KR20180059016A - 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치 - Google Patents

충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치 Download PDF

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KR20180059016A KR1020160158096A KR20160158096A KR20180059016A KR 20180059016 A KR20180059016 A KR 20180059016A KR 1020160158096 A KR1020160158096 A KR 1020160158096A KR 20160158096 A KR20160158096 A KR 20160158096A KR 20180059016 A KR20180059016 A KR 20180059016A
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Abstract

본 발명에서는 종래의 국궁 또는 양궁 과녁의 명중을 실시간 확인하는 장치가 과녁에 충격센서를 달아서 과녁에 활이 맞을 경우에 발생하는 진동을 통하여 활이 명중하였음을 전등으로 표시하기 때문에, 활이 바닥에 튕겨서 과녁에 맞은 경우에도 오인식되는 경우가 빈번히 발생되는 문제점과, 국궁경기 중 과녁에 활이 맞을 경우에 발생되는 진동신호만을 기준으로, 과녁에 맞은 개수로 사대(射臺) 일측의 디스플레이부상에 표출시키기 때문에, 과녁 어느 부위에 활이 맞았는지 시각적으로 확인해볼 수가 없고, 과녁의 홍점에 맞더라도 정확한 점수계산이 어려워, 국궁에 관한 흥미가 점점 떨어지는 문제점을 개선하고자, 하이브리드형 국궁과녁부(100), 스마트 모니터링제어부(200)로 구성됨으로서, 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간 바로, 사대(射臺) 일측의 디스플레이부의 화면상에 실시간으로 점수환산과 함께 순간이미지촬영신호를 표출시킬 수 있어, 시각적으로 과녁에 맞았는지, 과녁 어디에 맞았는지 직접 확인해볼 수 있고, 이로 인해, 기존에 비해 국궁에 관한 국궁사용자의 흥미와 관심을 80% 향상시킬 수 있고, 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 순간이미지를 점수환산시킬 수 있어, 기존에 비해 2배~4배 빠른 1초~3초 이내에 디스플레이부상에 점수를 표출시킬 수 있고, 모든 기기 구성을 스마트모니터링제어부의 제어하에 자동화시킬 수 있어, 국궁경기운영에 무(無) 심사관형 자동화경기운영방식을 도입시킬 수 있는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치{REAL-TIME MONITORING APPARATUS OF HYBRID TYPE ARCHERY USING SHOCK DETECTION SENSING SIGNAL AND INSTANT IMAGE CAPTURING IMAGE}
본 발명에서는 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간 바로, 사대(射臺) 일측의 디스플레이부의 화면상에 실시간으로 점수환산과 함께 순간이미지촬영신호를 표출시킬 수 있는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치에 관한 것이다.
일반적으로, 국궁은 양궁과 달리 과녁에 활이 맞으면 튕겨져 나가게 된다.
사대에서 과녁까지의 거리가 145 m 멀어서 과녁에 명중하더라도 사대 쪽에 있는 사람의 눈으로 확인하기가 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 국궁대회의 경우 각각의 과녁별로 “고전”이라고 불리는 관찰 및 보고 임무를 가진 자가 과녁 가까운 곳에 서 있다가 과녁에 화살이 맞았는지 여부를 눈으로 확인한 후 깃발로 명중 여부를 사대 쪽의 선수 및 심판에게 보고한다.
이러한 방식은 여러 가지 단점이 있는데,
첫째, 과녁 가까운 곳에 위치한 고전은 화살의 탄착 범위 근처에 위치하여 항상 위험에 노출되어 있고, 실제로 몇 년에 한번 꼴로 인명 사고가 발생되는 문제점이 있었다.
둘째, 화살의 비행속도가 빨라 고전이 화살의 발사시점부터 시선을 비행하는 화살에 고정하고 따라가야 하는데 순간적으로 화살을 놓치면 과녁에 명중하는 순간 과녁을 보고 있지 않게 되어 정확한 판단을 내리기 어렵고 그에 따른 오심판정과 시비가 자주 일어나는 문제점이 있었다.
셋째로 국궁장마다 최소 3개~5개의 과녁을 운용하고 있으므로 대회 시마다 3 ~ 5인의 고전을 임시 고용해야 하여 인건비가 발생하고 평소의 연습에는 경제적인 문제로 고전을 사용하기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 국내등록특허공보 제10-1634645호에서는 과녁부, 대형디스플레이부, 화살, 운영자부, 주제어장치로 이루어진 국궁 또는 양궁 과녁의 명중을 실시간 확인하는 장치가 제시된 바 있으나,
이는 단지, 과녁에 충격센서를 달아서 과녁에 활이 맞을 경우에 발생하는 진동을 통하여 활이 명중하였음을 전등으로 표시하기 때문에, 활이 바닥에 튕겨서 과녁에 맞은 경우에도 오인식되는 경우가 빈번히 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 국궁경기 중 과녁에 활이 맞을 경우에 발생되는 진동신호만을 기준으로, 과녁에 맞은 개수로 사대(射臺) 일측의 디스플레이부상에 표출시키기 때문에, 과녁 어느 부위에 활이 맞았는지 시각적으로 확인해볼 수가 없고, 과녁의 홍점에 맞더라도 정확한 점수계산이 어려워, 국궁에 관한 흥미가 점점 떨어지는 문제점이 있었다.
국내등록특허공보 제10-1634645호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간 바로, 사대(射臺) 일측의 디스플레이부의 화면상에 실시간으로 점수환산과 함께 순간이미지촬영신호를 표출시킬 수 있고, 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 순간이미지를 점수환산시킬 수 있으며, 모든 기기 구성을 스마트모니터링제어부의 제어하에 자동화시킬 수 있는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치는
화살이 국궁과녁에 맞는 순간 발생되는 충격을 센싱시킴과 동시에, 국궁과녁에 명중하는 순간을 순간이미지촬영한 후, 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호를 스마트 모니터링제어부로 전송시키는 하이브리드형 국궁과녁부(100)와,
사대(射臺) 일측에 위치되어, 하이브리드형 국궁과녁부로부터 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호를 수신받아, 미리 설정된 기준데이터와 비교분석하여, 국궁과녁 점수연산시킨후, 화면상에 국궁과녁점수와 함께 국궁과녁에 명중하는 순간이미지를 표출시키는 스마트 모니터링제어부(200)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는
첫째, 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간 바로, 사대(射臺) 일측의 디스플레이부의 화면상에 실시간으로 점수환산과 함께 순간이미지촬영신호를 표출시킬 수 있어, 시각적으로 과녁에 맞았는지, 과녁 어디에 맞았는지 직접 확인해볼 수 있고, 이로 인해, 기존에 비해 국궁에 관한 국궁사용자의 흥미와 관심을 80% 향상시킬 수 있다.
둘째, 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 순간이미지를 점수환산시킬 수 있어, 기존에 비해 2배~4배 빠른 1초~3초 이내에 디스플레이부상에 점수를 표출시킬 수 있다.
셋째, 모든 기기 구성을 스마트모니터리제어부의 제어하에 자동화시킬 수 있어, 국궁경기운영에 무(無) 심사관형 자동화경기운영방식을 도입시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드형 국궁과녁부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 국궁과녁 명중감지센서부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 CCTV 순간이미지촬영부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 스마트 모니터링제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 스마트제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 국궁과녁 명중감지센서부의 구성요소를 도시한 일실시예도,
도 9는 본 발명에 따른 스마트 모니터링제어부의 구성요소를 도시한 일실시예도,
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이부의 구성요소를 도시한 일실시예도,
도 11은 본 발명에 따른 카메라부가 프로그램적으로 순간프레임-3, 순간프레임-2, 순간프레임 -1, 순간프레임 0, 순간프레임 +1으로 파노라마식으로 연속촬영하도록 구성된 것을 도시한 일실시예도,
도 12는 본 발명에 따른 국궁과녁·홍점검출모드를 통해, 미리 설정된 기준 순간이미지촬영데이터의 형태 모델(shape model)에 따라 현재 입력된 순간이미지촬영신호에서 국궁과녁 형태와 가장 일치하는 기준 순간이미지촬영데이터의 형태 모델(shape model)모델을 찾는 것을 도시한 일실시예도,
도 13은 본 발명에 따른 홍점에 명중되는 화살의 순간이미지추출모드를 통해, 국궁과녁·홍점검출모드에서 검출된 기준 순간이미지촬영데이터의 형태 모델(shape model)모델과 가장 일치하는 현재 입력된 순간이미지촬영신호에서, 노이즈를 제거하고, 윤곽선을 추출한 후, 국궁과녁 형태와 가장 일치하는 기준 순간 이미지촬영데이터를 획득하여 홍점에 명중하는 화살의 순간이미지를 추출하는 것을 도시한 일실시예도,
도 14는 본 발명에 따른 점수환산제어부를 통해 국궁과녁에 명중되는 화살의 순간이미지들 중 국궁과녁의 홍점 중심을 100으로 설정하고, 홍점중심에서 1/3 환형테두리부위를 90으로 설정하며, 홍점중심에서 2/3 환형테두리부위를 80으로 설정하고, 홍점중심에서 3/3 환형테두리부위를 70으로 설정하며, 홍점이외의 부위를 모두 60으로 설정하여 점수를 환산시키는 것을 도시한 일실시예도.
먼저, 본 발명에서 설명되는 사대(射臺)는 국궁에서 활을 쏘는 발사(發射) 위치(位置)의 대(臺)를 말한다.
그리고, 국궁과녁은 사각형상의 과녁표지 중심에 원형의 홍심이 형성된다.
본 특허에서는 화살이 국궁과녁에 맞는 순간 발생되는 충격을 센싱시킴과 동시에, 국궁과녁에 명중하는 순간을 순간이미지촬영한 후, 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 순간이미지를 점수환산시킨 후, 디스플레이부쪽으로 점수환산값과 현재 입력된 순간이미지촬영신호를 표출시키도록 제어시키는 것을 주요 특징으로 한다.
그리고, 국궁 화살은 화살촉이 있는 화살촉형 국궁 화살과, 화살촉이 없는 무(無)화살촉형 국궁 화살로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 하이브리드형 국궁과녁부(100), 스마트 모니터링제어부(200)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 하이브리드형 국궁과녁부(100)에 관해 설명한다.
상기 하이브리드형 국궁과녁부(100)는 화살이 국궁과녁에 맞는 순간 발생되는 충격을 센싱시킴과 동시에, 국궁과녁에 명중하는 순간을 순간이미지촬영한 후, 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호를 스마트 모니터링제어부로 전송시키는 역할을 한다.
이는 도 3에 도시한 바와 같이, 국궁과녁 명중감지센서부(110), CCTV 순간이미지촬영부(120), 송신용 유무선통신모듈(130)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 국궁과녁 명중감지센서부(110)에 관해 설명한다.
상기 국궁과녁 명중감지센서부(110)는 국궁과녁 내부공간 일측에 위치되어, 화살이 국궁과녁에 맞는 순간에 발생되는 충격신호를 센싱시킨 후, 충격신호센싱시 트리거신호를 발생시켜 CCTV 순간이미지촬영부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 도 4 및 도 8에 도시한 바와 같이, 센서용 전원부(111), 진동센서(112), 센서용 마이크로컨트롤러(113)로 구성된다.
상기 센서용 전원부(111)는 기기에 전원을 공급시키는 역할을 한다.
상기 진동센서(112)는 화살이 국궁과녁에 맞는 순간에 발생되는 충격신호에 의한 진동을 센싱시키는 역할을 한다.
여기서, 국궁과녁은 홍점과, 홍점 테두리부위, 그리고, 홍점테두리 이외의 과녁부위를 모두 포함한다.
상기 센서용 마이크로컨트롤러(113)는 진동센서로부터 진동신호센싱시, 트리거신호를 CCTV 순간이미지촬영부로 전달시켜, 순간이미지촬영시키는 명령신호를 출력시키는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 CCTV 순간이미지촬영부(120)에 관해 설명한다.
상기 CCTV 순간이미지촬영부(120)는 국궁과녁과 50cm~200cm 근거리에 위치되어, 국궁과녁 명중감지센서부로부터 트리거신호를 전달받아, 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간을 순간이미지촬영시키는 역할을 한다.
이는 도 5에 도시한 바와 같이, 촬영모듈본체(121), 카메라부(122), 이미지센서부(123)로 구성된다.
상기 촬영모듈본체(121)는 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
상기 카메라부(122)는 촬영모듈본체의 선단에 위치되어, 마이크로컨트롤러로부터 전달된 트리거신호가 입력되자마자, 입력된 트리거신호를 기준으로, 촬영하고자 하는 객체인 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간의 앞뒤 프레임의 빛 정보를 영상촬영하여 이미지센서부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 PTZ카메라로 구성된다.
여기서, 국궁과녁에 명중하는 순간의 앞뒤 프레임의 빛 정보라는 것은 국궁과녁에 명중하는 순간을 순간프레임 0이라고 한다면, 국궁과녁에 명중하기 전 순간을 순간프레임 -1, 순간프레임-2, 순간프레임-3, 순간프레임-4, 순간프레임-5로 설정하고, 국궁과녁에 명중하고 난 순간을 순간프레임 +1, 순간프레임+2, 순간프레임+3, 순간프레임+4, 순간프레임+5로 설정한 후, 순간프레임-3, 순간프레임-2, 순간프레임 -1, 순간프레임 0, 순간프레임 +1으로 파노라마식으로 연속촬영하는 것을 말한다.
즉, 카메라부에서는 항상 국궁과녁을 바라보는 쪽으로 렌즈가 위치해있고, 도 11에 도시한 바와 같이, 프로그램적으로 순간프레임-3, 순간프레임-2, 순간프레임 -1, 순간프레임 0, 순간프레임 +1으로 파노라마식으로 연속촬영하도록 구성된다.
이로 인해, 마이크로컨트롤러로부터 전달된 트리거신호가 입력되자마자, 입력된 트리거신호를 기준으로, 촬영하고자 하는 객체인 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간의 앞뒤 프레임의 빛 정보를 순간프레임-3, 순간프레임-2, 순간프레임 -1, 순간프레임 0, 순간프레임 +1으로 파노라마식으로 연속촬영할 수가 있다.
상기 이미지센서부(123)는 카메라부로부터 촬영된 객체의 빛 정보를 전기적 신호로 변환시켜 순간이미지촬영신호를 생성시키는 역할을 한다.
셋째, 본 발명에 따른 송신용 유무선통신모듈(130)에 관해 설명한다.
상기 송신용 유무선통신모듈(130)은 국궁과녁 명중감지센서부에서 감지한 진동신호와 CCTV 순간이미지촬영부에서 촬영한 순간이미지촬영신호를 유무선통신망을 통해 스마트 모니터링제어부로 전송시키는 역할을 한다.
이는 무선통신모듈로서 WiFi통신모듈이 구성되고, 유선통신모듈로서 BACNET TCP/IP, BACNET MS/TP, Modbus RTU 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
상기 WiFi통신모듈은 무선기술을 접목한 것으로, 고성능 무선통신을 가능하게 하는 무선랜 기술로 구성된다.
상기 무선랜은 네트워크 구축시 유선을 사용하지 않고 전파나 빛등을 이용하여 네트워크를 구축하는 방식으로서, 2.4GHz의 주파수 대역을 사용한다.
다음으로, 본 발명에 따른 스마트 모니터링제어부(200)에 관해 설명한다.
상기 스마트 모니터링제어부(200)는 사대(射臺) 일측에 위치되어, 하이브리드형 국궁과녁부로부터 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호를 수신받아, 미리 설정된 기준데이터와 비교분석하여, 국궁과녁 점수연산시킨후, 화면상에 국궁과녁점수와 함께 국궁과녁에 명중하는 순간이미지를 표출시키는 역할을 한다.
이는 도 6 및 도 9에 도시한 바와 같이, 수신용 유무선통신모듈(210), 스마트제어부(220), 디스플레이부(230)로 구성된다.
[수신용 유무선통신모듈(210)]
상기 수신용 유무선통신모듈(210)은 하이브리드형 국궁과녁부와 유무선통신망으로 연결되어, 송신된 하이브리드형 국궁과녁부의 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호를 수신받아, 스마트 제어부로 전달시키는 역할을 한다.
[스마트제어부(220)]
상기 스마트제어부(220)는 수신용 유무선통신모듈, 디스플레이부와 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 순간이미지를 점수환산시킨 후, 디스플레이부쪽으로 점수환산값과 현재 입력된 순간이미지촬영신호를 표출시키도록 제어시키는 역할을 한다.
이는 도 7에 도시한 바와 같이, 모델기반ASM형 국궁과녁추적연산알고리즘엔진부(221), 점수환산제어부(222)가 포함되어 구성된다.
상기 모델기반ASM형 국궁과녁추적연산알고리즘엔진부(221)는 국궁과녁 홍점모델을 설계한 후, 홍점에 명중되는 순간이미지를 찾기 위해 템플릿 매칭을 사용하여, 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 화살의 순간이미지를 추출하는 역할을 한다.
이는 국궁과녁 홍점의 기하학적인 정보를 얻기 위해 일반적으로 변형 가능한 템플릿을 이용한다.
그리고, 국궁과녁 홍점에 명중되는 다양한 특징들을 추적하는 과녁 홍점 영역을 검출하고 추적하도록 ASM(Active Shape Model)을 이용한다.
즉, 통계적인 모델을 이용하여 국궁과녁 전체와, 홍점영역의 특징점들을 추출한다.
ASM에서 국궁과녁 홍점 형상 모델을 생성하는 학습과정은 학습데이터로부터 랜드마트 포인트 셋을 이용하여 평균적인 형태를 구한다.
만들어 형태 모델에 따라 입력 영상에서 국궁과녁 홍점형상모델형태와 가장 일치하는 모델을 찾는다.
ASM은 영상의 노이즈, 객체의 움직임으로 모델이 적절한 위치에 정합되지 않는 현상이 발생될 수 있지만, 빠른 처리속도로 실시간 처리에 용이한 특성을 가진다.
상기 템플릿 매칭은 입력 영상의 국궁과녁 홍점과 템플릿을 비교하여 블링킹을 구별하는 역할을 한다.
이는 홍점 영역을 찾아내면 획득한 프레임에서 국궁과녁 홍점에 명중되었는 여부를 판단하기 위한 처리가 진행된다.
템플릿 매칭을 이용하여 국궁과녁 홍점을 검출한다.
국궁과녁 홍점과, 홍점에 명중되는 화살 템플릿(open eye template) 사이의 상관관계 점수 (correlation scores)를 계산하여 국궁과녁 홍점에 화살이 명중되는 순간 이미지 패턴을 만든다.
본 발명에 따른 모델기반ASM형 국궁과녁추적연산알고리즘엔진부는 국궁과녁·홍점검출모드(221a)와, 홍점에 명중되는 화살의 순간이미지추출모드(221b)로 나뉘어진다.
먼저, 국궁과녁·홍점검출모드(221a)에 관해 구체적으로 설명한다.
국궁과녁과 홍점 검출은 C++로 작성된 오픈소스 ofxFaceTracker(오에프엑스 페이스 트랙커)로 구성된다.
ofxFaceTracker(오에프엑스 페이스 트랙커)는 페이스트랙커(FaceTracker)를 오픈프레임워크(openFrameworks)에서 사용할 수 있도록 수정된 국궁과녁 추적을 위한 공개소스이다.
홍점에 명중여부를 알아내기 위한 홍점의 위치를 알아내려면 먼저 국궁과녁 검출이이루어져야 한다.
ofxFaceTracker(오에프엑스 페이스 트랙커)에서의 국궁과녁검출은 OpenCV의 facedetector를 이용하여 수행된다. OpenCV에서 제공하는 국궁과녁 검출 함수는 비올라 존스의 알고리즘으로 구성된다.
이 알고리즘은 하르 기반 캐스케이드 분류기를 사용하여 AdaBoost를 학습시켜 국궁과녁을 검출한다.
국궁과녁 영역을 찾은 후, ASM(Active Shape Model)을 이용하여 국궁과녁의 각특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 이용하여 홍점 영역을 생성한다.
ASM으로 학습 데이터로부터 국궁과녁 형태의 랜드마크(landmark) 정보를 이용하여 평균적인 형태(shape)를 구한다.
즉, 도 12에 도시한 바와 같이, 미리 설정된 기준 순간이미지촬영데이터의 형태 모델(shape model)에 따라 현재 입력된 순간이미지촬영신호에서 국궁과녁 형태와 가장 일치하는 기준 순간이미지촬영데이터의 형태 모델(shape model)모델을 찾는다.
다음으로, 홍점에 명중되는 화살의 순간이미지추출모드(221b)에 관해 구체적으로 설명한다.
홍점 영역의 이미지에서 홍점에 명중하는 화살의 순간이미지을 검출하기 위해 명중되는 화살이 위치한 홍점영역만을 분리하는 것이 필요하다.
이는 도 13에 도시한 바와 같이, 국궁과녁·홍점검출모드에서 검출된 기준 순간이미지촬영데이터의 형태 모델(shape model)모델과 가장 일치하는 현재 입력된 순간이미지촬영신호에서, 노이즈를 제거하고, 윤곽선을 추출한 후, 국궁과녁 형태와 가장 일치하는 기준 순간 이미지촬영데이터를 획득하여 홍점에 명중하는 화살의 순간이미지를 추출한다.
상기 점수환산제어부(222)는 도 14에 도시한 바와 같이, 국궁과녁에 명중되는 화살의 순간이미지들 중 국궁과녁의 홍점 중심을 100으로 설정하고, 홍점중심에서 1/3 환형테두리부위를 90으로 설정하며, 홍점중심에서 2/3 환형테두리부위를 80으로 설정하고, 홍점중심에서 3/3 환형테두리부위를 70으로 설정하며, 홍점이외의 부위를 모두 60으로 설정하여 점수를 환산시키는 역할을 한다.
[디스플레이부(230)]
상기 디스플레이부(230)는 도 10에 도시한 바와 같이, 스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 화면상에 점수환산값과 현재 입력된 순간이미지촬영신호를 표출시키는 역할을 한다,
이하, 본 발명에 따른 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치에 관해 구체적으로 설명한다.
먼저, 국궁사용자가 국궁과녁으로 화살을 쏘면, 국궁과녁 명중감지센서부에서 화살이 국궁과녁에 맞는 순간에 발생되는 충격신호를 센싱시킨 후, 충격신호센싱시 트리거신호를 발생시켜 CCTV 순간이미지촬영부로 전달시킨다.
다음으로, CCTV 순간이미지촬영부에서 국궁과녁 명중감지센서부로부터 트리거신호를 전달받아, 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간을 순간이미지촬영시킨다.
다음으로, 송신용 유무선통신모듈에서 국궁과녁 명중감지센서부에서 감지한 진동신호와 CCTV 순간이미지촬영부에서 촬영한 순간이미지촬영신호를 유무선통신망을 통해 스마트 모니터링제어부로 전송시킨다.
다음으로, 수신용 유무선통신모듈에서, 송신된 하이브리드형 국궁과녁부의 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호를 수신받아, 스마트 제어부로 전달시킨다.
다음으로, 스마트제어부에서 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 순간이미지를 점수환산시킨 후, 디스플레이부쪽으로 점수환산값과 현재 입력된 순간이미지촬영신호를 표출시키도록 제어시킨다.
즉, 모델기반ASM형 국궁과녁추적연산알고리즘엔진부(221)를 통해 국궁과녁 홍점모델을 설계한 후, 홍점에 명중되는 순간이미지를 찾기 위해 템플릿 매칭을 사용하여, 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 화살의 순간이미지를 추출한다.
그리고, 점수환산제어부를 통해 국궁과녁에 명중되는 화살의 순간이미지들 중 국궁과녁의 홍점 중심을 100으로 설정하고, 홍점중심에서 1/3 환형테두리부위를 90으로 설정하며, 홍점중심에서 2/3 환형테두리부위를 80으로 설정하고, 홍점중심에서 3/3 환형테두리부위를 70으로 설정하며, 홍점이외의 부위를 모두 60으로 설정하여 점수를 환산시킨다.
끝으로, 디스플레이부가 스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 화면상에 점수환산값과 현재 입력된 순간이미지촬영신호를 표출시킨다.
이때, 국궁사용자는 과녁에 활이 정확히 과녁에 맞았는지, 바닥에 튕겨서 맞았는지 등의 정보를 시각적으로 확인한다.
1 : 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치
100 : 하이브리드형 국궁과녁부 110 : 국궁과녁 명중감지센서부
120 : CCTV 순간이미지촬영부 130 : 송신용 유무선통신모듈
200 : 스마트 모니터링제어부 210 : 수신용 유무선통신모듈
220 : 스마트제어부 230 : 디스플레이부

Claims (7)

  1. 화살이 국궁과녁에 맞는 순간 발생되는 충격을 센싱시킴과 동시에, 국궁과녁에 명중하는 순간을 순간이미지촬영한 후, 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호를 스마트 모니터링제어부로 전송시키는 하이브리드형 국궁과녁부(100)와,
    사대(射臺) 일측에 위치되어, 하이브리드형 국궁과녁부로부터 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호를 수신받아, 미리 설정된 기준데이터와 비교분석하여, 국궁과녁 점수연산시킨후, 화면상에 국궁과녁점수와 함께 국궁과녁에 명중하는 순간이미지를 표출시키는 스마트 모니터링제어부(200)로 구성되는 것을 특징으로 하는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하이브리드형 국궁과녁부(100)는
    국궁과녁 내부공간 일측에 위치되어, 화살이 국궁과녁에 맞는 순간에 발생되는 충격신호를 센싱시킨 후, 충격신호센싱시 트리거신호를 발생시켜 CCTV 순간이미지촬영부로 전달시키는 국궁과녁 명중감지센서부(110)와,
    국궁과녁과 50cm~200cm 근거리에 위치되어, 국궁과녁 명중감지센서부로부터 트리거신호를 전달받아, 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간을 순간이미지촬영시키는 CCTV 순간이미지촬영부(120)와,
    국궁과녁 명중감지센서부에서 감지한 진동신호와 CCTV 순간이미지촬영부에서 촬영한 순간이미지촬영신호를 유무선통신망을 통해 스마트 모니터링제어부로 전송시키는 송신용 유무선통신모듈(130)로 구성되는 것을 특징으로 하는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 국궁과녁 명중감지센서부(110)는
    기기에 전원을 공급시키는 센서용 전원부(111)와,
    화살이 국궁과녁에 맞는 순간에 발생되는 충격신호에 의한 진동을 센싱시키는 진동센서(112)와,
    진동센서로부터 진동신호센싱시, 트리거신호를 CCTV 순간이미지촬영부로 전달시켜, 순간이미지촬영시키는 명령신호를 출력시키는 센서용 마이크로컨트롤러(113)로 구성되는 것을 특징으로 하는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 CCTV 순간이미지촬영부(120)는
    각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 촬영모듈본체(121)와,
    촬영모듈본체의 선단에 위치되어, 마이크로컨트롤러로부터 전달된 트리거신호가 입력되자마자, 입력된 트리거신호를 기준으로, 촬영하고자 하는 객체인 화살이 국궁과녁에 명중하는 순간의 앞뒤 프레임의 빛 정보를 영상촬영하여 이미지센서부로 전달시키는 카메라부(122)와,
    카메라부로부터 촬영된 객체의 빛 정보를 전기적 신호로 변환시켜 순간이미지촬영신호를 생성시키는 이미지센서부(123)로 구성되는 것을 특징으로 하는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스마트 모니터링제어부(200)는
    하이브리드형 국궁과녁부와 유무선통신망으로 연결되어, 송신된 하이브리드형 국궁과녁부의 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호를 수신받아, 스마트 제어부로 전달시키는 수신용 유무선통신모듈(210)과,
    수신용 유무선통신모듈, 디스플레이부와 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하면서, 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 순간이미지를 점수환산시킨 후, 디스플레이부쪽으로 점수환산값과 현재 입력된 순간이미지촬영신호를 표출시키도록 제어시키는 스마트제어부(220)와,
    스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 화면상에 점수환산값과 현재 입력된 순간이미지촬영신호를 표출시키는 디스플레이부(230)로 구성되는 것을 특징으로 하는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스마트제어부(220)는
    국궁과녁 홍점모델을 설계한 후, 홍점에 명중되는 순간이미지를 찾기 위해 템플릿 매칭을 사용하여, 현재 입력된 충격감지센싱신호와 순간이미지촬영신호에다가 미리 설정된 기준 충격감지센싱데이터와 기준 순간이미지촬영데이터를 비교분석하여, 국궁과녁의 홍점에 가까이에 명중되는 화살의 순간이미지를 추출하는 모델기반ASM형 국궁과녁추적연산알고리즘엔진부(221)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 스마트제어부(220)는
    국궁과녁에 명중되는 화살의 순간이미지들 중 국궁과녁의 홍점 중심을 100으로 설정하고, 홍점중심에서 1/3 환형테두리부위를 90으로 설정하며, 홍점중심에서 2/3 환형테두리부위를 80으로 설정하고, 홍점중심에서 3/3 환형테두리부위를 70으로 설정하며, 홍점이외의 부위를 모두 60으로 설정하여 점수를 환산시키는 점수환산제어부(222)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 충격감지센싱신호와 순간영상캡쳐이미지를 통한 하이브리드형 국궁 과녁 실시간 모니터링장치.
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