획득할 수 있다(S201).

S201 단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 사용자가 왼손잡이인지 오른손잡이인지 확인할 수 있다(S202). 여기서, 해당 정보는 사용자로부터 입력 받거나 데이터베이스(500)에서 사용자 정보를 로드(Load)하여 확인할 수 있다.

S202 단계에서, 사용자가 왼손잡이일 경우, 제1 트리거 카메라(110)가 획득하게 되는 영상의 이미지 프레임에서 전경 객체를 검출하고(S203-1), 사용자가 오른손 잡이일 경우, 제2 트리거 카메라(120)가 획득하게 되는 영상의 이미지 프레임에서 전경 객체를 검출할 수 있다(S203-2).

S203-1, S203-2 단계에서 전경 객체를 검출하였다면, 스윙 분석 장치(10)는 검출된 전경 객체를 써클 피팅(Circle Fitting) 처리하여(S204), 골프 공 형상의 객체가 존재하는지 확인한다(S205).

만약, S205 단계에서 골프 공 형상의 객체가 존재하는지 않는 것으로 확인될 경우, 스윙 분석 장치(10)는 골프 공 형상의 이전 좌표가 존재하는지 확인할 수 있으며(S205-1, NO), 이전 좌표가 존재할 경우, 이전 좌표를 삭제하고(S205-2, YES), 골프 공의 영상을 획득하는 단계로 돌아갈 수 있으며(S201), 이전 좌표가 존재하지 않을 경우에도, 골프 공의 영상을 획득하는 단계로 돌아갈 수 있다(S201, NO).

반면, S205 단계에서 골프 공 형상의 객체가 존재하는 것으로 확인될 경우, 스윙 분석 장치(10)는 객체의 좌표(R)를 현재 객체 좌표로 저장할 수 있으며(S206, YES), 데이터베이스(500) 내 정보를 정리하기 위해, 이전 객체의 좌표(R')가 존재하는지 확인할 수 있다(S207).

만약, S207 단계에서 이전 좌표가 존재하지 않는 경우, 스윙 분석 장치(10)는 현재 객체 좌표(R)를 이전 객체 좌표(R')로 현재 시각(t)을 이전 시각(t')으로 저장하고(S207-1, NO), 골프 공의 영상을 취득하는 단계로 돌아갈 수 있다(S201).

반면, S207 단계에서 이전 좌표가 존재하는 경우, 스윙 분석 장치(10)는 현재 객체 좌표(R)와 이전 객체 좌표(R')의 차이가 2픽셀 이하인지 계산할 수 있다(S208). 여기서, 2픽셀은 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 기준 값으로, 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)의 해상도에 따라 상이한 값으로 설정될 수 있다.

만약, S208 단계에서 계산된 차이 값이 2픽셀 이상인 경우, 골프 공이 정지해 있지 않고 이동해 있는 상태, 즉 골프 공이 준비 되지 않은 상태인 것으로 이해될 수 있으며, 스윙 분석 장치(10)는 이전 객체 좌표(R')를 삭제하고(S208-1, NO), 다시 골프 공의 영상을 취득하는 단계로 돌아갈 수 있다(S201).

반면, S208 단계에서 계산된 차이 값이 2픽셀 이하인 경우, 골프 공 형상의 객체가 정지된 상태인 것으로 이해될 수 있으며, 스윙 분석 장치(10)는 현재 시각(t)과 이전 시각(t')의 차이가 0.5초 이상인지 계산할 수 있다(S209, YES).

만약, S209 단계에서 계산된 차이 값이 0.5초 이하인 경우, 객체의 정지 상태를 확정하기 위한 조건을 만족하지 못하는 바, 스윙 분석 장치(10)는 다시 골프 공의 영상을 취득하는 단계로 돌아갈 수 있다(S201, NO).

반면, S209 단계에서 계산된 차이 값이 0.5초 이상인 경우, 소정 시간 동안 객체가 정지 상태인 것으로 이해될 수 있는 바, 스윙 분석 장치(10)는 골프 공 형상의 객체의 좌표(R)와 객체의 반지름(r), 반지름(r)에 해당하는 픽셀 값(V)을 저장할 수 있다(S210, YES).

즉, 상술한 S201 내지 S210 단계를 통해 스윙 분석 장치(10)는 사용자가 스윙 모션을 연습하기 전, 골프 공이 준비되었음을 알 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, S200 단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 카메라가 획득한 영상을 기초로 위치 정보가 확인된 골프 공의 타격 여부를 판단한다(S300). 여기서, 골프 공의 타격 여부를 판단하기 위해서는 수백에서 수만 장에 이르는 영상 이미지 프레임에서 골프 공이 타격 되는 순간의 이미지 프레임이 존재하는지 확인해야 하며, 이하에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 6은 도 3에 도시된 S300 단계를 구체화한 순서도이다.

도 6을 참조하면, 스윙 분석 장치(10)는 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)가 촬영한 영상의 전체 이미지 프레임 수(N)를 확인할 수 있다(S301).

S301 단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 트리거 인덱스(K)가 검색되었는지 확인할 수 있다(S302). 여기서, 트리거 인덱스(K)는 전체 이미지 프레임에서 골프 공이 타격 되는 순간이 촬영된 이미지 프레임에 대한 인덱스를 의미할 수 있다.

S302 단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 시작 인덱스(S)를 1로, 트리거 인덱스(K)를 검색하기 위한 종료 인덱스(E)를 N으로 설정할 수 있으며(S303), 종료 인덱스(E)에서 시작 인덱스(S)와 빼고 이를 절반으로 나눔으로써 중간 인덱스(M, M=(E-S)/2)를 계산할 수 있다(S304).

S304 단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 중간 인덱스(M)가 1 미만인지 확인할 수 있다(S305). 즉, 종료 인덱스(E)에서 시작 인덱스(S)와 빼고 이를 절반으로 나눈 값이 1보다 미만인 경우는 종료 인덱스(E)가 2보다 작은 경우이며, 이는 전체 이미지 프레임 수(N)가 2이상 확보되지 않았다는 것을 의미하는 바, 중간 인덱스(M)가 1이하인지 확인함으로써, 이미지 프레임을 검색하는 과정에서 에러를 검출할 수 있다.

만약, S304 단계에서, 중간 인덱스(M)가 1미만인 경우, 스윙 분석 장치(10)는 전체 이미지 프레임 수(N)를 확인하는 초기 단계로 돌아갈 수 있다(S301, YES).

반면, S304 단계에서, 중간 인덱스(M)가 1 이상인 경우, 스윙 분석 장치(10)는 시작 인덱스(S)와 중간 인덱스(M)를 더하고 이를 트리거 인덱스(K)로 설정할 수 있다(S306). 예를 들어, 영상의 전체 이미지 프레임이 321fps 이면, 시작 인덱스(S)가 1, 종료 인덱스(E)가 321, 중간 인덱스(M)가 160이 되고, 트리거 인덱스(K)는 161이 될 수 있다.

S306단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 트리거 인덱스(K)에 해당하는 이미지 프레임에서 객체의 좌표에 대응되는 픽셀 값(V')을 계산할 수 있으며(S307), S200 단계에서 획득한 객체의 픽셀 값(V)과 트리거 인덱스(K)을 기초로 계산한 픽셀 값(V') 차이의 절대 값이 10보다 큰 픽셀 수량(Q)을 계산할 수 있다(S308). 즉, 픽셀 값의 차이와 이러한 차이가 발견된 수량을 계산함으로써, 트리거 인덱스(K)에 해당하는 이미지 프레임과 골프 공이 준비된 상태에서의 이미지 프레임을 비교하여 이미지의 급격한 차이가 존재하는지 확인할 수 있다. 아울러, 여기서 기준 값이 되는 10은 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)의 해상도에 따라 상이한 값으로 지정될 수 있다.

S308 단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 픽셀 수량(Q)이 골프 공 형상의 반지름(r)을 기초로 하는 원의 넓이 보다 큰 지 확인할 수 있다(S309). 다시 말해서, 현재 골프 공이 타격 되는 순간이라고 가정한 트리거 인덱스(K)에서 픽셀 값의 계산을 통해 골프 공의 면적만큼의 급격한 변화가 이루어졌는지 확인할 수 있다.

만약, S309단계에서 픽셀 수량이 원의 넓이보다 작을 경우, 골프 공이 타격 되지 않았음을 의미하며, 스윙 분석 장치(10)는 시작 인덱스(S)를 초기 시작 인덱스(S)에서 중간 인덱스(M)를 더한 값으로 전환하고(S309-1, NO), 다시 중간 인덱스(M)를 계산하는 단계로 돌아갈 수 있다(S304). 예를 들어, 시작 인덱스(S)가 1, 종료 인덱스(E)가 321, 중간 인덱스(M)가 160, 트리거 인덱스(K)가 161인 것으로 가정한 상황에서, 골프 공이 타격 되지 않은 것으로 판단될 경우, 시작 인덱스는 162, 종료 인덱스(E)는 321이 되어 트리거 인덱스(K)를 검색하기 위한 범위가 좁혀질 수 있다.

반면, S309 단계에서 픽셀 수량이 원의 넓이보다 클 경우, 골프 공이 타격 되었을 가능성이 상승하게 되고, 스윙 분석 장치(10)는 종료 인덱스(E)에서 시작 인덱스(S)를 뺀 값이 1 이하인지 확인할 수 있다(S310). 이는 시작 인덱스(S)와 종료 인덱스(E) 간의 차이가 한 개의 프레임인 것을 의미하고, 픽셀 수량이 원의 넓이 보다 큰 이미지 프레임이 하나라는 것을 의미하는 바, 스윙 분석 장치(10)는 골프 공이 타격 되는 순간과 가장 일치하는 트리거 인덱스를 검출하기 위해 다음과 같은 확인 단계를 거칠 수 있다.

만약, S310 단계에서, 종료 인덱스(S)에서 시작 인덱스(S)를 뺀 값이 1 초과일 경우, 스윙 분석 장치(10)는 종료 인덱스(E)를 초기 종료 인덱스(E)에서 중간 인덱스(M)를 뺀 값으로 전환하고(S310-1, NO), 다시 중간 인덱스(M)를 계산하는 단계로 돌아갈 수 있다(S304). 예를 들어, 시작 인덱스(S)가 1, 종료 인덱스(E)가 321, 중간 인덱스(M)가 160, 트리거 인덱스(K)가 161인 것으로 가정한 상황에서, 급격한 픽셀 변화를 가지는 이미지 프레임이 다수인 경우, 시작 인덱스는 1, 종료 인덱스(E)는 161이 되어 트리거 인덱스(K)를 검색하기 위한 범위가 좁혀질 수 있다.

반면, S310 단계에서, 종료 인덱스(S)에서 시작 인덱스(S)를 뺀 값이 1 이하인 경우, 스윙 분석 장치(10)는 트리거 인덱스(K) 검색을 완료하고, 현재 시각(t)을 이전 시각(t')으로 저장할 수 있다(S311).

S311 단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 현재 시각(t)과 이전 시각(t')의 차이가 2.5초 이상인지 확인하여(S312), 골프 공이 타격에 의해 이동하게 된 것인지 최종적으로 판단할 수 있다.

만약, S312 단계에서 현재 시각(t)과 이전 시각(t')의 차이가 2.5초 이하인 경우, 스윙 분석 장치(10)는 다시 중간 인덱스(M)를 계산하는 단계로 돌아갈 수 있으며(S304, NO), S311 단계에서 현재 시각(t)과 이전 시각(t')의 차이가 2.5초 이상인 경우, 스윙 분석 장치(10)는 제1, 제2 트리거 카메라(110)(120)와 모션 카메라(210)가 촬영한 영상을 저장함으로써(S313, YES), 골프 공이 타격 되었고, 그 시점에 해당하는 이미지 프레임은 검색된 트리거 인덱스(K)인 것으로 확정 지을 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, S300 단계에서 골프 공이 타격된 것으로 판단되는 경우, 스윙 분석 장치(10)는 카메라가 획득한 영상 정보를 취합하여 저장한다(S400, YES).

반대로, S300 단계에서 골프 공이 타격된 것으로 판단되지 않을 경우, 스윙 분석 장치(10)는 골프 공의 위치 정보를 확인하는 단계로 돌아갈 수 있다(S200, NO).

S400 단계 이후, 스윙 분석 장치(10)는 해당 이미지 프레임을 분석하여, 분석 결과를 표시부(500)에 출력한다(S500). 구체적으로, 스윙 분석 장치(10)는 트리거 인덱스(K)에 해당하는 이미지 프레임에서 사용자의 좌우 어깨 관절, 좌우 엉덩이 관절, 오른쪽 손목, 왼쪽 손목 중 어느 하나 이상의 신체 부분에서의 각도 정보 또는 위치 정보를 측정할 수 있으며, 측정된 각도 정보 또는 위치 정보를 모션 카메라(210)가 획득한 전신 움직임 영상에 매핑할 수 있다.

이와 관련하여, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스윙 분석 장치(10)의 표시부(500)에 골프 스윙 영상이 출력되는 예시 화면이다.

도 7을 참조하면, 좌측은 제1 또는 제2 트리거 카메라(110)(120)가 촬영한 골프 공 타격 영상의 이미지 프레임, 우측은 모션 카메라(210)가 촬영한 사용자 전신 움직임 영상의 이미지 프레임이 다음과 같이 나타남을 확인할 수 있다.

구체적으로, 해당 이미지 프레임은 스윙 분석 장치(10)가 검색한 골프 공의 타격 시점에 대응되는 이미지 프레임이며, 해당 이미지 프레임과 동일한 이미지 프레임에서 사용자의 전신 움직임에 대한 수치적인 정보, 팔의 꺾임 각도, 좌측 골반과 어깨, 다리의 위치 정보 등이 표시될 수 있다.

지금까지 본 발명의 일 실시 예에 따른 골프 공의 타격을 감지하는 방법에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 고속 카메라가 획득하는 영상을 프레임 단위로 분석하여 골프 공이 타격되는 순간의 이미지 프레임을 검색할 수 있으며, 해당 이미지 프레임에서 사용자의 움직임을 분석하여, 사용자는 골프 스윙 자세를 스스로 교정할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 골프 스윙 모션 분석 장치
100: 트리거부
110: 제1 트리거 카메라
120: 제2 트리거 카메라
200: 모션부
210: 모션 카메라
300: 분석 처리부
400: 표시부
500: 데이터베이스

Claims (12)

1. 골프 공의 타격 위치에 위치한 사용자의 정면 상단에 배치되어, 골프 공의 타격 영상을 획득하는 제1, 제2 트리거 카메라를 포함하는 한 쌍의 트리거부;
   상기 사용자의 전신 움직임 영상을 획득하는 모션 카메라를 포함하는 모션부;
   상기 트리거부가 획득한 골프 공 타격 영상 및 상기 모션부가 획득한 전신 움직임 영상을 분석하는 분석 처리부; 및
   상기 분석 처리부가 분석한 사용자의 스윙 자세를 출력하는 표시부;
   를 포함하되,
   상기 분석 처리부는,
   상기 골프 공의 타격 영상 또는 상기 전신 움직임 영상의 전체 이미지 프레임 수 및 검출된 객체의 좌표 변화 값을 기초로 골프 공이 타격되는 순간의 이미지 프레임을 검출하고,
   상기 골프 공이 타격되는 순간의 이미지 프레임을 검출하는 과정은,
   영상의 전체 이미지 프레임 수를 확인하는 단계와,
   상기 전체 이미지 프레임 수에 따라 영상의 프레임에 대해 시작 인덱스(s)와 종료 인덱스(E)를 설정하는 단계와,
   상기 종료 인덱스(E)에서 상기 시작 인덱스(S)를 빼고 이를 2로 나누어 중간 인덱스(M)를 계산하는 단계와,
   상기 시작 인덱스(S)와 상기 중간 인덱스(M)를 더하여 이를 트리거 인덱스(K)로 설정하는 단계와,
   상기 설정된 트리거 인덱스(K)에 해당하는 이미지 프레임의 분석 결과 골프 공이 타격되지 않은 것으로 판단될 경우, 이전 시작 인덱스(S)에 상기 중간 인덱스(M)를 더한 값으로 시작 인덱스(S)를 변경하는 단계와,
   상기 변경된 시작 인덱스(S) 값에 의해 상기 중간 인덱스(M) 값을 계산하는 단계 이후를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 골프 스윙 모션 분석 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 트리거부는,
   상기 제1 또는 제2 트리거 카메라로부터 획득하는 촬영 신호를 나머지 하나의 카메라 및 모션 카메라에 송신하며,
   상기 제1, 제2 트리거 카메라 및 상기 모션 카메라는, 상기 촬영 신호를 기초로 동일한 이미지 프레임 레이트를 가지는,
   골프 스윙 모션 분석 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 분석 처리부는,
   상기 제1, 제2 트리거 카메라의 촬영 위치, 회전 정보, 골프 공의 예상 타격 위치 및 동작 속도 중 적어도 하나 이상의 촬영 속성을 지정하는,
   골프 스윙 모션 분석 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 분석 처리부는,
   상기 트리거부가 획득하는 골프 공 타격 영상을 이미지 프레임 단위로 분할하여, 분할된 이미지 프레임 내에서 골프 공 형상의 객체를 검출하고, 검출된 객체의 연속된 이미지 프레임 내 좌표 변화를 확인하여, 상기 사용자의 골프 공 타격 준비 여부를 확인하는,
   골프 스윙 모션 분석 장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 분석 처리부는,
   상기 골프 공이 타격된 이미지 프레임에서 사용자의 좌우 어깨 관절, 좌우 엉덩이 관절, 오른쪽 손목, 왼쪽 손목 중 어느 하나 이상의 신체 부분에서의 각도 정보 또는 위치 정보를 측정하고, 상기 측정된 각도 정보 또는 위치 정보를 상기 모션부가 획득한 전신 움직임 영상에 매핑하는,
   골프 스윙 모션 분석 장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제

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