KR102567201B1

KR102567201B1 - 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템

Info

Publication number: KR102567201B1
Application number: KR1020210053031A
Authority: KR
Inventors: 정영란
Original assignee: 정영란
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2023-08-14
Also published as: KR20220146136A

Abstract

본 발명은 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로, 기준점(tee)의 공과 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행할 공을 촬영한 제1 카메라의 영상이 입력되는 제1 단계, 제1 카메라에 의해 촬영되어 입력되는 마름모꼴의 영상 이미지를 정상에서 바라본 직사각형의 영상 이미지처럼 보정 처리하는 제2 단계, 보정 처리된 영상 이미지를 분석하여 해당 영상의 각 프레임 간의 시간 간격과 골프공의 크기를 통해 비행하는 공의 방위각과 속도를 판별하는 제3 단계, 제2 카메라를 통해 입력되는 영상 이미지를 분석하여 비행하는 공의 발사각을 판별하는 제4 단계, 발사각과 오차 그래프를 통해 방위각의 오차를 보정하는 제5 단계, 제1 카메라에 의해 촬영된 영상의 첫번째와 두번째 프레임을 시작으로 이어지는 두 개의 이웃하는 프레임을 비교하여 픽셀의 변화를 감지하는 제6 단계, 픽셀의 변화를 분석하여 클럽의 진행방향을 추정하는 제7 단계, 클럽의 진행방향과 비행하는 공의 방위각 차이 및 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀을 시뮬레이션하는 제8 단계, 공의 발사각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀을 시뮬레이션하는 제9 단계 및 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적 데이터를 계산하여, 가상 골프 코스와 함께 스크린상에 표시하는 제10 단계로 구성된다.

Description

두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템{A console-type golf simulation system using two cameras}

본 발명은 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 골프공의 발사각(상하각)을 두 대의 카메라를 통해 취득되는 영상으로부터 직접 검출하여 가상 골프 코스에서의 골프공 궤적 데이터를 계산할 수 있는 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.

최근 야구, 축구, 농구, 그리고 골프 등과 같은 인기 스포츠 경기를 실내나 특정 장소에서 시뮬레이션을 통해 인터랙티브 스포츠 게임(Interactive Sports Game)의 형태로 즐길 수 있도록 하는 여러 가지 다양한 장치들에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

특히, 최근에는 이른바 스크린 골프 시스템이 등장하여 사용자가 골프 클럽을 들고 골프 스윙을 함에 따라 타격 매트에 놓인 볼을 타격하면 감지장치가 이를 감지하여 이동하는 골프공의 물리적 특성을 추출하고 이를 바탕으로 가상의 골프코스에서 볼의 궤적이 시뮬레이션되도록 함으로써, 사용자가 가상 현실상에서 골프를 즐길 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있다.

이와 같은 인터랙티브 스포츠 게임에서 골프공 등의 볼을 이용하는 스포츠에 대한 시뮬레이션이 이루어지도록 하기 위해 운동하는 볼의 움직임에 대한 물리적 정보를 정확하게 감지하기 위한 각종 감지시스템에 대한 연구개발이 매우 활발하게 진행되고 있다.
그 결과 해당 기술분야에 대한 다수의 특허출원이 이루어지고 이미 공개된 바 있는데, 그 중 특허 제10-1963090호(2019. 03. 27. 등록공고)의 '모의 골프클럽을 이용한 복합 플레이 방식의 가상 골프 시뮬레이션 장치'는, 청구항 1에 기재된 바와 같이, 가상의 골프코스 및 가상의 골프공을 디스플레이하는 스크린; 및 상기 가상의 골프코스에 있어서 상기 가상의 골프공의 움직임을 산출하는 제어부를;포함하고, 복합 플레이 방식이 구비되어 있어서 사용자는 제1 및 제2 플레이 모드 중 어느 하나에서 플레이 할 수 있고, 상기 제1 플레이 모드에서 사용자는 타격 플레이트에 놓여있는 실제의 골프공을 타격하며, 상기 제어부는 상기 실제의 골프공에 대한 타격결과에 근거하여 상기 가상의 골프공의 움직임을 산출하고, 상기 제2 플레이 모드에서 사용자는 실제의 골프공을 타격하지 않고 골프클럽만을 스윙하며, 상기 제어부는 상기 골프클럽의 스윙결과에 근거하여 상기 가상의 골프공의 움직임을 산출하는 것이다.
또한, 특허 제10-1048089호(2011. 07. 08. 등록공고)의 '가상 골프 시뮬레이션 장치와 이에 이용되는 센싱장치 및 센싱방법'은, 청구항 1, 10 및 13에 기재된 바와 같이, 센싱장치는, 가상 골프 시뮬레이션 장치에 이용되는 센싱장치에 있어서, 타격이 이루어지는 일정 촬영 범위에 대한 이미지를 연속적으로 취득하는 적어도 하나의 센서부; 상기 센서부로부터 이미지를 입수하여 저장하는 그래버; 상기 그래버로부터 전송되는 이미지를 전달받아 처리함으로써 타격 준비 완료 여부 및 사용자에 의한 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 샷 디텍터; 및 상기 샷 디텍터에 의해 타격이 감지되는 경우, 그에 대한 이미지를 처리함으로써 이동하는 볼의 물리적 특성 정보를 추출하는 이미지 처리부를 포함하여 구성되고,
시뮬레이션 장치는, 타격이 이루어지는 일정 촬영 범위에 대한 이미지를 연속적으로 취득하는 카메라 유닛; 및 상기 카메라 유닛으로부터 이미지를 입수하여 저장하는 그래버와, 상기 그래버로부터 전송되는 이미지를 전달받아 처리함으로써 타격 준비 완료 여부 및 사용자에 의한 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 샷 디텍터와, 상기 샷 디텍터에 의해 타격이 감지되는 경우, 그에 대한 이미지를 처리함으로써 이동하는 볼의 물리적 특성 정보를 추출하는 이미지 처리부를 포함하는 센싱처리유닛을 포함하는 센싱장치와, 상기 센싱처리유닛에서 추출된 정보에 따라 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상을 구현하는 영상구현유닛을 포함하여 구성되며,
센싱방법은, 가상 골프 시뮬레이션을 위한 센싱방법에 있어서, 타격이 이루어지는 일정 촬영 범위에 대한 이미지를 연속적으로 취득하는 단계; 상기 연속적으로 취득하는 이미지를 전달받아 저장하는 단계; 상기 저장되는 이미지를 전달받아 이미지 처리를 함으로써 타격 준비 완료 여부를 감지하는 단계; 상기 타격 준비가 완료된 경우, 사용자에 의한 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 단계; 및 상기 타격이 감지된 경우, 그에 대한 이미지를 처리함으로써 이동하는 볼의 물리적 특성 정보를 추출하는 단계를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 특허 제10-1729746호(2017. 04. 25. 등록공고)의 '골프공 감지센서를 이용한 네트워크 골프 시스템은, 청구항 4에 기재된 바와 같이, 골프공의 위치 및 방향을 감지하는 골프공 감지센서를 포함하고, 골프공의 위치 및 방향에 따라 속도를 산출하며, 풍향 및 습도 정보를 기초로 비거리를 산출하고, 네트워크를 통해 다른 골프 연습장 또는 다른 타석에 구비된 골프 연습기와 골프 게임을 제어하며, 인도어에 마련된 골프 연습기; 및 상기 골프 연습기와 다른 골프장 또는 다른 타석에 구비된 골프 연습기 간의 골프 연습을 중계하거나 골프 게임을 중계해주는 골프연습 중계 서버를 포함하고, 상기 골프 연습기는 골프공의 위치 및 방향을 감지하는 골프공 감지센서; 골퍼를 촬영하기 위한 카메라; 풍향을 측정하는 풍향계; 습도를 측정하는 습도계; 감지한 골프공의 위치 및 방향 정보에 측정한 풍향 및 습도 정보를 적용하여 비거리를 산출하며, 산출한 비거리 및 속도 정보와 감지한 위치 및 방향 정보에 따라 생성한 골프 게임 정보의 저장 및 표시를 제어하고, 상기 골프 게임 정보의 전송을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 감지한 골프공의 위치 정보를 기초로 속도를 산출하는 속도 산출부; 상기 골프공 감지센서에서 감지한 위치 및 방향 정보를 골프공 방향정보로 산출하는 방향 산출부; 상기 속도 및 방향 정보에 풍향 및 습도정보를 적용하여 비거리를 산출하는 비거리 산출부; 상기 카메라에 의해 획득한 영상을 처리하는 영상 처리부를 포함하고 있다.
위와 같은 선행기술문헌들을 포함하는 종래기술에서는, 적외선 센서를 이용한 감지장치, 레이저 센서를 이용한 감지장치, 음향 센서를 이용한 감지장치, 그리고 카메라 센서를 이용한 감지장치 등 다양한 감지 방식이 등장하고 있으며, 운동하는 볼의 상태를 정확하게 감지하기 위하여 운동하는 볼에 대한 이미지를 취득하여 분석하는 카메라 센서 방식의 감지장치에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

삭제

또한, 종래의 IR 센서 골프 시스템은, 조명으로서 할로겐 전구를 사용하고, 공의 전방, 즉 스크린을 향하는 공의 전방에 2열로 배열되는 두 개의 IR 센서모듈만을 이용하여, 타격으로 인해 공중을 비행하는 공을 감지하여 인식하고 있으나, 이 경우 공의 비행을 단순히 2열로 배열된 두 개의 IR 센서모듈로만 두 번만 감지하기 때문에 공의 비행 감지가 연속적으로 반복적으로 이루어지지 않아 공의 비행정보와 함께 클럽에 대한 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

특히, IR 센서 모듈의 해상도가 낮아, IR 센서모듈에 의해 감지되는 정보를 기초로 하는 클럽이나 공의 진행방향, 공의 속도, 회전 등에 대한 정보 역시 정확도가 낮다는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 두 대의 카메라를 통해 취득되는 영상으로부터 골프공의 발사각을 직접 검출하여 가상 골프 코스에서의 골프공 궤적 데이터를 계산할 수 있는 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 기준점(tee)의 공과 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행할 공을 촬영한 제1 카메라의 영상이 입력되는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 제1 카메라에 의해 촬영되어 입력되는 마름모꼴의 영상 이미지를 정상에서 바라본 직사각형의 영상 이미지처럼 보이도록 보정 처리하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 보정 처리된 영상 이미지를 분석하여 해당 영상의 각 프레임 간의 시간 간격과 골프공의 크기를 통해 비행하는 공의 방위각을 판별하는 제3 단계; 제2 카메라에 의해 촬영되어 입력되는 영상 이미지를 분석하여 비행하는 공의 발사각을 판별하는 제4 단계; 상기 제4 단계에서 얻어진 발사각과 상기 제3 단계에서 얻어진 오차 그래프를 통해 방위각의 오차를 보정하는 제5 단계; 제1 카메라에 의해 촬영된 영상의 첫번째와 두번째 프레임을 시작으로 이어지는 두 개의 이웃하는 프레임을 비교하여 픽셀의 변화를 감지하는 제6 단계; 상기 제6 단계에서 감지된 픽셀의 변화를 분석하여 클럽의 진행방향을 추정하는 제7 단계; 상기 클럽의 진행방향과 비행하는 공의 방위각 차이 및 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 제8 단계; 비행하는 상기 공의 발사각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 제9 단계; 및 상기 비행하는 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적데이터를 계산하여, 가상 골프 코스와 함께 스크린상에 표시하는 제10 단계로 구성되는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 상기 제1 단계 이전에 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라에 대한 위치 정보를 입력하는 위치정보 입력단계; 및 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 타격으로 인해 공중으로 비행하는 공의 방위각과 발사각의 오차를 보정하는 오차 보정단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 위치정보 입력단계는, 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 단계; 및 제1 카메라가 공의 시작 위치를 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 제1 카메라를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 오차 보정단계는, 제1 카메라에 의해 촬영되는 영상을 분석하여, 얻어진 시작 위치의 공과 시작 위치에서 거리를 두고 스크린을 향하는 정면에 배치된 공의 위상 차이를 구하는 단계; 제2 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 방위각과 발사각을 확인하는 단계; 제3 카메라의 의해 촬영된 영상을 분석하여 발사각을 확인하는 단계; 제2 카메라에 의해 촬영된 영상 분석으로 얻어진 발사각이 특정한 각도일 때 제1 카메라와 제3 카메라에서의 오차를 확인 저장하는 단계; 및 제1 카메라와 제3 카메라의 반복적인 영상 분석으로 얻어진 오차들에 대한 그래프를 구하고, 이를 통해 렌즈 곡률에 의한 오차를 보정할 값을 구하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 본 발명의 목적은, 제1 카메라에 의해 촬영되는 기준점(tee)의 공과 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행할 공에 대한 영상이 입력되는 영상 입력부; 상기 영상 입력부를 통해 입력되는 상기 제1 카메라의 마름모꼴의 영상 이미지를 정상에서 바라본 직사각형의 영상 이미지처럼 보이도록 보정 처리하는 영상 보정 처리부; 상기 영상 보정 처리부에서 보정 처리된 영상 이미지를 분석하여 해당 영상의 각 프레임 간의 시간 간격과 골프공의 크기를 통해 비행하는 공의 방위각을 판별하는 제1 비행정보 판별부; 상기 영상 입력부를 통해 입력되는 제2 카메라의 영상 이미지를 분석하여 비행하는 공의 발사각을 판별하는 제2 비행정보 판별부; 상기 제2 비행정보 판별부에 얻어진 발사각과 상기 제1 비행정보 판별부에서 얻어진 오차 그래프를 통해 방위각의 오차를 보정하는 방위각 오차 보정부; 상기 방위각 오차 보정부에서 방위각의 오차가 보정된 상기 제1 카메라에 의해 촬영된 영상의 첫번째와 두번째 프레임을 시작으로 이어지는 두 개의 이웃하는 프레임을 비교하여 픽셀의 변화를 감지하는 픽셀 변화 감지부; 상기 픽셀 변화 감지부에서 감지된 픽셀의 변화를 분석하여 클럽의 진행방향을 계산하는 클럽 진행방향 계산부; 상기 클럽의 진행방향과 비행하는 공의 방위각 차이 및 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 사이드스핀 시뮬레이션부; 상기 비행하는 상기 공의 발사각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 백스핀 시뮬레이션부; 및 상기 비행하는 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적데이터를 계산하여, 프로젝트 구동 제어부를 통해 가상 골프 코스와 함께 스크린상에 표시하는 골프공 궤적 계산부로 구성되는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템에 의해 달성된다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라에 대한 위치 정보를 입력하는 위치정보 입력부; 및 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 타격으로 인해 공중으로 비행하는 공의 방위각과 발사각의 오차를 보정하는 오차 보정부를 구비한 입력부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 위치정보 입력부는, 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 카메라 위치정보 입력부; 및 상기 제1 카메라가 공의 시작 위치를 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 상기 제1 카메라를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 타격영역 정보 입력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 오차 보정부는, 상기 제1 카메라에 의해 촬영되는 영상을 분석하여, 얻어진 시작 위치의 공과 시작 위치에서 거리를 두고 스크린을 향하는 정면에 배치된 공의 위상 차이를 구하는 위상 차이 취득부; 상기 제2 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 방위각과 발사각을 확인하는 방위 및 발사각 확인부; 상기 제3 카메라의 의해 촬영된 영상을 분석하여 발사각을 확인하는 발사각 확인부; 상기 제2 카메라에 의해 촬영된 영상 분석으로 얻어진 발사각이 특정한 각도일 때 상기 제1 카메라와 상기 제3 카메라)에서의 오차를 확인 저장하는 오차 확인 저장부; 및 상기 제1 카메라와 상기 제3 카메라의 반복적인 영상 분석으로 얻어진 오차들에 대한 그래프를 구하고, 이를 통해 렌즈 곡률에 의한 오차를 보정할 값을 구하는 오차 보정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 골프공의 발사각(상하각)을 두 대의 카메라를 통해 취득되는 영상으로부터 직접 검출하여 가상 골프 코스에서의 골프공 궤적 데이터를 계산함으로써, 골프공의 발사각의 정확도를 높여 이를 근거로 계산되는 골프공 궤적 데이터의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 의한 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템의 구성도이다.
도 1b는 도 1a에 개시된 두 대의 카메라와 조명 등의 설치상태를 보인 도면이다.
도 2는 도 1a에 개시된 골프공 궤적 시뮬레이션부의 상세 구성도이다.
도 3은 도 1a에 개시된 입력부의 상세 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1a에 개시된 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템에 의해 골프 가상 코스에서 골프공 궤적 시뮬레이션 과정을 보여주는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 의한 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템의 구성도, 도 1b는 도 1a에 개시된 두 대의 카메라와 조명의 설치상태를 보인 도면이다.

도 1a 및 도 1b에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템은, 공의 시작 위치와 타격으로 인해 비행하는 골프공을 촬영하는 고해상도의 제1 내지 제3 카메라(110)(120)(130), 카메라(110)에 의해 촬영되는 골프 클럽과 공에 대한 영상을 분석하여, 가상 골프 코스에서의 골프 시뮬레이션을 위한 공의 궤적 데이터를 계산하는 골프공 궤적 시뮬레이션부(200), 가상 골프 코스와 공의 궤적을 표시하기 위한 프로젝트의 구동을 제어하는 프로젝트 구동 제어부(400), 골프 가상 코스와 골프공의 움직임이 표시되는 스크린(500) 및 제1 카메라(110)(120)(130)의 위치정보를 입력하고, 발사각과 방위각 오차를 보정하는 입력부(600)로 구성된다.

여기서, 제1 카메라(110)는 골프 매트(2) 시작위치의 골프공(1)에서 측상단, 즉 골프골 궤적 시뮬레이션부(200)를 포함하는 키오스크(3) 상단에서 공을 촬영할 수 있는 위치에 배치되고, 제2 카메라(120)의 위치는 공에서 정측면, 즉 키오스크(2) 하단에서 공을 촬영할 수 있는 위치에 배치되며, 제3 카메라(130)의 위치는 공에서 상단, 즉 공과 X, Y 좌표가 동일한 천장의 위치에 배치되며, IR LED 조명(4)은 제1 카메라(110)에 근접한 위치에 배치된다.

도 2는 도 1a에 개시된 골프공 궤적 시뮬레이션부(200)의 상세 구성도이다.

도 2에 의하면, 도 1a에 개시된 골프공 궤적 시뮬레이션부(200)는, 제1 카메라(110)에 의해 촬영되는 기준점(tee)의 공과 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행할 공에 대한 영상이 입력되는 영상 입력부(210), 영상 입력부(210)를 통해 입력되는 제1 카메라(110)의 마름모꼴의 영상 이미지를 정상에서 바라본 직사각형의 영상 이미지처럼 보이도록 보정 처리하는 영상 보정 처리부(220), 영상 보정 처리부(220)에서 보정 처리된 영상 이미지를 분석하여 해당 영상의 각 프레임 간의 시간 간격과 골프공의 크기를 통해 비행하는 공의 방위각과 속도를 판별하는 제1 비행정보 판별부(230), 영상 입력부(210)를 통해 입력되는 제2 카메라(120)의 영상 이미지를 분석하여 비행하는 공의 발사각을 판별하는 제2 비행정보 판별부(240), 제2 비행정보 판별부(240)에 얻어진 발사각과 제1 비행정보 판별부(230)에서 얻어진 오차 그래프를 통해 방위각의 오차를 보정하는 방위각 오차 보정부(250), 방위각 오차 보정부(250)에서 방위각의 오차가 보정된 제1 카메라(110)에 의해 촬영된 영상의 첫번째와 두번째 프레임을 시작으로 이어지는 두 개의 이웃하는 프레임을 비교하여 픽셀의 변화를 감지하는 픽셀 변화 감지부(260), 픽셀 변화 감지부(260)에서 감지된 픽셀의 변화를 분석하여 클럽의 진행방향을 계산하는 클럽 진행방향 계산부(270), 클럽의 진행방향과 비행하는 공의 방위각 차이 및 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 사이드스핀 시뮬레이션부(280), 비행하는 상기 공의 발사각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 백스핀 시뮬레이션부(290) 및 비행하는 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적데이터를 계산하여, 프로젝트 구동 제어부(400)를 통해 가상 골프 코스와 함께 스크린(500)상에 표시하는 골프공 궤적 계산부(300)로 구성된다.

도 3은 도 1a에 개시된 입력부(600)의 상세 구성도이다.

도 3에 의하면, 도 1a에 개시된 입력부(600)는, 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라(110)(120)(130)에 대한 위치 정보를 입력하는 위치정보 입력부(610), 및 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 타격으로 인해 공중으로 비행하는 공의 방위각과 발사각의 오차를 보정하는 오차 보정부(620)를 구비한 입력부(600)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 위치정보 입력부(610)는, 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라(110)(120)(130)의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 카메라 위치정보 입력부(611), 및 제1 카메라(110)가 공의 시작 위치를 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 제1 카메라(110)를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 타격영역 정보 입력부(612)를 포함하여 구성된다.

또한, 오차 보정부(620)는, 제1 카메라(110)에 의해 촬영되는 영상을 분석하여, 얻어진 시작 위치의 공과 시작 위치에서 거리를 두고 스크린을 향하는 정면에 배치된 공의 위상 차이를 구하는 위상 차이 취득부(621), 제2 카메라(120)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 방위각과 발사각을 확인하는 방위 및 발사각 확인부(622), 제3 카메라(130)의 의해 촬영된 영상을 분석하여 발사각을 확인하는 발사각 확인부(623), 제2 카메라(120)에 의해 촬영된 영상 분석으로 얻어진 발사각이 특정한 각도일 때 제1 카메라(110)와 상기 제3 카메라(130)에서의 오차를 확인 저장하는 오차 확인 저장부(624), 및 제1 카메라(110)와 상기 제3 카메라(130)의 반복적인 영상 분석으로 얻어진 오차들에 대한 그래프를 구하고, 이를 통해 렌즈 곡률에 의한 오차를 보정할 값을 구하는 오차 보정부(625)를 포함하여 구성된다.

도 4a 및 도 4b는 도 1a에 개시된 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템에 의해 골프 가상 코스에서 골프공 궤적의 시뮬레이션 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 4a 및 도 4b에 의하면, 가상 스크린 골프, 즉 골프 가상 코스에서의 골프공 궤적 시뮬레이션을 실행하기에 앞서, 사용자는 공(골프공)을 골프 매트 위의 시작 위치(tee)에 배치한다(S1).

이어서, 사용자는 공의 시작 위치(tee)를 기준으로 측면 상단, 정측면 그리고 직상단 방향에 제1 내지 제3 카메라(1100(120)(130)를 각각 배치한다(S2). 상세하게는, 제1 카메라(110)의 위치는 공에서 측상단, 즉 골프골 궤적 시뮬레이션부(200)를 포함하는 키오스크 상단에서 공을 촬영할 수 있는 위치이고, 제2 카메라(120)의 위치는 공에서 정측면, 즉 키오스크 하단에서 공을 촬영할 수 있는 위치이고, 제3 카메라(130)의 위치는 공에서 상단, 즉 공과 X, Y 좌표가 동일한 천장의 위치인데, 이는 경우에 따라 스크린 방향과 반대되는 후방으로 이동될 수도 있다.

이렇게 제1 내지 제3 카메라(110)(120)(130)를 배치한 후 사용자는 공의 시작 위치를 기준점으로 하는 카메라(110)(120)(130)의 위치에 대한 X(좌우), Y(전후), Z(상하) 좌표값을 입력(S3)한다.

천장에 위치한 제1 카메라(110)가 공을 지향하도록 조정한 상태에서, 사용자는 공으로 타격 영역, 즉 타격 매트에 대응하는 직사각형을 만들고, 제1 카메라(110)를 통해 기준점을 확인하여, 직사각형의 가로값과 세로값을 입력(S4)한다. 여기서, 직사각형은 공의 위치를 기준점으로 전후좌우로의 거리는 대략 20 cm로 할 수 있다.

이때, 골프공 궤적 시뮬레이션부(200)는 공의 시작 위치와, 타격 영역, 즉 타격 매트의 각 모서리를 기준점으로 하여, 제1 카메라(100)의 기준 위치, 시야각, 렌즈의 곡률을 보정할 값을 얻는다(S5). 이후, 사용자는 기준점에 놓은 공의 정면 방향, 즉 스크린(500)을 향하는 방향에 하나의 공을 놓는다(S6).

그리하면, 골프공 궤적 시뮬레이션부(200)는 기준점의 공과 기준점 정면에 위치한 공의 위상 차이와 함께 제2 카메라(120)를 통해 정확한 방위각과 발사각을 확인한다(S7).

그리고, 골프공 궤적 시뮬레이션부(200)는 제2 카메라(120)에 의해 확인되는 상하각이 특정 각도일 때, 제1 카메라(110)와 제3 카메라(130)에서의 오차를 저장한다(S8). 위 단계 S8의 반복적인 수행으로 그래프를 작성하고, 이를 통해 렌즈 곡률에 의한 오차를 보정할 값을 얻는다(S9).

이어서, 제1 카메라(110)에 의해 촬영되는 영상이 영상 입력부(210)를 통해 입력되면, 골프공 궤적 시뮬레이션부(200)는 이를 분석하여, 공의 출발 위치와 진행위치를 저장한다(S10). 그리고, 영상 보정 처리부(220)는 마름모꼴로 보이는 제1 카메라(110)에 의해 촬영된 영상 이미지를 정상면에서 보이는 직사각형의 영상처럼 보이도록 보정 처리한다(S11).

이후 제1 비행정보 판별부(230)는 보정 처리된 직사각형의 영상 이미지와 해당 영상의 각 프레임 시간간격, 골프공의 크기(상수값)을 통해 골프공의 방위각을 판별하고(S12), 제2 비행정보 판별부(240)는 제2 카메라(120)로부터 입력되는 영상의 첫번째 프레임과 두번째 프레임을 분석하여, 골프공의 발사각(상하각)을 판별한다(S13). 이때 방위각 오차 보정부(250)는 골프공 궤적 시뮬레이션 이전에 구한 오차 그래프와 위 S13 단계에서 얻어진 발사각을 통해 방위각의 오차를 보정한다(S14).

위와 같이 방위각 보정을 마친 후 픽셀 변화 감지부(260)는 제1 카메라(110)에 의해 촬영되는 영상의 첫번째 프레임과 두번째 프레임부터 시작하여, 이어지는 이웃하는 영상의 두 프레임을 비교하여 픽셀 위치 변화가 있는지 확인하여, 클럽 진행방향 계산부(2709)는 클럽의 진행방향을 추정(S15)한다.

보다 상세하게는, 픽셀 변화 감지부(260) 및 클럽 진행방향 계산부(270)는 제1 카메라(110)에 의해 촬영되는 영상에서 첫 번째와 두 번째 프레임을 시작으로 이어지는 이웃하는 프레임과 비교하여 차이가 있는 픽셀을 감지 기록하고, 그리고 기록되 픽셀의 차이를 분석하여 공의 타격과 클럽의 진행방향을 추정한다.

이어서, 사이드스핀 시뮬레이션부(280)는 클럽의 진행방향과 공의 방위각 차이 그리고 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션(S16)하고, 백스핀 시뮬레이션부(290)는 공의 상하각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션(S17)한다.

그리하면, 골프공 궤적 계산부(300)는 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적 데이터를 계산(S18)하여, 프로젝트 구동 제어부(400)를 통해 스크린(500)상에 가상 골프 코스와 함께 공의 궤적을 표시한다(S19).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 구조들은 본 발명의 기술 사상으로부터 벗어나는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

110, 120, 130 : 카메라 200 : 골프공 궤적 시뮬레이션부
210 : 영상 입력부 220 : 영상 보정 처리부
230 : 제1 비행정보 판별부 240 : 제2 비행정보 판별부
250 : 방위각 오차 보정부 260 : 픽셀 변화 감지부
270 : 클럽 진행방향 계산부 280 : 사이드스핀 시뮬레이션부
290 : 백스핀 시뮬레이션부 300 : 골프공 궤적 계산부
400 : 프로젝트 구동 제어부 500 : 스크린
600 : 입력부 610 : 위치정보 입력부
611 : 카메라 위치정보 입력부 612 : 타격영역 정보 입력부
620 : 오차 보정부 621 : 위상 차이 취득부
622 : 방위 및 발사각 확인부 623 : 발사각 확인부
624 : 오차 확인 저장부

Claims

기준점(tee)의 공과 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행할 공을 촬영한 제1 카메라의 영상이 입력되는 제1 단계;
상기 제1 단계에서 제1 카메라에 의해 촬영되어 입력되는 마름모꼴의 영상 이미지를 정상에서 바라본 직사각형의 영상 이미지처럼 보이도록 보정 처리하는 제2 단계;
상기 제2 단계에서 보정 처리된 영상 이미지를 분석하여 해당 영상의 각 프레임 간의 시간 간격과 골프공의 크기를 통해 비행하는 공의 방위각을 판별하는 제3 단계;
제2 카메라에 의해 촬영되어 입력되는 영상 이미지를 분석하여 비행하는 공의 발사각을 판별하는 제4 단계;
상기 제4 단계에서 얻어진 발사각과 상기 제3 단계에서 얻어진 오차 그래프를 통해 방위각의 오차를 보정하는 제5 단계;
제1 카메라에 의해 촬영된 영상의 첫번째와 두번째 프레임을 시작으로 이어지는 두 개의 이웃하는 프레임을 비교하여 픽셀의 변화를 감지하는 제6 단계;
상기 제6 단계에서 감지된 픽셀의 변화를 분석하여 클럽의 진행방향을 추정하는 제7 단계;
상기 클럽의 진행방향과 비행하는 공의 방위각 차이 및 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 제8 단계;
비행하는 상기 공의 발사각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 제9 단계; 및
상기 비행하는 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적데이터를 계산하여, 가상 골프 코스와 함께 스크린상에 표시하는 제10 단계
로 구성되는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계 이전에 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라에 대한 위치 정보를 입력하는 위치정보 입력단계; 및
공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 타격으로 인해 공중으로 비행하는 공의 방위각과 발사각의 오차를 보정하는 오차 보정단계
를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 위치정보 입력단계는,
공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 단계; 및
제1 카메라가 공의 시작 위치를 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 제1 카메라를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 단계
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 오차 보정단계는,
제1 카메라에 의해 촬영되는 영상을 분석하여, 얻어진 시작 위치의 공과 시작 위치에서 거리를 두고 스크린을 향하는 정면에 배치된 공의 위상 차이를 구하는 단계;
제2 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 방위각과 발사각을 확인하는 단계;
제3 카메라의 의해 촬영된 영상을 분석하여 발사각을 확인하는 단계;
제2 카메라에 의해 촬영된 영상 분석으로 얻어진 발사각이 특정한 각도일 때 제1 카메라와 제3 카메라에서의 오차를 확인 저장하는 단계; 및
제1 카메라와 제3 카메라의 반복적인 영상 분석으로 얻어진 오차들에 대한 그래프를 구하고, 이를 통해 렌즈 곡률에 의한 오차를 보정할 값을 구하는 단계
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 방법.
제1 카메라(110)에 의해 촬영되는 기준점(tee)의 공과 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행할 공에 대한 영상이 입력되는 영상 입력부(210);
상기 영상 입력부(210)를 통해 입력되는 상기 제1 카메라(110)의 마름모꼴의 영상 이미지를 정상에서 바라본 직사각형의 영상 이미지처럼 보이도록 보정 처리하는 영상 보정 처리부(220);
상기 영상 보정 처리부(220)에서 보정 처리된 영상 이미지를 분석하여 해당 영상의 각 프레임 간의 시간 간격과 골프공의 크기를 통해 비행하는 공의 방위각을 판별하는 제1 비행정보 판별부(230);
상기 영상 입력부(210)를 통해 입력되는 제2 카메라(120)의 영상 이미지를 분석하여 비행하는 공의 발사각을 판별하는 제2 비행정보 판별부(240);
상기 제2 비행정보 판별부(240)에 얻어진 발사각과 상기 제1 비행정보 판별부(230)에서 얻어진 오차 그래프를 통해 방위각의 오차를 보정하는 방위각 오차 보정부(250);
상기 방위각 오차 보정부(250)에서 방위각의 오차가 보정된 상기 제1 카메라(110)에 의해 촬영된 영상의 첫번째와 두번째 프레임을 시작으로 이어지는 두 개의 이웃하는 프레임을 비교하여 픽셀의 변화를 감지하는 픽셀 변화 감지부(260);
상기 픽셀 변화 감지부(260)에서 감지된 픽셀의 변화를 분석하여 클럽의 진행방향을 추정하는 클럽 진행방향 계산부(270);
상기 클럽의 진행방향과 비행하는 공의 방위각 차이 및 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 사이드스핀 시뮬레이션부(280);
상기 비행하는 상기 공의 발사각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 백스핀 시뮬레이션부(290); 및
상기 비행하는 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적데이터를 계산하여, 프로젝트 구동 제어부(400)를 통해 가상 골프 코스와 함께 스크린(500)상에 표시하는 골프공 궤적 계산부(300)
로 구성되는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템.
제5항에 있어서,
공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라(110)(120)(130)에 대한 위치 정보를 입력하는 위치정보 입력부(610); 및
공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 타격으로 인해 공중으로 비행하는 공의 방위각과 발사각의 오차를 보정하는 오차 보정부(620)
를 구비한 입력부(600)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 위치정보 입력부(610)는,
공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 제1 내지 제3 카메라(110)(120)(130)의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 카메라 위치정보 입력부(611); 및
상기 제1 카메라(110)가 공의 시작 위치를 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 상기 제1 카메라(110)를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 타격영역 정보 입력부(612)
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 오차 보정부(620)는,
상기 제1 카메라(110)에 의해 촬영되는 영상을 분석하여, 얻어진 시작 위치의 공과 시작 위치에서 거리를 두고 스크린을 향하는 정면에 배치된 공의 위상 차이를 구하는 위상 차이 취득부(621);
상기 제2 카메라(120)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 방위각과 발사각을 확인하는 방위 및 발사각 확인부(622);
상기 제3 카메라(130)의 의해 촬영된 영상을 분석하여 발사각을 확인하는 발사각 확인부(623);
상기 제2 카메라(120)에 의해 촬영된 영상 분석으로 얻어진 발사각이 특정한 각도일 때 상기 제1 카메라(110)와 상기 제3 카메라(130)에서의 오차를 확인 저장하는 오차 확인 저장부(624); 및
상기 제1 카메라(110)와 상기 제3 카메라(130)의 반복적인 영상 분석으로 얻어진 오차들에 대한 그래프를 구하고, 이를 통해 렌즈 곡률에 의한 오차를 보정할 값을 구하는 오차 보정부(625)
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 두 대의 카메라를 이용한 콘솔형 골프 시뮬레이션 시스템.