KR20190088152A - Virtual bowling simulation system - Google Patents

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KR20190088152A
KR20190088152A KR1020180006320A KR20180006320A KR20190088152A KR 20190088152 A KR20190088152 A KR 20190088152A KR 1020180006320 A KR1020180006320 A KR 1020180006320A KR 20180006320 A KR20180006320 A KR 20180006320A KR 20190088152 A KR20190088152 A KR 20190088152A
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Abstract

The present invention is to provide a virtual bowling simulation system. A virtual bowling simulation image is implemented in a completely new way out of a conventional screen bowling system where a screen is installed and the image is projected. An image of a virtual bowling lane and a bowling pin, that is, a virtual bowling image is connected to a real lane so that the real lane and the virtual lane can be naturally connected. By allowing the real bowling ball to pass through the real lane toward the image, a user who enjoys the virtual bowling can have enhanced reality and immersive feeling of the bowling sports.

Description

가상 볼링 시뮬레이션 시스템{VIRTUAL BOWLING SIMULATION SYSTEM}[0001] VIRTUAL BOWLING SIMULATION SYSTEM [0002]

본 발명은 볼링이라는 스포츠를 가상의 시뮬레이션으로 구현한 것으로서, 실제 볼링에 관한 요소와 영상으로 구현되는 가상의 볼링에 관한 요소를 융합하여 사용자가 실제 볼링볼로 볼링을 하되 가상의 볼링 시뮬레이션 영상 구현을 통하여 볼링의 결과를 체험하도록 하는 가상 볼링 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.The present invention is a virtual simulation of a sport called bowling, in which a user combines actual bowling elements and virtual bowling elements embodied in an image to perform bowling with actual bowling balls, and implements a virtual bowling simulation image To experience a result of the bowling through the virtual bowling simulation system.

볼링은 대중화된 스포츠로서 다양한 계층의 다수의 사용자들이 손쉽게 즐길 수 있는 스포츠인데, 일반적으로 볼링장을 세우는데 상당히 넓은 부지가 필요하고 볼링핀과 상기 볼링핀을 배치하는 자동화시스템, 국제규격에 따라 폭 1m, 길이 23m의 가량의 레인, 볼 회수를 위한 볼 이송시스템 등 상당히 많은 비용이 소요되는 시설비와 관리비, 부지 이용료 등이 소요되는 반면 넓은 부재탓에 도심지가 아닌 외곽지에 주로 위치하기 때문에 주말이나 공휴일이 아니면 사용자가 많이 이용하지 않아 수익성이 상당히 떨어지며 그로 말미암아 볼링장이 점점 사라지고 있는 실정이다.Bowling is a popular sport and is a sport that many users of various levels can easily enjoy. In general, it requires a considerably large site to build a bowling alley. It also has an automation system for placing bowling pins and bowling pins, 23m of lane, ball transport system for ball collection, etc. It costs a lot of facility expenses, management fee, and site fee. However, because it is mainly located on the outskirts rather than the downtown area due to its wide absence, The profitability is very low and the bowling alley is gradually disappearing.

이에 실제 볼링 레인의 길이를 대폭 축소하고 그 대신 축소된 레인의 끝에 스크린을 설치하여 상기 스크린에 소위 스크린 골프 시스템과 같이 볼링에 관한 시뮬레이션 영상을 프로젝터로 투영하여, 실제 볼링볼로 볼링을 하면 센서가 볼링볼의 움직임을 감지하여 볼의 방향과 속도를 산출하며 이에 기초하여 스크린 상의 영상 상에 가상의 볼링볼이 시뮬레이션되어 구현되면서 가상의 볼링핀을 임팩트하는 방식의 소위 스크린 볼링 시스템이 등장하게 되었다.Therefore, the length of the actual bowling lane is largely reduced, and a screen is installed at the end of the reduced lane, and a simulated image of the bowling, such as a so-called screen golf system, is projected onto the screen, A so-called screen bowling system in which a virtual bowling pin is impacted while a virtual bowling ball is simulated on the screen image based on the direction and speed of the ball is detected by sensing the movement of the bowling ball.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 스크린 볼링 시스템은 실제 볼링볼이 스크린을 향하여 굴러가기 때문에 볼링볼이 지나갈 수 있는 공간만큼 스크린을 바닥으로부터 띄워야 하기 때문에 실제 레인과 스크린의 영상 상의 레인이 완전히 분리되어 보일 뿐만 아니라 연결되어 있지 않아 스크린 볼링을 즐기는 사용자로 하여금 상당히 이질감을 느끼게 만들고 볼링에 대한 집중도를 저하시키며, 스크린에 영상이 투영되는 것이기 때문에 화질의 선명도가 상당히 떨어질 수밖에 없으므로 볼링 경기에 대한 흥미를 매우 저하시킨다는 문제점이 있었다.However, in the conventional screen bowling system as described above, since the actual bowling ball rolls toward the screen, the screen must be lifted from the floor by a space in which the bowling ball can pass, so that the lanes on the image of the actual lane and the screen are completely separated In addition, since it is not connected, the user who enjoys the screen bowling causes a considerable sense of heterogeneity, reduces the concentration of the bowling, and the image is projected on the screen. Therefore, the sharpness of the image quality is significantly lowered, .

본 발명은 종래 스크린 볼링 시스템에서 스크린을 설치하고 영상을 투영하던 방식을 벗어나서 완전히 새로운 방식으로 가상의 볼링 시뮬레이션 영상을 구현하되, 가상의 볼링 레인 및 볼링핀 등에 관한 영상, 즉 가상의 볼링 영상이 실제 레인과 연결되어 자연스럽게 실제 레인과 가상의 레인이 연결될 수 있도록 하면서도 실제 볼링볼이 실제 레인을 지나서 영상 쪽으로 지나갈 수 있도록 함으로써 가상의 볼링을 즐기는 사용자로 하여금 볼링 스포츠의 현실감과 몰입도를 향상시킬 수 있도록 하는 가상 볼링 시뮬레이션 시스템을 제공하기 위한 것이다.A virtual bowling simulation image is implemented in an entirely novel way by installing a screen in a conventional screen bowling system and projecting an image, and an image related to a virtual bowling lane and a bowling pin, that is, a virtual bowling image, So that the actual bowling ball can pass through the actual lane to the video so that the user who enjoys the virtual bowling can improve the reality and immersion of the bowling sport And to provide a virtual bowling simulation system.

본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템은, 실제 볼링 레인의 절반 이하의 길이에 해당하는 레인을 형성하는 레인바닥부; 상기 레인바닥부의 끝에 구현되어 상기 레인바닥부와 연결되는 나머지 길이의 레인에 대한 가상 레인과 볼링핀 등에 관한 가상의 볼링 환경 영상을 허상으로 구현하여 상기 레인바닥부와 상기 허상 상의 가상의 레인이 연결될 수 있도록 영상을 구현하는 허상구현장치; 사용자가 투구한 실제 볼링볼이 상기 레인바닥부 상을 운동하는 것에 대한 지속적인 영상을 취득하여 분석하며 상기 레인바닥부 상의 볼링볼에 대한 위치 좌표 정보 및 볼 속도와 방향, 스핀 정보 등의 센싱데이터를 산출하는 센싱장치; 및 상기 허상구현장치의 영상 구현을 위한 영상 데이터를 처리하며 상기 센싱장치의 센싱데이터에 기초하여 상기 허상구현장치에 의해 구현되는 가상의 볼링 환경 영상 상에 가상의 볼링볼이 시뮬레이션되어 이동하는 영상이 구현되도록 하는 제어장치를 포함한다.A virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention includes: a lane bottom portion forming a lane corresponding to a length less than half of an actual bowling lane; A virtual bowling environment image regarding a virtual lane and a bowling pin for a lane having a remaining length, which is implemented at an end of the lane bottom and is connected to the lane bottom, is implemented as a virtual image so that the lane bottom and the virtual lane on the virtual image can be connected A virtual image implementation device for realizing an image; A continuous image of the actual bowling ball that the user pitches on the lane bottom portion is acquired and analyzed and the position coordinate information on the bowling ball on the lane bottom portion and the sensing data such as the ball speed, Sensing device; And a moving image processing unit for processing image data for image implementation of the virtual image implementing apparatus and simulating a virtual bowling ball on a virtual bowling environment image implemented by the virtual image implementing apparatus based on the sensing data of the sensing apparatus And a controller for causing the controller to be implemented.

본 발명에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템은, 종래 스크린 볼링 시스템에서 스크린을 설치하고 영상을 투영하던 방식을 벗어나서 완전히 새로운 방식으로 가상의 볼링 시뮬레이션 영상을 구현하되, 가상의 볼링 레인 및 볼링핀 등에 관한 영상, 즉 가상의 볼링 영상이 실제 레인과 연결되어 자연스럽게 실제 레인과 가상의 레인이 연결될 수 있도록 하면서도 실제 볼링볼이 실제 레인을 지나서 영상 쪽으로 지나갈 수 있도록 함으로써 가상의 볼링을 즐기는 사용자로 하여금 볼링 스포츠의 현실감과 몰입도를 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.The virtual bowling simulation system according to the present invention realizes a virtual bowling simulation image in a totally new way out of the conventional method of installing a screen in a screen bowling system and projecting an image, The virtual bowling video is connected to the actual lane so that the actual lane and the virtual lane can be connected naturally while allowing the actual bowling ball to pass through the actual lane to the video so that the user who enjoys the virtual bowling can feel the reality of bowling sport It is possible to improve the degree of freedom.

본 발명에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템에 관한 구체적인 내용을 도면을 참조하여 설명하도록 한다.The detailed contents of the virtual bowling simulation system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

가상 볼링 시뮬레이션 시스템Virtual Bowling Simulation System

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템의 전체 구성에 관하여 설명한다.The overall configuration of a virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템의 실제 구현 예를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 가상 볼링 시뮬레이션 시스템의 주요 구성을 확대하여 나타낸 도면이며, 도 3은 전체 시스템의 평면도를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템의 제어계통을 나타낸 블록도이다.FIG. 1 is a view showing an actual implementation example of a virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the main configuration of the virtual bowling simulation system shown in FIG. 1, FIG. 4 is a block diagram illustrating a control system of a virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템은 레인바닥부(100), 허상구현장치(200), 센싱장치(300), 제어장치(500)를 포함하여 구성된다.1 to 4, a virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention includes a lane bottom 100, a virtual image implementation device 200, a sensing device 300, and a control device 500 .

상기 레인바닥부(100)는 실제 볼링볼이 굴러가는 레인부(101)와 거터(GT)를 형성하며 실제 볼링의 규격 레인의 절반 이하의 길이에 해당하는 레인을 형성한다.The lane bottom portion 100 forms a gutter GT with the lane portion 101 where the actual bowling ball rolls, and forms a lane corresponding to a length equal to or shorter than half the standard lane of the actual bowling.

상기 허상구현장치(200)는 종래의 스크린에 영상을 투영하던 것을 완전히 새롭게 대체한 것으로서, 상기 레인바닥부(100)의 끝에 구현되어 상기 레인바닥부(100)와 연결되는 나머지 길이의 레인에 대한 가상 레인과 볼링핀 등에 관한 가상의 볼링 환경 영상을 허상(230)으로 구현하여 상기 레인바닥부(100)와 상기 허상(230) 상의 가상의 레인이 연결될 수 있도록 영상을 구현하는 장치이다.The virtual image-realizing device 200 is a completely new replacement for projecting an image on a conventional screen. The virtual image-realizing device 200 has a structure in which the remaining length of the lane, which is implemented at the end of the lane bottom 100 and is connected to the lane bottom 100, A virtual bowling environment image of a virtual lane, a bowling pin, and the like is implemented as a virtual image 230 to implement an image so that a virtual lane on the lane bottom 100 and the virtual image 230 can be connected.

상기 센싱장치(300)는 윗쪽에 설치되어 위에서 아래로 내려다보는 화각으로 영상을 취득하고 분석하도록 구성되는 것이 바람직하며, 사용자가 투구한 실제 볼링볼이 상기 레인바닥부(100) 상을 운동하는 것에 대한 지속적인 영상을 취득하여 분석하며 상기 레인바닥부(100) 상의 볼링볼에 대한 위치 좌표 정보 및 볼 속도와 방향, 스핀 정보 등의 센싱데이터를 산출한다.Preferably, the sensing device 300 is configured to acquire and analyze an image at an angle of view that is installed at an upper side and downwardly viewed from above. When the actual bowling ball that the user hits is moved on the lane bottom portion 100 And calculates sensing data such as positional coordinate information on the bowling ball on the lane bottom portion 100 and the ball velocity, direction, and spin information.

상기 제어장치(500)는 상기 허상구현장치(200)의 영상 구현을 위한 영상 데이터를 처리하며 상기 센싱장치(300)의 센싱데이터에 기초하여 상기 허상구현장치(200)에 의해 구현되는 가상의 볼링 환경 영상 상에 가상의 볼링볼이 시뮬레이션되어 이동하는 영상이 구현되도록 한다.The control device 500 processes image data for image implementation of the virtual image implementing device 200 and generates virtual bowling implemented by the virtual image implementing device 200 based on the sensing data of the sensing device 300. [ A virtual bowling ball is simulated on an environmental image so that a moving image is implemented.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 사용자(P)는 어프로치 영역에 구비되는 볼 랙(BR)에서 볼링볼을 파지하여 레인바닥부에서 허상구현장치(200)를 향하여 볼링볼을 투구하면, 볼링볼이 레인바닥부(100) 상을 이동하면서 센싱장치가 볼의 이동을 감지하여 센싱데이터를 산출하여 제어장치로 전송하며, 볼링볼의 허상구현장치(200) 내부로 들어가면서 허상을 지나는 순간(허상의 뒤로 볼링볼은 사라지게 됨) 허상의 영상 상의 가상의 레인에서 가상의 볼링볼이 상기 센싱데이터에 기초하여 시뮬레이션되면서 이동하는 영상이 구현되는 것이다.3 and 4, when the user P holds the bowling ball in the ball rack BR provided in the approach area and pivots the bowling ball toward the hallucination device 200 from the lane bottom, As the bowling ball moves on the lane bottom part 100, the sensing device senses the movement of the ball, calculates sensing data, and transmits the sensed data to the control device. When the bowling ball passes inside the hall device, The bowling ball behind the virtual image disappears). In the imaginary lane on the image of the virtual image, the virtual bowling ball is simulated based on the sensing data and the moving image is realized.

허상구현장치(200)의 후방에는 볼 회수/장비실이 구비되는데, 여기에는 볼회수장치(700)가 구비되고 제어장치(500)가 구비된다.A ball collecting / equipment room is provided at the rear of the virtual image forming apparatus 200, and a ball collecting apparatus 700 and a control apparatus 500 are provided.

제어장치(500)는 제어부(510), 데이터저장부(520) 및 영상처리부(530)를 포함하여 구성되며, 데이터저장부(520)는 가상 볼링 시뮬레이션의 영상 구현 등을 위한 영상데이터, 음성데이터, 시스템 데이터 등의 각종 데이터가 저장되며, 영상처리부(530)는 허상의 영상 구현을 위한 영상 데이터의 처리 등이 이루어지는 부분이다.The control unit 500 includes a control unit 510, a data storage unit 520 and an image processing unit 530. The data storage unit 520 stores image data, audio data, And system data, and the image processing unit 530 is a unit for processing image data for realizing a virtual image.

센싱장치로부터 전송되는 센싱데이터를 이용한 시뮬레이션을 위한 각종 연산과 영상처리부의 제어 등은 제어부(510)에 의해 이루어질 수 있다.Various operations for simulation using sensing data transmitted from a sensing device and control of an image processing unit can be performed by the control unit 510. [

허상구현장치(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이 유리패널(205) 아래에 공간을 형성하여 볼링볼이 통과할 수 있도록 구성되며 유리패널(205) 안쪽에 하프미러(220)를 구비하여 영상출력패널의 영상을 반사시켜 내부에 허상(230)을 구현하는데, 허상(230)을 구현하기 때문에 볼링볼과 물리적인 충돌을 할 염려가 없다.2, the virtual image implementing apparatus 200 includes a half mirror 220 disposed inside the glass panel 205 to allow a bowling ball to pass therethrough by forming a space under the glass panel 205, The image of the image output panel is reflected to realize the virtual image 230. Since the virtual image 230 is implemented, there is no possibility of physical collision with the bowling ball.

허상구현장치(200)는 레인바닥부(100)와 연결되도록 허상을 구현하기 때문에 그 윗부분의 공간을 활용할 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전면에 디스플레이장치(600)를 설치할 수 있다.Since the virtual image realizing device 200 realizes a virtual image to be connected to the lane bottom 100, the space above the virtual image realizing device 200 can be utilized, and the display device 600 can be installed on the front surface as shown in FIG. 1 and FIG. have.

상기 디스플레이장치(600)를 통해 스코어 등의 정보를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 현재의 상황에 관한 정보, 사용자가 볼링볼을 투구한 후 그 볼링볼의 궤적에 관한 정보, 기록에 관한 정보 등은 물론 사용자의 볼링 플레이를 응원하는 것에 관한 영상 정보 등도 출력할 수 있으며, 특히 광고 정보를 출력할 수도 있다.Not only the information such as the score can be provided through the display device 600, but also information about the current situation, information about the trajectory of the bowling ball after the user hits the bowling ball, information about the recording, It is possible to output image information and the like related to cheering the bowling play of the user, and in particular, to output the advertisement information.

즉, 종래에는 스크린 상에 메인 영상과 겹치지 않도록 소극적으로 광고 영상을 출력할 수밖에 없었지만, 본 발명에서는 허상 부분과 디스플레이장치 부분이 완전히 구분되어 있고 허상의 구현에 전혀 영향을 주지 않으므로, 좀 더 능동적이고 자유로운 광고 정보의 출력이 가능하다.In other words, conventionally, the advertisement image has to be outputted passively so as not to overlap with the main image on the screen. In the present invention, since the virtual image portion and the display device portion are completely separated and do not affect the implementation of the virtual image, Free advertising information can be output.

또한, 사용자가 있는 어프로치 영역 쪽에 무선의 제어단말기(800)를 구비하여 제어장치(500)와 무선 통신하도록 구비하여 사용자가 제어단말기(800)를 통해 현재의 스코어 등의 정보를 전달받거나 오일존 등의 변경 및 설정 등 각종 설정을 조작할 수 있다.In addition, a wireless control terminal 800 is provided on the approach area where the user is located and is provided to wirelessly communicate with the control device 500, so that the user can receive information such as the current score through the control terminal 800, And various settings such as setting and change of the setting value can be operated.

허상구현장치Virtual image implementation device

한편, 도 2 및 도 5 내지 도 8을 참조하여 상기한 허상구현장치(200)의 구성에 관하여 좀 더 구체적으로 설명한다.The configuration of the virtual image realizing device 200 will be described in more detail with reference to FIG. 2 and FIGS. 5 to 8. FIG.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템의 측면에서 바라본 모식도로서 허상구현장치의 구성을 간략하게 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템의 허상구현장치에 이용되는 프레임에 관하여 나타낸 도면이며, 도 7은 도 5에 도시된 시스템에서 사용자가 볼링볼을 투구하는 경우의 시스템 구동 상황에 관하여 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 허상의 구현에 관하여 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a schematic view of a virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention, which is a simplified view of the configuration of a virtual image forming apparatus. FIG. 6 is a virtual image of a virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view for explaining a system driving situation when a user throws a bowling ball in the system shown in FIG. 5, and FIG. 8 is a diagram for explaining the implementation of a virtual image Fig.

허상구현장치(200)는, 소정 크기의 하우징(201) 내부에 프레임(202)이 구비되고 그 프레임(202)에 의해 고정되며, 영상처리부(530)에 의해 처리되는 영상을 출력하는 영상출력패널(210)과, 그 하우징(201) 내부를 암실로 구현하여 영상출력패널(210)의 아래에 구비되는 하프미러(220)가 영상출력패널(210)의 영상을 반사시켜 하우징(201)의 암실 내 안쪽에 허상(230)을 구현하도록 구성될 수 있다. The virtual image realizing device 200 includes a frame 202 provided inside a housing 201 of a predetermined size and fixed by the frame 202. An image output panel A half mirror 220 provided below the image output panel 210 reflects an image of the image output panel 210 and reflects the image of the image output panel 210 to the dark room 210 of the housing 201, And may be configured to embody a virtual image 230 inside.

프레임(202)의 상단부(203) 아래에는 영상출력패널(210)이 아래 쪽의 하프미러(220)를 향하는 방향으로 미리 설정된 각도로 고정되어 설치될 수 있으며, 프레임(202)의 후단에는 제어장치(500)를 설치할 수 있는 설치부(502)가 구비될 수 있다.The image output panel 210 may be fixed at a predetermined angle in the direction toward the lower half mirror 220 under the upper end 203 of the frame 202. At the rear end of the frame 202, A mounting portion 502 can be provided on which the mounting portion 500 can be installed.

하프미러(220)는 빛에 대한 반사율과 투과율을 각각 일정 부분 가지고 있어서 상기 영상출력패널(210)의 빛을 일부는 투과하고 일부는 반사시키면서 상기 영상출력패널(210)의 영상에 대해 허상, 즉 일종의 홀로그램 영상을 형성시킨다.The half mirror 220 has a reflectance and a transmittance for light, and transmits a part of the light of the image output panel 210 and partially reflects the light, Thereby forming a kind of holographic image.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 영상출력패널(210)과 하프미러(220)에 의해 뒤쪽에 허상(230)이 형성되어 보이며 그 허상(230)은 레인바닥부(100)와 접해있어서 서로 연결되어 보이도록, 즉 실제 레인바닥부(100)와 허상(230)의 영상 상의 가상의 레인이 마치 하나의 레인처럼 보이도록 할 수 있다(물론 실제 레인과 영상 상의 레인은 밝기나 반사 정도 등에 있어서 차이가 있으므로 자세히 관찰할 경우 육안으로 서로 구분되어 보이기는 하지만 적어도 종래에 스크린 등으로 영상을 구현하는 경우와 비교하면 훨씬 더 현실감 있는 영상의 구현이 가능하다).7, the virtual image 230 is formed on the rear side by the image output panel 210 and the half mirror 220, and the virtual image 230 is in contact with the lane bottom 100, The virtual lane on the image of the actual lane bottom 100 and the virtual image 230 can be made to look like one lane (of course, the actual lane and the lane on the image are, It is possible to realize a much more realistic image compared to a case where the image is implemented with a screen or the like at least in the past although it is seen to be separated by the naked eye.

따라서, 사용자(P)가 볼링볼(B)을 투구하였을 때 볼링볼(B)은 유리패널(205) 아래의 공간(공간의 높이(d)는 볼링볼(B)의 지름보다 더 크게 되도록 하여야 한다) 으로 통과를 하면서 그 어떤 물리적 접촉 없이 허상(230)을 통과할 수 있으면서도 사용자(P)의 입장에서 보이는 영상(즉, 허상(230))은 볼링볼(B)이 지나가더라도 레인바닥부(100)와 연결되어 자연스럽게 보일 수 있는 것이다.Therefore, when the user P pierces the bowling ball B, the bowling ball B should be spaced below the glass panel 205 (the height d of the space is greater than the diameter of the bowling ball B) The image (i.e., the virtual image 230) viewed from the position of the user P while passing through the virtual image 230 without any physical contact while passing through the lane bottom portion 100) and can be seen as natural.

도 8에서는 허상(230)이 가장 바람직하게 보이도록 할 수 있는 하프미러(220)의 각도 조절에 관하여 나타내고 있다.8 shows the angle adjustment of the half mirror 220, which can make the virtual image 230 most visible.

도 8에서 완만한 각도를 이루는 상태의 하프미러(220a)의 경우 사용자(P)의 입장에서 보이는 시야각(AVa)이 좁기 때문에 허상(230)과 바닥 사이에 영상이 보이지 않는 부분(NV)이 생길 수 있다. In the case of the half mirror 220a having a gentle angle in FIG. 8, since the viewing angle AVa of the user P is narrow, a portion NV between the virtual image 230 and the bottom is not visible .

반면, 급격한 각도를 이루는 상태의 하프미러(220b)의 경우 사용자(P)의 입장에서 보이는 시야각(AVb)이 넓기 때문에 허상(230)의 일부가 바닥에 의해 보이지 않는 구간(DN)이 생길 수 있다.On the other hand, in the case of the half mirror 220b having a sharp angle, since the viewing angle AVb seen from the user P is wide, a section DN in which a part of the virtual image 230 is not visible by the bottom may occur .

따라서, 하프미러를 상기 NV 부분이 생기지 않도록 하면서도 DN 부분의 길이가 최소화되도록 할 수 있는 적정한 각도로 고정되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the half mirror is fixed at an appropriate angle so that the length of the DN portion can be minimized while preventing the NV portion from occurring.

센싱장치의Of the sensing device 센싱방법Sensing method 및 가상 볼링 영상 구현 방법 And virtual bowling video implementation method

한편, 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템의 센싱장치의 센싱방법과 이를 이용한 가상 볼링 영상의 구현방법에 관하여 설명한다.9 and 10, a sensing method of a sensing device of a virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention and a method of implementing a virtual bowling image using the sensing method will be described.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템의 센싱장치가 볼링볼을 감지하고 그로부터 센싱데이터를 산출하는 것에 관하여 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템의 센싱장치의 센싱방법 및 제어장치의 가상 볼링 영상 구현방법에 관한 프로세스를 나타내는 플로우차트이다.FIG. 9 is a diagram for explaining a sensing device of a virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention for sensing a bowling ball and calculating sensing data therefrom, and FIG. A sensing method of a sensing device of a bowling simulation system, and a process of implementing a virtual bowling image of a control device.

도 9에 도시된 바와 같이 센싱장치는 레인바닥부(100)의 일부 또는 전체 영역을 화각(FOV)으로 하여 센싱을 할 수 있다.As shown in FIG. 9, the sensing device can sense a part or the entire area of the lane bottom 100 with the angle of view (FOV).

센싱장치는 화각(FOV)에 대한 영상을 취득하면서 미리 설정된 크기의 볼감지영역(DR)을 각 프레임마다 추출하여 그 추출된 볼감지영역(DR)을 분석하며, 상기 볼감지영역(DR)과 연결된 영역 또는 인접한 영역으로서 미리 설정된 크기의 트리거영역(TR) 또한 추출하여 분석한다.The sensing device analyzes the extracted ball sensing area DR by extracting a ball sensing area DR having a predetermined size for each frame while acquiring an image of the angle of view FOV, Trigger regions (TR) having a predetermined size as a connected region or an adjacent region are also extracted and analyzed.

도 10에 도시된 플로우차트를 보면, 센싱장치가 그 화각 내의 이미지를 취득하여 그로부터 볼감지영역(DR)을 추출하여 분석하기 시작하면서(S100), 그 추출된 볼감지영역(DR) 내에서 어떤 객체의 움직임이 있는지 감지한다(S110).10, the sensing device acquires an image in the angle of view, extracts a ball-sensing area DR therefrom, and starts analyzing (S100). Then, in the extracted ball-sensing area DR, It is detected whether there is movement of the object (S110).

객체의 움직임은 인접한 또는 연속하는 두 프레임의 이미지의 차영상 또는 볼링볼이 없는 상태의 배경 이미지를 기준이미지로 설정하고 그 기준이미지와 실시간으로 취득되어 추출되는 볼감지영역(DR)의 이미지의 차영상을 통해 감지할 수 있다.The motion of the object is determined by setting a difference image of an image of two adjacent frames or consecutive frames or a background image of a state without a bowling ball as a reference image and calculating a difference It can be detected through video.

볼감지영역(DR)에서 어떤 객체의 움직임이 감지되는 경우, 그 감지된 객체가 볼링볼인지 여부를 판단한다(S120). If motion of an object is sensed in the ball detection area DR, it is determined whether the sensed object is a bowling ball (S120).

이때 볼링볼인지 여부는 객체의 둥근 정도(볼링볼은 강체(Rigid Body)이므로 형상이 항상 일정하게 둥글다), 가로세로비, 사이즈 등을 분석함으로써 검출할 수 있다.At this time, whether or not the bowling ball is detected can be detected by analyzing the degree of roundness of the object (the bowling ball is a rigid body, so that the shape is always uniformly rounded), the aspect ratio, and the size.

볼감지영역(DR) 내의 움직이는 객체가 볼링볼인 것으로 판단한 경우, 검출된 볼링볼의 위치, 즉 중심점의 위치 좌표 정보를 검출할 수 있다.When it is determined that the moving object in the ball detection area DR is a bowling ball, the position of the detected bowling ball, that is, the position coordinate information of the center point, can be detected.

볼링볼의 경우 크고 무겁기 때문에 짧은 구간에서는 스핀이 있더라도 크게 꺾이지 않는다. 따라서 도 9에 도시된 바와 같이 볼감지영역(DR)에 볼링볼이 처음 등장할 때의 위치(B1) 및 볼링볼이 볼감지영역(DR)을 벗어나기 전의 마지막 위치(B2) 각각의 볼 중심점 좌표를 각각 산출할 수 있다.Bowling balls are large and heavy, so they do not break even if there is a spin in a short section. Therefore, as shown in FIG. 9, the position B1 of the bowling ball at the first appearance of the ball in the ball sensing area DR and the coordinates of the ball center point of the ball B2 at the end of the ball sensing area DR Respectively.

물론 볼감지영역(DR) 내에서 임의의 시점에서의 볼의 위치 좌표와 다른 임의의 시점에서의 볼의 위치 좌표를 각각 산출할 수도 있다. 이하 B1의 위치를 제1 볼 위치라고 하고 B2의 위치를 제2 볼 위치라고 한다.Of course, the position coordinates of the ball at an arbitrary point in the ball detection area DR and the coordinates of the ball at an arbitrary point of time other than the point coordinates of the ball may be calculated, respectively. Hereinafter, the position of B1 is referred to as a first ball position, and the position of B2 is referred to as a second ball position.

이러한 방법으로 센싱장치는 볼의 위치 좌표 감지 및 저장을 수행한다(S130).In this way, the sensing device performs position coordinate sensing and storage of the ball (S130).

이어서 센싱장치는 트리거 영역(TR)을 추출하여 분석함으로써 상기 트리거 영역(TR)에 볼링볼이 진입하였는지 판단한다(S140).Then, the sensing device extracts and analyzes the trigger area TR to determine whether the bowling ball has entered the trigger area TR (S140).

만약 트리거 영역(TR)에 볼링볼이 진입하였다면(트리거 영역(TR)을 추출하여 분석한 결과 볼링볼(Bt)이 검출되었다면), 이를 트리거로 하여 센싱장치는 이전에 S130 단계에서 구한 제1 볼 위치의 볼 중심점 좌표와 제2 볼 위치의 볼 중심점 좌표를 이용하여 볼의 속도 및 방향을 산출하고, 볼의 스핀을 계산한다(S150).If the bowling ball has entered the trigger area TR (if the bowling ball Bt is detected as a result of the extraction and analysis of the trigger area TR), the sensing device may detect the bowling ball Bt as a trigger, The ball velocity and direction are calculated using the ball center point coordinates of the position and the ball center point coordinates of the second ball position, and the spin of the ball is calculated (S150).

제1 볼 위치(B1)와 제2 볼 위치(B2)를 이용하여 볼의 속도를 구하는 것은 두 중심점 사이의 거리 및 시간차를 이용하여 산출할 수 있고, 제1 볼 위치(B1)의 중심점과 제2 볼 위치(B2)의 중심점을 연결하는 라인의 각도 정보를 이용하여 볼의 방향을 구할 수 있다.The velocity of the ball using the first ball position B1 and the second ball position B2 can be calculated using the distance between the two center points and the time difference, 2 The direction of the ball can be obtained using the angle information of the line connecting the center point of the ball position B2.

한편, 볼링볼의 스핀 산출 방법에 관하여 설명한다. 볼링볼의 스핀을 산출하는 방법은, 예컨대 볼링볼의 궤적을 이용하는 방법과 볼링볼 표면의 특징부(임의로 부여된 마커, 볼의 브랜드, 로고 등의 표시, 볼링볼 표면에 부여된 모양이나 이물질 등)를 이용하는 방법이 가능하다.On the other hand, a spin calculation method of the bowling ball will be described. The method of calculating the spin of the bowling ball is, for example, a method of using the trajectory of the bowling ball and a method of calculating the characteristic of the surface of the bowling ball (arbitrarily given marker, indication of the brand of the ball, ) Can be used.

먼저, 볼링볼 표면의 특징부를 이용하는 방법에 대해 설명하면, 연속하여 취득되는 볼링볼에 대한 이미지(예컨대, 취득된 이미지에서 추출된 볼감지영역의 이미지)에서 각각 볼링볼을 추출하고 그 추출된 볼링볼에서 영상 에지 정보 등을 이용하여 특징부(임의로 부여된 마커, 볼의 브랜드, 로고 등의 표시, 볼링볼 표면에 부여된 모양이나 이물질 등) 부분을 추출하여 특징맵을 생성한다. 제1 이미지의 제1 볼(제1 이미지에서 추출된 볼링볼)로부터 생성된 특징맵을 제1 특징맵, 이와 연속된 또는 몇 프레임 건너뛴 인접한 이미지인 제2 이미지의 제2 볼(제2 이미지에서 추출된 볼링볼)로부터 생성된 특징맵을 제2 특징맵이라 하기로 한다.First, a method of using features of the surface of a bowling ball will be described. A bowling ball is extracted from an image of a continuously obtained bowling ball (e.g., an image of the ball sensing area extracted from the acquired image) (A marker, a brand of a ball, a display of a logo, and a shape or a foreign substance attached to the surface of a bowling ball) by using image edge information or the like from the ball to generate a feature map. A feature map generated from a first ball (a bowling ball extracted from a first image) of the first image is divided into a first feature map, a second ball of a second image that is a contiguous or a few frames skipped adjacent image A bowling ball extracted from the bowling ball) is referred to as a second feature map.

볼링볼에 대한 회전축과 회전각을 임의의 값으로 대입 및 변경하면서 상기 생성된 제1 특징맵을 여러 방향으로 회전시키면서(임의의 회전축 및 회전각으로 회전된 제1 특징맵을 '임의회전 특징맵'이라 하기로 한다), 임의회전 특징맵을 제2 특징맵과 비교하고, 임의회전 특징맵과 제2 특징맵의 상관성이 가장 높은 경우의 회전축 및 회전각을 찾아 이를 이용하여 볼링볼의 스핀을 계산한다.While rotating the generated first feature map in various directions (a first feature map rotated at an arbitrary rotation axis and a rotation angle is referred to as an arbitrary rotation feature map ), The arbitrary rotation feature map is compared with the second feature map, and the rotation axis and the rotation angle when the correlation between the arbitrary rotation feature map and the second feature map are the highest are found and the spin of the bowling ball is calculated .

한편, 볼링볼의 궤적을 이용하는 방법에 대해 설명하면, 이는 볼링볼의 궤적을 이용하여 회전량을 추정하는 방법이다.On the other hand, a method of using the trajectory of the bowling ball will be described. This is a method of estimating the amount of rotation using the trajectory of the bowling ball.

여기서, 회전 인덱스(Index of Rotation)라는 것을 이용하는데, 상기 회전 인덱스는 볼링볼의 회전 운동에 영향을 미치는 참조값으로서 미리 실험을 통해 다양한 볼링볼의 속도값과 볼이 휘어지는 기울기 정도(Curve Level)를 산출한 값을 이용하여 회전 인덱스의 값을 각 속도값 및 기울기 정도의 값으로 산출하여 정의한 값을 테이블로 만들어 놓은 것이다 (이를 '회전 테이블'이라 한다).Here, the Index of Rotation is used as a reference value that affects the rotational motion of the ball, and the velocity index of the various bowling balls and the curve level (curve level) The value of the rotation index is calculated by using the calculated value as the value of each speed value and the inclination degree, and the defined value is made into a table (this is called a 'rotation table').

즉, 볼링볼의 속도값과 볼링볼의 휘어지는 기울기 정도의 값이 각각 산출되면 이를 이용하여 해당 값에 대해 정의된 회전 인덱스의 값이 상기 회전 테이블을 통해 구해질 수 있다.That is, when the values of the velocity value of the bowling ball and the bowing degree of the bowling ball are respectively calculated, the value of the rotation index defined for the corresponding value can be obtained through the rotation table.

상기한 바와 같이 구해지는 회전 인덱스의 값을 볼링볼의 사이드스핀에 대한 추정값으로 결정함으로서 볼의 스핀을 산출할 수 있다.The spin of the ball can be calculated by determining the value of the rotation index obtained as described above as the estimated value for the side spin of the bowling ball.

한편, 상기한 바와 같이 센싱장치가 볼의 속도, 방향 및 스핀을 산출하면 이를 제어장치로 전송하고(S170), 센싱장치는 볼링볼이 화각 내에서 사라지기 전에 마지막으로 검출되는 위치의 좌표, 즉 마지막 위치 좌표를 검출하여 제어장치로 전송한다(S170).When the sensing device calculates the velocity, the direction and the spin of the ball as described above (S170), the sensing device calculates the coordinates of the position where the bowling ball is finally detected before disappearing in the angle of view, i.e., The coordinates of the last position are detected and transmitted to the controller (S170).

여기서부터는 제어장치가 상기한 바와 같이 센싱장치로부터 전달받은 센싱데이터를 이용하여 영상(허상) 상에서 가상의 볼링볼의 이동에 대한 시뮬레이션 영상을 구현하는 방법에 관한 것이다.Hereinafter, the present invention relates to a method for implementing a simulation image of a virtual bowling ball on an image (virtual image) using sensing data transmitted from a sensing device as described above.

제어장치는 가상 볼링 플레이가 시작되면서부터 가상의 레인(가상의 볼링핀들이 배치된 부분 등의 영상을 모두 포함)에 관한 영상을 데이터저장부에 저장된 영상데이터 등을 이용하여 영상 처리하고(S200), 이를 영상출력패널을 통해 영상 출력하도록 한다(S210).The controller processes the images related to the virtual lanes (including all of the images including the virtual bowling pins) from the start of the virtual bowling play using the image data stored in the data storage unit (S200) And outputs the image through a video output panel (S210).

상기 영상출력패널을 통해 영상이 출력되면, 앞서 설명한 바와 같이 하프미러를 통해 상기한 가상의 레인 등에 관한 영상의 허상이 구현되면서 실제 레인바닥부와 상기 가상의 레인이 연결되어 자연스러운 영상이 구현될 수 있게 된다.When an image is output through the image output panel, the virtual image of the virtual lane or the like is implemented through the half mirror as described above, so that the actual lane bottom and the virtual lane are connected to realize a natural image .

제어장치는 센싱장치로부터 센싱데이터를 전달받아, 소프트웨어 상에서 상기 마지막 위치 좌표와 동일한 좌표 위치에 가상의 볼링볼을 위치시키고 상기 센싱데이터(예컨대, 볼의 속도, 방향 및 스핀)에 기초하여 물리엔진에 의해 가상의 볼링볼의 시뮬레이션을 진행한다(S220).The control device receives the sensing data from the sensing device, places a virtual bowling ball at the same coordinate position as the last position coordinate in software, and controls the physical engine based on the sensing data (e.g., velocity, direction and spin of the ball) The simulation of the virtual bowling ball is performed (S220).

소정의 시간 동안은 상기한 가상의 볼링볼의 시뮬레이션이 영상 상에서 구현되지는 않지만 상기 소정의 시간이 지나면서(볼링볼이 계속 이동하면서) 영상(허상) 상에서 가상의 볼링볼이 시뮬레이션되어 진행되는 것이 영상 구현되어 사용자에게 보여지게 된다.Simulation of the virtual bowling ball is not implemented on the image for a predetermined time but the virtual bowling ball is simulated on the image (virtual image) while the predetermined time passes (the bowling ball continues to move) The image is implemented and displayed to the user.

이를 도 9를 통해 설명하면, 센싱장치에 의해 검출되는 볼링볼의 마지막 위치를 Bf라고 하기로 하면, 제어장치는 센싱장치로부터 넘겨받은 마지막 위치 좌표와 동일한 좌표에 가상의 볼링볼(Bv1)을 위치시키고, 상기 센싱장치로부터 넘겨받은 볼의 속도, 방향 및 스핀을 기초로 하여 시뮬레이션을 진행한다.Referring to FIG. 9, assuming that the last position of the bowling ball detected by the sensing device is Bf, the control device displays the virtual bowling ball Bv1 at the same coordinates as the last position coordinate received from the sensing device And the simulation proceeds based on the velocity, direction, and spin of the ball delivered from the sensing device.

이때 시뮬레이션되는 가상의 볼링볼이 Bv1부터 Bv2 --> Bv3 --> Bv4 등으로 진행되며, 이 구간에서는 실제 볼링볼이 아직 사용자의 시야에서 사라지지 않은 상태(실제 볼링볼이 허상의 뒤로 사라지지 않은 상태, 즉 사용자에게 실제 볼링볼이 보이는 상태, 하지만 센싱장치에서는 보이지 않는 상태)이므로 실제 볼링볼이 이동하는 것과 함께 상기한 바와 같은 가상의 볼링볼의 Bv1 ~ Bv4로의 시뮬레이션에 의한 이동이 함께 이루어지는 상태가 된다.In this case, the simulated virtual bowling ball proceeds from Bv1 to Bv2 -> Bv3 -> Bv4. In this interval, the actual bowling ball has not yet disappeared from the user's field of view (the actual bowling ball disappears behind the virtual image That is, a state in which the actual bowling ball is visible to the user, but not visible to the sensing device), so that the actual bowling ball is moved and the simulation by the simulation of the virtual bowling ball as described above is performed simultaneously with Bv1 to Bv4 State.

실제 볼링볼은 시간이 지나면서 허상의 뒤로 사라지게 되는데 이때 실제 볼링볼이 사라지면서 자연스럽게 허상 상에 가상의 볼링볼이 등장하여 이동하는 시뮬레이션 영상이 구현될 수 있다.The actual bowling ball disappears to the back of the virtual image over time. At this time, a simulated image in which a virtual bowling ball appears on the virtual image naturally as the actual bowling ball disappears can be implemented.

여기서, 가상의 볼링볼의 이동에 대한 시뮬레이션 영상은 볼의 직선운동과 볼의 회전운동이 융합되어 이루어질 수 있으며, 물리엔진에 의해 구현된다. 물리엔진에 의한 볼의 직선운동은 강체의 직선운동에 필요한 데이터, 예컨대 센싱장치에 의해 산출되는 볼의 속도, 방향은 물론, 볼링볼의 질량, 레인의 마찰계수에 관한 데이터가 모두 적용되어 구현되며, 물리엔진에 의한 볼의 회전운동은 강체 회전운동에 필요한 데이터, 예컨대 볼의 스핀에 관한 데이터가 적용되어 구현될 수 있다.Here, the simulation image of the movement of the virtual bowling ball can be formed by fusion of the ball's linear motion and the ball's rotational motion, and is realized by the physics engine. The linear motion of the ball by the physical engine is implemented by applying data necessary for linear motion of the rigid body, such as data on the speed and direction of the ball calculated by the sensing device, as well as the mass of the ball and the friction coefficient of the lane , The rotational motion of the ball by the physical engine can be implemented by applying data necessary for rigid rotational motion, such as data on the spin of the ball.

레인의 마찰계수는 미리 설정될 수 있으며 사용자의 조작에 의해 설정이 변경될 수도 있고, 또한 오일존의 설정 등에 의해서도 변경될 수 있다.The coefficient of friction of the lane can be set in advance, and the setting may be changed by the user's operation, or may be changed also by the setting of the oil zone or the like.

볼링볼의 질량은 볼링 플레이의 초기에 사용자가 사용하고자 하는 볼링볼에 관한 정보를 입력 또는 설정함에 따라 정해질 수 있는 값이다.The mass of a bowling ball is a value that can be determined by inputting or setting information about a bowling ball that the user wants to use at the beginning of the bowling play.

따라서, 상기한 바와 같이 볼의 직선운동 및 볼의 회전운동의 두 요소가 융합되면서 가상의 볼링볼의 이동에 대한 시뮬레이션이 이루어질 수 있게 된다.Therefore, as described above, the two elements of the linear motion of the ball and the rotational motion of the ball are fused, so that simulation of the movement of the virtual bowling ball can be performed.

다시 도 10으로 돌아와서, 상기한 바와 같이 센싱데이터와 물리엔진에 의해 가상의 볼링볼이 시뮬레이션을 진행하다가 영상(허상)이 형성되어 있는 부분에 실제 볼링볼이 도달하면서부터(또는 그 이전부터) 영상 상에 앞서 시뮬레이션 되고 있던 가상의 볼링볼의 영상이 등장하면서 자연스럽게 영상(허상) 상에 가상의 볼링볼이 이동하는 시뮬레이션 영상이 구현될 수 있다.Referring back to FIG. 10, as described above, when the virtual bowling ball is simulated by the sensing data and the physics engine, the image (virtual image) is formed in the portion where the actual bowling ball arrives A simulated image in which a virtual bowling ball moves naturally on an image (virtual image) can be realized while an image of a simulated bowling ball appears before the virtual bowling ball.

가상의 볼링볼은 영상(허상) 상의 가상의 볼링핀들에 충돌하면서 이러한 부분들 역시 물리엔진에 의해 시뮬레이션 되면서 가상의 볼링핀이 몇 개가 쓰러지는지에 대한 영상이 구현되고, 그에 따라 스코어가 산출될 수 있다(S230).A virtual bowling ball collides with virtual bowling pins on the image (virtual image), and these parts are also simulated by the physics engine, so that images of how many virtual bowling pins fall down can be implemented and the score can be calculated accordingly S230).

지금까지 설명한 한번의 볼링볼의 투구에 따른 센싱장치와 제어장치의 프로세스가 다음 투구에서 다시 동일하게 진행되고 볼링 경기가 종료될 때까지 진행되면서 스코어가 산출되게 되는 것이다.The process of the sensing device and the control device according to the pitching of the single bowling ball described so far proceeds in the same manner again in the next pitching and progresses until the bowling competition is ended and the score is calculated.

실제 볼링볼과 가상의 볼링볼의 외관 동일화 구현Realization of appearance of actual bowling ball and virtual bowling ball

사용자는 본 발명에 따른 시스템을 통해 가상의 볼링 경기를 진행하기 전에 자신이 사용하고자 하는 볼링볼을 미리 설정할 수 있다. 이때 사용자가 프로그램 상에서 선택할 수 있는 볼링볼(가상의 볼링볼)과 가상 볼링 경기장에서 실제로 사용하도록 구비해 놓은 볼링볼을 일치시키고 각각의 볼링볼이 영상 상에서 구현될 때의 가상의 볼링볼의 외관을 동일하게 설정해 놓으면, 사용자는 실제 볼링볼로 투구를 할 때 그 해당 볼링볼과 동일한 외관의 가상의 볼링볼이 영상 상에 나타나게 되므로 현실감과 몰입감을 높일 수 있다.The user can preset the bowling ball he / she wants to use before proceeding with the virtual bowling game through the system according to the present invention. In this case, when the user matches the bowling ball (virtual bowling ball) which can be selected by the program with the bowling ball actually used in the virtual bowling arena, and the appearance of the virtual bowling ball when each of the bowling balls is implemented on the image When the user sets the same, a virtual bowling ball having the same appearance as that of the corresponding bowling ball is displayed on the image when the user pitches the actual bowling ball, thereby enhancing the sense of realism and immersion.

그런데, 사용자가 매장에 구비된 볼링볼이 아닌 자신의 개인볼을 이용하여 볼링 경기를 하는 경우, 센싱장치나 제어장치는 그 개인볼에 관한 정보를 가지고 있지 않기 때문에 실제 개인 볼링볼이 굴러간 후 영상(허상) 상에서 등장하는 볼링볼이 그 개인 볼링볼과 다른 외관으로 구현되면 사용자로 하여금 상당한 이질감을 느끼게 할 수 있다.However, when the user performs a bowling game using his / her own private ball rather than a bowling ball provided in the store, the sensing device or the control device does not have information on the individual ball, If a bowling ball appearing on the image (image) is implemented with a different appearance from the individual bowling ball, the user can feel a sense of heterogeneity.

본 발명의 일 실시예에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템에서는 사용자가 개인 볼링볼을 이용하여 가상 볼링 플레이를 즐길 수 있도록 하기 위하여, 사용자가 볼링 경기에 사용하고자 하는 개인 볼링볼을 미리 스캔할 수 있도록 별도의 스캐너를 구비할 수 있다.In the virtual bowling simulation system according to an embodiment of the present invention, in order to enable a user to enjoy virtual bowling play using a personal bowling ball, a separate bowling ball A scanner may be provided.

별도의 스캐너는 개인 볼링볼을 스캔하여 그 외관에 관한 정보, 예컨대 크기, 모양, 색상, 무늬 등에 관한 정보를 저장해 놓고 제어장치가 그 저장된 개인 볼링볼의 정보를 이용하여 시뮬레이션 영상 구현을 할 수 있도록 할 수 있다.A separate scanner scans the individual bowling ball and stores information about its appearance, such as size, shape, color, pattern, etc., so that the controller can implement the simulation image using the information of the stored bowling ball can do.

또는, 센싱장치와 인접한 위치에 볼링볼의 외관(모양, 색상, 무늬 등)을 센싱할 수 있는 카메라 장치를 구비하여 별도의 스캔 없이 사용자가 자신의 개인 볼링볼을 그냥 투구하는 것만으로 상기 카메라 장치가 그 개인 볼링볼을 감지하고 그에 대한 외관 정보를 산출하여 제어장치로 전달함으로써 제어장치가 그 개인 볼링볼의 정보를 이용하여 시뮬레이션 영상 구현을 할 수 있도록 할 수 있다.Alternatively, a camera device capable of sensing the appearance (shape, color, pattern, etc.) of the bowling ball at a position adjacent to the sensing device may be provided so that the user simply punches his or her own bowling ball without additional scanning, Detects the individual bowling ball, calculates the appearance information of the bowling ball, and transmits the calculated appearance information to the controller so that the controller can implement the simulation image using the information of the individual bowling ball.

상기 카메라 장치를 별도로 구비하지 않고 그 기능을 상기 센싱장치 자체에서 실행할 수 있도록 구현하는 것도 가능하다.It is also possible to implement the function of the camera device itself without separately providing the camera device.

도 11에서는 레인바닥부(100) 상을 운동하는 볼링볼(B)의 외관에 관한 정보가 제어장치로 전달되어 제어장치에서 영상(허상, 230) 상의 가상의 레인(VR) 상에서 상기 볼링볼(B)과 동일한 외관의 가상의 볼링볼(VB)이 시뮬레이션 영상 구현되는 경우에 대해 나타내고 있다.11, information on the appearance of the bowling ball B moving on the lane bottom 100 is transmitted to the control device so that the bowling ball (B) on the imaginary lane VR on the image (virtual image 230) A virtual bowling ball VB having the same appearance as the game ball B shown in FIG.

오일존Oil zone (또는 (or 드라이존Dry zone ) 설정에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 영상 구현Implementation of Virtual Bowling Simulation Image by Setting

사용자는 도 11의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같은 허상(230) 상의 가상의 레인(VR) 상에 특정 오일존을 설정하거나 특정 드라이존을 설정하도록 할 수 있다.The user can set a specific oil zone or set a specific dry zone on the virtual lane VR on the virtual image 230 as shown in Figs. 11 (a) and 11 (b).

오일존의 길이나 드라이존의 위치나 길이 등에 따라 스핀을 갖는 볼링볼의 경우 브레이크 포인트가 달라질 수 있고 경기 결과에 큰 영향을 미칠 수 있다.Depending on the length of the oil zone, the location and length of the dry zone, etc., the breakpoints of spinning balls can vary and can have a significant impact on the outcome of the game.

오일존 또는 드라이존의 직접적인 설정이 아니라, 예컨대 초급자 모드, 중급자 모드, 고급자 모드 등으로 난이도를 선택할 수 있도록 해 놓고 각 난이도 마다 오일존 또는 드라이존의 설정을 초급자용, 중급자용, 고급자용으로 각각 미리 설정해 놓고 이를 시뮬레이션에 반영할 수도 있다.It is possible to select the degree of difficulty by, for example, a beginner mode, an intermediate skill mode, an advanced mode, etc. instead of the direct setting of the oil zone or the dry zone, and the setting of the oil zone or the dry zone for each degree of difficulty is set for the beginner, intermediate, It can be set in advance and reflected in the simulation.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가상 볼링 시뮬레이션 시스템은, 종래 스크린 볼링 시스템에서 스크린을 설치하고 영상을 투영하던 방식을 벗어나서 완전히 새로운 방식으로 가상의 볼링 시뮬레이션 영상을 구현하되, 가상의 볼링 레인 및 볼링핀 등에 관한 영상, 즉 가상의 볼링 영상이 실제 레인과 연결되어 자연스럽게 실제 레인과 가상의 레인이 연결될 수 있도록 하면서도 실제 볼링볼이 실제 레인을 지나서 영상 쪽으로 지나갈 수 있도록 함으로써 가상의 볼링을 즐기는 사용자로 하여금 볼링 스포츠의 현실감과 몰입도를 향상시킬 수 있도록 하며, 정확한 센싱과 빠르고 정확한 볼의 스핀 산출, 그리고 이를 이용하여 실제 볼링볼의 이동과 영상(허상) 상에서의 가상의 볼링볼의 이동이 자연스럽게 이어질 수 있도록 함으로써 더욱 더 가상 볼링 플레이데 대한 현실감과 몰입도 향상을 도모할 수 있다는 특장점이 있다.As described above, the virtual bowling simulation system according to the present invention realizes a virtual bowling simulation image in an entirely new way, except that a screen is installed in a conventional screen bowling system and an image is projected, and a virtual bowling lane and a bowling pin A virtual bowling video is connected to an actual lane so that an actual lane and a virtual lane can be connected naturally but a real bowling ball can pass through an actual lane to a video so that a user who enjoys virtual bowling can perform bowling In order to improve the realism and immersion of the sports, accurate sensing, quick and accurate ball spin calculation, and using it to naturally lead the movement of the actual bowling ball and the movement of the virtual bowling ball on the image More virtual Realism and immersion for the ring to play also the Advantages that can be improved.

100: 레인바닥부, 200: 허상구현장치
210: 영상출력패널, 220: 하프미러
230: 허상, 300: 센싱장치
500: 제어장치, 600: 디스플레이장치
100: lane bottom part, 200: virtual image implementation device
210: video output panel, 220: half mirror
230: virtual image, 300: sensing device
500: control device, 600: display device

Claims (10)

볼링 규격 레인 보다 짧은 길이의 레인을 형성하는 레인바닥부;
상기 레인바닥부의 끝에 설치되며 상기 레인바닥부로부터 볼링볼의 지름보다 더 큰 높이의 공간을 형성하는 프레임;
상기 프레임의 일측에 구비되어 상기 레인바닥부와 연결되는 나머지 길이의 레인에 대한 가상 레인과 볼링핀을 포함하는 가상의 볼링 환경 영상을 표시하는 영상출력패널;
사용자가 투구한 볼링볼이 상기 레인바닥부 상을 운동하는 것에 대한 지속적인 영상을 취득하여 분석하며 상기 레인바닥부 상의 볼링볼에 대한 위치 좌표 정보 및 볼 속도와 방향, 스핀 정보를 포함하는 센싱데이터를 산출하는 센싱장치; 및
상기 영상출력패널에 표시되는 영상의 구현을 위한 영상 데이터를 처리하며 상기 센싱장치의 센싱데이터에 기초하여 상기 영상출력패널에 표시되는 가상의 볼링 환경 영상 상에 가상의 볼링볼이 시뮬레이션되어 이동하는 영상이 구현되도록 하는 제어장치;
를 포함하는 가상 볼링 시뮬레이션 시스템.
A lane bottom portion forming a lane shorter than a bowling standard lane;
A frame installed at an end of the lane bottom and forming a space having a height larger than the diameter of the bowling ball from the lane bottom;
An image output panel for displaying a virtual bowling environment image including a virtual lane for a lane of remaining length connected to the lane bottom portion and a bowling pin provided at one side of the frame;
A continuous image of a bowling ball that the user has pitched on the lane bottom portion is acquired and analyzed and sensing data including position coordinate information on the bowling ball on the lane bottom portion and the ball speed, Sensing device; And
A virtual bowling ball image processing unit for processing the image data for implementing the image displayed on the image output panel and generating a virtual bowling ball image on the virtual bowling environment image displayed on the image output panel based on the sensing data of the sensing device To be implemented;
Wherein the virtual bowling simulation system comprises:
제1항에 있어서,
상기 프레임의 상기 영상출력패널이 구비된 위치의 상부 위치에 구비되어 또는 상기 레인바닥부 위치의 천정에 구비되어 스코어 정보 및 소정의 광고 정보를 출력하는 디스플레이장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 볼링 시뮬레이션 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a display device provided at an upper position of a position where the video output panel of the frame is provided or provided on a ceiling of the lane bottom position to output score information and predetermined advertisement information, Simulation system.
제1항에 있어서, 상기 센싱장치는,
상기 레인바닥부의 일부 또는 전체 영역을 포함하는 화각으로 이미지를 취득하며, 그 취득된 이미지를 분석하여 볼링볼을 검출하고 상기 검출된 볼링볼의 위치 좌표를 산출하여 상기 볼링볼의 속도, 방향 및 스핀 정보를 포함하는 센싱데이터를 산출하여 상기 제어장치로 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가상 볼링 시뮬레이션 시스템.
The apparatus according to claim 1,
And detecting the bowling ball and calculating the position coordinates of the detected bowling ball to calculate the speed and direction of the bowling ball and the spin of the ball, And transmits the sensed data to the control device.
제1항에 있어서, 상기 센싱장치는,
상기 레인바닥부의 일부 또는 전체 영역을 포함하는 화각으로 이미지를 취득하며, 상기 취득된 이미지로부터 미리 설정된 크기의 볼감지영역을 추출하여 상기 추출된 볼감지영역에서 볼링볼을 검출하여 상기 검출된 볼링볼의 복수 위치 각각에서의 위치좌표 정보를 산출하여 저장하고, 상기 볼감지영역과 연결된 영역 또는 인접한 영역으로서 미리 설정된 크기의 트리거영역을 추출하여 상기 추출된 트리거영역에 볼링볼이 진입하였는지 여부를 감지하여 상기 트리거영역에 상기 볼링볼이 진입하였다면 상기 저장된 볼링볼의 위치좌표 정보를 이용하여 상기 볼링볼의 이동에 따른 속도, 방향 및 스핀 정보를 포함하는 센싱데이터를 산출하여 상기 제어장치로 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가상 볼링 시뮬레이션 시스템.
The apparatus according to claim 1,
Detecting a bowling ball in the extracted ball sensing area by extracting a predetermined size of the ball sensing area from the acquired image, acquiring an image at an angle of view including a part or all of the area of the lane bottom, And detects whether or not a bowling ball has entered the extracted trigger area by extracting a trigger area having a predetermined size as an area connected to the ball sensing area or an adjacent area, If the bowling ball enters the trigger area, sensing data including speed, direction, and spin information according to the movement of the bowling ball is calculated using the positional coordinate information of the stored bowling ball and transmitted to the control device Wherein the virtual bowling simulation system comprises:
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제어장치는,
상기 레인바닥부와 연결되는 나머지 길이의 레인에 대한 가상 레인 및 볼링핀을 포함하는 가상의 볼링 환경 영상을 구현하여 상기 영상출력패널을 통해 표시되도록 하며,
소프트웨어 상에서 상기 센싱장치에 의해 감지된 특정 시점의 볼링볼의 위치 좌표와 동일한 좌표 위치에 가상의 볼링볼을 위치시키고 상기 센싱장치로부터 전달받은 상기 센싱데이터에 기초하여 물리엔진에 의해 상기 가상의 볼링볼에 대한 시뮬레이션을 구현함으로써, 실제 볼링볼이 이동하다가 상기 프레임 아래의 공간으로 사라지면서 상기 영상출력패널 상에서 상기 시뮬레이션에 따라 상기 가상의 볼링볼이 이동하는 영상이 구현되도록 하는 것을 특징으로 하는 가상 볼링 시뮬레이션 시스템.
5. The control apparatus according to claim 3 or 4,
A virtual bowling environment image including a virtual lane and a bowling pin for a lane having a remaining length connected to the lane bottom portion is implemented and displayed through the video output panel,
A virtual bowling ball is positioned at a coordinate position coinciding with a positional coordinate of a bowling ball at a specific point of time sensed by the sensing device in software, and based on the sensing data transmitted from the sensing device, So that an image in which the virtual bowling ball moves according to the simulation is realized on the image output panel as the actual bowling ball moves and disappears into the space below the frame, system.
제1항에 있어서,
사용자가 볼링 경기에 사용하고자 하는 개인 볼링볼을 스캔하여 그 외관에 관한 정보를 감지하여 상기 제어장치로 전달하는 스캐너 또는 카메라장치를 더 포함하며,
상기 제어장치는,
상기 스캐너 또는 카메라장치에 의해 감지된 상기 개인 볼링볼의 외관에 관한 정보에 따른 가상의 볼링볼이 이동하는 시뮬레이션 영상을 구현하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가상 볼링 시뮬레이션 시스템.
The method according to claim 1,
Further comprising a scanner or a camera device that scans the personal bowling ball the user wishes to use for the bowling game and senses information about the appearance of the bowling ball and transmits the information to the control device,
The control device includes:
Wherein the virtual bowling simulation system is configured to implement a simulation image in which a virtual bowling ball moves according to information on an appearance of the personal bowling ball detected by the scanner or the camera device.
제1항에 있어서, 상기 제어장치는,
가상의 레인 상에 미리 설정된 오일존 또는 드라이존이 설정되도록 하여 그 설정된 오일존 또는 드라이존에 따라 시뮬레이션 되는 가상의 볼링볼이 이동하도록 영상 구현하는 것을 특징으로 하는 가상 볼링 시뮬레이션 시스템.
The control apparatus according to claim 1,
Wherein a predetermined oil zone or dry zone is set on a virtual lane so that an imaginary bowling ball simulated according to the set oil zone or dry zone moves.
가상 볼링 시뮬레이션 시스템에서 사용자가 투구한 볼링볼이 레인바닥부 상을 운동하는 것에 대한 영상의 분석을 통해 상기 볼링볼의 이동에 대한 센싱데이터를 산출하는 센싱장치의 센싱방법으로서,
상기 레인바닥부의 일부 또는 전체 영역을 포함하는 화각으로 이미지를 취득하는 단계;
상기 취득된 이미지로부터 미리 설정된 크기의 볼감지영역을 추출하여 상기 추출된 볼감지영역에서 볼링볼을 검출하는 단계;
상기 검출된 볼링볼의 복수 위치 각각에서의 위치좌표 정보를 산출하여 저장하는 단계;
상기 볼감지영역과 연결된 영역 또는 인접한 영역으로서 미리 설정된 크기의 트리거영역을 추출하여 상기 추출된 트리거영역에 볼링볼이 진입하였는지 여부를 감지하는 단계; 및
상기 트리거영역에 상기 볼링볼이 진입하였다면 상기 저장된 볼링볼의 위치좌표 정보를 이용하여 상기 볼링볼의 이동에 따른 속도, 방향 및 스핀 정보를 포함하는 센싱데이터를 산출하는 단계;
를 포함하는 센싱장치의 센싱방법.
There is provided a sensing method of a sensing device for calculating sensed data on movement of a bowling ball through analysis of an image of a bowling ball that a user has pitched on a floor of a rainbow in a virtual bowling simulation system,
Acquiring an image at an angle of view that includes a portion or an entire area of the lane bottom;
Detecting a bowling ball in the extracted ball sensing area by extracting a ball sensing area of a predetermined size from the acquired image;
Calculating and storing position coordinate information at each of a plurality of positions of the detected bowling ball;
Detecting a trigger area of a predetermined size as an area connected to the ball detection area or an adjacent area and detecting whether or not the bowling ball has entered the extracted trigger area; And
Calculating sensing data including speed, direction and spin information according to the movement of the bowling ball using the positional coordinate information of the stored bowling ball if the bowling ball enters the trigger area;
And a sensing device.
제8항에 있어서,
상기 위치좌표 정보를 산출하여 저장하는 단계는,
상기 볼감지영역 상에서의 제1 볼 위치 및 상기 제1 볼 위치와 다른 위치인 제2 볼 위치 각각에서의 상기 볼링볼의 중심점 좌표를 산출하는 단계를 포함하며,
상기 센싱데이터를 산출하는 단계는,
상기 제1 볼 위치 및 제2 볼 위치 각각의 중심점 좌표 및 시간차를 이용하여 상기 볼링볼의 속도 및 상기 볼링볼이 휘어지는 기울기 정도를 각각 산출하는 단계와,
상기 속도의 값과 상기 기울기 정도의 값을 이용하여 미리 정의된 사항에 따라 산출한 회전 인덱스의 값을 산출하는 단계와,
미리 실험을 통해 다양한 볼링볼의 속도값과 기울기 정도의 값을 이용하여 산출한 다양한 회전 인덱스의 값을 테이블로 마련해 놓은 회전 테이블을 통해 상기 산출된 회전 인덱스의 값에 대응되는 스핀값을 상기 볼의 스핀 정보로서 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱장치의 센싱방법.
9. The method of claim 8,
The step of calculating and storing the position coordinate information includes:
Calculating a center point coordinate of the bowling ball at each of a first ball position on the ball sensing area and a second ball position different from the first ball position,
Wherein the step of calculating the sensing data comprises:
Calculating the velocity of the bowling ball and the degree of inclination of the bowling ball by using the coordinates of the center point and the time difference between the first ball position and the second ball position,
Calculating a value of a rotation index calculated according to a predefined item using the value of the velocity and the value of the gradient;
A spin value corresponding to a value of the calculated rotation index is provided to the ball through a rotation table in which a table of values of various rotation indexes calculated by using values of a speed value and a tilt degree of various bowling balls in advance, And calculating the spin information as the spin information.
제8항에 있어서, 상기 센싱데이터를 산출하는 단계는,
상기 볼감지영역 상에서의 제1 볼 위치 및 상기 제1 볼 위치와 다른 위치인 제2 볼 위치 각각에서의 추출된 볼링볼인 제1 볼 및 제2 볼 각각의 임의로 부여된 마커, 볼의 브랜드 또는 로고의 표시, 볼링볼 표면에 부여된 모양이나 이물질을 포함하는 특징부 부분이 이미지 상에서의 영상 에지 정보를 통해 추출되어 생성되는 정보로서, 상기 제1 볼의 특징부에 대한 영상 에지 정보를 통해 생성되는 제1 특징맵과 상기 제2 볼의 특징부에 대한 영상 에지 정보를 통해 생성되는 제2 특징맵을 각각 마련하는 단계와,
상기 제1 특징맵을 임의의 회전축 및 회전각 중 적어도 하나로 회전시킨 임의회전 특징맵을 상기 제2 특징맵과 비교하여 상관성이 가능 높은 경우의 회전축 및 회전각을 찾아 상기 볼링볼의 스핀 정보로서 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱장치의 센싱방법.
9. The method of claim 8, wherein the step of calculating the sensing data comprises:
An arbitrarily assigned marker of each of the first ball and the second ball being an extracted bowling ball at each of a first ball position on the ball sensing area and a second ball position different from the first ball position, A display of a logo, a feature portion including a shape or a foreign substance imparted to a surface of a bowling ball is extracted and generated through image edge information on the image, and generated through image edge information on the feature of the first ball And a second feature map generated through image edge information on a feature of the second ball,
A random feature map in which the first feature map is rotated at least one of an arbitrary rotation axis and a rotation angle is compared with the second feature map to find a rotation axis and a rotation angle when the correlation is possible, The method comprising the steps < RTI ID = 0.0 > of: < / RTI >
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