KR20240028879A - 게이트볼 움직임 분석시스템 및 분석방법 - Google Patents

게이트볼 움직임 분석시스템 및 분석방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 게이트볼 움직임 분석시스템 및 분석방법을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 타격되어 이동하는 게이트볼의 영상 정보를 획득하기 위한 카메라; 상기 카메라에서 획득된 영상 정보를 바탕으로 게이트볼의 움직임 정보를 획득하기 위한 분석부; 및 상기 분석부에서 획득된 게이트볼의 움직임 정보를 표시하기 위한 표시부를 포함하고, 상기 분석부는, HSV 색상 모델을 이용하여 상기 카메라에서 획득된 영상 정보의 프레임마다 게이트볼의 색상 영역을 검출하는 영상처리부; 상기 영상처리부에서 프레임마다 검출된 게이트볼의 색상 영역으로부터 게이트볼의 외곽선을 검출하는 외곽선검출부; 및 상기 외곽선검출부에서 프레임마다 검출된 게이트볼의 외곽선의 위치를 비교하여 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 측정하는 움직임측정부를 포함하는 특징을 개시한다.

Description

게이트볼 움직임 분석시스템 및 분석방법{GATEBALL MOVEMENT ANALYSIS SYSTEM AND ANALYSIS METHOD}
본 발명은 게이트볼 움직임 분석시스템 및 분석방법에 관한 것으로, 상세하게는 카메라를 이용하여 타격된 게이트볼의 이동속도 및 이동방향 등의 움직임을 신속하고 정확하게 제시할 수 있는 게이트볼 움직임 분석시스템 및 분석방법에 관한 것이다.
게이트볼(Gateball)은 T자 모양의 막대기로 공을 타격하여 경기장 내의 3개의 게이트를 통과시킨 다음 골폴에 맞히는 구기 스포츠이다. 게이트볼은 고령층을 비롯하여 큰 체력부담 없이 즐길 수 있는 스포츠라는 점이 강조되면서 점차 인지도가 넓혀지고 있다.
이처럼 해마다 다양한 대회가 개최되는 등 게이트볼의 인지도가 넓혀짐에 따라 화합이나 친선을 다지는 목적에서 시합과 경쟁에 의하여 참가자마다의 실력 향상이 요구되고 있다.
한편, 대중 스포츠로 자리 매김한 골프의 경우는 골프를 시작하는 초심자나 필드에 나가기 전의 숙련자들이 실내 골프연습장을 이용하여 충분한 연습을 수행할 수 있지만, 게이트볼의 경우는 마땅히 연습할 수 있는 공간이나 장치의 마련이 마비하여 오로지 필드에서 실전 경기만으로 이루어지고 있다.
또한, 필드에서 이루어지는 실전 경기를 반복적으로 수행하더라도 본인이 타격한 게이트볼의 움직임에 대한 정확한 분석과 이에 대한 피드백을 정확하게 알 수 없기 때문에 반복된 실전 경기에도 불구하고 뚜렷한 실력 향상을 가져오지 못하는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허공보 제0977335호(2010.08.20. 공고)
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는 카메라를 이용하여 타격된 게이트볼의 이동속도 및 이동방향 등의 움직임을 신속하고 정확하게 실시간으로 제시할 수 있는 게이트볼 움직임 분석시스템 및 분석방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템은 타격되어 이동하는 게이트볼의 영상 정보를 획득하기 위한 카메라; 상기 카메라에서 획득된 영상 정보를 바탕으로 게이트볼의 움직임 정보를 획득하기 위한 분석부; 및 상기 분석부에서 획득된 게이트볼의 움직임 정보를 표시하기 위한 표시부를 포함한다.
이때, 상기 분석부는 HSV 색상 모델을 이용하여 상기 카메라에서 획득된 영상 정보의 프레임마다 게이트볼의 색상 영역을 검출하는 영상처리부; 상기 영상처리부에서 프레임마다 검출된 게이트볼의 색상 영역으로부터 게이트볼의 외곽선을 검출하는 외곽선검출부; 및 상기 외곽선검출부에서 프레임마다 검출된 게이트볼의 외곽선의 위치를 비교하여 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 측정하는 움직임측정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템에 있어서, 상기 영상처리부는 상기 카메라에서 획득된 영상 정보에서 상기 HSV 색상 모델에서 설정된 임계값 범위에 포함되는 영역은 백색으로 하고, 임계값 범위에 포함되지 않는 나머지 영역은 흑색으로 이진화 처리할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템에 있어서, 상기 외곽선검출부는 검출된 상기 외곽선과 미리 저장된 게이트볼의 직경을 비교하여 상기 외곽선의 노이즈를 제거하고, 상기 외곽선의 중심점을 교차하는 가로직경 및 세로직경을 동일해지도록 보정하여, 게이트볼의 실제 형상에 상응하는 원형의 외곽선을 추출하는 외곽선보정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템에 있어서, 상기 움직임측정부는 상기 외곽선검출부에서 검출된 상기 외곽선의 중심좌표를 검출하고, 복수의 프레임에서 검출된 중심좌표들의 시간별 위치변화로부터 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 계산할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석방법은 타격되어 이동하는 게이트볼의 영상을 획득하는 촬영단계; 획득된 게이트볼의 영상 정보를 바탕으로 게이트볼의 움직임 정보을 획득하는 분석단계; 및 획득된 게이트볼의 움직임 정보를 표시하는 표시단계를 포함한다.
이때, 상기 분석단계는 HSV 색상 모델을 이용하여 획득된 영상 정보의 프레임마다 게이트볼의 색상 영역을 검출하는 영상처리단계; 영상 정보의 프레임마다 검출된 게이트볼의 색상 영역으로부터 게이트볼의 외곽선을 검출하는 외곽선검출단계; 및 영상 정보의 프레임마다 검출된 게이트볼의 외곽선의 위치를 비교하여 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 측정하는 움직임측정단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 간편한 카메라의 영상 정보만을 이용하여 게이트볼의 이동속도 및 이동방향 등의 움직임을 정확하고 신속하게 측정하고 이를 사용자에게 실시간 피드백하여 줌으로써, 게이트볼에 처음 입문하는 초심자뿐만 아니라 대회를 앞둔 숙련자가 게이트볼을 올바르게 타격하는 훈련에 집중할 수 있고, 반복된 훈련으로 게이트볼의 숙련도를 크게 높일 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템을 나타낸 전체 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템을 나타낸 블록 예시도이다.
도 3은 원기둥 모양의 HSV 색상 모델을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상처리부를 통하여 프레임별 이진화 처리된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석방법을 나타낸 블록 흐름도이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템을 나타낸 전체 예시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템을 나타낸 블록 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템은 카메라(100), 분석부(200) 및 표시부(300)를 포함한다.
먼저, 본 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템은 필드에 나가지 않고 가정 등 실내에서 게이트볼의 타격 훈련을 수행할 수 있도록 한 것으로, 게이트볼 경기장의 인조잔디 바닥과 상응하는 인조잔디가 덮힌 간이패드(2)를 제공한다.
즉, 간이패드(2)의 설정 위치에 놓인 게이트볼을 사용자가 T바(1)로 타격하면, 카메라(100)는 타격되어 이동하는 게이트볼을 촬영하고, 분석부(200)는 카메라(100)에서 촬영된 게이트볼의 영상 정보를 바탕으로 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 획득하며, 표시부(300)는 분석부(200)를 통하여 획득된 게이트볼의 이동속도 및 이동방향에 대한 결과값을 사용자게 표시해줄 수 있다.
구체적으로, 카메라(100)는 사용자에 의하여 타격되어 이동하는 게이트볼의 영상 정보를 촬영할 수 있다. 카메라(100)는 게이트볼의 이동방향에 대하여 전방 또는 상측에 배치될 수 있다. 카메라(100)에서 촬영된 영상 정보는 분석부(200)로 전송될 수 있다.
분석부(200)는 카메라(100)에서 획득된 영상 정보를 바탕으로 게이트볼의 움직임 정보를 획득할 수 있다.
분석부(200)는 영상처리부(210), 외곽선검출부(230) 및 움직임측정부(250)를 포함할 수 있다.
영상처리부(210)는 카메라(100)에서 획득된 영상 정보로부터 게이트볼의 색상 영역을 검출해낼 수 있다.
영상처리부(210)는 HSV 색상 모델을 이용하여 영상 정보의 프레임에 존재하는 게이트볼의 색상 영역을 검출해낼 수 있다.
도 3은 원기둥 모양의 HSV 색상 모델을 나타낸 예시도이다.
도 3을 참조하면, HSV 색상 모델은 색조(Hue)와 채도(Saturation) 및 명도(Value)의 3가지로 구분되는 색 특성마다의 좌표를 이용하여 대상물의 색상 분포를 측정하는 공지된 영상처리기술로서, 색조(H) 요소는 가시광선 스펙트럼을 고리 모양으로 배치한 색상환에서 가장 파장이 긴 빨강을 0도(혹은 360도)으로 하였을 때 상대적인 배치 각도를 의미하며 색깔의 종류를 판단하는 요소이다. 채도(S) 요소는 색상의 가장 진한 상태를 100%로 하였을 때의 진한 정도를 나타낸다. 예컨대 0이면 그레이(Gray)색, 255이면 가장 선명한 색을 의미하며 색의 선명도를 판단하는 요소이다. 채도(V) 요소는 흰색이나 빨간색 등을 100%로, 검은색을 0%로 하였을 때 밝은 정도를 나타내며, 값이 작을수록 어둡고 값이 클수록 밝음을 의미한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 영상처리부를 통하여 프레임별 이진화 처리된 상태를 나타낸 도면이다.
먼저, 카메라(100)에서 촬영된 영상 정보는 영상처리부(210)를 통하여 각 프레임별로 BGR 색상 모델로 변환될 수 있고, 각 프레임별 BGR 색상 모델은 다시 OpenCV의 Convert 함수를 이용하여 HSV 색상 모델로 변환될 수 있다. 예컨대, 파란색(Blue)은 (255,0,0)에서 (120,255,255), 녹색(Green)은 (0,255,0)에서 (60,255,255), 붉은색(Red)은 (0,0,255)에서 (0,255,255)의 값으로 변환될 수 있다.
여기서, HSV 색상 모델을 이용한 특정 색 추출은 주변 환경에 영향을 많이 받기 때문에 HSV 색상 모델로 변환할 때 보다 명확한 색 구분을 위하여 별도의 임계값을 설정할 필요가 있다.
예컨대, 영상처리부(210)는 카메라(100)에서 획득된 영상 정보에서 HSV 색상 모델에서 설정된 임계값 범위에 포함되는 영역은 백색으로 하고, 임계값 범위에 포함되지 않는 나머지 영역은 흑색으로 하는 이진화 처리 과정을 거칠 수 있다. 이에 따라, 각 프레임별로 백색 처리된 게이트볼만의 색상 영역을 검출해낼 수 있다.
여기서, 붉은색 게이트볼의 경우, HSV 색상 모델에서 색조(H) 성분의 임계값은 35 내지 179로, 채도(S) 성분의 임계값은 114 내지 255로, 명도(V) 성분의 임계값은 10 내지 255로 설정될 수 있다.
또한, 백색 게이트볼의 경우, HSV 색상 모델에서 색조(H) 성분의 임계값은 0 내지 179로, 채도(S) 성분의 임계값은 0 내지 69로, 명도(V) 성분의 임계값은 196 내지 255로 설정될 수 있다.
붉은색 및 힌색 게이트볼의 색상 영역을 결정하기 위한 기준이 되는 임계값은 OpenCV의 inRange 함수를 이용하여 설정될 수 있다.
외곽선검출부(230)는 영상처리부(210)에서 프레임마다 검출된 게이트볼의 색상 영역의 외곽선을 검출할 수 있다. 외곽선검출부(230)는 OpenCV의 FindContours 함수를 이용하여 게이트볼의 색상 영역의 외곽선을 검출해낼 수 있다.
또한, 외곽선검출부(230)는 외곽선보정부를 포함할 수 있다.
외곽선보정부는 앞서 게이트볼의 색상 영역으로부터 검출된 외곽선과 미리 저장된 게이트볼의 직경을 비교하여 외곽선을 보정할 수 있다. 즉, 검출된 외곽선과 미리 저장된 게이트볼의 직경을 오버랩하여 검출된 외곽선의 불필요한 노이즈를 필터링하여 제거할 수 있다.
또한, 외곽선보정부는 외곽선의 중심점을 교차하는 가로직경 및 세로직경이 동일해지도록 보정하여 실제 게이트볼의 형상에 상응하는 원형의 외곽선을 추출할 수 있다. T바에 의하여 타격된 게이트볼의 초기 영상은 실제 원형이 아닌 타격력에 의하여 찌그러진 영상이 검출될 수 있고, 혹은 이동속도에 따라 이동방향으로 길게 늘어진 타원 형상의 영상이 검출될 수 있다. 따라서, 검출된 외곽선의 중심점을 교차하는 가로직경 및 세로직경이 동일해지도록 보정해줌으로써 실제 게이트볼의 형성에 상응하는 원형의 외곽선을 추출할 수 있다.
움직임측정부(250)는 외곽선검출부(230)에서 프레임마다 검출된 게이트볼의 외곽선 위치를 비교하여 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 측정할 수 있다.
움직임측정부(250)는 외곽선검출부(230)에서 검출된 외곽선의 중심좌표를 검출하고, 복수의 프레임에서 검출된 중심좌표들의 시간별 위치변화로부터 실제 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 계산할 수 있다.
표시부(300)는 분석부(200)에서 획득된 게이트볼의 움직임 정보를 표시해줄 수 있다. 표시부(300)는 분석부(200)에 획득된 게이트볼의 이동속도 및 이동방향에 대한 결과값을 다양한 컨텐츠로 사용자에게 제시할 수 있다. 도 1에서와 같이, 표시부(300)는 터치 입력이 가능한 디스플레이 패널로 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석방법은 전술한 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석시스템에 의하여 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석방법을 나타낸 블록 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 게이트볼 움직임 분석방법은 촬영단계(S100), 분석단계(S200) 및 표시단계(S300)를 포함할 수 있다.
촬영단계(S100)는 카메라(100)를 이용하여 타격되어 이동하는 게이트볼의 영상을 획득하는 단계이다.
분석단계(S200)는 카메라(100)에서 획득된 영상 정보를 바탕으로 게이트볼의 움직임 정보를 획득하는 단계이다.
분석단계(S200)는 영상처리단계(S210), 외곽선검출단계(S220) 및 움직임측정단계(S230)를 포함할 수 있다.
영상처리단계(S210)는 HSV 색상 모델을 이용하여 획득된 영상 정보의 프레임마다 게이트볼의 색상 영역을 검출하는 단계이다.
영상처리단계(S210)는 카메라(100)에서 획득된 영상 정보에서 HSV 색상 모델에서 설정된 임계값 범위에 포함되는 영역은 백색으로 하고, 임계값 범위에 포함되지 않는 나머지 영역은 흑색으로 이진화 처리할 수 있다. 이때, 붉은색 게이트볼의 경우, HSV 색상 모델에서 색조(H) 성분의 임계값은 35 내지 179로, 채도(S) 성분의 임계값은 114 내지 255로, 명도(V) 성분의 임계값은 10 내지 255로 설정될 수 있다. 또한, 백색 게이트볼의 경우, HSV 색상 모델에서 색조(H) 성분의 임계값은 0 내지 179로, 채도(S) 성분의 임계값은 0 내지 69로, 명도(V) 성분의 임계값은 196 내지 255로 설정될 수 있다.
외곽선검출단계(S220)는 영상처리단계(S210)에서 검출된 게이트볼의 색상 영역으로부터 게이트볼의 외곽선을 검출하는 단계이다.
외곽선검출단계(S220)는 검출된 외곽선과 미리 저장된 게이트볼의 직경을 비교하여 외곽선의 노이즈를 제거할 수 있고, 외곽선의 중심점을 교차하는 가로직경 및 세로직경이 동일해지도록 보정하여, 실제 게이트볼의 형상에 상응하는 원형의 외곽선을 추출할 수 있다.
움직임측정단계(S230)는 외곽선검출단계(S220)에서 검출된 게이트볼의 외곽선의 위치를 비교하여 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 측정하는 단계이다.
움직임측정단계(S230)는 외곽선검출단계(S220)에서 검출된 게이트볼의 외곽선의 중심좌표를 먼저 검출하고, 복수의 프레임에서 검출된 중심좌표들의 시간별 위치변화로부터 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 계산할 수 있다.
표시단계(S300)는 획득된 게이트볼의 움직임 정보를 표시하는 단계이며, 분석단계(S200)에서 획득된 게이트볼의 이동속도 및 이동방향에 대한 결과값을 표시부(300)를 통하여 다양한 컨텐츠로 사용자에게 제시할 수 있다.
표시부(300)에서 표시되는 다양한 결과값을 기반으로 사용자는 게이트볼 타격 동작을 수정하면서 타격된 게이트볼이 올바른 방향과 속도로 진행할 수 있도록 하는 훈련에 집중할 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
100: 카메라
200: 분석부
210: 영상처리부
230: 외곽선검출부
250: 움직임측정부
300: 표시부

Claims (5)

  1. 타격되어 이동하는 게이트볼의 영상 정보를 획득하기 위한 카메라;
    상기 카메라에서 획득된 영상 정보를 바탕으로 게이트볼의 움직임 정보를 획득하기 위한 분석부; 및
    상기 분석부에서 획득된 게이트볼의 움직임 정보를 표시하기 위한 표시부를 포함하고,
    상기 분석부는,
    HSV 색상 모델을 이용하여 상기 카메라에서 획득된 영상 정보의 프레임마다 게이트볼의 색상 영역을 검출하는 영상처리부;
    상기 영상처리부에서 프레임마다 검출된 게이트볼의 색상 영역으로부터 게이트볼의 외곽선을 검출하는 외곽선검출부; 및
    상기 외곽선검출부에서 프레임마다 검출된 게이트볼의 외곽선의 위치를 비교하여 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 측정하는 움직임측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트볼 움직임 분석시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상처리부는,
    상기 카메라에서 획득된 영상 정보에서 상기 HSV 색상 모델에서 설정된 임계값 범위에 포함되는 영역은 백색으로 하고, 임계값 범위에 포함되지 않는 나머지 영역은 흑색으로 이진화 처리하는 것을 특징으로 하는 게이트볼 움직임 분석시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외곽선검출부는,
    검출된 상기 외곽선과 미리 저장된 게이트볼의 직경을 비교하여 상기 외곽선의 노이즈를 제거하고, 상기 외곽선의 중심점을 교차하는 가로직경 및 세로직경을 동일해지도록 보정하여, 게이트볼의 실제 형상에 상응하는 원형의 외곽선을 추출하는 외곽선보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트볼 움직임 분석시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 움직임측정부는,
    상기 외곽선검출부에서 검출된 상기 외곽선의 중심좌표를 검출하고, 복수의 프레임에서 검출된 중심좌표들의 시간별 위치변화로부터 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 계산하는 것을 특징으로 하는 게이트볼 움직임 분석시스템.
  5. 타격되어 이동하는 게이트볼의 영상을 획득하는 촬영단계;
    획득된 게이트볼의 영상 정보를 바탕으로 게이트볼의 움직임 정보을 획득하는 분석단계; 및
    획득된 게이트볼의 움직임 정보를 표시하는 표시단계를 포함하고,
    상기 분석단계는,
    HSV 색상 모델을 이용하여 획득된 영상 정보의 프레임마다 게이트볼의 색상 영역을 검출하는 영상처리단계;
    영상 정보의 프레임마다 검출된 게이트볼의 색상 영역으로부터 게이트볼의 외곽선을 검출하는 외곽선검출단계; 및
    영상 정보의 프레임마다 검출된 게이트볼의 외곽선의 위치를 비교하여 게이트볼의 이동속도 및 이동방향을 측정하는 움직임측정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트볼 움직임 분석방법.
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