KR20190108300A - Computer graphic real-time video synthesis system using location tracking apparatus for sports ball and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 스포츠 경기에 사용되는 스포츠 볼의 위치를 도플러 레이더의 주파수 가변 기술을 이용하여 실시간 인식 및 추적하여 트래킹하는 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용하여 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 추적하고, 이를 통해 스포츠 경기 영상에 추적된 스포츠 볼의 이미지를 합성하여 다양한 콘텐츠에 적용하도록 제공하는 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용하는 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a computer graphic photorealistic image synthesis system, and more particularly, to a sports ball position tracking apparatus for real-time recognition and tracking of a sports ball position used in a sports event using Doppler radar frequency variable technology. Computer graphic photorealistic video synthesizing system and method using a sports ball position tracking device which tracks the position of a sports ball in real time using the same and synthesizes the image of the sports ball tracked in the sports game image and applies it to various contents It is about.
물체의 이동을 감지하는 장치는 다양한 분야에서 응용되고 있다. 최근, 스포츠를 즐기는 것에 그치지 않고, 경기 내용의 분석, 진행 등의 컨텐츠를 제공받고자 하는 요구들이 증가하고 있다. 이에 따라, 많은 스포츠 분야에서 IT와 접목시켜 그와 같은 경기 내용의 분석 등이 가능하도록 하는 기술들이 연구 및 개발되고 있다.Apparatus for detecting the movement of an object has been applied in various fields. In recent years, there is an increasing demand for not only enjoying sports but also providing contents such as analysis and progress of game contents. Accordingly, many sports fields are researching and developing technologies that can be combined with IT to enable analysis of such competition contents.
이러한 요구를 충족시키기 위한 일환으로, 예를 들어, 골프 경기에 사용되는 골프공의 위치를 추적하는 시스템이 개발되어 있다. 즉, 골프공에 RFID 칩을 심고, 골퍼가 골프공을 친 후(예컨대, 드라이브 샷을 한 후), 골프공의 낙하지점 근처에 가면 골프공에 심어 놓은 RFID 칩으로부터 발생하는 RFID 신호를 수신하고, 그 신호의 강도를 판단하여 골프공의 위치를 추적하는 시스템이 개발되어 상용화되었다.As part of meeting this need, a system has been developed that tracks the position of a golf ball, for example, used in a golf game. In other words, after planting an RFID chip on a golf ball, after the golfer hits the golf ball (for example, after driving a shot), the RFID chip received from the RFID chip placed on the golf ball is received when the golfer goes near the falling point of the golf ball. In addition, a system for tracking the position of a golf ball by determining the strength of the signal has been developed and commercialized.
그러나, 이러한 종래 골프공 위치 추적 시스템은 단순히 골프공의 개략적인 위치 정보만 제공해줌으로써, 사용자들이 원하는 컨텐츠로서 만족스럽지 못한 실정이다. 또 이와 같은 물체의 이동을 감지하는 장치는 골프공에 테이프나 도료 등을 형성하고 이를 레이더로 감지하여 분석함으로써 미리 설정된 물체 외에는 적용이 불가능한 문제가 있다. 또한, 이미지 획득의 방식을 사용하는 경우 정확성이 떨어질 뿐만 아니라 물체의 이동 궤적을 감지하는데는 한계가 있다.However, such a conventional golf ball position tracking system simply provides a rough position information of a golf ball, which is not satisfactory as a user desired content. In addition, the apparatus for detecting the movement of such an object is a problem that can not be applied to other than the object set in advance by forming a tape or paint on the golf ball, and detect and analyze it with a radar. In addition, when the image acquisition method is used, not only the accuracy is lowered but also there is a limit in detecting the movement trajectory of the object.
본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용한 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템 및 그 방법은 다음과 같은 해결과제를 가진다.Computer graphic photorealistic image synthesis system and method using the sports ball position tracking device according to the present invention has the following problems.
첫째, 본 발명은 스포츠 경기에 사용되는 스포츠 볼에 자신을 인식하기 위한 별도의 장치없이 주파수 가변을 감지하여 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 추적하고, 추적된 스포츠 볼의 영상을 스포츠 경기의 실사 영상에 합성하고자 한다.First, the present invention detects a frequency change without a separate device for recognizing itself in a sports ball used in a sports game to track the position of the sports ball in real time, and the image of the tracked sports ball in a live action video of the sports game. We want to synthesize
둘째, 본 발명은 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 추적하여 스포츠 경기의 중계 등 다양한 콘텐츠에 적용 및 활용할 수 있도록 제공하는데 있다.Second, the present invention is to provide a so that it can be applied and utilized in a variety of content, such as the relay of sports games by tracking the location of the sports ball in real time.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다. The problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템은 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용하여 스포츠 경기 중에 이동되는 스포츠 볼의 위치를 실시간으로 추적하고, 추적된 스포츠 볼의 영상을 스포츠 경기의 실사 영상에 합성하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템은 스포츠 경기에 사용되는 스포츠 볼의 영상과 스포츠 경기 영상을 합성하여 다양한 콘텐츠를 제공할 수 있다.In order to achieve the above objects, the computer graphic photo-realistic image synthesizing system of the present invention uses a sports ball position tracking device to track the position of a sports ball moved during a sports game in real time, and tracks the image of the sports ball tracked in a sports game. One feature is the synthesis of live-action images. The computer graphic photorealistic image synthesizing system of the present invention can provide various contents by synthesizing an image of a sports ball and a sports game image used in a sports game.
이 특징에 따른 본 발명의 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템은, 통신망; 스포츠 볼의 위치를 실시간 추적하여 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수 가변 감지 신호를 출력하는 적어도 하나의 볼 위치 추적 센서와, 상기 볼 위치 추적 센서로부터 출력된 주파수 가변 감지 신호를 받아서 증폭 및 필터링하는 필터링부 및 상기 필터링부로부터 출력된 신호로부터 주파수 변화를 판단하고, 판단된 주파수 변화에 대응하여 상기 스포츠 볼의 위치, 속도, 방향 및 거리를 산출하고, 산출 결과에 따라 상기 스포츠 볼의 위치를 실시간으로 추적하는 신호 처리부를 포함하는 스포츠 볼 위치 추적 장치; 및 상기 통신망을 통해 상기 스포츠 볼 위치 추적 장치와 연결되고, 상기 스포츠 볼 위치 추적 장치로부터 실시간으로 추적된 스포츠 볼의 위치에 대한 스포츠 볼 위치 정보를 받아서 스포츠 볼 영상을 생성하고, 상기 스포츠 볼 영상을 상기 스포츠 볼이 사용되는 스포츠 경기 영상에 합성하여 영상 콘텐츠를 제공하는 영상 처리 장치;를 포함한다.A computer graphics photo-realistic synthesis system according to the present invention comprises a communication network; At least one ball position tracking sensor that outputs a variable frequency detection signal according to the movement of the sport ball by real-time tracking the position of the sport ball, and filtering to amplify and filter the frequency variable detection signal output from the ball position tracking sensor A frequency change is determined from a signal output from the filtering unit and the filtering unit, and the position, speed, direction, and distance of the sports ball are calculated in response to the determined frequency change, and the position of the sports ball is measured in real time according to the calculation result. A sports ball position tracking device including a signal processing unit for tracking; And a sports ball position information connected to the sports ball position tracking device through the communication network, receiving sports ball position information on the position of the sports ball tracked in real time from the sports ball position tracking device, and generating a sports ball image. And an image processing device configured to provide an image content by synthesizing a sports game image in which the sports ball is used.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용한 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템의 영상 제공 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of providing an image of a computer graphics real-time image synthesis system using a sports ball position tracking device.
이 특징에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용한 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템의 영상 제공 방법은, 상기 스포츠 볼 위치 추적 장치에서 스포츠 볼이 인식하여 이동되면, 상기 스포츠 볼 위치 추적 장치의 볼 위치 추적 센서가 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수의 가변을 실시간으로 감지하는 단계; 상기 스포츠 볼 위치 추적 장치의 필터링부가 상기 볼 위치 추적 센서로부터 주파수 가변 감지 신호가 출력되면, 이를 증폭 및 필터링하여 불필요한 잡음 신호를 제거하는 단계; 상기 스포츠 볼 위치 추적 장치의 신호 처리부가 상기 필터링부로부터 증폭 및 필터링된 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 전후 시간 대의 디지털 신호와 비교, 분석하여 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 방향, 속도 및 거리 등을 산출하여 실시간으로 상기 스포츠 볼의 위치를 추적하는 단계; 상기 스포츠 볼 위치 추적 장치의 출력부가 통신망을 통하여 영상 처리 장치로 상기 신호 처리부에서 산출된 상기 스포츠 볼의 속도, 방향 및 거리에 따른 스포츠 볼 위치 정보를 전송하도록 출력하는 단계; 상기 영상 처리 장치가 상기 출력부로부터 스포츠 볼 위치 정보를 전송받아서 스포츠 볼 영상을 생성하는 단계; 및, 상기 영상 처리 장치가 스포츠 볼 영상을 상기 스포츠 볼이 사용되는 스포츠 경기 영상에 합성하여 스포츠 경기 관련 영상 콘텐츠를 표시 화면에 출력, 제공하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a method for providing an image of a computer graphic actual image synthesizing system using a sports ball position tracking device includes, when the sports ball is recognized and moved by the sports ball position tracking device, a ball position tracking sensor of the sports ball position tracking device is provided. Detecting a change in frequency according to the movement of the sports ball in real time; If the filtering unit of the sports ball position tracking device outputs a variable frequency detection signal from the ball position tracking sensor, amplifying and filtering the signal to remove unnecessary noise signals; The signal processor of the sports ball position tracking device receives the amplified and filtered signal from the filtering unit and converts the converted signal into a digital signal, and compares and analyzes the converted digital signal with a digital signal in the front and rear time zones according to the movement of the sports ball. Tracking the position of the sports ball in real time by calculating a direction, speed and distance according to the movement of the sports ball; Outputting, by the output unit of the sports ball position tracking device, the sports ball position information according to the speed, direction, and distance of the sports ball calculated by the signal processor to an image processing apparatus through a communication network; Generating, by the image processing apparatus, a sports ball image by receiving sports ball position information from the output unit; And synthesizing a sports ball image into a sports game image using the sports ball, and outputting and providing a sports game related image content on a display screen by the image processing apparatus.
본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용한 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템 및 그 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.The computer graphic photorealistic image synthesis system and method using the sports ball position tracking apparatus according to the present invention have the following effects.
첫째, 본 발명은 도플러 레이더의 주파수 가변 기술을 이용하여 이동되는 스포츠 볼의 방향, 속도 및 거리를 측정하여 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 정확하게 인식 및 추적이 가능하다.First, the present invention is capable of accurately recognizing and tracking the position of a sports ball in real time by measuring the direction, speed, and distance of a sports ball that is moved using Doppler radar frequency variable technology.
둘째, 본 발명은 스포츠 경기에서 사용되는 스포츠 볼의 위치를 추적하고, 추적된 스포츠 볼의 영상을 스포츠 경기의 실사 영상에 합성하여 제공함으로써, 스포츠 볼의 위치를 스포츠 경기의 중계 등에 실시간으로 적용하여 실감형의 다양한 콘텐츠로 활용할 수 있으며, 모바일, 방송, 시뮬레이션, 게임 등의 다양한 서비스를 제공할 수 있다.Secondly, the present invention tracks the position of a sports ball used in a sports game, and provides the image of the tracked sports ball by synthesizing the live-action video of the sports game, thereby applying the position of the sports ball in real time to the relay of the sports game. It can be used for a variety of realistic contents, and can provide various services such as mobile, broadcasting, simulation, and games.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용하는 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 도 1에 도시된 스포츠 볼 위치 추적 장치의 구성을 나타내는 회로도,
도 3은 도 2에 도시된 볼 위치 추적 장치의 주파수 센싱 패턴을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용하는 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도, 그리고
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 장치에서의 스포츠 경기 영상과 스포츠 볼 영상이 합성된 영상 콘텐츠 화면을 나타내는 도면들이다.1 is a block diagram showing the configuration of a computer graphics photorealistic image synthesizing system using a sports ball position tracking apparatus according to the present invention;
2 is a circuit diagram showing the configuration of a sports ball position tracking device shown in FIG.
3 is a view illustrating a frequency sensing pattern of the ball position tracking device shown in FIG. 2;
4 is a flowchart showing a processing procedure of a computer graphics actual image synthesizing system using a sports ball position tracking apparatus according to the present invention; and
5 to 7 are views illustrating an image content screen obtained by synthesizing a sports game image and a sports ball image in the image processing apparatus according to embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art can easily understand, the embodiments described below may be modified in various forms without departing from the concept and scope of the present invention. Where possible, the same or similar parts are represented using the same reference numerals in the drawings.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.As used herein, the meaning of "comprising" embodies a particular property, region, integer, step, operation, element, and / or component, and other specific properties, region, integer, step, operation, element, component, and / or It does not exclude the presence or addition of groups.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms defined in advance are additionally interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.
본 발명의 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템은 스포츠 볼 위치 추적 장치의 볼 위치 추적 센서를 이용하여 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수의 가변 감지 신호를 출력하고, 주파수 가변 신호를 증폭 및 필터링하며 필터링된 신호를 비교, 분석 처리하여 스포츠 볼의 이동에 따른 위치를 실시간으로 추적하고, 추적된 스포츠 볼의 영상을 스포츠 경기의 실사 영상에 합성하여 영상 콘텐츠를 제공한다.The computer graphic actual image synthesizing system of the present invention outputs a variable sensing signal of a frequency according to the movement of a sports ball using a ball position tracking sensor of a sports ball position tracking device, amplifies and filters the frequency variable signal, and filters the filtered signal. The location of the sports ball is tracked in real time by comparison and analysis processing, and the image of the sports ball is synthesized into a live image of a sports game to provide image content.
본 발명에 의하면, 스포츠 경기에서 사용되는 스포츠 볼의 위치를 추적하고, 추적된 스포츠 볼의 영상을 스포츠 경기의 실사 영상에 합성하여 제공함으로써, 스포츠 볼의 위치를 스포츠 경기의 중계 등에 실시간으로 적용하여 다양한 콘텐츠로 활용할 수 있다.According to the present invention, by tracking the position of the sports ball used in the sports event, by providing the image of the tracked sports ball to the live-action video of the sports event, by applying the position of the sports ball in real time, such as relay of the sports event It can be used for various contents.
이하에서는 도면을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용하는 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스포츠 볼 위치 추적 장치의 구성을 나타내는 회로도이며, 그리고 도 3은 도 2에 도시된 볼 위치 추적 장치의 주파수 센싱 패턴을 나타내는 도면이다.1 is a block diagram showing the configuration of a computer graphics actual image synthesizing system using a sports ball position tracking apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the sports ball position tracking apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a frequency sensing pattern of the ball position tracking device shown in FIG. 2.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템(2)은 스포츠 경기에서 사용되는 스포츠 볼의 위치를 추적하고, 추적된 스포츠 볼의 영상을 스포츠 경기의 실사 영상에 합성하여 스포츠 경기에 관련된 다양한 영상 콘텐츠를 제공한다.1 to 3, the computer graphic photorealistic image synthesizing
이를 위해 본 발명의 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템(2)은 통신망(4)과, 스포츠 볼 위치 추적 장치(100) 및 영상 처리 장치(200)를 포함한다.To this end, the computer graphic photorealistic
통신망(4)은 유선, 무선 통신망 등으로 구비될 수 있다. 통신망(4)은 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)와 영상 처리 장치(200)가 연결되고, 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)와 영상 처리 장치(200) 간에 상호 데이터 통신이 이루어지도록 구비된다.The
스포츠 볼 위치 추적 장치(100)는 스포츠 경기에서 스포츠 볼의 이동을 실시간으로 감지하여 위치를 추적하기 위하여, 도플러 레이더(doppler radar) 기술을 이용하여 주파수 가변을 감지하고, 감지된 신호를 디지털 신호 처리한다.The sports ball
스포츠 볼 위치 추적 장치(100)는 스포츠 볼(10), 볼 위치 추적 센서(110), 필터링부(120), 신호 처리부(130) 및 출력부(140)를 포함한다.The sports ball
스포츠 볼(10)은 다양한 구기 종목의 스포츠 경기에서 사용되는 것으로, 예를 들어, 축구공, 야구공, 골프공, 테니스 공 등으로 구비될 수 있다.The
볼 위치 추적 센서(110)는 스포츠 경기 중에서 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 주파수 가변을 감지하여 스포츠 볼(10)의 위치를 추적한다. 볼 위치 추적 센서(110)는 도플러 효과를 이용하여 가변된 주파수의 변화에 따라 이동하는 스포츠 볼(10)의 방향, 속도 및 거리 등을 측정할 수 있다. 볼 위치 추적 센서(110)는 펄스형과 연속파(CW)형으로 구비될 수 있으며, 이 실시예에서는 펄스형으로 구비된다. 펄스형의 볼 위치 추적 센서(110)는 하나의 안테나로 송수신이 가능하다. 볼 위치 추적 센서(110)는 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 주파수 가변을 감지하여 필터링부(120)로 주파수 가변 감지 신호를 출력한다.The ball
필터링부(120)는 볼 위치 추적 센서(110)로부터 주파수 가변 감지 신호를 받아서 신호 증폭 및 필터링하여 불필요한 잡음 신호를 제거한다.The
신호 처리부(130)는 필터링부(120)로부터 증폭 및 필터링된 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 이를 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 전후 시간 대의 디지털 신호와 비교, 분석하여 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 방향, 속도 및 거리 등을 산출하여 실시간으로 스포츠 볼(10)의 위치를 추적한다.The
그리고 출력부(140)는 통신망(4)을 통해 영상 처리 장치(200)로 실시간으로 추적된 스포츠 볼(10)의 위치에 대한 스포츠 볼 위치 정보를 출력한다.The
구체적으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)의 구성을 설명한다. 여기서 스포츠 볼(10)은 스포츠 경기에 사용되는 다양한 종류의 스포츠 볼들 중 어느 하나로 구비된다.Specifically, the configuration of the sports ball
볼 위치 추적 센서(110)는 스포츠 볼(10)의 이동에 따라 주파수의 가변을 실시간 감지한다. 이 실시예에서의 볼 위치 추적 센서(110)는 복수 개의 안테나(112)와, 하나의 안테나(112)로부터 수신된 신호들에 대응하여 주파수를 발생하는 주파수 발생기(114) 및, 다른 하나의 안테나(112)로부터 수신된 신호와 주파수 발생기(114)로부터 출력된 주파수 신호를 혼합하여 주파수 가변 감지 신호를 출력하는 주파수 혼합기(116)를 포함한다. 주파수 혼합기(116)는 주파수 가변 감지 신호를 필터링부(120)로 출력한다. 이러한 볼 위치 추적 센서(110)는 스포츠 볼(10)의 이동에 따라 감지된 주파수의 가변을 검출하여 도플러 주파수 출력 및 이동 상태에 따른 위상 신호를 출력한다.The ball
필터링부(120)는 주파수 혼합기(116)로부터 출력되는 주파수 가변 감지 신호를 받아서 신호 증폭하는 제1 증폭기(122)와, 증폭된 신호를 필터링하는 필터(124) 및, 필터링된 신호를 증폭하는 제2 증폭기(126)을 포함한다. 이러한 필터링부(120)는 볼 위치 추적 센서(110)로부터 주파수 가변 감지 신호를 받아서 신호 증폭 및 필터링하여 불필요한 잡음 신호를 제거한다.The
신호 처리부(130)는 예컨대, 디지털 신호 프로세서(DSP) 등으로 구비되어, 제2 증폭기(126)로부터 출력된 신호를 받아서 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(130)는 변환된 디지털 신호를 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 전후 시간 대의 디지털 신호와 비교, 분석하여 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 방향, 속도 및 거리 등을 산출하여 실시간으로 스포츠 볼(10)의 위치를 추적한다.The
이러한 신호 처리부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 볼 위치 추적 센서(110)에 의해 스포츠 볼(10)의 이동에 따라 주파수 가변에 대한 수직 패턴(a)과, 수평 패턴(b)을 파악하여 스포츠 볼(10)의 상대 속도와 방향을 산출할 수 있다. 뿐만 아니라, 송신 주파수가 실시간 변화하고, 수신 주파수를 확인하여 주파수의 송신 시간을 파악 가능하며, 이를 통해 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 거리를 산출할 수 있다.As shown in FIG. 3, the
그리고 출력부(140)는 예컨대, 무선 통신 모듈, 유선 통신 모듈, 인터페이스 모듈 등으로 구비되어 통신망(4)에 연결된다. 출력부(140)는 통신망(4)을 통해 신호 처리부(130)에서 산출된 스포츠 볼(10)의 속도, 방향 및 거리에 따른 스포츠 볼 위치 정보를 영상 처리 장치(200)로 제공한다.The
다시 도 1을 참조하면, 영상 처리 장치(200)는 예컨대, 퍼스널 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 스마트 폰, 태블릿 PC 등으로 구비되고, 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)로부터 실시간으로 스포츠 볼 위치 정보를 받아서 스포츠 볼 영상을 생성한다. 영상 처리 장치(200)는 생성된 스포츠 볼 영상을 스포츠 볼(10)이 사용되고 있는 스포츠 경기의 실사 영상 즉, 스포츠 경기 영상에 합성하여 제공한다. 영상 처리 장치(200)는 상술한 기능을 통해 깊이 맵(depth map) 구현, 그래픽 합성, 실시간 실사 합성 및 실감형 콘텐츠를 제공할 수 있다.Referring back to FIG. 1, the
이러한 영상 처리 장치(200)는 도면에는 도시되지 않았으나, 전형적인 하드웨어 구성 예컨대, 중앙 처리 장치, 메모리, 저장 장치, 입출력 장치, 통신 장치 등과 소프트웨어 구성 예컨대, 운영체제 프로그램, 제어 프로그램, 영상 처리 프로그램 등을 포함한다. 또 영상 처리 장치(200)는 스포츠 볼 영상을 생성하고, 스포츠 볼 영상과 스포츠 경기 영상을 합성하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 구비한다. 이러한 기능을 위한 영상 처리 장치(200)에 대한 기술은 이미 다양하게 공개되어 있으므로, 여기서는 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Although not illustrated in the drawings, the
따라서 본 발명의 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템(2)은 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)를 이용하여 이동되는 스포츠 볼의 방향, 속도 및 거리를 측정하여 실시간으로 스포츠 볼의 위치를 정확하게 인식 및 추적이 가능하고, 영상 처리 장치(200)가 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)로부터 실시간으로 스포츠 볼 위치 정보를 받아서 스포츠 볼 영상을 생성하여 스포츠 경기의 실사 영상에 합성하여 제공한다.Therefore, the computer graphic photorealistic
계속해서 본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용하는 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템의 스포츠 경기 영상과 실시간으로 위치 추적된 스포츠 볼 영상을 컴퓨터 그래픽 영상으로 합성하는 과정을 설명한다.Subsequently, a process of synthesizing a sports game image and a sports ball image tracked in real time using a computer graphic real-time image synthesizing system using a sports ball position tracking apparatus according to the present invention will be described.
즉, 도 4는 본 발명에 따른 스포츠 볼 위치 추적 장치를 이용하는 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.That is, FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the computer graphics actual image synthesizing system using the sports ball position tracking apparatus according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템(2)은 먼저, 단계 S300에서 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)에서 스포츠 볼이 인식하여 이동되면, 단계 S310에서 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)의 볼 위치 추적 센서(110)가 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 주파수의 가변을 실시간으로 감지한다.Referring to FIG. 4, the computer graphic actual
단계 S320에서 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)의 필터링부(120)가 볼 위치 추적 센서(110)로부터 주파수 가변 감지 신호가 출력되면, 이를 증폭 및 필터링하여 불필요한 잡음 신호를 제거한다. In operation S320, when the
단계 S330에서 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)의 신호 처리부(130)가 필터링부(120)로부터 증폭 및 필터링된 신호를 받아서 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 전후 시간 대의 디지털 신호와 비교, 분석하여 스포츠 볼(10)의 이동에 따른 방향, 속도 및 거리 등을 산출하여 실시간으로 스포츠 볼(10)의 위치를 추적한다. In operation S330, the
단계 S340에서 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)의 출력부(140)가 통신망(4)을 통하여 영상 처리 장치(200)로 스포츠 볼 위치 정보를 전송하도록 출력한다. 즉, 출력부(140)는 신호 처리부(130)에서 산출된 스포츠 볼(10)의 속도, 방향 및 거리에 따른 스포츠 볼 위치 정보를 생성하여 출력한다.In operation S340, the
단계 S350에서 영상 처리 장치(200)가 스포츠 볼 위치 추적 장치(100)의 출력부(140)로부터 스포츠 볼 위치 정보를 전송받아서 스포츠 볼 영상을 생성하고, 이어서 단계 S360에서 영상 처리 장치(200)가 스포츠 볼 영상을 스포츠 볼(10)이 사용되는 스포츠 경기 영상에 합성하여 스포츠 경기 관련 영상 콘텐츠를 표시 화면에 출력, 제공한다.In operation S350, the
상술한 단계 S300 내지 단계 S360들은 스포츠 경기가 진행되는 동안에 스포츠 볼(10)의 이동에 따라 실시간으로 반복 처리된다.The above-described steps S300 to S360 are repeatedly processed in real time according to the movement of the
그리고 도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 장치에서의 스포츠 경기 영상과 스포츠 볼 영상이 합성된 영상 콘텐츠 화면을 나타내는 도면들이다.5 to 7 are diagrams illustrating an image content screen in which a sports game image and a sports ball image are synthesized in an image processing apparatus according to embodiments of the present invention.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 이 실시예의 화면들은 영상 처리 장치(200)가 스마트 폰으로 구비된 것이다. 예를 들어, 스포츠 경기가 야구인 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 야구공의 구질, 속도, 이동 괘적 등이 포함되는 스포츠 볼 위치 영상을 스포츠 경기 영상 즉, 야구 경기 영상에 합성하여 출력되고, 축구인 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 선수 위치와 축구공의 방향, 이동 괘적 등이 포함되는 스포츠 볼 위치 영상을 축구 경기 영상에 합성하여 출력한다. 또 스포츠 경기가 골프인 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 골프공의 구질, 거리, 이동 괘적 등이 포함되는 스포츠 볼 위치 영상을 골프 경기 영상에 합성하여 출력한다.5 to 7, the screens of this embodiment are provided with the
이러한 영상 콘텐츠에는 스포츠 경기 영상에 스포츠 볼의 구질, 회전, 속도, 방향, 거리 등을 컴퓨터 그래픽으로 생성, 합성 및 표시하여 제공된다.Such image content is provided by generating, synthesizing, and displaying the pitch, rotation, speed, direction, distance, and the like of a sports ball in a sports game image.
따라서 본 발명의 영상 콘텐츠는 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템(2)에 의해 실시간으로 모바일, 방송, 시뮬레이션, 게임 등의 다양한 서비스를 제공할 수 있다.Therefore, the video content of the present invention can provide various services such as mobile, broadcast, simulation, game, etc. in real time by the computer graphic live
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments described in the present specification and the accompanying drawings merely illustrate some of the technical ideas included in the present invention. Therefore, since the embodiments disclosed herein are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to explain, it is obvious that the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Modifications and specific embodiments that can be easily inferred by those skilled in the art within the scope of the technical idea included in the specification and drawings of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention.
2 : 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템
4 : 통신망
10 : 스포츠 볼
100 : 스포츠 볼 위치 추적 장치
110 : 볼 위치 추적 센서
120 : 필터링부
130 : 신호 처리부
140 : 출력부
200 : 영상 처리 장치2: Computer Graphics Photorealistic Image Synthesis System
4: communication network
10: sports ball
100: sports ball position tracking device
110: Ball Position Tracking Sensor
120: filtering unit
130: signal processing unit
140: output unit
200: image processing device
Claims (1)
통신망;
스포츠 볼의 위치를 실시간 추적하여 상기 스포츠 볼의 이동에 따른 주파수 가변 감지 신호를 출력하는 적어도 하나의 볼 위치 추적 센서와, 상기 볼 위치 추적 센서로부터 출력된 주파수 가변 감지 신호를 받아서 증폭 및 필터링하는 필터링부 및 상기 필터링부로부터 출력된 신호로부터 주파수 변화를 판단하고, 판단된 주파수 변화에 대응하여 상기 스포츠 볼의 위치, 속도, 방향 및 거리를 산출하고, 산출 결과에 따라 상기 스포츠 볼의 위치를 실시간으로 추적하는 신호 처리부를 포함하는 스포츠 볼 위치 추적 장치; 및
상기 통신망을 통해 상기 스포츠 볼 위치 추적 장치와 연결되고, 상기 스포츠 볼 위치 추적 장치로부터 실시간으로 추적된 스포츠 볼의 위치에 대한 스포츠 볼 위치 정보를 받아서 스포츠 볼 영상을 생성하고, 상기 스포츠 볼 영상을 상기 스포츠 볼이 사용되는 스포츠 경기 영상에 합성하여 영상 콘텐츠를 제공하는 영상 처리 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 그래픽 실사 영상 합성 시스템. In a computer graphics live image synthesis system:
communications network;
At least one ball position tracking sensor that outputs a variable frequency detection signal according to the movement of the sport ball by real-time tracking the position of the sport ball, and filtering to amplify and filter the frequency variable detection signal output from the ball position tracking sensor A frequency change is determined from a signal output from the filtering unit and the filtering unit, and the position, speed, direction, and distance of the sports ball are calculated in response to the determined frequency change, and the position of the sports ball is measured in real time according to the calculation result. A sports ball position tracking device including a signal processing unit for tracking; And
The sports ball position tracking device is connected to the sports ball position tracking device through the communication network, receives sports ball position information on the position of the sports ball tracked in real time from the sports ball position tracking device, and generates a sports ball image. And an image processing apparatus for providing a video content by synthesizing a sports game image in which a sports ball is used. Computer Graphics Photorealistic Image Synthesis System .
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| KR1020180029632A KR20190108300A (en) | 2018-03-14 | 2018-03-14 | Computer graphic real-time video synthesis system using location tracking apparatus for sports ball and method thereof |
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| KR20130085584A (en) | 2012-01-20 | 2013-07-30 | 한양대학교 산학협력단 | Apparatus for sensing moving object and golf training system using thereof |
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| KR101741544B1 (en) | 2015-04-14 | 2017-05-30 | 이병인 | System and Method for tracing location of golf ball in real time using pilotless aircraft |
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2018
- 2018-03-14 KR KR1020180029632A patent/KR20190108300A/en unknown
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