KR20150116323A - System and Method for analyzing putting motion using Depth Information - Google Patents

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KR20150116323A KR1020140041438A KR20140041438A KR20150116323A KR 20150116323 A KR20150116323 A KR 20150116323A KR 1020140041438 A KR1020140041438 A KR 1020140041438A KR 20140041438 A KR20140041438 A KR 20140041438A KR 20150116323 A KR20150116323 A KR 20150116323A
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Abstract

The present invention relates to a system and method for analyzing a putting motion using depth information which can realize a virtual putting game by installing a depth capture module close to a mat touch sensor area and using gained depth information. The system comprises: a depth camera module for gaining a depth image for an area where the putting motion is carried out; a background depth image calculation portion for extracting a background depth part from the depth image; a mat touch determination portion for detecting an object in the depth image for the area where the putting motion is carried out, and extracting a pointer from the detected object; a spatial coordinate calculation portion for calculating a spatial coordinate based on a depth value of a location of the pointer extracted from the mat touch determination portion; and an object trajectory analyzing portion for calculating a location where a location of a ball in a certain point and a location where the ball is finally arrived, and analyzing a putting swing from a three-dimensional coordinate where a putter head moves and from a three-dimensional coordinate where a golf ball moves.

Description

깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법{System and Method for analyzing putting motion using Depth Information}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a putting analysis system and method using depth information,

본 발명은 가상 퍼팅 구현에 관한 것으로, 구체적으로 매트 터치 센서 영역에 인접하여 깊이 촬영 모듈을 설치하여 구해진 깊이 정보를 이용하여 가상의 퍼팅 게임을 구현할 수 있도록 한 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a putting analysis system and method using depth information that enables a virtual putting game to be implemented using depth information obtained by installing a depth photographing module adjacent to a mat touch sensor area .

골프 경기의 전체 타수에서 퍼팅 스트로크가 차지하는 비율은 40~50%로 매우 중요하며, 골프의 대표적 4가지 스윙 중 대부분의 골퍼들이 가장 어려움을 느끼는 스트로크이다.The percentage of putting strokes in the overall batting range of the golf game is very important, ranging from 40 to 50%, and most of the four swing types of golf are the most difficult strokes.

이 때문에 성공적인 퍼팅 스트로크를 위하여 운동학적(kinematic), 운동역학적(kinetic), 심리학적(psychological)인 방법 등으로 많은 연구가 수행되어 왔으며 이를 뒷받침하기 위한 여러 계측 시스템들이 개발되어 쓰이고 있다.For this reason, many researches have been conducted on kinematic, kinetic, and psychological methods for successful putting strokes, and various measurement systems have been developed and used to support this.

대표적인 계측시스템으로 광학적 방법을 이용하는 적외선 3차원 동작 분석 카메라와 고속 비디오 카메라는 운동학적 연구에 기반이 되었고, 센서기반의 전자기기인 지면 반력기와 관성 측정 시스템은 운동학적과 운동역학적 연구에 활용되었다.Infrared 3D motion analysis camera and high speed video camera using optical method as a typical measurement system are based on kinematics research. Sensor - based electronic devices such as ground reaction force system and inertial measurement system have been used for kinematic and kinematic studies.

또한, 기계적 방법인 퍼팅 머신을 이용하는 방법이 운동역학적으로 에너지를 분석하고 개발된 퍼터의 성능을 검증하는 연구에 사용되었다.In addition, a mechanical method, putting machine, was used to analyze kinematic energy and to verify the performance of the developed putter.

이러한 장비들은 주로 피험자의 동작 제어와 동작 수행 측면의 연구에 많이 활용되고 있으나 퍼팅 스트로크의 결과인 볼의 위치는 주로 성공과 실패로 대별하여 분석하였다.These instruments are mainly used for studying the subjects' motion control and operation performance, but the position of the ball as a result of the putting stroke is mainly divided into success and failure.

또한, 인조 퍼팅 매트 위에 얇은 실을 이용하여 직각 좌표계를 구성하고 볼의 위치를 파악하는 방법이 있으나, 재현성이 어렵고, 볼의 위치 파악이 수동이어서 정확성에 한계가 있었으며, 볼의 움직임이 실에 의해 영향을 받는 문제가 있다.In addition, there is a method of constructing a rectangular coordinate system by using a thin thread on an artificial putting mat and determining the position of the ball. However, since the reproducibility is difficult and the positioning of the ball is manual, There is an affected problem.

최근에는 골프를 실내에서 즐길 수 있는 스크린 골프장이 많이 개장되어 골퍼들에 의하여 이용되고 있다.In recent years, many screen golf courses that can enjoy golf indoors have been opened and used by golfers.

스크린 골프장에는 최신의 전자기술을 활용하여 골프를 즐길 수 있는 제품들이 많이 출시되고 있다.There are many products on the screen golf course that can enjoy golf using the latest electronic technology.

또한, 스크린 골프장은 단순히 골프 게임을 하는 것에서 벗어나 스윙교정, 골프대회, 실제 야외 라운딩을 위한 집중 훈련 등 다양한 용도로 활용되고 있다. Also, the screen golf course is used for various purposes such as swing correction, golf tournament, and intensive training for actual outdoor rounding, rather than simply playing a golf game.

따라서, 스크린 골프장이 급증하고 이용자도 늘어남에 따라 국내 스크린 골프 시뮬레이터 기업 간의 경쟁도 치열해지고 있다.Therefore, as the number of screen golf courses is rapidly increased and the number of users is increasing, the competition among domestic screen golf simulator companies is also intensifying.

앞으로 많은 발전이 필요한 스크린 골프 시뮬레이터는 현재 실제 필드의 느낌을 그대로 구현하는 것과 편리한 조작, 그리고 가격경쟁력 심화 등의 요인으로 인하여 계속 발전하고 있는 추세라고 볼 수 있다.The screen golf simulator, which requires a lot of development in the future, is still developing due to factors such as realizing the actual field feel, convenient operation, and increasing price competitiveness.

그러나 스크린 골프는 현재 풀스윙(full swing)을 기반으로 디자인되어 발전되고 있으나, 숏 게임(short game) 및 퍼팅은 현실감이 많이 떨어지거나 구질 예측이 정확하지 않다는 문제가 있다.However, screen golf is currently being designed and developed based on full swing, but short game and putting have a problem that the reality is poor or the pitch prediction is not accurate.

따라서, 좀더 정교한 훈련과 준비 과정으로서의 골프 시뮬레이터의 기능을 고려할 때, 퍼팅 기능을 현실감 있게 구현하는 것이 요구된다.Therefore, when considering the function of the golf simulator as a more sophisticated training and preparation process, it is required to realize the putting function realistically.

한국공개특허번호 10-2011-0043148호Korean Patent Publication No. 10-2011-0043148 한국공개특허번호 10-2012-0010016호Korean Published Patent No. 10-2012-0010016

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 퍼팅 분석 및 구현 시스템의 문제를 해결하기 위한 것으로, 매트 터치 센서 영역에 인접하여 깊이 촬영 모듈을 설치하여 구해진 깊이 정보를 이용하여 가상의 퍼팅 게임을 구현할 수 있도록 한 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the related art putting analysis and implementation system, the present invention provides a depth-of-field image sensing system in which a depth photographing module is installed adjacent to a mat- And to provide a putting analysis system and method using information.

본 발명은 깊이 정보를 이용하여 헤드의 이동 궤적으로부터 헤드가 바깥쪽에서 안쪽으로 타점위치를 지나가는지, 안쪽에서 바깥쪽으로 지나가는지 등을 판단하고, 퍼팅 방향 및 각도, 헤드의 속도와 공을 타점하는 위치로부터 공이 굴러간 거리를 판단하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In the present invention, the depth information is used to determine from the movement trajectory of the head whether the head passes from the outside to the inside, from the inside to the outside, and determines the putting direction and angle, The present invention is directed to a putting analysis system and method using depth information for determining a distance between a ball and a ball.

본 발명은 사용자가 퍼팅 잔디의 빠르기, 경사도 등을 설정하면 설정 환경에 맞게 퍼팅한 공의 방향, 각도, 거리 등을 알려줄 수 있도록 한 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a putting analysis system and method using depth information that allows a user to set a speed, an inclination, etc. of a putting grass so as to inform the direction, angle, distance, .

본 발명은 카메라뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 다양한 속도 모드로 재생하고, 모든 화면을 합쳐서 겹친 모드로 보여주고, 골프공이 굴러가는 또는 굴러오는 방향뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 다양한 속도 모드로 재생할 수 있도록 한 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In view of the camera view, the video playing a putting swing is played in various speed modes, all the screens are combined and displayed in a superimposed mode, and a video in which a golf ball rolls or swings in a putting swing direction is reproduced in various speed modes And to provide a putting analysis system and method using the depth information.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템은 퍼팅이 이루어지는 영역에 대한 깊이 영상을 얻는 깊이 카메라 모듈;상기 깊이 영상에서 배경 깊이 부분을 추출하는 배경 깊이 영상 계산부;상기 퍼팅이 이루어지는 영역에 대한 깊이 영상에서 객체를 검출하고 검출된 객체에서 포인터를 추출하는 매트 터치 판단부;상기 매트 터치 판단부에서 추출된 포인터 위치의 깊이 값을 기준으로 공간 좌표를 계산하는 공간좌표 계산부;특정 시점에서의 공의 위치와 최종적으로 공이 도착하는 위치를 계산하고, 퍼터 헤드가 이동하는 3차원 좌표와 골프공이 움직이는 3차원 좌표로부터 퍼팅 스윙을 분석하는 객체 궤적 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a putting analysis system using depth information, the depth analyzing system comprising: a depth camera module for obtaining a depth image of a region where a putting is performed; a background depth image calculating unit for extracting a background depth portion from the depth image; A matte touch determination unit for detecting an object in a depth image of an area where the putting is performed and extracting a pointer from the detected object, a space coordinate calculation unit for calculating spatial coordinates based on the depth value of the pointer position extracted by the matte touch determination unit, And an object trajectory analysis unit for calculating a position of the ball at a specific time point and a position at which the ball finally arrives and analyzing the putting swing from the three-dimensional coordinates of the moving of the putter head and the three- .

여기서, 상기 공간좌표 계산부는, 퍼팅 동작시의 퍼터 헤드 영역 추출을 위하여, 공과 클럽 헤드를 라벨링 하고, 라벨링된 헤드의 모양을 보고 클럽 헤드의 중심점을 찾아 찾아낸 클럽 헤드의 중심점을 클럽이 움직이는 상태에 따라 계속 추적하는 것을 특징으로 한다.In order to extract a putter head area during putting operation, the space coordinate calculator may label the ball and club head, look at the shape of the labeled head, find the center point of the club head, and move the center point of the club head And then keeps track.

그리고 상기 공간좌표 계산부는, 영상을 얻기 위하여 특정 개수에 해당되는 화면을 축적하고 축적된 영상에서의 평균값 이외에 중간값 또는 최빈치값을 사용하여 공간 좌표를 계산하는 것을 특징으로 한다.The spatial coordinate calculation unit may accumulate a screen corresponding to a specific number to obtain an image and calculate spatial coordinates using an intermediate value or a most-negative value in addition to the average value in the accumulated image.

그리고 깊이 카메라 모듈과 퍼팅이 이루어지는 영역의 위치 또는 거리가 바뀔 경우에는 배경 깊이 영상 계산부가 다시 깊이 영상에서 배경 깊이 부분을 추출하는 과정을 다시 실행하는 것을 특징으로 한다.And when the position or distance of the area where the depth camera module and the putting is performed is changed, the background depth image calculation unit again executes the process of extracting the background depth part from the depth image again.

그리고 상기 공간좌표 계산부는, 화면의 프레임율을 바탕으로 포인터의 수평방향의 속도 및 방향성, 수직방향의 속도 및 방향성, 깊이 카메라 모듈과 퍼팅이 이루어지는 영역과의 거리를 검출하여 골프 공의 이동 방향 및 속도를 검출하는 것을 특징으로 한다.The space coordinate calculation unit detects the distance between the velocity and direction of the horizontal direction of the pointer, the velocity and direction of the vertical direction, and the area where the depth camera module and the putting are performed based on the frame rate of the screen, And the speed is detected.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 방법은 깊이 카메라 모듈을 통하여 배경 영상을 획득하고, 공을 놓고 퍼터를 공 뒤에 위치하는 시점부터 퍼팅을 마치는 시점까지의 깊이 영상을 획득하는 단계;깊이 동영상의 각 화면에서 배경 영상에서의 깊이 값과 비교를 통하여 다른 값을 갖는 공과 퍼터 헤드 영역을 추출하는 단계;라벨링된 헤드의 모양을 보고 클럽 헤드의 중심점을 검출하고, 검출된 클럽 헤드의 중심점을 클럽이 움직이는 상태에 따라 계속 추적하는 단계;매 화면마다 포인터의 골프공의 수평, 수직, 깊이 값을 획득하고, 헤드가 공하고 충돌하여 라벨링 된 두 개의 객체가 서로 충돌하게 되면 공의 움직임을 추적하여 중심점을 저장하는 단계;특정 시점에서의 공의 위치와 최종적으로 공이 도착하는 위치를 계산하는 단계;퍼터 헤드가 이동하는 3차원 좌표와 골프공이 움직이는 3차원 좌표로부터 퍼팅 스윙을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the other object, a method for analyzing a putting using depth information according to the present invention acquires a background image through a depth camera module, acquires a depth image from a point where the ball is positioned behind the ball, Extracting a ball and putter head region having different values through comparison with a depth value in a background image on each screen of a depth video, detecting a center point of the club head by looking at the shape of the labeled head, Vertical, and depth values of the golf ball of the pointer are obtained for each screen, and when two objects labeled as the head are collided with each other collide with each other, Tracking the movement of the ball and storing the center point, the position of the ball at a specific point and the position at which the ball finally arrives Calculating; characterized in that it comprises a; analyzing the putting swing from the three-dimensional coordinate and the three-dimensional coordinates of the golf ball to move the putter head movement.

여기서, 공의 움직임을 추적하여 중심점을 저장하는 단계에서, 공의 중심점을 계속 저장하여 공의 초기 속도를 구하고 실제 측정된 거리(S)와 보정된 계산치(Sγ)를

Figure pat00001
(α=그린스피드 계수)를 이용하여 보정하고, α>1(현재 퍼팅장소가 적용할 그린스피드보다 느린 경우)이고, α<1(현재 퍼팅장소가 적용할 그린스피드보다 빠른 경우)인 것을 특징으로 한다.Here, in the step of tracking the movement of the ball and storing the center point, the initial velocity of the ball is stored by continuously storing the center point of the ball, and the actually measured distance S and the corrected calculated value Sγ
Figure pat00001
(when the putting position is slower than the green speed to be applied) and α &lt; 1 (when the putting position is faster than the green speed to be applied) .

그리고 그린 스피드를 적용하여 초기 속도를 보정한 값을 v0라 하고, 공을 퍼팅한 후 지난 시간을 t라 하고 그린에서의 마찰계수를 고려한 가속도를 a라 하면 시간 t일 때의 공의 위치,

Figure pat00002
을 이용하여 특정 시점에서의 공의 위치와 최종적으로 공이 도착하는 위치를 계산하는 것을 특징으로 한다.Then, the initial velocity is corrected by applying the green speed, v 0 , the time after putting the ball is t, and the acceleration considering the friction coefficient in the green is a,
Figure pat00002
The position of the ball at a specific time point and the position at which the ball finally arrives are calculated.

그리고 퍼팅 스윙을 분석하는 단계에서, 사용자가 퍼팅 잔디의 빠르기, 경사도를 설정하면 설정 환경에 맞게 퍼팅공의 방향, 각도, 거리를 화면에 표시하고, 화면 표시는 카메라뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 서로 다른 다수의 속도 모드로 재생하거나, 모든 화면을 합쳐서 겹친 모드로 표시하거나, 골프공이 굴러가는 또는 굴러오는 방향뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 서로 다른 다수의 속도 모드로 재생하는 것을 특징으로 한다.In the step of analyzing the putting swing, if the user sets the speed and inclination of the putting grass, the direction, angle and distance of the putting ball are displayed on the screen according to the setting environment. A plurality of speed modes in which a plurality of different speed modes are combined or all the screens are displayed in an overlapping mode, or a moving image in which a golf ball rolls or swings in the direction of a view that the golfer rolls or swings.

이와 같은 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The system and method for putting analysis using depth information according to the present invention have the following effects.

첫째, 매트 터치 센서 영역에 인접하여 깊이 촬영 모듈을 설치하여 구해진 깊이 정보를 이용하여 가상의 퍼팅 게임을 구현할 수 있다.First, a virtual putting game can be implemented using depth information obtained by installing a depth photographing module adjacent to a mat touch sensor area.

둘째, 깊이 정보를 이용하여 헤드의 이동 궤적으로부터 헤드가 바깥쪽에서 안쪽으로 타점위치를 지나가는지, 안쪽에서 바깥쪽으로 지나가는지 등을 판단하고, 퍼팅 방향 및 각도, 헤드의 속도와 공을 타점 하는 위치로부터 공이 굴러간 거리를 판단하여 정밀한 퍼팅 분석 및 가상 퍼팅 상황을 구현할 수 있다.Second, from the movement trajectory of the head, the depth information is used to judge whether the head passes from the outside to the inside or from the inside to the outside of the head, from the position where the putting direction and angle, It is possible to determine a distance between the ball and the ball so that a detailed putting analysis and a virtual putting situation can be realized.

셋째, 사용자가 퍼팅 잔디의 빠르기, 경사도 등을 설정하면 설정 환경에 맞게 퍼팅한 공의 방향, 각도, 거리 등을 알려줄 수 있도록 하여 사용자의 편리성을 높일 수 있다.Third, if the user sets the speed and the inclination of the putting grass, the user can inform the direction, angle and distance of the putter according to the setting environment, thereby improving the convenience of the user.

넷째, 카메라뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 다양한 속도 모드로 재생하고, 모든 화면을 합쳐서 겹친 모드로 보여주고, 골프공이 이동하는 방향뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 다양한 속도 모드로 재생할 수 있어 시스템의 활용도를 높일 수 있다.
Fourth, from the viewpoint of the camera view, putting swing video can be played in various speed modes, all screens can be combined and displayed in overlapped mode, and moving swing video can be played in various speed modes from the point of view in which the golf ball moves. It can increase utilization.

도 1은 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 방법을 나타낸 플로우 차트
도 3은 골프 매트 및 깊이 카메라 영상 구성도
도 4는 퍼팅 동작시의 동작 상태를 나타낸 구성도
도 5는 퍼팅 동작시의 퍼터 헤드 영역 추출 과정을 나타낸 구성도
도 6은 골프 공의 움직임을 추적하여 중심점을 저장하는 방법을 나타낸 구성도
도 7a와 도 7b는 특정 시점에서의 공의 위치와 최종 도착 위치를 계산하는 방법을 나타낸 그래프
1 is a block diagram of a putting analysis system using depth information according to the present invention;
2 is a flowchart illustrating a putting analysis method using depth information according to the present invention.
Fig. 3 shows a golf mat and depth camera image configuration diagram
4 is a block diagram showing an operation state at the time of putting operation
5 is a diagram showing a process of extracting a putter head region at the time of putting operation
6 is a block diagram illustrating a method of tracking a motion of a golf ball and storing a center point
FIGS. 7A and 7B are graphs showing a method of calculating a ball position and a final arrival position at a specific point in time

이하, 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a putting analysis system and method using depth information according to the present invention will be described in detail as follows.

본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The features and advantages of the putting analysis system and method using depth information according to the present invention will be apparent from the following detailed description of each embodiment.

도 1은 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 방법을 나타낸 플로우 차트이다.FIG. 1 is a block diagram of a putting analysis system using depth information according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a putting analysis method using depth information according to the present invention.

본 발명은 깊이 정보를 이용하여 헤드의 이동 궤적으로부터 헤드가 바깥쪽에서 안쪽으로 타점위치를 지나가는지, 안쪽에서 바깥쪽으로 지나가는지 등을 판단하고, 퍼팅 방향 및 각도, 헤드의 속도와 공을 타점하는 위치로부터 공이 굴러간 거리를 판단하는 것이다.In the present invention, the depth information is used to determine from the movement trajectory of the head whether the head passes from the outside to the inside, from the inside to the outside, and determines the putting direction and angle, To determine the distance the ball has rolled.

이를 위한 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템은 도 1에서와 같이, 매트 터치 센서 영역에 대한 깊이 영상을 얻는 깊이 카메라 모듈(10)과, 깊이 영상에서 배경 깊이 부분을 추출하는 배경 깊이 영상 계산부(11)와, 상기 매트 터치 센서 영역에 대한 깊이 영상에서 객체를 검출하고 검출된 객체에서 포인터를 추출하는 매트 터치 판단부(12)와, 상기 매트 터치 판단부(12)에서 추출된 포인터 위치의 깊이 값을 기준으로 공간 좌표를 계산하는 공간좌표 계산부(13)와, 특정 시점에서의 공의 위치와 최종적으로 공이 도착하는 위치를 계산하고, 퍼터 헤드가 이동하는 3차원 좌표와 골프공이 움직이는 3차원 좌표로부터 퍼팅 스윙을 분석하는 객체 궤적 분석부(14)를 포함하는 것이다.As shown in FIG. 1, the putting analysis system using the depth information according to the present invention includes a depth camera module 10 for obtaining a depth image for a matte touch sensor area, a background depth image A matte touch determination unit 12 for detecting an object in a depth image of the matte touch sensor area and extracting a pointer from the detected object, A space coordinate calculation unit 13 for calculating the spatial coordinates based on the depth value of the position, a position calculation unit 13 for calculating the position of the ball at the specific time point and finally the ball arrives, And an object trajectory analysis unit 14 for analyzing the putting swing from the moving three-dimensional coordinates.

이와 같은 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템을 이용한 퍼팅 분석 과정은 다음과 같다.The putting analysis process using the putting analysis system using the depth information according to the present invention is as follows.

도 2에서와 같이, 깊이 카메라 모듈(10)로 배경 영상을 획득하고(S201), 공을 놓고, 퍼터를 공 뒤에 위치하는 시점부터 퍼팅을 마치는 시점까지의 깊이 영상을 획득한다.(S202)As shown in FIG. 2, a background image is acquired by the depth camera module 10 (S201), and a depth image from the time of putting the putter to the end of putting is obtained (S202)

그리고 깊이 동영상의 각 화면에서 배경 영상에서의 깊이 값과 비교를 통하여 다른 값을 갖는 공과 퍼터 헤드 영역을 추출한다.(S203)Then, the ball and putter head region having different values are extracted through comparison with the depth values in the background image in each screen of the depth video (S203)

이어, 라벨링된 헤드의 모양을 보고 클럽 헤드의 중심점을 검출하고(S204), 검출된 클럽 헤드의 중심점을 클럽이 움직이는 상태에 따라 계속 추적한다.(S205)Next, the center point of the club head is detected by looking at the shape of the labeled head (S204), and the center point of the detected club head is continuously tracked as the club moves (S205)

그리고 매 화면마다 포인터의 골프공의 수평, 수직, 깊이 값을 획득하고(S206), 헤드가 공하고 충돌하여 라벨링된 두 개의 객체가 서로 충돌하게 되면 공의 움직임을 추적하여 중심점을 저장한다.(S207)Then, the horizontal, vertical, and depth values of the golf ball of the pointer are acquired at every screen (S206). When the two objects labeled by the head collide with each other, the center point is stored by tracking the movement of the ball. S207)

이어, 특정 시점에서의 공의 위치와 최종적으로 공이 도착하는 위치를 계산한다.(S208)Next, the position of the ball at a specific time point and the position at which the ball finally arrives are calculated (S208)

그리고 퍼터 헤드가 이동하는 3차원 좌표와 골프공이 움직이는 3차원 좌표로부터 퍼팅 스윙을 분석한다.(S209)Then, the putting swing is analyzed from the three-dimensional coordinate where the putter head moves and the three-dimensional coordinate where the golf ball moves (S209).

이와 같은 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법을 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The putting analysis system and method using depth information according to the present invention will be described in more detail as follows.

도 3은 골프 매트 및 깊이 카메라 영상 구성도이고, 도 4는 퍼팅 동작시의 동작 상태를 나타낸 구성도이다.FIG. 3 is a view showing the configuration of an image of a golf mat and a depth camera, and FIG. 4 is a configuration diagram showing an operation state in a putting operation.

그리고 도 5는 퍼팅 동작시의 퍼터 헤드 영역 추출 과정을 나타낸 구성도이다.5 is a block diagram illustrating a putter head region extraction process during a putting operation.

본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템은 골프매트의 일부 또는 전부가 촬영될 수 있는 곳에 깊이 카메라를 설치한다.The putting analysis system using depth information according to the present invention installs a depth camera where a part or all of the golf mat can be photographed.

그리고 도 3에서와 같이, 카메라에 비치는 영상은 매트를 제외하고는 어떠한 물체도 놓지 않은 상태에서 깊이카메라로 배경 영상을 얻는다.Then, as shown in FIG. 3, the background image is obtained by the depth camera in the state that no object except the mat is placed on the image displayed on the camera.

이어, 공을 놓고, 퍼터를 공 뒤에 위치하는 시점부터 퍼팅을 마치는 시점까지의 깊이 영상을 얻는다.Next, put the ball and obtain the depth image from the time when the putter is positioned behind the ball to the time when the putting is finished.

도 4에서와 같이, 깊이 동영상의 각 화면에서 배경 영상에서의 깊이 값과 비교를 통하여 다른 값을 갖는 공과 퍼터 헤드 영역을 추출한다.As shown in FIG. 4, a ball and a putter head region having different values are extracted through comparison with a depth value in a background image on each screen of a depth motion picture.

공의 위치를 1, 공이 포함된 배경 영상에서 변화가 생긴 부분을 2라고 한다면, 퍼팅 동작시의 퍼터 헤드 영역 추출 과정을 도 5에서와 같이 나타낼 수 있다.If the position of the ball is 1 and the portion of the background image including the ball is changed to 2, the process of extracting the putter head region during the putting operation can be expressed as shown in FIG.

이와 같이, 공과 클럽 헤드를 라벨링 하면, 라벨링된 헤드의 모양을 보고 클럽 헤드의 중심점을 찾을 수 있다.Thus, labeling the ball and club head allows you to look at the shape of the labeled head and find the center point of the club head.

이렇게 찾아낸 클럽 헤드의 중심점을 클럽이 움직이는 상태에 따라 계속 추적해 나간다.We keep track of the center point of the club head that we find as the club moves.

또한, 안정적인 영상을 얻기 위하여 특정 개수에 해당되는 화면을 축적할 수 있다. 축적한 경우에는 평균값 이외에 중간값 또는 최빈치값 등이 사용될 수 있다. In addition, a screen corresponding to a specific number can be accumulated to obtain a stable image. In the case of accumulation, an intermediate value or a minimum value other than the average value may be used.

또한 촬영 모듈과 터치 센서 영역의 위치 또는 거리가 바뀔 경우에는 배경 깊이 영상 계산부가 다시 깊이 영상에서 배경 깊이 부분을 추출하는 과정을 다시 실행한다.Also, when the position or distance between the photographing module and the touch sensor area is changed, the background depth image calculation unit again executes the process of extracting the background depth part from the depth image again.

그리고 골프 공의 움직임을 추적하여 중심점을 저장하는 과정과 특정 시점에서의 공의 위치와 최종 도착 위치를 계산하는 과정은 다음과 같다.The process of storing the center point by tracking the movement of the golf ball and calculating the ball position and final position at a specific point are as follows.

도 6은 골프 공의 움직임을 추적하여 중심점을 저장하는 방법을 나타낸 구성도이고, 도 7a와 도 7b는 특정 시점에서의 공의 위치와 최종 도착 위치를 계산하는 방법을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a method of tracking a movement of a golf ball to store a center point, and FIGS. 7A and 7B are graphs illustrating a method of calculating a ball position and a final arrival position at a specific point in time.

또한, 중심점 이외에 타격 방향으로 공의 가장 가까운 지점 또는 가장 먼 지점을 설정할 수도 있다.It is also possible to set the nearest point or the farthest point of the ball in the batting direction in addition to the center point.

매 화면마다 포인터의 골프공의 수평, 수직, 깊이 값을 얻을 수 있다. 즉, 화면의 프레임율을 바탕으로 포인터의 수평방향의 속도 및 방향성, 수직방향의 속도 및 방향성, 촬영 모듈 또는 터치 센서 영역과의 거리를 알 수 있다.The horizontal, vertical, and depth values of the golf ball of the pointer can be obtained for each screen. That is, the velocity and direction of the pointer in the horizontal direction, the velocity and direction in the vertical direction, and the distance from the photographing module or the touch sensor area can be known based on the frame rate of the screen.

이와 같은 골프공의 이동 방향 및 속도 검출을 위한 방법의 하나는 깊이 영상 촬영 모듈로부터 얻어진 깊이 영상의 이전 프레임과 현재 프레임을 연속적으로 비교하여 골프공의 이동 방향, 이동속도, 이동 거리를 검출하는 방법이 사용될 수 있다.One of the methods for detecting the moving direction and speed of the golf ball is to continuously detect the moving direction, moving speed, and moving distance of the golf ball by continuously comparing the previous frame and the current frame of the depth image obtained from the depth imaging module Can be used.

도 6에서와 같이, 헤드가 공하고 충돌하게 된다면 라벨링된 두 개의 객체가 서로 충돌하게 된다. 이때부터 공의 움직임을 추적하여 중심점을 저장한다.As shown in FIG. 6, if the head is hit and collided, two labeled objects collide with each other. From this point, we track the movement of the ball and store the center point.

공의 중심점을 계속 저장하면 공의 초기 속도를 알 수 있다. 그리고 골프장과 퍼팅 장소의 마찰력이 다를 수 있기 때문에 다음 식을 이용하여 실제 측정된 거리(S)와 보정되는 계산치(Sγ)를 보정해줄 수 있다.If you continue to save the center point of the ball, you can know the initial velocity of the ball. Since the frictional force between the golf course and the putting place may be different, the actual measured distance S and the corrected calculated value Sγ can be corrected using the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

α>1(현재 퍼팅장소가 적용할 그린스피드보다 느린 경우)이고, α<1(현재 퍼팅장소가 적용할 그린스피드보다 빠른 경우)이다.α> 1 (if the current putting position is slower than the applied green speed), and α <1 (if the current putting position is faster than the applied green speed).

이를 그린 스피드를 적용하여 초기 속도를 보정한 값을 v0라 하고, 공을 퍼팅한 후 지난 시간을 t라 하고 그린에서의 마찰계수를 고려한 가속도를 a이라 하면 시간 t일 때의 공의 위치를,If the initial velocity is corrected by applying the green speed, and v is 0 , the last time after putting the ball is t, and the acceleration considering the friction coefficient in the green is a, the ball position at time t ,

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 2를 이용하여 특정 시점에서의 공의 위치와 최종적으로 공이 도착하는 위치를 계산될 수 있다.Using Equation (2), the position of the hole at a specific time point and the position at which the ball finally arrives can be calculated.

도 7a 및 도 7b에서와 같이, 구해진 공의 거리 S와 매 프레임마다 측정된 K값을 바탕으로 중앙에서 오른쪽 또는 왼쪽으로 방향 각도 θ를 구할 수 있다.As shown in FIGS. 7A and 7B, the direction angle? Can be obtained from the center to the right or left based on the obtained distance S of the hole and the K value measured every frame.

그리고 최종적으로 공이 굴러간 거리 S, 방향 각도 θ, 중앙선을 기준으로 오른쪽 또는 왼쪽으로 벌어진 거리 K를 알려준다. Finally, it tells the distance S between the ball and the direction angle θ, and the distance K to the right or left with respect to the center line.

이와 같이 거리와 방향이 나온다면 퍼팅을 구현할 수 있다.You can implement putting if distance and direction come out like this.

퍼터 헤드가 이동하는 3차원 좌표와 골프공이 움직이는 3차원 좌표로부터 퍼팅스윙을 분석한다.The putting swing is analyzed from the three-dimensional coordinate of the moving of the putter head and the three-dimensional coordinate of the moving golf ball.

헤드의 이동 궤적으로부터 헤드가 바깥쪽에서 안쪽으로 타점위치를 지나가는지, 안쪽에서 바깥쪽으로 지나가는지 등을 판단하고, 퍼팅 방향 및 각도를 알려준다. 헤드의 속도와 공을 타점하는 위치로부터 공이 굴러간 거리를 알려준다.From the movement trajectory of the head, it is judged whether the head passes from the outside to the inside or the inside from the outside, and the putting direction and the angle are indicated. It tells the distance of the ball from the position of the ball and the speed of the head.

사용자가 퍼팅 잔디의 빠르기, 경사도 등을 설정하면 설정 환경에 맞게 퍼팅공의 방향, 각도, 거리 등을 알려줄 수 있다.If the user sets the speed and inclination of the putting grass, it can inform the direction, angle and distance of the putting ball according to the setting environment.

그리고 카메라뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 다양한 속도 모드로 재생해줄 수 있다. 또한, 모든 화면을 합쳐서 겹친 모드로 보여줄 수 있다.And from the camera view point of view, you can play the putting swing video in various speed modes. In addition, all screens can be combined and displayed in overlapping mode.

골프공이 굴러가는 또는 굴러오는 방향뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 다양한 속도 모드로 재생해줄 수 있다. From a point of view of a golf ball rolling or rolling, you can play a putting swing video in various speed modes.

이와 같은 본 발명에 따른 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템 및 방법은 매트 터치 센서 영역에 인접하여 깊이 촬영 모듈을 설치하여 구해진 깊이 정보를 이용하여 가상의 퍼팅 게임을 구현할 수 있도록 한 것으로, 깊이 정보를 이용하여 헤드의 이동 궤적으로부터 헤드가 바깥쪽에서 안쪽으로 타점위치를 지나가는지, 안쪽에서 바깥쪽으로 지나가는지 등을 판단하고, 퍼팅 방향 및 각도, 헤드의 속도와 공을 타점하는 위치로부터 공이 굴러간 거리를 판단하여 퍼팅 동작을 분석할 수 있다.The putting analysis system and method using depth information according to the present invention can implement a virtual putting game by using depth information obtained by installing a depth photographing module adjacent to a mat touch sensor area, And judges whether the head passes from the outside to the inside or from the inside to the outside from the movement trajectory of the head and judges whether or not the ball is rolled from the position where the putting direction and angle, So that the putting motion can be analyzed.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It is therefore to be understood that the specified embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense and that the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description and that all such differences falling within the scope of equivalents are intended to be embraced therein It should be interpreted.

10. 깊이 카메라 11. 배경 깊이 영상 계산부
12. 매트 터치 판단부 13. 공간 좌표 계산부
14. 객체 궤적 분석부
10. Depth camera 11. Background depth image calculation unit
12. Matte touch determination unit 13. Space coordinate calculation unit
14. Object trajectory analysis section

Claims (9)

퍼팅이 이루어지는 영역에 대한 깊이 영상을 얻는 깊이 카메라 모듈;
상기 깊이 영상에서 배경 깊이 부분을 추출하는 배경 깊이 영상 계산부;
상기 퍼팅이 이루어지는 영역에 대한 깊이 영상에서 객체를 검출하고 검출된 객체에서 포인터를 추출하는 매트 터치 판단부;
상기 매트 터치 판단부에서 추출된 포인터 위치의 깊이 값을 기준으로 공간 좌표를 계산하는 공간좌표 계산부;
특정 시점에서의 공의 위치와 최종적으로 공이 도착하는 위치를 계산하고, 퍼터 헤드가 이동하는 3차원 좌표와 골프공이 움직이는 3차원 좌표로부터 퍼팅 스윙을 분석하는 객체 궤적 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템.
A depth camera module for obtaining a depth image of the area where the putting is made;
A background depth image calculation unit for extracting a background depth part from the depth image;
A matte touch determination unit for detecting an object in a depth image of an area where the putting is performed and extracting a pointer from the detected object;
A space coordinate calculation unit for calculating spatial coordinates based on a depth value of a pointer position extracted by the matte touch determination unit;
And an object trajectory analyzing unit for calculating a position of the ball at a specific time point and a position at which the ball finally arrives and analyzing the putting swing from the three-dimensional coordinates of the moving of the putter head and the three- Putting Analysis System Using Depth Information.
제 1 항에 있어서, 상기 공간좌표 계산부는,
퍼팅 동작시의 퍼터 헤드 영역 추출을 위하여, 공과 클럽 헤드를 라벨링 하고, 라벨링된 헤드의 모양을 보고 클럽 헤드의 중심점을 찾아 찾아낸 클럽 헤드의 중심점을 클럽이 움직이는 상태에 따라 계속 추적하는 것을 특징으로 하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템.
The apparatus according to claim 1,
The ball and the club head are labeled, the shape of the labeled head is found, and the center point of the club head is found by searching for the center point of the club head for the purpose of extracting the putter head area during the putting operation. Putting analysis system using depth information.
제 1 항에 있어서, 상기 공간좌표 계산부는,
영상을 얻기 위하여 특정 개수에 해당되는 화면을 축적하고 축적된 영상에서의 평균값 이외에 중간값 또는 최빈치값을 사용하여 공간 좌표를 계산하는 것을 특징으로 하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템.
The apparatus according to claim 1,
Wherein the spatial coordinates are calculated using an intermediate value or a least mean value, in addition to the average value in the accumulated image, to accumulate a screen corresponding to a specific number in order to obtain an image.
제 1 항에 있어서, 깊이 카메라 모듈과 퍼팅이 이루어지는 영역의 위치 또는 거리가 바뀔 경우에는 배경 깊이 영상 계산부가 다시 깊이 영상에서 배경 깊이 부분을 추출하는 과정을 다시 실행하는 것을 특징으로 하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템.2. The method according to claim 1, wherein when the position or distance of the area where the puttering is performed is changed, the background depth image calculation unit again executes the process of extracting the background depth part from the depth image again. Putting analysis system. 제 1 항에 있어서, 상기 공간좌표 계산부는,
화면의 프레임율을 바탕으로 포인터의 수평방향의 속도 및 방향성, 수직방향의 속도 및 방향성, 깊이 카메라 모듈과 퍼팅이 이루어지는 영역과의 거리를 검출하여 골프 공의 이동 방향 및 속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 시스템.
The apparatus according to claim 1,
A moving direction and a velocity of the golf ball are detected by detecting a distance between the depth and the camera module in the horizontal direction and the speed and direction of the pointer in the vertical direction based on the frame rate of the screen, Putting Analysis System Using Depth Information.
깊이 카메라 모듈을 통하여 배경 영상을 획득하고, 공을 놓고 퍼터를 공 뒤에 위치하는 시점부터 퍼팅을 마치는 시점까지의 깊이 영상을 획득하는 단계;
깊이 동영상의 각 화면에서 배경 영상에서의 깊이 값과 비교를 통하여 다른 값을 갖는 공과 퍼터 헤드 영역을 추출하는 단계;
라벨링된 헤드의 모양을 보고 클럽 헤드의 중심점을 검출하고, 검출된 클럽 헤드의 중심점을 클럽이 움직이는 상태에 따라 계속 추적하는 단계;
매 화면마다 포인터의 골프공의 수평, 수직, 깊이 값을 획득하고, 헤드가 공하고 충돌하여 라벨링 된 두 개의 객체가 서로 충돌하게 되면 공의 움직임을 추적하여 중심점을 저장하는 단계;
특정 시점에서의 공의 위치와 최종적으로 공이 도착하는 위치를 계산하는 단계;
퍼터 헤드가 이동하는 3차원 좌표와 골프공이 움직이는 3차원 좌표로부터 퍼팅 스윙을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 방법.
Acquiring a background image through a depth camera module, acquiring a depth image from a time when the putter is positioned behind the ball to a time when the putting is finished, and the ball is placed;
Extracting a ball and a putter head region having different values through comparison with a depth value in a background image on each screen of the depth video;
Detecting the center point of the club head by looking at the shape of the labeled head, and keeping track of the center point of the detected club head as the club moves;
Acquiring horizontal, vertical, and depth values of a golf ball of the pointer at every screen, and tracking the ball movement and storing a center point when two objects labeled as colliding with each other collide with each other;
Calculating a position of the ball at a specific time point and a position at which the ball finally arrives;
And analyzing the putting swing based on the three-dimensional coordinates of the moving of the putter head and the three-dimensional coordinates of the moving golf ball.
제 6 항에 있어서, 공의 움직임을 추적하여 중심점을 저장하는 단계에서,
공의 중심점을 계속 저장하여 공의 초기 속도를 구하고 실제 측정된 거리(S)와 보정되는 계산치(Sγ)를
Figure pat00005
(α=그린스피드 계수)를 이용하여 보정하고,
α>1(현재 퍼팅장소가 적용할 그린스피드보다 느린 경우)이고, α<1(현재 퍼팅장소가 적용할 그린스피드보다 빠른 경우)인 것을 특징으로 하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 방법.
7. The method of claim 6, wherein in tracking the motion of the ball and storing the center point,
The initial velocity of the ball is obtained by continuously storing the center point of the ball, and the actual measured distance (S) and corrected value (Sγ)
Figure pat00005
(? = green speed coefficient)
1 &lt; / RTI &gt; (when the current putting position is faster than the green speed to be applied), and &lt; alpha 1 &gt;
제 7 항에 있어서, 그린 스피드를 적용하여 초기 속도를 보정한 값을 v0라 하고, 공을 퍼팅한 후 지난 시간을 t라 하고 그린에서의 마찰계수를 고려한 가속도를 a라 하면 시간 t일 때의 공의 위치를
Figure pat00006
(
Figure pat00007
=처음속도, a=가속도, t=시간)을 이용하여 특정 시점에서의 공의 위치와 최종적으로 공이 도착하는 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 방법.
8. The method of claim 7, wherein when the initial velocity is corrected by applying the green speed, v 0 , the time after putting the ball is t, and the acceleration in consideration of the friction coefficient in the green is a, The position of the ball in
Figure pat00006
(
Figure pat00007
= Initial velocity, a = acceleration, t = time) is used to calculate the position of the ball at a specific time point and the position at which the ball finally arrives.
제 6 항에 있어서, 퍼팅 스윙을 분석하는 단계에서,
사용자가 퍼팅 잔디의 빠르기, 경사도를 설정하면 설정 환경에 맞게 퍼팅공의 방향, 각도, 거리를 화면에 표시하고,
화면 표시는 카메라뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 서로 다른 다수의 속도 모드로 재생하거나, 모든 화면을 합쳐서 겹친 모드로 표시하거나,
골프공이 굴러가는 또는 굴러오는 방향뷰 관점에서 퍼팅 스윙하는 동영상을 서로 다른 다수의 속도 모드로 재생하는 것을 특징으로 하는 깊이 정보를 이용한 퍼팅 분석 방법.



7. The method of claim 6, wherein in analyzing the putting swing,
When the user sets the speed and inclination of the putting grass, the direction, angle and distance of the putting ball are displayed on the screen according to the setting environment,
The screen display can be used to play a putting-swinging video in different speed modes from the viewpoint of the camera view, to display all the screens together in overlapping mode,
A method for putting analysis using depth information, characterized in that a moving image of a putting swing is reproduced in a plurality of different speed modes from the point of view of a direction in which a golf ball rolls or rolls.



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