KR20100037961A - 골프 동영상의 동적 피사체 추출 방법과 골프 자세 교정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대용 컴퓨터 이동기기의 동영상에서 동적 피사체를 추출하고 추출된 동적 피사체의 움직임을 다양한 방법으로 분석하여 골프의 자세 및 스윙 교정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 골퍼가 장소의 제한 없이 골프 스윙자세를 교정 할 경우 카메라가 장착된 노트북,휴대폰,PDA등 다양한 이동기기로 촬영한 영상만을 자체 내장된 프로그램을 사용하여동적 피사체를 위치값으로 추출하여 골퍼의 신체적인 특징에 맞는 이상적인 스윙의 각도 및 궤적, 스윙 시간 및 스윙에 따른 체중이동 등과 비교하여 문제점을 수치상의 분석 데이터로 제공하고, 문제가 있는 자세인 경우원인을 파악하고그에따른체계적인 연습방법을 제공하여 강사 없이도스스로 자세를 교정 할 수있다

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Description

골프 동영상의 동적 피사체 추출 방법과 골프 자세 교정 시스템{Method for dynamic image extract of golf video and System for correting the swing motion of golfer}

본 발명은 휴대용 컴퓨터 이동기기를 이용한 동영상에서 동적 피사체를 추출하고 추출된 동적 피사체의 움직임을 다양한 방법으로 분석하여 골프의 자세 및 스윙 교정 방법에 관한 것이다

[문헌 1] 핸디 2 스윙 분석기(www.handi2.com)

[문헌 2] 체중 이동 분석을 이용한 골프자세 교정 장치(출원번호 10-20020-026037)

[문헌 3] 인터넷을 이용한 골프 스윙 교정 장치 및 방법(출원번호 10-2002-044577)

일반적으로 골프 스윙은 골프 클럽의 헤드를 어떤 특정한 궤도로 움직이면서 골프공을 원하는 거리와 방향으로 정확하게 날려보내는 것을 목표로 하고 있는데, 올바른 골프 스윙을 하기 위해서는 골퍼의 스윙을 위한 일련의 자세(백스윙-다운스윙-임팩트-피니쉬)가 매우 중요하다.즉, 골프는 다른 어느 운동보다도 자세가 중요한 운동이라고 할 수 있는데,자세의 요소로는 스윙의 각도 및 궤적, 스윙의 시간 및 리듬, 스윙시의 체중이동 등을 들 수 있으며, 이러한 요소를 반복하여 자신에 맞는 이상적인 자세를 필요시 항상 동일하게 재현하는 것이 골프 연습의 목표다.그러나, 종래의 골프 스윙 연습기의 대부분은 골퍼의 스윙 자세만을 촬영한 후 연습을 멈추고 다른 장소로 옮기어 촬영된 이미지를 보면서 분석하는 방법을 사용하여 왔다. 이러한 종래의 방법은 전문 코치들이 촬영된 이미지를 보면서 잘못된 점을 알려주면, 다시 연습장에 돌아와 잘못된 자세를 교정하는 반복적인 과정을 되풀이하는 것으로서, 이 경우 자신에 맞는 자세를 찾기가 어렵고, 단지 코치들이 가르치는 자세로 자신의 폼을 교정해야 한다는 문제점이 있었다.따라서, 최근에는 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해 골퍼의 자세를 캡처하는 카메라와, 골프 스윙시 골퍼의 무게 중심 이동을 검출하는 센서와, 골프공의 임팩트존을 지나가나는 골프클럽의 속도 및 각도를 검출하는 센서와, 골프스윙자세 및 각종 데이터를 디스플레이하는 모니터 등으로 이루어져 골퍼의 스윙시 각도, 시간, 체중이동 등을 검출하여 가장이상적인 자세를 유지시켜 줄 수 있도록 하였다.즉, 골퍼가 골프 스윙을 할 경우 이 에 대한 골퍼의 체중이동, 골프클럽의 속도 및 각도와 골프스윙자세를 검출하여 모니터를 통해 잘못된 자세를 교정할 수 있도록 하였다.그러나, 상기와 같은 시스템도 골퍼가 자주 이용하는 골프 연습장을 통해 회원제로 대부분 이용할 수 있도록 되어 있기때문에 골퍼가 연습장 이외의 곳 즉, 가정, 사무실 또는 회원으로 가입되어 있지 않은 다른 골프 연습장을 통해 자신의골프스윙 자세를 교정할 수 없다는 문제점이 있었다.

또 최근에는골프 연습장에서 전문 장비로 찰영하고 인터넷 통신을 활용하여 가정이나 사무실에서 부분적으로 교정하여 활용할 수 있는 시스템이 있다.

이 또한 근본적으로 고가의 찰영 전문장비와기기의 고정 설치 및 인터넷이 필요하며, 근본적으로 문제 있는 자세에 대한 근본원인 및 해결 방안을 주관적인 강사의 경험에 의존해객관성이 떨어지는 연습방법을 제공 받는 경우가 발생 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 장소의 제한없이어디서나 쉽게 카메라가 장착된 휴대용 컴퓨터 이동기기로 촬영한 영상자료만으로 골프 스윙 자세의 문제를 도출하는것 뿐만 아니라, 그 문제되는 자세의 원인 및 해결 방안도 시스템이 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 휴대 이동기기를이용한 골프 스윙 시스템은, 골퍼의 특성 정보 입력받고 스윙 자세를 촬영한 후 영상을 이미지로처리하는 데이타 처리부;이미지로 부터디지털 데이터를 추출하는디지털 처리부; 이미지 디지털데이터를 추출하는 동작 처리부;골퍼의특성별 표준 자세에 대한디지털 데이타가저장된 표준부; 골퍼의 측정데이타와표준데이타의 차이를계산하는 계산부;차이에 대한원인 데이타 베이스를 검색하여분석하는 차이원인부; 원인에 대한 교정 데이타베이스를 검색하여 분석하는 교정부;여러장의 이미지 데이타를한장의 이미지로 합성하여 주는합성부;각각의분석된 이미지와 디지털분석 자료를 화일 및 프린터로출력해주는 출력부;로 구성되어 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 골프 스윙 교정 시스템 및 방법은, 골퍼가자세 교정장치가 없는 연습장 및 어느 장소에서도골프스윙을 교정할 경우 디지털 카메라가 장착된 컴퓨터 장치 만으로 휴대 및 이동 편리한골프스윙 자세를용이하게 사용 할 수 있을 뿐만 아니라 골퍼 체형별 이상적인조건에 맞는 이상적인 스윙의 각도 및 궤적, 스윙 시간 및 스윙에 따른 체중이동 등을 동영상 및 수치상의 데이터로 제공하며,제공된 수치 데이타를 기반으로 수치 차이에 대한 적합한 원인 데이타를 제공하며, 제공된 원인 데이타를 기반으로적절한 연습방법등 다양한 해결 방안을 제시하는 종합적인 골프레슨 시스템으로서 레슨 프로 없이도 스스로 기기를 사용하여 자세를 교정 할 수 있는 시스템이다

본 발명은 도1에 도시한 바와 같이 골퍼 스스로 기기를 조작하여 자세를 촬영하고 필요한 정보를 입력하면

기기가 자동으로 분석하여 화면에 출력되며,화일로 저장되고,프린터로 출력하여 주는 절차를 진행하고 있으며

강사용으로사용하는 경우는 강사가 골퍼의 자세를 촬영하고 골퍼의 정보를 입력하고기기가 자동으로 분석하면

기기가 분석한 원인에 대해 본인에적합하다고 하는 원인을 선택하거나 추가 할 수 있으며,선정된 원인에 대한

기기가 분석한 해결방법(연습방법등)도 강사가 적합한 해결방법을 선택하거나 추가 할 수 있다.

이렇게 확정된 골퍼의 분석 정보는 개인별도 자료가 축척이 되어 강사용인 경우 회원별 교육관리가 가능하고,

개인용인 경우 골퍼 개인의 학습측정 및 개선자료로 활용 할 수 있다.

본 발명은 도 2 에 도시한 바와 같이, 데이타처리부(100), 디지털처리부(200), 합성부(300), 동작처리부(400),

표준부(500), 계산부(600),차이원인부(700),교정부(800),출력부(900)로 구성되며,

상기 데이터 처리부(100)에서는 카메라에서 입력된 영상 데이타를 개별 이미지로 분리하며, 골퍼 및 강사가 입력하는 골퍼의 특성 정보(클럽종류,나이,체중,성별,신장)를 수신하는 역할을 한다. 디지털 처리부(200)에서는 이미지 파일의 픽셀정보로부터 변화된 색상 픽셀의 위치를 X,Y 좌표를 추출하여 선으로 연결하고, 연결선은 직선으로 보정하고, 일정 평균 편차값 이상이면 굴곡점으로 생성하여 각각의 디지털 프레임으로 저장하는 역할을 한다. 합성부(300)에서는상기 이미지 화일을 불러와서 변화된 이미지만 추출하여 배경 이미지에 순서대로 오버랩하여 한장의 이미지 화일로 저장하는 역할을 한다. 동작처리부(400)에서는 디지털 프레임을 불러와서 구간별로 골퍼의 스윙속도를 계산하고,변곡점과 선사이에 각도를 계산하고, 피사체를 다각형의 면적으로 만들어 중심이동을 계산하고, 궤적을 계산하는 역할을 한다.표준부(500)에서는 표준자세 알고리즘이 클럽별,나이별,체중별,성별,신장별로 표준 디지털 데이터를 제공하는 역할을 한다. 계산부(600)에서는 입력데이타로 표준자세 알고리즘을 검색하여 해당 표준 자세 데이타를 검색하여 불러와서 측정된 디지털 데이터와 비교 분석하는 역할을 한다. 차이원인부(700)에서 골퍼의 차이나는 부분의 해당 수치에 해당하는 원인데이타베이스에서 검색하여있으면 추출하여 기록하는 역할을 한다. 교정부(800)에서는 추출된 원인 데이타에 의해교정데이타베이스를 검색하여 있으면 추출하여 기록하는 역할을 한다. 출력부(900)에서는 상기 합성부,계산부,차이원인부,교정부의 데이터를 파일 및 프린터로 출력하는 역할을 한다.

이하, 상기와 같이 구성된 휴대 이동 기기를이용한 골프 스윙 교정 시스템의 동작과정을 설명하면 다음과 같다.골퍼가자세교정을 위해 다양한 장소에서 골프를 연습 및 교정 할 수 있는데, 이때 골프 강사가 있는 경우는 강사용 휴대기기로 ,혼자 하는 경우는 골퍼 개인이 개인용 휴대기기로촬영 할 수 있다.강사용과 개인용의 차이는 촬영시점에서 개인용은 촬영 타이머가 설정되어있고,강사용은 없고의 차이와 강 사용은 복수의 회원관리기능이 있고,개인용은 1인 전용이며,또한 강사용은 원인 데이타베이스 및 교정 데이타베이스 입력 및 수정이 가능하며,개인용은 없거나 제공된 데이타베이스만 사용해야 하는것이 다르다고 할 수 있다.

즉, 도 3은 상기 골퍼의 스윙 자세를 교정하고 연습방법을 제공하기 위해 순서도로

카메라에서 골퍼의 스윙 자세를 촬영(S200)하고 키보드를 통해 개인 정보를 입력(S100) 받으면 데이터 처리부(100)에서는 동영상을 각각의 이미지로 분리(S300)하고0.001초 단위로 이미지 이름을 부여하여 저장한다.그러면 디지털처리부(200)에서는 각각의이미지 파일의 픽셀로부터 변화된 색상 픽셀의 X,Y 좌표를 도4와 같이 추출 한다. 세번째, 경계선은 굴곡선은 평균 편차값으로 직선으로 보정하고 직선과 직선이 만나는 점을 변곡점으로 보정 처리한다. 네번째, 이러한 정보가 입력된 프레임은 각각의 디지털 프레임으로 최소 1/100초 단위로 시간을 각각의 디지털 프레임 명칭을 부여한다. 동작처리부(400)에서는 디지털 프레임을 불러와서 구간별(백스윙,다운스??,임펙트,피니쉬)로 동적 피사체의 이동속도 즉 스윙속도를 계산하고,개별 디지털 프레임에서는 변곡점의 각도를 계산하고, 피사체의 변화픽셀과 미변화 픽셀을 선으로 연결하여 다각형의 면적으로 만들고 피사체의 하단(골퍼의 발간격)의 중심선을 기준으로 피사체의 좌우 면적을 계산하여 중심이동을 계산하고, 스윙 궤적은 다운스윙부터 피니쉬 까지의 디지털 프레임을 하나의 디지털 프레임으로 합성하여 변화한 피사체 픽셀과 변화하지 않은 픽셀의 경계를 선으로 연결하고 이후 가장 외각의 픽셀점을 선으로 연결하고 타원으로 보정하여 스윙궤적 데이터를 계산한다. 그러면 데이터 처리부(100)에서 골퍼 및 강사가 입력 한 골퍼의 클럽종류,나이,체중,성별,신장 데이타로 표준부(500)의 표준자세 알고리즘을 검색하여 불러온다.그러면 계산부(600)에서는골퍼의 자세 데이타와 표준 자세데이타를 비교하여 차이나는 부분을 수치적으로 계산하여 자세교정 이 필요 여부를 판단 한다.

교정이 필요한 경우 차이원인부(700)에서는 해당 수치에 해당하는 원인데이타베이스에서 검색하여있으면 추출(S700)한다.단,강사용인 경우 강사가 합당하다고 생각되는추출된 원인을 최종 선택 할 수 있으며,강사가 원인을 추가로 입력 할 수도 있으며 원인 데이타베이스에도 저장되어 향후 검색 활용 할 수 있다.

원인이 도출된 경우 교정부(800)에서는 해당 원인에 해당하는 교정데이타베이스에서 검색하여 있으면 추출(S800)한다.단,강사용인 경우 강사가 합당하다고 생각되는추출된 교정 자세 훈련 방법을 최종 선택 할 수 있으며,강사가 훈련방법을 추가로 입력 할 수도 있으며 교정 데이타베이스에도 저장되어 향후 검색 활용 할 수 있다.

상기 이미지처리에서 분리된 이미지는 합성부(300)에서 상기 이미지 화일을 불러와서 변화된 이미지만 추출하여 배경 이미지에 순서대로 오버랩하여 한장의 이미지 화일로 저장 한다.

그러면 출력부(900)에서는 합성부(300)에서 생성된 화일과 계산부(600),차이원인부(700),교정부(800)에서 분석 생성된 화일을 겹합하여 출력물을 생성하는데 프린터로 출력하거나 화일로 저장하여 전자우편 혹은 화면으로 볼 수 있다.

도 4는 동적 피사체의 위치 데이터를 추출하는 모형도로

별도의 배경화면 이미지 없이 동적 피사체의 위치(X,Y)를 추출하기 위해 지역별 픽셀 색상의 변화를 추적하여

다음과 같은 방법으로 한다.

1 프레임은 움직이는 피사체가 없어 픽셀의 변화가 없는 순수 사진 상태이다.

2 프레임은 B상단의 팔은 배경으로 변화된 픽셀이고 B하단의 팔은 이전 프레임의 팔이 이동하여 변화된 픽셀로서 B라 정의하지만 아직 동적 피사체와 배경면적을 상호 구분 할 수 없는 상태이다.

3프레임은 B는 변화가 없는 픽셀 면적,B'은 상기 B하단의 팔이 이동하여 남은 자리를 배경으로 채워서 변한 면적, B''와 C는 상기 B하단의 팔이 이동하여 변화가 된 픽셀 면적인데 B''는 2 프레임의 B 면적에서 변화된 상태,C는 2 프레임의 A 면적에서 변화된 상태로 정의 한다.

따라서 B''와 C를 합친 면적을 완전한 동적 피사체로 C로 통합 정의 하고 나머지를 배경면적 A로 정의 한다.

4프레임은 B와 B'는 변화가 없는 픽셀 면적,C'는 상기 C가 이동하여 남은 자리를 배경으로 채워서 변한 픽셀 이며 C''와 D는 팔이 이동하여 변화가 된 픽셀 면적인데 C''는 3 프레임의 C 면적에서 변화된 상태,D는 3 프레임의 A 면적에서 변화된 상태로 정의 한다.

따라서 C''와 D를 합친 면적을 완전한 동적 피사체로 D로 정의 하고 나머지를 배경면적으로 A로 정의 한다.

이러한 과정을 반복하여 진행하면 각 프레임별로 동적 피사체의 위치(X,Y) 값을 추출하여 각 프레임별로 저장한다. 향후 동적 피사체를 분석할 경우 1,2 프레임은 삭제 하고 동적피사체와 배경면적이 명확하게 구분되는 3프레임 부터 사용하면 된다.

도 5는 동적 피사체의 각각의 디지털 프레임을 단일 디지털프레임으로 합성한 모형도로

각각의 동적 피사체의 외각을 원형 직선으로 연결하여 궤적을 계산하고 저장한다.

Claims (3)

1. 골퍼의 특성 정보를 입력받고 스윙 자세를 촬영한 후

   골퍼 특성 정보를 저장하고 영상을 이미지로처리하는 데이타 처리부;이미지로 부터동적 피사체의 디지털 위치정보 데이터를 추출하는디지털 처리부; 이미지 디지털위치정보 데이터로 스윙 자세를 계산 분석하는 동작 처리부;골퍼의특성별 표준 자세에 대한디지털 데이타가저장된 표준부; 골퍼의 측정데이타와표준데이타의 차이를계산하는 계산부;차이에 대한원인 데이타 베이스를 검색하여분석하는 차이원인부; 원인에 대한 교정 데이타베이스를 검색하여 분석하는 교정부;여러장의 이미지 데이타를한장의 이미지로 합성하여 주는합성부; 각각의분석된 이미지와 디지털분석 자료를 화일 및 프린터로출력해주는 출력부;가 프로그램에 포함된골프교정 시스템 및 방법.
2. 제 1항에 있어, 골퍼의 동적 피사체를 추출하는 방법과 추출한 동적피사체의 위치정보를 스윙자세의 단계별로 계산하여 표준적인 스윙자세와 비교하여 문제 여부를 분석하는 방법 및 시스템
3. 제 1항에 있어, 상기 차이원인부는 과거에 축적된 문제 유형별 원인 데이터를 추가,수정,삭제,선택이 가능토록 하는 시스템 및 방법청구항 4.제 1항에 있어, 상기 교정부는 과거에 축적된 원인별 해결방안 데이터를 추가,숙정,삭제,선택이 가능 토록 하는 시스템 및 방법