KR20210023310A - 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템 및 그 방법 - Google Patents

구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구기종목의 시합 중 공의 라인 인/아웃 판별 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 테니스, 배드민턴, 배구, 비치발리볼 등의 공이 코트 라인의 인(in)이냐 아웃(out)이냐에 따라 승자가 결정되는 구기종목에서 코트 라인에서의 공의 인/아웃을 자동으로 검출하여 판단하는, 구기종목의 시합 중 공의 라인 인/ 아웃 판별 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템은 코트 라인 및 공을 포함하는 영상정보를 수집하는 카메라부; 상기 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 초기 위치를 검출하고, 코트 라인을 검출하고, 공의 움직임을 추적하여 코트 라인 상의 공의 인(in) 또는 아웃(out)을 판독하는 판독부; 및 상기 카메라부에서 수집된 영상정보를 저장하는 녹화부;를 포함한다.
본 발명에 따른, 카메라부에서 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 초기 위치를 검출하고, 코트 라인을 검출하는 단계;상기 카메라부에서 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 움직임을 추적하는 단계; 및 검출된 상기 코트 라인의 영상정보과 추적된 상기 공의 움직임 정보를 바탕으로 코트 라인 상의 공의 인(in) 또는 아웃(out)을 판독하는 단계;를 포함한다.

Description

구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템{Reading system for judging in or out of the ball in ball game}
본 발명은 구기종목의 시합 중 공의 라인 인/아웃 판별 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 테니스, 배드민턴, 배구, 비치발리볼 등의 공이 코트 라인의 인(in)이냐 아웃(out)이냐에 따라 승자가 결정되는 구기종목에서 코트 라인에서의 공의 인/아웃을 자동으로 검출하여 판단하는, 구기종목의 시합 중 공의 라인 인/ 아웃 판별 시스템에 관한 것이다.
테니스, 배드민턴, 배구, 비치발리볼 등은 공이 코트 라인 내에 떨어지느냐 코트 라인 밖에 떨어지느냐에 따라 누가 이겼느냐를 결정하는 구기종목이다.
예컨대, 테니스 시합 중에 가장 많이 발생하는 문제가 코트 내의 인/아웃에 대한 판단 시비이다. 테니스 동호인 설문조사 및 테니스 관련 뉴스 기사 등에도 코트 라인에 대한 시비가 압도적으로 많음을 알 수 있다. 테니스 동호인 대회나 일부 공식 토너먼트 대회의 경우에도, 경기중 라인 판정에 대하여 '셀프 저지'(Self judge, 심판이 없는 경기에서 시합 당사자끼리 인/아웃에 대한 판정) 진행으로 인한 시합 결과의 승복에 대해서 악영향을 미친다. 상대방의 멘탈을 무너뜨리고 시합의 흐름을 반전시키기 위한 목적으로 악의적으로 라인 시비를 습관적으로 발생시키는 사람들이 있는바 '셀프 저지'로는 승부 판단에 한계가 있다. 또한, 경기마다 심판을 배정한 경우에도 라인 시비에 대하여 정확한 판단을 내리는 것이 어려운 경우가 발생하는 것도 사실이다. 실제 테니스 경기에 필요한 심판은 총 11명이다. 한쪽 코드당 5명(양쪽사이드 라인 2명, 센터라인 1명, 엔드라인 1명, 서비스라인 1명) 및 체어 엄파이어 1명의 총 11명이다. '셀프 저지'는 동호회 대회뿐만 아니라 공식 토너먼트에서 채용되는 방식으로 8강전 또는 4강전부터 로빙엠파이어를 두는 정도이다.
현재 남자프로 테니스(ATP) 등에서는 인-아웃 판정에 "호크아이"시스템을 도입하고 있는 실정이다. 주심을 제외한 선심이 사라지고 3대의 카메라가 공의 궤적을 추적하다가 공이 나가면 "아웃"음성을 출력하는 방식이다. 호크아이 도입 비용은 약 8만달러(약 9천만원) 정도로 아주 고가이며, 이의 운영을 위해서도 3~4명의 인력이 필요한 실정이다.
따라서, 테니스 등의 공의 코트 라인의 인/아웃에 따라 승자가 결정되는 구기종목에서 라인 시비를 줄이면서도 간단하고 간편하게 사용할 수 있는 라인 판독 시스템에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0031111호(2019.03.25)
본 발명의 목적은 테니스 등의 공의 코트 라인의 인/아웃에 따라 승자가 결정되는 구기종목에서 인/아웃에 대한 판단 오류를 줄여 라인 시비를 줄이면서도 간단하고 간편하게 사용할 수 있는, 구기종목의 시합 중 공의 라인 인/아웃 판별 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템은 코트 라인 및 공을 포함하는 영상정보를 수집하는 카메라부; 상기 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 초기 위치를 검출하고, 코트 라인을 검출하고, 공의 움직임을 추적하여 코트 라인 상의 공의 인(in) 또는 아웃(out)을 판독하는 판독부; 및 상기 카메라부에서 수집된 영상정보를 저장하는 녹화부;를 포함한다.
본 발명에 따른, 카메라부에서 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 초기 위치를 검출하고, 코트 라인을 검출하는 단계; 상기 카메라부에서 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 움직임을 추적하는 단계; 및 검출된 상기 코트 라인의 영상정보과 추적된 상기 공의 움직임 정보를 바탕으로 코트 라인 상의 공의 인(in) 또는 아웃(out)을 판독하는 단계;를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 공의 초기 위치 검출은 템플릿 매칭에 의한 공 모형 검출과 공 색 변환을 통해서 이루어진다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 코트 라인의 검출은 경기장 칼라 영상정보를 그레이(gray) 영상으로 변환한 후, 흰색(white) 라인만을 검출하는 과정을 통해서 이루어진다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 공의 움직임 추적은 칼만 필터를 사용하여 수집된 영상정보의 차영상 추출을 통하여 이루어진다.
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 구기종목의 시합 중 공의 라인 인/아웃 판별 시스템은 장치의 구성이 간단하여 가격이 저렴하면서도 코트 라인의 검출과 공의 추적이 완벽하게 이루어짐으로 공의 인/아웃에 대한 정확한 판단을 제공하여 라인 시비에 대한 문제를 근본적으로 해결할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템이 설치된 경기장 내의 배치도.
도 2는 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템의 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템의 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템의 코트 라인 검출하는 과정을 보여주는 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템의 공 색상에 대한 후처리 전후의 영상을 보여주는 예시도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템이 설치된 경기장 내의 배치도이다.
도 1을 참조하면, 공이 코트 라인의 인(in)이냐 아웃(out)이냐에 따라 승자가 결정되는 구기종목 중에서 테니스를 예로 들어, 테니스 코트를 도시한다.
테니스 코트의 라인 외곽에 4개의 본 발명의 인/아웃 판별 시스템이 설치된 모습을 도시한다. 본 발명의 구기종목의 시합 중 공의 라인 인/아웃 판별 시스템은 코트 라인에서의 인/아웃을 자동으로 검출하여 판단하는 시스템으로서, 도면에서 4개의 기기를 설치하였으나, 그 이하 또는 그 이상도 설치될 수 있음은 물론이다. 본 발명의 기기가 2개 이상 설치된 경우에는 기기가 서로 연동되어 공의 인/아웃을 판단할 수 있음으로, 하나의 기기만이 설치된 경우보다 보다 정확하게 공의 인/아웃 판단이 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템은 카메라부(10), 판독부(20), 녹화부(30), 전원부(40)로 이루어진다.
카메라부(10)는 경기장에 대한 영상정보, 공에 대한 영상정보 등을 수집하는 부분이다. 즉, 코트 라인에 대한 영상정보와 공에 대한 영상정보를 수집하는 부분이다. 카메라부(10)는 도시된 바와 같이 몸체 상부에 별도로 형성될 수도 있으나, 몸체 내부의 일측에 형성될 수 있음은 물론이다. 다양한 디자인에 의해 그 형상과 모양은 변화될 수 있다.
판독부(20)는 상기 카메라부(10)에 의해 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 초기 위치를 검출하고, 코트 라인을 검출하고, 공의 움직임을 추적하여 코트 라인 상의 공의 인(in) 또는 아웃(out)을 판독하는 부분이다. 판독부(20)는 몸체 내에 형성된다.
녹화부(30)는 상기 카메라부에서 수집된 영상정보 뿐만아니라 판독부에서 판단의 근거가 되는 영상정보 등 수집된 영상정보를 저장하는 부분이다. 상기 판독부와 상기 녹화부는 모두 몸체 내에 설치되면, 하나의 보드(board) 내에 형성될 수 있음은 물론이다.
전원부(40)는 상기 카메라부, 상기 판독부, 상기 녹화부 등 판독 시스템에 전원을 공급하는 부분이다. 외부의 상시전원을 사용할 수도 있으나, 충전식 밧데리를 사용하여 전원을 공급할 수도 있음은 물론이다.
몸체의 하부에는 이동의 편리성을 위해 바퀴가 설치되고, 안정적인 고정을 위해 받침대가 설치된다. 그러나, 반드시 이러한 물리적 구조에 한정되는 것을 아니다.
도 3은 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템의 순서도이다.
본 발명의 공의 라인 인/아웃 판별 시스템은 경기 코트의 라인을 카메라부로 촬영할 수 있는 위치에 설치되어 카메라부를 통해서 코트 영상정보, 공의 영상정보를 수집한다.
도 3을 참조하면, 먼저, 카메라부에서 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 초기 위치를 검출한다(S100).
공에 대한 정확한 검출을 위하여 공 모형 검출과 공 색 변환을 수행하여 동시에 만족하는 객체에 대하여 공으로 판단하고 공의 추적을 위한 초기 위치를 제공하는 것이다.
공 모형 검출은 템플릿 매칭(templet matching)을 이용하는 데, 템플릿 매칭은 원본 이미지에서 특정 이미지를 찾는 것으로, 공에 대한 영상이 원형에 가까운 모형을 가지는 객체들에 대하여 모형 검출을 시도하여 공으로 판단하게 된다.
공 색 변환은 초기 공에 대한 추적을 정확히 하기 위해서 색상변환을 수행한다. 조도와 노이즈에 대한 영향을 덜 받는 장점이 있는 HSV(Hue saturation valve) 색상을 사용한다. 즉, RGB(red green blue) 색상을 HSV(Hue saturation valve) 색상으로 변환한다. 이에 따라, 공의 추적을 위한 공의 초기 위치를 제공하게 된다.
다음으로, 카메라부에서 수집된 영상정보를 바탕으로 코트 라인을 검출한다(S200).
코트 라인의 검출은 경기장 칼라 영상정보를 그레이(gray) 영상으로 변환한 후, 흰색(white) 라인만을 검출하는 과정을 통해서 이루어진다.
카메라부에서 수집된 영상을 칼라 영상임으로 이 칼라 영상을 먼저 그레이(gray) 영상으로 변환한다. 경기장의 코트 라인의 색상이 흰색인 관계로 그레이 영상으로 변환된 영상정보에서 흰색만을 필터링함으로써 코트 라인만을 검출하게 되는 것이다.
공의 초기 위치 검출과 코트라인 검출은 동시에 또는 순서가 서로 바뀌어서 수행될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 상기 카메라부에서 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 움직임을 추적한다(S300).
즉, 앞서 공모형 검출과 공 색 변환을 통해 공의 초기 위치를 파악하고, 계속적인 카메라 영상정보를 바탕으로 공의 움직임을 추적하게 된다.
상기 공의 움직임 추적은 칼만 필터를 사용하여 수집된 영상정보의 차영상 추출을 통하여 이루어진다. 차영상 추출은 전(前) 영상과 현재 영상의 연산(빼기)을 통해서 이루어진다.
다음으로, 코트 라인 상의 공의 인/아웃을 판단한다(S400).
즉, 검출된 상기 코트 라인의 영상정보과 추적된 상기 공의 움직임 정보를 바탕으로 코트 라인 상의 공의 인(in) 또는 아웃(out)을 판독한다.
상기와 같은 과정을 통해서, 테니스, 배드민턴, 배구, 비치발리볼 등의 볼이 코트 라인의 인(in)이냐 아웃(out)이냐에 따라 승자가 결정되는 구기종목에서 코트 라인에서의 공의 인/아웃을 자동으로 검출하여 판별하게 되는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템의 코트 라인 검출하는 과정을 보여주는 예시도이다.
도 4의 (a)는 카메라부로 촬영한 경기장의 칼라 영상의 예이며, 도 4의 (b)는 (a)의 칼라영상을 그레이 영상으로 변환후 흰색 픽셀만을 검출하여 흰색 라인으로 검출한 이미지를 도시한다.
도 4에서와 같이, 경기장 칼라영상에서 그레이 영상으로 변환한 후, 흰색부분만을 검출함으로써, 완벽하게 코트 라인을 검출하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템의 공 색상에 대한 후처리 전후의 영상을 보여주는 예시도.
도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 공 색상에 대한 후처리 변환 이전의 영상을 도시하며, 도 5의 (b)는 공 색상에 대한 후처리 변환 후의 영상을 도시한다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 코트 라인이 흰색이고 공 색 또한 작은 영상 및 빠른 스피드에 따라서 흰색으로 보일 수 있음에 따라 추적된 공에 대해서 색변환을 수행하면, 코트 라인 근처에서 공에 대한 가독성을 좋게 한다. 이에 따라 코트 라인에 대한 공의 인(in) 또는 아웃(out)을 판별할 수 있는 것이다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
10: 카메라부
20: 판독부
30: 녹화부
40: 전원부

Claims (8)

  1. 코트 라인 및 공을 포함하는 영상정보를 수집하는 카메라부;
    상기 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 초기 위치를 검출하고, 코트 라인을 검출하고, 공의 움직임을 추적하여 코트 라인 상의 공의 인(in) 또는 아웃(out)을 판독하는 판독부; 및
    상기 카메라부에서 수집된 영상정보를 저장하는 녹화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공의 초기 위치 검출은 템플릿 매칭에 의한 공 모형 검출과 공 색 변환을 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 코트 라인의 검출은 경기장 칼라 영상정보를 그레이(gray) 영상으로 변환한 후, 흰색(white) 라인만을 검출하는 과정을 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공의 움직임 추적은 칼만 필터를 사용하여 수집된 영상정보의 차영상 추출을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템.
  5. 카메라부에서 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 초기 위치를 검출하고, 코트 라인을 검출하는 단계;
    상기 카메라부에서 수집된 영상정보를 바탕으로 공의 움직임을 추적하는 단계; 및
    검출된 상기 코트 라인의 영상정보과 추적된 상기 공의 움직임 정보를 바탕으로 코트 라인 상의 공의 인(in) 또는 아웃(out)을 판독하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 공의 초기 위치 검출은 템플릿 매칭에 의한 공 모형 검출과 공 색 변환을 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 코트 라인의 검출은 경기장 칼라 영상정보를 그레이(gray) 영상으로 변환한 후, 흰색(white) 라인만을 검출하는 과정을 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 공의 움직임 추적은 칼만 필터를 사용하여 수집된 영상정보의 차영상 추출을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 구기종목의 시합 중 공의 라인 인 아웃 판별 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117858312A (zh) * 2024-01-15 2024-04-09 西南科大四川天府新区创新研究院 智慧球场的控制方法、系统以及可读存储介质

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KR20190031111A (ko) 2017-09-15 2019-03-25 주식회사 뉴딘콘텐츠 가상 테니스 시뮬레이션 시스템, 이에 이용되는 센싱장치 및 센싱방법

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