KR20220146736A

KR20220146736A - 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템

Info

Publication number: KR20220146736A
Application number: KR1020210053030A
Authority: KR
Inventors: 정영란
Original assignee: 정영란
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-11-02
Also published as: KR102567199B1

Abstract

본 발명은 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행하는 공과 전등의 불빛으로 바닥면에 형성된 공의 그림자를 촬영하는 제1 단계, 촬영되는 영상 이미지에서 공의 그림자가 나아간 방향을 분석하여 공중으로 비행하는 공의 X, Y 좌표를 인식하는 제2 단계, 카메라의 좌표와 전등의 좌표를 기준으로 공과 공 그림자의 위치 좌표값을 삼각 측량하여 공의 Z 좌표값을 계산하는 제3 단계, 제1 단계 내지 상기 제3 단계를 반복적으로 수행하여 공중을 비행하는 공의 3차원 좌표를 측정 저장하는 제4 단계, 카메라에 의해 촬영되는 각 이미지 프레임의 시간 간격과 각 이미지에서 공의 위치 차이를 이용하여 공의 방위각과 발사각을 계산하는 제5 단계, 카메라에 의해 촬영되는 영상에서, 이웃하는 촬영되는 프레임을 비교하여 픽셀의 위 치 변화가 있는지 확인하여, 공의 타격과 클럽의 진행방향을 추정하는 제6단계, 클럽의 진행방향과 공의 방위각 차이 그리고 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 제7 단계, 공의 상하각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 제8 단계; 및 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적을 계산하여, 스크린상에 표시하는 제9 단계로 구성된다.

Description

3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템{golf simulation system using 3D information}

본 발명은 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 취득한 골프 클럽의 진행 방향(각도)과 사이드스핀과 백스핀을 포함하는 공의 3차원정보를 근거로 골프공의 궤적을 계산하여 가상 골프 코스에서의 골프공 궤적 시뮬레이션을 정확하게 구현할 수 있는 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템에 관한 것이다.

최근 야구, 축구, 농구, 그리고 골프 등과 같은 인기 스포츠 경기를 실내나 특정 장소에서 시뮬레이션을 통해 인터랙티브 스포츠 게임(Interactive Sports Game)의 형태로 즐길 수 있도록 하는 여러 가지 다양한 장치들에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

특히, 최근에는 이른바 스크린 골프 시스템이 등장하여 사용자가 골프 클럽을 들고 골프 스윙을 함에 따라 타격 매트에 놓인 볼을 타격하면 감지장치가 이를 감지하여 이동하는 골프공의 물리적 특성을 추출하고 이를 바탕으로 가상의 골프코스에서 볼의 궤적이 시뮬레이션되도록 함으로써, 사용자가 가상 현실상에서 골프를 즐길 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있다.

이와 같은 인터랙티브 스포츠 게임에서 골프공 등의 볼을 이용하는 스포츠에 대한 시뮬레이션이 이루어지도록 하기 위해 운동하는 볼의 움직임에 대한 물리적 정보를 정확하게 감지하기 위한 각종 감지시스템에 대한 연구개발이 매우 활발하게 진행되고 있다.

예컨대, 적외선 센서를 이용한 감지장치, 레이저 센서를 이용한 감지장치, 음향 센서를 이용한 감지장치, 그리고 카메라 센서를 이용한 감지장치 등 다양한 감지 방식이 등장하고 있으며, 운동하는 볼의 상태를 정확하게 감지하기 위하여 운동하는 볼에 대한 이미지를 취득하여 분석하는 카메라 센서 방식의 감지장치에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

또한, 종래의 IR 센서 골프 시스템은, 조명으로서 할로겐 전구를 사용하고, 공의 전방, 즉 스크린을 향하는 공의 전방에 2열로 배열되는 두 개의 IR 센서모듈만을 이용하여, 타격으로 인해 공중을 비행하는 공을 감지하여 인식하고 있으나, 이 경우 공의 비행을 단순히 2열로 배열된 두 개의 IR 센서모듈로만 두 번만 감지하기 때문에 공의 비행 감지가 연속적으로 반복적으로 이루어지지 않아 공의 비행정보와 함께 클럽에 대한 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

특히, IR 센서 모듈의 해상도가 낮아, IR 센서모듈에 의해 감지되는 정보를 기초로 하는 클럽이나 공의 진행방향, 공의 속도, 회전 등에 대한 정보 역시 정확도가 낮다는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 타격으로 인해 공중을 비행하는 골프공의 영상 이미지의 해상도를 높여 정밀한 정보를 취득하여 가상 골프 코스에서의 골프공의 궤적을 정확하게 계산할 수 있는 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은, 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행하는 공과 전등의 불빛으로 바닥면에 형성된 공의 그림자를 촬영하는 제1 단계; 촬영되는 영상 이미지에서 공의 그림자가 나아간 방향을 분석하여 공중으로 비행하는 공의 X, Y 좌표를 인식하는 제2 단계; 카메라의 좌표와 전등의 좌표를 기준으로 공과 공 그림자의 위치 좌표값을 삼각 측량하여 공의 Z 좌표값을 계산하는 제3 단계; 상기 제1 단계 내지 상기 제3 단계를 반복적으로 수행하여 공중을 비행하는 공의 3차원 좌표를 측정 저장하는 제4 단계; 카메라에 의해 촬영되는 각 이미지 프레임의 시간 간격과 각 이미지에서 공의 위치 차이를 이용하여 공의 방위각과 발사각을 계산하는 제5 단계; 상기 카메라에 의해 촬영되는 영상에서, 이웃하는 촬영되는 프레임을 비교하여 픽셀의 위치 변화가 있는지 확인하여, 공의 타격과 클럽의 진행방향(각도)을 추정하는 제6단계; 상기 클럽의 진행방향과 공의 방위각 차이, 그리고 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 제7 단계; 상기 공의 상하각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 제8 단계; 및 상기 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적을 계산하여, 스크린상에 표시하는 제9 단계로 구성되는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 방법에 의 해 달성된다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 상기 제1 단계는, 촬영된 영상에서 마름모꼴로 촬영되는 타격 영역의 이미지를 직사각형의 이미지로 보정 처리하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 제4 단계는, 공의 3차원 좌표들이 직선이 되도록 보정하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 제6 단계는, 상기 카메라에 의해 촬영되는 영상에서 첫 번째와 두 번째 프레임을 시작으로 이어지는 이웃하는 프레임과 비교하여 차이가 있는 픽셀을 감지 기록하는 단계; 및 상기 단계에서의 픽셀의 차이를 분석하여 공의 타격과 클럽의 진행방향(각도)을 계산하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 제1 단계 이전에 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라와 전등에 대한 위치 정보를 입력하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 단계는, 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 단계; 공의 시작 위치를 기준점으로 전등의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 단계; 카메라가 공의 시작 위치를 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 카메라를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 단계; 및 공의 시작위치와 타격 영역의 모서리 위치를 기준으로 카메라의 기준 위치, 시야각, 렌즈의 곡률을 보정할 값을 얻는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 카메라에 의해 촬영된 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행하는 공과 전등의 불빛으로 바닥면에 형성된 공의 그림자에 대한 영상이 입력되는 영상 입력부; 상기 영상 입력부를 통해 입력되는 영상 이미지에서 공의 그림자가 나아간 방향을 분석하여 공중으로 비행하는 공의 X, Y 좌표를 인식하는 공 X, Y 좌표 인식부; 상기 카메라의 좌표와 전등의 좌표를 기준으로 공과 공 그림자의 위치 좌표값을 삼각 측량하여 공의 Z 좌표값을 계산하는 공 Z 좌표 인식부; 상기 공의 X, Y, Z 좌표를 연속적으로 인식 및 계산하여, 공중을 비행하는 공의 3차원 좌표를 측정 저장하는 3차원 좌표 측정부; 상기 영상 입력부를 통해 입력되는 영상의 각 이미지 프레임의 시간 간격과 각 이미지에서 공의 위치 차이를 이용하여 공의 방위각과 발사각을 포함하는 공의 비행정보를 계산하는 비행정보 계산부; 상기 영상 입력부를 통해 입력되는 영상에서, 이웃하는 촬영되는 프레임을 비교하여 픽셀의 위치 변화가 있는지 확인하여, 공의 타격과 클럽의 진행방향을 추정하는 타격과 클럽 진행방향 확인부; 상기 클럽의 진행방향과 공의 방위각 차이, 그리고 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 사이드스핀 시뮬레이션부; 상기 공의 상하각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 백스핀 시뮬레이션부; 및 상기 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적을 계산하여, 프로젝트 구동 제어부를 매개로 스크린상에 표시하는 골프공 궤적 계산부로 구성되는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템에 의해 달성된다.

본 발명의 하나의 측면에 의하면, 상기 영상 입력부는, 촬영된 영상에서 마름모꼴로 촬영되는 타격 영역의 이미지를 직사각형의 이미지로 보정 처리하는 이미지 보정 처리부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 공의 3차원 좌표들이 직선이 되도록 보정하는 3차원 좌표 보정부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 타격과 클럽 진행방향 확인부는, 상기 영상 입력부를 통해 입력되는 영상에서 첫 번째와 두 번째 프레임을 시작으로 이어지는 이웃하는 프레임과 비교하여 차이가 있는 픽셀의 위치 변화를 감지 기록하는 픽셀 위치 변화 감지부; 및 상기 픽셀 위치 변화 감지부에서의 픽셀의 위치 변화의 차이를 분석하여 공의 타격과 클럽의 진행방향을 계산하는 분석 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라와 전등에 대한 위치 정보를 입력하는 입력부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 입력부는, 상기 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 카메라 위치정보 입력부; 상기 공의 시작 위치를 기준점으로 전등의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 전등 위치정보 입력부; 상기 공의 시작 위치를 카메라가 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 카메라를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 타격 영역 정보 입력부; 및 상기 공의 시작위치와 타격 영역의 모서리 위치를 기준으로 카메라의 기준 위치, 시야각, 렌즈의 곡률을 보정할 값을 얻는 보정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 높은 해상도의 카메라에 의해 촬영된 영상으로부터 취득한 골프 클럽의 진행 방향과 사이드스핀과 백스핀을 포함하는 공의 3차원정보를 근거로 골프공의 궤적을 계산하여 골프공 궤적 시뮬레이션을 구현함으로써, 정밀도 높은 정보를 취득하여 가상 골프 코스에서의 골프공의 궤적을 정확하게 계산할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 의한 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템의 구성도이다.
도 1b는 도 1a에 개시된 카메라와 전등의 설치상태를 보인 도면이다.
도 2는 도 1a에 개시된 입력부의 상세 구성도이다.
도 3은 도 1a에 개시된 골프공 궤적 시뮬레이션부의 상세 구성도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1a의 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템에 의해 골프 가상 코스에서 골프공 궤적의 시뮬레이션 과정을 보여주는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 의한 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템의 구성도, 도 1b는 도 1a에 개시된 카메라와 전등의 설치상태를 보인 도면이다.

도 1a 및 도 1b에 의하면, 본 발명의 실시예에 의한 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템은, 천장에 위치하여 비행하는 공을 촬영하는 고해상도의 카메라(100), 높은 조도의 할로겐 전등(200), 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라(100)와 전등(200)에 대한 위치 정보를 입력하는 입력부(300), 카메라(100)에 의해 촬영되는 골프 클럽과 공에 대한 영상을 분석하여, 가상 골프 코스에서의 골프 시뮬레이션을 위한 공의 궤적 데이터를 계산하는 골프공 궤적 시뮬레이션부(400), 가상 골프 코스와 공의 궤적을 표시하기 위한 프로젝트의 구동을 제어하는 프로젝트 구동 제어부(500), 및 골프 가상 코스와 골프공의 움직임이 표시되는 스크린(600)으로 구성된다.

위 실시예에서, 영상 입력부(410)는, 촬영된 영상에서 마름모꼴로 촬영되는 타격 영역의 이미지를 직사각형의 이미지로 보정 처리하는 이미지 보정 처리부(411)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 실시예는, 골프 매트(2)의 시작위치에 놓인 골프공(1)의 수직 상단의 천장에 할로겐 등과 같은 전등(200)이 배치되고, 골프공 궤적 시뮬레이션부(400)를 포함하는 키오스크와 연결된 카메라(100)가 전등(200)과 일정간격을 두고 배치된다.

도 2는 도 1a에 개시된 입력부의 상세 구성도이다.

도 2에 의하면, 도 1a에 개시된 입력부(300)는, 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라(100)의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 카메라 위치정보 입력부(310), 공의 시작 위치를 기준점으로 전등(200)의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 전등 위치정보 입력부(320), 공의 시작 위치를 카메라(100)가 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 카메라(100)를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 타격 영역 정보 입력부(330) 및 공의 시작위치와 타격 영역의 모서리 위치를 기준으로 카메라의 기준 위치, 시야각, 렌즈의 곡률을 보정할 값을 얻는 보정부(340)로 구성된다.

도 3은 도 1a에 개시된 골프공 궤적 시뮬레이션부의 상세 구성도이다.

도 3에 의하면, 도 1a에 개시된 골프공 궤적 시뮬레이션부(400)는, 카메라(100)에 의해 촬영된 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행하는 공과 전등(200)의 불빛으로 바닥면에 형성된 공의 그림자에 대한 영상이 입력되는 영상 입력부(410), 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 영상 이미지에서 공의 그림자가 나아간 방향을 분석하여 공중으로 비행하는 공의 X, Y 좌표를 인식하는 공 X, Y 좌표 인식부(420), 카메라(100)의 좌표와 전등(200)의 좌표를 기준으로 공과 공 그림자의 위치 좌표값을 삼각 측량하여 공의 Z 좌표값을 계산하는 공 Z 좌표 인식부(430), 공의 X, Y, Z 좌표를 연속적으로 인식 및 계산하여, 공중을 비행하는 공의 3차원 좌표를 측정 저장하는 3차원 좌표 측정부(440), 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 영상의 각 이미지 프레임의 시간 간격과 각 이미지에서 공의 위치 차이를 이용하여 공의 속도, 방위각과 발사각을 포함하는 공의 비행정보를 계산하는 비행정보 계산부(450), 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 영상에서, 이웃하는 촬영되는 프레임을 비교하여 픽셀의 위치 변화가 있는지 확인하여, 공의 타격과 클럽의 진행방향을 확인하는 타격과 클럽 진행방향 확인부(460), 골프 클럽의 진행방향과 공의 방위각 차이, 그리고 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 사이드스핀 시뮬레이션부(470), 공의 상하각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 백스핀 시뮬레이션부(480), 및 상기 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적을 계산하여, 프로젝트 구동 제어부(500)를 매개로 스크린(600)상에 표시하는 골프공 궤적 계산부(490)로 구성된다.

위 실시예에서, 공의 3차원 좌표들이 직선이 되도록 보정하는 3차원 좌표 보정부(441)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

위의 실시예에서, 타격과 클럽 진행방향 확인부(460)는, 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 영상에서 첫 번째와 두 번째 프레임을 시작으로 이어지는 이웃하는 프레임과 비교하여 차이가 있는 픽셀의 위치 변화를 감지 기록하는 픽셀 위치 변화 감지부(461) 및 픽셀 위치 변화 감지부(461)에서의 픽셀의 위치 변화의 차이를 분석하여 공의 타격과 클럽의 진행방향을 계산하는 분석 계산부(462)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 4a 및 도4b는 도 1a에 개시된 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템에 의해 골프 가상 코스에서 골프공 궤적의 시뮬레이션 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 4a 및 도 4b에 의하면, 가상 스크린 골프, 즉 골프 가상 코스에서의 골프공 궤적 시뮬레이션을 실행하기에 앞서, 사용자는 공(골프공)을 골프 매트 위의 시작 위치(tee)에 배치한다(S1).

이어서, 사용자는 공의 시작 위치(tee)를 기준으로 측면 상단(천장)에 카메라(100)를 배치(S2)한다. 위의 실시예에서 언급한 측면 상단이 아닌 후면 상단(천장)에 배치하거나 골프공 시뮬레이션부(400)를 포함하는 키오스크에 배치할 수 있다. 이때 하단에서 언급되는 할로겐 전등(200)과의 거리는 카메라(100)에 장착된 렌즈에 따라 변동 가능한데, 본 발명의 실시예에서는 카메라(100)와 전등(200)의 거리를 1미터를 예로 설명한다. 또한, 할로겐 전등(200)(또는 적외선이 강한 LED 전구)은 공의 직상방, 즉 대략 3미터 높이의 천장에 배치(S3)한다.

카메라(100)와 할로겐 전등(200)을 배치한 후 사용자는 공의 시작 위치를 기준점으로 하는 카메라(100)의 위치에 대한 X(좌우), Y(전후), Z(상하) 좌표값을 입력(S4)한다. 또한, 사용자는 카메라(100)의 위치좌표와 함께 할로겐 전등(200)의 위치에 대한 대한 X(좌우), Y(전후), Z(상하) 좌표값을 입력(S5)한다.

천장에 위치한 카메라(100)가 공을 지향하도록 조정한 상태에서, 사용자는 공으로 타격 영역, 즉 타격 매트에 대응하는 직사각형을 만들고, 카메라(100)를 통해 기준점을 확인하여 입력한 뒤 직사각형의 가로값과 세로값을 입력(S6)한다. 여기서, 직사각형은 공의 위치를 기준점으로 전후좌우로의 거리는 대략 20 cm로 할 수 있다.

이때, 골프공 궤적 시뮬레이션부(400)는 공의 시작 위치와, 타격 영역, 즉 타격 매트의 각 모서리를 기준점으로 하여, 카메라(100)의 기준 위치, 시야각, 렌즈의 곡률을 보정할 값을 얻는다(S7).

이렇게 천장에 위치한 카메라(100)는 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중을 비행하는 공의 영상과 함께 전등(200) 불빛으로 바닥면에 형성된 공의 그림자를 촬영한 영상을 영상 입력부(410)를 통해 공 X, Y 좌표 인식부(420), 비행정보 계산부(450) 및 타격 및 클럽 진행방향 확인부(460)에 각각 입력한다(S8).

이때, 카메라(100)에 의해 촬영되는 영상에서 타격 영역이 원근과 시야각에 의해 마름모꼴로 촬영되는데, 이를 이미지 처리를 통해 직사각형의 이미지로 보정 처리(S9)함으로써, 후방으로 입력되는 영상이 지면을 직상방향에서 촬영한 것처럼 보여질 수 있다.

이어서, 공 X, Y 좌표 인식부(420)는 영상 입력부(410)를 통해 영상 이미지에서 공의 그림자가 나아간 방향을 분석하여 공중으로 비행하는 공의 X, Y 좌표를 인식(S10)하고, 공 Z 좌표 인식부(430)는 카메라(100)의 좌표와 전등(200)의 좌표를 기준으로 공과 공 그림자의 위치 좌표값을 삼각 측량하여 공의 Z 좌표값을 계산한다(S11).

위 단계 S8 내지 단계 S11을 반복적으로 수행한 결과가 공급되는 공 3차원 좌표 측정부(400)는 공중을 비행하는 공의 3차원 좌표를 측정 저장한다(S12). 이때, 공 3차원 좌표 측정부(400)는 공의 3차원 좌표들을 직선이 되도록 보정(S13)한다.

이어서, 카메라(100)에 의해 촬영되는 영상이 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 비행 정보 계산부(450)는 영상의 각 이미지 프레임의 시간 간격과 각 이미지에서 공의 위치 변화의 차이를 이용하여 공의 방위각과 발사각을 계산(S14)한다. 또한, 타격 및 클럽 진행방향 확인부(460)는 카메라(100)에 의해 촬영되는 영상에서, 이웃하는 촬영되는 프레임을 비교하여 픽셀의 위이 변화가 있는지 확인하여, 공의 타격과 클럽의 진행방향을 추정(S15)한다.

보다 상세하게는, 타격 및 클럽 진행방향 확인부(460)는 카메라(100)에 의해 촬영되는 영상에서 첫 번째와 두 번째 프레임을 시작으로 이어지는 이웃하는 프레임과 비교하여 차이가 있는 픽셀을 감지 기록하고, 그리고 기록되 픽셀의 차이를 분석하여 공의 타격과 클럽의 진행방향을 추정한다.

이어서, 사이드스핀 시뮬레이션부(470)는 클럽의 진행방향과 공의 방위각 차이, 그리고 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션(S16)하고, 백스핀 시뮬레이션부(480)는 공의 상하각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션(S17)한다.

그리하면, 골프공 궤적 계산부(490)는 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적 데이터를 계산하여, 프로젝트 구동 제어부(500)를 통해 스크린(600)상에 가상 골프 코스와 함께 공의 궤적을 표시한다(S18).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 구조들은 본 발명의 기술 사상으로부터 벗어나는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 카메라 200 : 전등
300 : 입력부 400 : 골프공 궤적 시뮬레이션부
410 : 영상 입력부 411 : 이미지 보정 처리부
420 : 공 X, Y 좌표 인식부 430 : 공 Z 좌표 인식부
440 : 공 3차원 좌표 측정부 450 : 비행정보 계산부
460 : 타격 및 클럽 진행방향 확인부 470 : 사이드스핀 시뮬레이션부
480 : 백스핀 시뮬레이션부 490 : 골프공 궤적 계산부
500 : 프로젝트 구동 제어부 600 : 스크린

Claims

타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행하는 공과 전등의 불빛으로 바닥면에 형성된 공의 그림자를 촬영하는 제1 단계;
촬영되는 영상 이미지에서 공의 그림자가 나아간 방향을 분석하여 공중으로 비행하는 공의 X, Y 좌표를 인식하는 제2 단계;
카메라의 좌표와 전등의 좌표를 기준으로 공과 공 그림자의 위치 좌표값을 삼각 측량하여 공의 Z 좌표값을 계산하는 제3 단계;
상기 제1 단계 내지 상기 제3 단계를 반복적으로 수행하여 공중을 비행하는 공의 3차원 좌표를 측정 저장하는 제4 단계;
카메라에 의해 촬영되는 각 이미지 프레임의 시간 간격과 각 이미지에서 공의 위치 차이를 이용하여 공의 방위각과 발사각을 계산하는 제5 단계;
상기 카메라에 의해 촬영되는 영상에서, 이웃하는 촬영되는 프레임을 비교하여 픽셀의 위이 변화가 있는지 확인하여, 공의 타격과 클럽의 진행방향을 추정하는 제6단계;
상기 클럽의 진행방향과 공의 방위각 차이 그리고 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 제7 단계;
상기 공의 상하각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 제8 단계; 및
상기 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적을 계산하여, 스크린상에 표시하는 제9 단계
로 구성되는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계는,
촬영된 영상에서 마름모꼴로 촬영되는 타격 영역의 이미지를 직사각형의 이미지로 보정 처리하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 방법.
제1항에 있어서,
상기 제4 단계는, 공의 3차원 좌표들이 직선이 되도록 보정하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 방법.
제1항에 있어서,
상기 제6 단계는,
상기 카메라에 의해 촬영되는 영상에서 첫 번째와 두 번째 프레임을 시작으로 이어지는 이웃하는 프레임과 비교하여 차이가 있는 픽셀을 감지 기록하는 단계; 및
상기 단계에서의 픽셀의 차이를 분석하여 공의 타격과 클럽의 진행방향을 계산하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계 이전에 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라와 전등에 대한 위치 정보를 입력하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 방법.
제5항에 있어서,
상기 단계는,
공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 단계;
공의 시작 위치를 기준점으로 전등의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 단계;
카메라가 공의 시작 위치를 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 카메라를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 단계; 및
공의 시작위치와 타격 영역의 모서리 위치를 기준으로 카메라의 기준 위치, 시야각, 렌즈의 곡률을 보정할 값을 얻는 단계
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 방법.
카메라(100)에 의해 촬영된 타격으로 인해 기준점(tee)에서 공중으로 비행하는 공과 전등(200)의 불빛으로 바닥면에 형성된 공의 그림자에 대한 영상이 입력되는 영상 입력부(410);
상기 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 영상 이미지에서 공의 그림자가 나아간 방향을 분석하여 공중으로 비행하는 공의 X, Y 좌표를 인식하는 공 X, Y 좌표 인식부(420);
상기 카메라(100)의 좌표와 전등(200)의 좌표를 기준으로 공과 공 그림자의 위치 좌표값을 삼각 측량하여 공의 Z 좌표값을 계산하는 공 Z 좌표 인식부(430);
상기 공의 X, Y, Z 좌표를 연속적으로 인식 및 계산하여, 공중을 비행하는 공의 3차원 좌표를 측정 저장하는 3차원 좌표 측정부(440);
상기 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 영상의 각 이미지 프레임의 시간 간격과 각 이미지에서 공의 위치 차이를 이용하여 공의 방위각과 발사각을 포함하는 공의 비행정보를 계산하는 비행정보 계산부(450);
상기 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 영상에서, 이웃하는 촬영되는 프레임을 비교하여 픽셀의 위치 변화가 있는지 확인하여, 공의 타격과 클럽의 진행방향을 확인하는 타격과 클럽 진행방향 확인부(460);
상기 클럽의 진행방향과 공의 방위각 차이 그리고 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 사이드스핀(sidespin)을 시뮬레이션하는 사이드스핀 시뮬레이션부(470);
상기 공의 상하각과 미리 설정된 데이터를 기준으로 공의 백스핀(backspin)을 시뮬레이션하는 백스핀 시뮬레이션부(480); 및
상기 공의 백스핀, 사이드스핀, 방위각 및 발사각을 근거로 공의 궤적을 계산하여, 프로젝트 구동 제어부(500)를 매개로 스크린(600)상에 표시하는 골프공 궤적 계산부(490)
로 구성되는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템.
제7항에 있어서,
상기 영상 입력부(410)는,
촬영된 영상에서 마름모꼴로 촬영되는 타격 영역의 이미지를 직사각형의 이미지로 보정 처리하는 이미지 보정 처리부(411)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템.
제7항에 있어서,
공의 3차원 좌표들이 직선이 되도록 보정하는 3차원 좌표 보정부(441)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템.
제7항에 있어서,
상기 타격과 클럽 진행방향 확인부(460)는,
상기 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 영상에서 첫 번째와 두 번째 프레임을 시작으로 이어지는 이웃하는 프레임과 비교하여 차이가 있는 픽셀의 위치 변화를 감지 기록하는 픽셀 위치 변화 감지부(461); 및
상기 픽셀 위치 변화 감지부(461)에서의 픽셀의 위치 변화의 차이를 분석하여 공의 타격과 클럽의 진행방향을 계산하는 분석 계산부(462)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템.
제7항에 있어서,
공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라(100)와 전등(200)에 대한 위치 정보를 입력하는 입력부(300)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템.
제11항에 있어서,
상기 입력부(300)는,
상기 공의 시작 위치(tee)를 기준점으로 카메라(100)의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 카메라 위치정보 입력부(310);
상기 공의 시작 위치를 기준점으로 전등(200)의 위치에 대한 X, Y, Z 좌표값을 입력하는 전등 위치정보 입력부(320);
상기 공의 시작 위치를 카메라(100)가 지향하는 상태에서, 공으로 시작 위치를 기준점으로 타격 영역에 대응하는 직사각형을 만들고 카메라(100)를 통해 기준점을 확인하여, 타격 영역의 가로 및 세로값을 입력하는 타격 영역 정보 입력부(330); 및
상기 공의 시작위치와 타격 영역의 모서리 위치를 기준으로 카메라의 기준 위치, 시야각, 렌즈의 곡률을 보정할 값을 얻는 보정부(340)
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 3차원 정보를 이용한 골프 시뮬레이션 시스템.