TWI448319B - 用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置及感測方法 - Google Patents

Description

用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置及感測方法

本發明係有關於一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置及感測方法，尤其是一種其中虛擬高爾夫球場被成像並模擬且使用者所敲擊之高爾夫球的軌跡被感測裝置感測並在虛擬高爾夫球場上模擬之的虛擬高爾夫模擬裝置所用的感測裝置及感測方法。

近年來，已開發出許多裝置，在室內或在特定地方經由模擬而以互動運動遊戲的形式，讓使用者享受到受歡迎的運動遊戲，比如棒球、足球、籃球及高爾夫。

尤其是近年來，已經開發出所謂的螢幕高爾夫系統，其中當使用者揮動高爾夫球桿以敲擊安置於擊球墊上的高爾夫球時，感測器感測被敲擊的高爾夫球以抽取出移動之高爾夫球上的物理資訊，使得高爾夫球的軌跡能在虛擬高爾夫球場上被模擬，藉以讓使用者能享受到虛擬實境中的高爾夫。

為了在這類互動運動遊戲中模擬使用比如高爾夫球之球類的運動，許多研究已經被導入到許多感測系統，用於精確感測移動之高爾夫球上的物理資訊，亦即高爾夫球的移動。

例如，許多感測裝置，比如使用紅外線感測器的感測裝置、使用雷射感測器的感測裝置、使用聲波感測器的感測裝置以及使用照像感測器的感測裝置，都已經推出到市場上。許多研究已經被導入照像感測器型的感測裝置，用於獲得並分析移動高爾夫球的影像，藉以精確感測移動高爾夫球的狀態。

然而，在照像感測型的感測裝置中，具有高解析的超高速照像機對於大幅增加感測裝置成本的精確感測是必要的。另一方面，如果使用具有非常低解析及非常低速的照像機，照像機所獲得的影像品質會很低，其結果是很難從所獲得之高爾夫球桿精確抽取並分析高爾夫球，因而很難推導出移動高爾夫球之物理特性上的資訊。尤其是，很難量測高爾夫球的旋轉。

因此，本發明是著眼於上述問題而產生，並且本發明的目的在提供一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置及感測方法，其中分析藉不昂貴而具有非常低解析及速度的照像機所獲得之影像以非常精確抽取物理特性上的資訊，比如移動高爾夫球的速度、方向及高度角，尤其是其中高爾夫球桿的移動軌跡從所獲得之影像非常精確地計算，以非常精確估計高爾夫球的旋轉，並在高爾夫模擬中反應所估計的高爾夫球的旋轉，藉以在低成本下建構具有高精確性及可靠度的虛擬高爾夫模擬裝置，並進一步改善虛擬高爾夫的真實感。

依據本發明的特點，上述及其他目的可藉提供一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的而完成，該感測裝置包括：一照像單元，用於獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；以及一感測處理單元，包括一高爾夫球影像處理裝置以及一高爾夫球桿影像處理裝置，該高爾夫球影像處理裝置用於從該等圖框影像的每個圖框影像抽取高爾夫球，以獲得高爾夫球的三維座標，而該高爾夫球桿影像處理裝置用於從獲得的每個圖框影像抽取有效的移動物件，以從有效的物件計算高爾夫球桿頭的移動軌跡，藉以計算移動高爾夫球之物理特性上的資訊。

依據本發明的另一特點，提供一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，包括：一照像單元，用於獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；以及一感測處理單元，包括一高爾夫球影像處理裝置以及一高爾夫球桿影像處理裝置，該高爾夫球影像處理裝置用於經二維分析從該等圖框影像的每個圖框影像抽取高爾夫球的軌跡，藉以抽取高爾夫球的軌跡上的高爾夫球之三維座標，而該高爾夫球桿影像處理裝置用於從獲得的每個圖框影像經由二維分析抽取相對於移動物件的一匹配線條，並用於經由匹配線條的三維匹配抽取高爾夫球桿頭的移動軌跡，藉以計算移動高爾夫球之多個物理特性上的資訊。

依據本發明的另一特點，提供一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，包括：一照像單元，用於獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；以及一感測處理單元，包括一第一處理裝置以及一第二處理裝置，該第一處理裝置用於抽取並聚集個別圖框影 像之間的差異，以抽取有效的移動物件，並從所抽取的有效的物件抽取一匹配線條，而該第二處理裝置用於計算匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動軌跡。

依據本發明的另一特點，提供一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，包括：一照像單元，包括多個照像機，用於獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；以及一感測處理單元，用於經由二維分析從個別照像機所獲得的每個影像抽取相對於有效的移動物件的匹配線條，並用於經由已二維分析之匹配線條的三維匹配，抽取該匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動軌跡。

依據本發明的另一特點，提供一種用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置的感測方法，包括：連續收集擊球所進行的預設拍攝範圍的多個影像；分析所獲得的該等影像，以感測使用者是否已經敲擊高爾夫球；從高爾夫球已經由使用者敲擊的擊球時間之後的複數個圖框影像，抽取並分析高爾夫球，藉以計算移動高爾夫球的多個物理特點上的資訊；以及抽取並分析高爾夫球桿頭的移動軌跡，以估計移動高爾夫球的旋轉。

依據本發明的另一特點，提供一種用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置的感測方法，包括：獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；從所獲得的每個影像抽取有效的移動物件；匹配相對於所抽取之有效的物件的一直線條；計算匹配線條上特定部分的軌跡；以及決定所計算之軌跡作為高爾夫球桿頭的移動軌跡，藉以估計移動高爾夫球的旋轉。

現在，將參考所附圖式詳細說明依據本發明之虛擬高爾夫模擬裝置及方法以及其使用之感測裝置與感測方法的示範性實施例。

首先，將參考第1圖及第2圖說明依據本發明實施例的虛擬高爾夫模擬裝置以及其使用的感測裝置。

第1圖是顯示依據本發明實施例虛擬高爾夫模擬裝置所應用的螢幕高爾夫系統實例的示意圖，而第2圖是顯示第1圖中螢幕高爾夫系統所應用的虛擬高爾夫模擬裝置之結構的方塊圖。

如第1圖及第2圖所示，依據本發明實施例的虛擬高爾夫模擬裝置包括用於感測使用者所敲擊的高爾夫球B的感測裝置S、以及用於實現虛擬高爾夫球場之影像並依據感測裝置S的感測結果在虛擬高爾夫球場上提供高爾夫球B之軌跡的模擬影像的模擬器1，使得虛擬高爾夫模擬能進行。

如第1圖所示，依據本發明實施例的虛擬高爾夫模擬裝置所應用的螢幕高爾夫系統可配置成具有一種結構，其中擊球台110設置在提供預設大小的空間之高爾夫室2的地面上，而使用者是在擊球台110上敲擊高爾夫球B，擊球墊120設置在擊球台110的一側，而高爾夫球B安置在擊球墊120上使得使用者能在擊球台110上敲擊高爾夫球B，以及螢幕3設置在高爾夫室2的前方，從影像輸出裝置(第2圖中所示的影像輸出部30，比如光束投影機)輸出的虛擬高爾夫模擬之影像被投影到螢幕3上，而影像資訊是從模擬器1傳送至影像輸出裝置。

擊球台110及擊球墊120設置在第1圖所示的擊球板100上。另一方式是，擊球台110及擊球墊120可設置在高爾夫室2的地面上。

可設置擊球板100使得擊球板100能在向前及向後的方向上以及在左邊及右邊方向上傾斜預設角度。而且，擊球板100可連結至模擬器1，使得擊球板100可對應於目前實現的虛擬高爾夫球場的地形而傾斜。

擊球墊120可由人造草皮來形成。如第1圖所示，擊球墊120可分割成球道區121、長草區122以及沙坑區123，個別對應於真實高爾夫球場的球道、長草以及沙坑。較佳地，球道區121、長草區122以及沙坑區123被配置成使得球道區121、長草區122以及沙坑區123具有不同長度的人造草皮，或是使得球道區121、長草區122以及沙坑區123用類似於真實高爾夫球場的不同材料來形成。第1圖顯示擊球墊120包括球道區121、長草區122以及沙坑區123，然而，本發明並不受限於此。例如，擊球墊120可只包括球道區121，或可包括長草區122以及沙坑區123而與球道區121一起。

同時，如第1圖所示，感測裝置S是設置於高爾夫室2內，以感測使用者所敲擊的高爾夫球B。

亦即，如第2圖所示，感測裝置S包括照像單元50以及感測處理單元60，而照像單元50包含有複數個照像機51及52，且感測處理單元60 用於處理照像單元50所獲得的影像，藉以抽取移動高爾夫球的物理特性。

照像單元50可由用於影像感測的單一照像機或更多個照像機來構成。為了獲得移動高爾夫球B的影像並抽取高爾夫球在三維空間的座標，較佳的是配置使用二個或更多個相互協同連結之照像機51及52的立體型照像單元，如第1圖所示。

移動高爾夫球之物理特性可包括高爾夫球的速度、高爾夫球的移動方向(高爾夫球在水平方向的移動角度)、高爾夫球的高度(高爾夫球在垂直方向的移動角度)以及高爾夫球的旋轉。

感測處理單元60可包括抓取器65(請參考第3圖)、擊球偵測器70、高爾夫球影像處理裝置80以及高爾夫球桿影像處理裝置90，其中抓取器65以每個圖框為基礎依序收集照像單元50所獲得的影像，擊球偵測器70用於接收並處理抓取器65所收集的圖框影像，藉以感測擊球準備是否已經完成且擊球是否已經由使用者進行，高爾夫球影像處理裝置80用於在擊球偵測器70感測到高爾夫球已經被使用者敲擊時，處理從擊球偵測器70接收的高爾夫球之影像，藉以抽取移動高爾夫球之物理特性上的資訊，而高爾夫球桿影像處理裝置90用於從擊球偵測器70接收的影像，分析高爾夫球桿的移動軌跡，藉以抽取高爾夫球旋轉上的資訊。

而且，感測處理單元60進一步包括轉換裝置73，用於匹配照像機51及52所獲得的影像，藉以轉換每個照像機影像的二維資訊(從每個照像機抽取的資訊是二維資訊)為三維資訊，或相反地，將匹配複數個照像機影像所抽取的三維資訊轉換為二維資訊。

同時，構成依據本發明實施例虛擬高爾夫模擬裝置的模擬器1較佳地包括控制器M、資料庫10、資料處理部20以及影像輸出部30。

資料庫10儲存虛擬高爾夫模擬必要的所有資料。例如，資料庫10儲存驅動系統所必要的資料、實現虛擬高爾夫球場之影像所必要的資料、以及實現高爾夫球軌跡之模擬影像所必要的資料。

資料處理部20是進行預設影像處理以實現虛擬高爾夫球場之影像或虛擬高爾夫球場上高爾夫球軌跡之模擬影像的部件。

影像輸出部30輸出從資料處理部20接收的影像資訊到螢幕，使得使用者能看到影像。

控制器M依據感測裝置S的感測結果接收資訊，以控制所有元件的操作，比如模擬器1的資料庫10、資料處理部20以及影像輸出部30。亦即，控制器M、資料庫10以及資料處理部20的功能如同影像實現單元，用於依據感測裝置S的感測結果實現高爾夫球軌跡之模擬影像。

下文中，將參考第3圖說明第2圖所示之感測裝置S的更加詳細結構以及構成感測裝置S之個別元件的功能。

如第3圖所示，依據本發明感測裝置中資訊的傳送是以照像單元50→抓取器65→擊球偵測器70→高爾夫球影像處理裝置80及高爾夫球桿影像處理裝置90→模擬器1的次序來進行。

照像單元50拍攝預設範圍，包括設置有擊球台及擊球墊的部分，以獲得每秒數百圖框影像。

所獲得圖框影像傳送至抓取器65。抓取器65儲存從照像單元50接收的影像，並同時傳送影像至擊球偵測器70，以進行影像處理。

較佳地，擊球偵測器70是從抓取器65接收的影像找尋高爾夫球，並決定高爾夫球是否滿足預設條件，以感測擊球準備是否已經完成。而且擊球偵測器70決定高爾夫球是否從擊球準備已經完成的位置上移動，藉以感測擊球是否已經由使用者進行。

第4圖(a)至第4圖(c)顯示擊球偵測器70感測擊球是否已經由使用者進行的處理。

第4圖(a)是顯示從抓取器65傳送至擊球偵測器70的數個圖框來源影像的其中之一的示意圖。

擊球偵測器70在來源影像200中設定擊球區220，從來源影像200分離擊球區220，並從擊球區220找尋高爾夫球。此時，如第4圖(a)所示，對應於一部分或整個擊球墊120的區域可被設定為擊球區220。亦即，在擊球墊120的位置附近且高爾夫球所在的預設區域可被設定為球區220。

在第4圖(a)所示的來源影像200中，高爾夫球被安置在擊球墊120的球道區121上，且擊球偵測器70設定對應於球道區121的區域以作為擊球區220。如果高爾夫是在長草區122上，則對應於長草區122的區域可被設定成擊球區。另一方面，如果高爾夫是在沙坑區123上，則對應於沙坑區123的區域可被設定成擊球區。

以這種方式，擊球區220被分離，而且只從擊球區220來找尋高爾夫球，是比從整個來源影像找到高爾夫球時還更加快速及精確找到高爾夫球。

從分離的擊球區220找尋高爾夫球的處理可使用許多方法來進行。例如，可分析擊球區220中出現之特定物件以及預設並儲存作為高爾夫球的參考影像之高爾夫球樣板間的相似程度，而且如果其間的相似程度等於或大於預設程度，該特定物件可被決定成高爾夫球。

而且，如第4圖(b)所示，高爾夫球附近預設大小的感測區R被設定在擊球區220的影像中。感測區R較佳地被設定為具有小到足夠包含高爾夫球的大小。使用者是否敲擊高爾夫球可藉感測高爾夫球是否安置在感測區R中而被輕易決定。

結果，可從第4圖(b)所示狀態到第4圖(c)所示狀態，藉感測高爾夫球是否安置在感測區R中而感測擊球是否已經進行。

在如上所述感測到擊球已經進行時，擊球偵測器70檢查擊球已經進行之前所接收的複數個圖框影像，以確認高爾夫球何時開始移動，亦即擊球時間，並且該擊球時間的圖框影像被指定為觸發圖框。

擊球偵測器70以觸發圖框為基礎儲存擊球之前的複數個圖框影像，並傳送所儲存的該等圖框影像至高爾夫球桿影像處理裝置90，使得必要的影像處可進行。傳送至高爾夫球桿影像處理裝置90的該等影像可包括擊球時間的圖框之影像，亦即觸發圖框。

而且，擊球偵測器70以觸發圖框為基礎儲存擊球之後的複數個圖框影像，並在同時，即時傳送所儲存的該等圖框影像至高爾夫球影像處理裝置80，使得必要的影像處可進行。傳送至高爾夫球影像處理裝置80的該等影像是傳送至高爾夫球桿影像處理裝置90，使得影像處可進行。結果，高爾夫球桿影像處理裝置90接收並處理擊球之前的複數個圖框影像以及擊球之後的複數個圖框影像。

高爾夫球影像處理裝置80處理從擊球偵測器70接收的影像，以抽取高爾夫球的三維座標上的資訊，並使用所抽取的資訊計算物理特性上的資訊，比如移動高爾夫球的速度、方向及高度角。

高爾夫球桿影像處理裝置90抽取高爾夫球桿頭的移動軌跡上的資訊，並使用所抽取的資訊估計移動高爾夫球的旋轉。

由高爾夫球影像處理裝置80及高爾夫球桿影像處理裝置90所抽取的高爾夫球之物理特性上的資訊被傳送至模擬器1。模擬器1輸出模擬影像，其中高爾夫球依據所接收的資訊在虛擬高爾夫球場上移動，使得虛擬高爾夫模擬可進行。

高爾夫球影像處理裝置80基本上從照像單元50所獲得之個別圖框中的影像抽取多個高爾夫球候選者，轉換每個高爾夫球候選者的三維座標為二維座標，並分析每個高爾夫球候選者的二維軌跡，以抽取高爾夫球的最終軌跡，藉以計算移動高爾夫球的物理特性上的資訊。

亦即，如第5圖所示，高爾夫球影像處理裝置80從個別圖框相對於照像單元50所獲得之影像抽取多個高爾夫球候選者(第5圖中第1號圖框中的高爾夫球候選者1_1及1_2，第2號圖框中的高爾夫球候選者2_1及2_2，等等)，並產生高爾夫球軌跡列表，以連結相對於連續圖框影像的個別高爾夫球候選者。而且，如第6圖所示，高爾夫球影像處理裝置80相對於高爾夫球軌跡列表進行二次多項式迴歸分析，而在二維平面上以二維軌跡的形式(曲線1至曲線3)顯示高爾夫球軌跡列表，從二維軌跡依據預設條件抽取高爾夫球的最終軌跡，並抽取所抽取之高爾夫球的軌跡上個別高爾夫球的座標(最終所選取之二維軌跡上高爾夫球候選者的座標)，藉以計算移動高爾夫球的物理特性上的資訊。

第6圖是顯示依據經由二次多項式迴歸分析顯示在二維平面上的高爾夫球軌跡列表的二維軌跡的示意圖。

如上所述而抽取之某些二維軌跡可包含多種雜訊，並因而是不正確。為此，不正確的二維軌跡被移除，最後選取高爾夫球的軌跡。

例如，第6圖所示連接到地面下二次多項式迴歸分析結果所獲得的二維軌跡的其中之一是無法被視為高爾夫球的軌跡(這是因為當高爾夫球被使用者對高爾夫球揮動高爾夫球桿而敲擊時，高爾夫球不會飛穿地面，而發生連結到地面下的軌跡是因為一部分高爾夫球桿被選取為高爾夫球候選者)，因而高爾夫球的最終軌跡排除上述軌跡而被選取。

如果有多個二維軌跡留下，即使是在無法被視為高爾夫球軌跡的二維軌跡之後，則在高爾夫球移動時所發生的一般物理法則是可應用至高爾夫球的最終軌跡。

例如，當高爾夫球是朝向螢幕敲擊時，在大約5m至10m的短區段內移動的高爾夫球在水平方向上以大約均一速度且在垂直方向上以大約均一加速度移動。結果，可選取符合這種移動法則的二維軌跡，以作為高爾夫球的最終軌跡。

下文中，將參考第7圖至第14圖說明第3圖所示之高爾夫球桿影像處理裝置的結構及處理。

如第3圖所示，高爾夫球桿影像處理裝置可包括預先處理裝置91、第一處理裝置92以及第二處理裝置93。

預先處理裝置91進行許多種影像處理以輕易地從擊球感測裝置70或高爾夫球影像處理裝置80接收的影像抽取並處理高爾夫球桿的影像。以下將參考第7圖至第10圖說明預先處理裝置91所處理的影像。

第一處理裝置92抽取並聚集個別圖框影像之間的差異，以抽取多個有效的移動物件，並從所抽取的該等有效的物件，抽取多個匹配的直線條。第二處理裝置93計算每個匹配直線條的特定部分之軌跡，以作為高爾夫球桿頭的移動軌跡，藉以估計移動高爾夫球的旋轉。

更加具體而言，第一處理裝置92可包括物件抽取裝置92a及線條匹配裝置92b，其中物件抽取裝置92a係用以相對於要處理的所有圖框影像，抽取並聚集某一圖框影像以及另一圖框影像之間的差異，而抽取高爾夫球桿的一部分作為有效的物件，而線條匹配裝置92b用於相對於所抽取之有效的物件匹配一直線條。

第二處理裝置93可包括軌跡計算裝置93a以及旋轉估計裝置93b，其中軌跡計算裝置93a用於檢查線條匹配裝置92b所匹配之直線條的特定部分的座標移動，以計算移動軌跡，而旋轉估計裝置93b用於決定所計算之移動軌跡作為高爾夫球桿頭的移動軌跡，用於從移動軌跡抽取高爾夫球桿頭的移動方向，並用以由此估計高爾夫球的旋轉。

將參考第11圖至第14圖說明第一處理裝置92以及第二處理裝置93所進行的影像處理。

首先，將參考第7圖至第10圖說明高爾夫球桿影像處理裝置的預先處理裝置所進行的影像處理。

高爾夫球桿影像處理裝置處理擊球之前以及之後的多個圖框影像，計 算高爾夫球桿頭的軌跡，並由此估計高爾夫球的旋轉。圖框影像的數目可依據設定來改變。在第7圖及隨後的多個圖式中，影像處理是使用擊球之前以及之後的五個圖框影像來進行，亦即五張影像；然而本發明並不受限於此。可處理少於五張的圖框影像或多於五張的圖框影像。

第7圖所示第1號圖框至第5號圖框的影像是由照像單元的照像機所獲得，藉以獲得使用者所敲擊的高爾夫球。獲得擊球之前以及之後的五個影像。

第7圖所示第1號圖框至第5號圖框的影像是照像機所獲得的來源影像301至305。該等影像包含使用者身體的一部分(由身體表示)，高爾夫球桿(由高爾夫球桿表示)以及擊球墊(由擊球墊表示)。

高爾夫球桿影像處理裝置的主要目的在於從個別圖框的來源影像301至305只抽取高爾夫球桿部分。

為此，背景影像BI如第7圖所示提供，且差異操作在個別圖框的來源影像301至305以及背景影像BI之間進行。較佳地，背景影像BI在不同於獲得個別圖框之時間的時間獲得。

第8圖所示第1號圖框至第5號圖框的影像經由第7圖所示第1號圖框至第5號圖框之來源影像301至305以及背景影像BI之間的差異操作獲得。

亦即，第8圖所示第1號圖框的影像311可經由第1號圖框之來源影像301以及背景影像BI之間的差異操作獲得。以這種方式，獲得第8圖所示第1號圖框至第5號圖框的影像311至315。第8圖所示第1號圖框至第5號圖框的影像311至315是作為差異影像。

如第8圖所示，靜止部分(例如背景部分及高爾夫球墊部分)從第1號圖框的差異影像311至第5號圖框的差異影像315移除，而其結果留下移動部分(例如，使用者身體及高爾夫球桿的一部分；雖然使用者身體的該部分不會大幅移動，卻會有相當的移動以使得使用者身體的很大部分無法經由差異操作移除)。

上述差異影像的抽取相對於照像單元的另一照像機以相同方式所獲得之影像來進行。

從第8圖所示之個別圖框的差異影像311至315可看出，如果影像的 亮度是在差異操作期間降低，則必須增加影像的亮度。亦即，必須增加移動部分的亮度，而保持靜止部分的亮度不變。

增加移動部分的亮度而保持靜止部分的亮度不變的方法之實例如第9圖所示。

亦即，某一影像之每個像素附近的多個像素之預設數目的像素數值(對於黑白影像，像素數值是表示成亮度數值)是聚集至相對應像素。例如，如第9圖(b)及第9圖(c)所示，對應於3x3陣列之周邊像素的像素數值被聚集以校正中央像素的亮度。

假設第9圖(a)所示之影像包括35個像素，範圍從第1像素至第35像素，則對應於3x3陣列之周邊像素的像素數值相對於影像的每個像素來聚集，以校正中央像素的亮度。

亦即，假設第16號像素或第17號像素的像素數值被校正為如第9圖(b)或第9圖(c)所示，則配置在3x3陣列於第16號像素或第17號像素附近的多個像素之像素數值被聚集以校正第16號像素(第9(b)圖)或第17號像素(第9圖(c))的像素數值，使得第16號像素或第17號像素的亮度增加。以這種方式，對應於3x3陣列的多個像素數值相對於範圍從第1像素至第35像素的所有像素來聚集，以校正個別像素的像素數值。

經由上述每個像素的校正，可增加移動部分的亮度，而保持黑背景部分的像素數值幾乎不變。

第10圖所示第1號圖框至第5號圖框的校正影像321至325藉校正如第9圖所示對應於3x3陣列之多個周邊像素的像素數值至如第9圖所示相對於別差異影像311至315的中央像素來獲得。

可從第10圖所示第1號圖框至第5號圖框的校正影像321至325看出，移動部分的亮度，亦即使用者身體及高爾夫球桿部分，已經增加。

上述每個影像的每個像素的校正是相對於照像單元的另一照像機以相同方式獲得之影像來進行。

然而，第10圖所示的校正影像321至325仍包含雜訊，比如使用者身體的一部分。要由高爾夫球桿影像處理裝置所處理之影像的有效的部分，亦即有效的物件，是高爾夫球桿部分。其餘部分是雜訊。

為此，必須移除不必要部分，比如使用者身體的一部分，並只抽取有 效的物件，亦即高爾夫球桿部分。

第11圖所示，第1號物件抽取影像(331)至第5號物件抽取影像(335)是藉從第10圖所示第1號圖框至第5號圖框的校正影像321至325抽取有效的物件OB1至OB5而獲得。

亦即，第1號物件抽取影像(331)藉抽取並聚集第1號圖框的校正影像321以及其餘圖框的校正影像322至325來產生，且第2號物件抽取影像(332)藉抽取並聚集第2號圖框的校正影像322以及其餘圖框的校正影像321以及323至325來產生。以這種方式，產生第3號物件抽取影像(333)至第5號物件抽取影像(335)。

如第11圖所示，個別的物件抽取影像331至335是藉從個別圖框影像的移動部分抽取有效的物件OB1至OB5而獲得。

亦即，要處理之個別圖框影像之間的差異如上所述被聚集，而其結果是移動較小的使用者身體之一部分的影像較佳地被移除，而移動明顯較大的部分，比如高爾夫球桿，被抽取為有效的物件。

上述抽取有效的物件是相對於照像單元的另一照像機以相同方式所獲得之影像來進行。

同時，如第11圖所示，藉聚集相對應圖框之影像以及其餘圖框之影像之間差異而抽取的有效的物件OB1至OB5是不清楚到結果很難將有效的物件OB1至OB5視為高爾夫球桿的程度，因而有些不足以由此確認高爾夫球桿的移動。

為此，必須相對於有效的物件OB1至OB5匹配直線條，使得高爾夫球桿的移動能更加清楚地被確認。

雖然個別有效的物件OB1至OB5必須像高爾夫球桿以直線條的形式來顯示，但是個別有效的物件OB1至OB5在影像處理期間並不以清楚直線條的形式來顯示。為此，直線條的匹配是必要的。

隨取樣一致(random sample consensus，RANSAC))演算法可作為相對於有效的物件OB1至OB5的直線條匹配方法的實例。

亦即，構成個別有效的物件OB1至OB5的像素可具有高爾夫球桿上資訊(內層)，或與高爾夫球桿不相關的不正確資訊(外層)。具有有高爾夫球桿上資訊的多個因素是相對於包括具有這類資訊的像素之像素群組，經由 重複預設的數學模型而被預測並校正，藉以匹配直線條。

第12圖是顯示個別物件抽取影像331至335上有效的物件OB1至OB5的直線條匹配(應用RANSAC演算法)之結果所獲得之影像的示意圖。

亦即，在第12圖中，線條L1是經由有效的物件OB1的線條匹配而獲得，線條L2是經由有效的物件OB2的線條匹配而獲得，線條L3是經由有效的物件OB3的線條匹配而獲得，線條L4是經由有效的物件OB4的線條匹配而獲得，線條L5是經由有效的物件OB5的線條匹配而獲得。

上述直線條的匹配是相對於照像單元的另一照像機以相同方式所獲得之影像來進行。

同時，如上所述，當匹配線條是相對於構成照像單元的多個照像機所獲得之影像而抽取時，必須經由所抽取之結果，檢查高爾夫球桿頭是沿著何種移動軌跡而在三維空間中移動。

第13圖是顯示匹配第一照像機51及第二照像機52所獲得之影像以計算高爾夫球桿頭的移動軌跡之原理的示意圖。

在第13圖中，假設第一照像機51所獲得之影像是影像I51，影像I51的匹配線條是匹配線條L51，而在三維空間對應於第一照像機51之影像I51上匹配線條L51的平面是平面DP。而且，假設第二照像機52所獲得之影像是影像I52，且在三維空間對應於第二照像機52之影像I52上匹配線條L52的直線條是直線條DL。

如第13圖所示，找到匹配線條L51上對應的點P51，而匹配線條L51是對應於三維空間平面DP以及三維空間直線條DL的交叉點，其中平面DP是對應於第一照像機之影像I51中的匹配線條L51，而直線條DL是對應於第二照像機之影像I52中的匹配線條L52。

結果，匹配線條L52上的點P52以及匹配線條L51上對應的點P51構成一對相對應的點。

這類相對應的點被檢查，而從第12圖所示之個別匹配線條找尋對應於高爾夫球桿頭的一部分，亦即每個匹配線條的尾部。

如果每個匹配線條的尾部，亦即高爾夫球桿頭的頭部，被找到，則可抽取三維空間中頭部的座標資訊，並由此計算高爾夫球桿頭的移動軌跡。

在如上所述計算高爾夫球桿頭的移動軌跡後，必須由此估計移動高爾 夫球的旋轉。

第14圖是顯示從高爾夫球桿頭的移動軌跡估計移動高爾夫球的旋轉的原理之實例的示意圖。第14圖顯示每個圖框的高爾夫球桿頭CH的移動位置，以及據此的高爾夫球桿頭的移動軌跡TR。在第14圖中，元件符號B是表示高爾夫球。

不一定要從一開始到結束檢查高爾夫球桿頭的移動軌跡以便估計移動高爾夫球的旋轉。亦即，如第14圖所示，可在高爾夫球B附近，設定預設大小之有效的區域400，且可觀察到有效的區域400中高爾夫球桿頭CH的移動。

如果有效的區域400的大小是太小，則快速檢查是可能，但精確度會下降。另一方面，如果有效的區域400的大小是太大，則精確度改善，但檢查速度會下降。因此，較佳的是，有效的區域400的大小是考慮到上述因素而設定成適當大小。

可在有效的區域400中，從高爾夫球桿頭CH的移動軌跡TR，抽取高爾夫球桿頭CH的移動方向HD。較佳的是在擊球時，抽取高爾夫球桿頭CH的移動方向HD。

結果，在高爾夫球被敲擊後，可輕易的從高爾夫球桿頭CH的移動方向HD，估計高爾夫球具有多少的側旋或後旋。

為方便說明，第14圖顯示在平面上高爾夫球桿頭的移動方向。實際上，可抽取三維空間中高爾夫球桿頭的移動方向，並因而可輕易估計側旋或後旋。

下文中，將參考第15圖及第16圖說明依據本發明實施例用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置的感測方法。

首先，將參考第15圖以說明感測方法。當感測裝置被操作時，感測裝置連續收集進行擊球之預設派攝範圍的影像(S10)。收集處理可藉第3圖所示的抓取器65來進行。

所收集的影像被傳送至擊球感測裝置70(見第3圖)，分析所接收的影像以感測使用者是否已經敲擊高爾夫球(S11)。

在擊球感測裝置70所進行的影像分析之結果是感測到使用者已經敲擊高爾夫球時，擊球感測裝置70檢查在感測到使用者已經敲擊高爾夫球之 前的複數個圖框影像，藉以檢查高爾夫球桿敲擊高爾夫球時的真正擊球時間(S20)。

接著，擊球感測裝置70儲存擊球之前的複數個圖框影像(包括擊球時的影像)(S21)。

接著，擊球感測裝置70依序從抓取器65收集擊球之後的複數個圖框影像，並即時傳送所收集的圖框影像至高爾夫球影像處理裝置(S22)。

高爾夫球影像處理裝置相對於所接收影像進行高爾夫球處理(S30)。如果如高爾夫球的速度、方向及高度角的資訊是計算成高爾夫球處理之結果，則高爾夫球影像處理裝置傳送所計算之資訊至模擬器，而不等高爾夫球桿影像處理裝置所處理之結果(S50)。

高爾夫球桿影像處理裝置接收步驟S21中儲存的影像以及高爾夫球影像處理裝置所處理的影像，並進行高爾夫球桿處理(S40)。如果高爾夫球的旋轉資訊是計算成高爾夫球桿處理之結果，則高爾夫球桿影像處理裝置傳送所計算之高爾夫球的旋轉資訊至模擬器(S50)。

模擬器使用資訊依據高爾夫球處理結果以開始進行模擬，並在模擬期間依據高爾夫球桿處理結果以反應高爾夫球的資訊，藉以完成模擬。

下文中，將參考第16圖說明第15圖所示之高爾夫球桿處理。

當上述高爾夫球桿處理開始時，擊球之前以及之後的複數個圖框影像從擊球感測裝置及高爾夫球影像處理裝置接收(S41)。

為了從所收集之影像移除靜止部分，亦即背景影像，差異影像經由相對於另一時間所收集之影像的差異操作抽取(S42)。

為了增加經差異操作所抽取之影像中移動部分的亮度，每個像素之周邊像素的像素數值是相對於每個影像的所有像素而聚集，藉以產生先前參考第9圖所說明的影像(S43)，並因而省略其詳細說明。

在亮度已經校正的該影像被產生之後，某一圖框影像以及另一圖框影像之間的差異被抽取並聚集，藉以從每個圖框影像抽取有效的物件(包含高爾夫球桿的部分)。該處理是相對於要處理的圖框影像而進行(S44)。

有效的物件是從每個圖框影像經由步驟S44而抽取。直線條是相對於所抽取之有效的物件而匹配(S45)。

接著，三維空間中相對於複數個照像機的相同圖框影像的多個對應點 被檢查(S46)，以找尋匹配線條的特定部分(較佳的是，對應於高爾夫球桿頭的部分，可為匹配線條的一部分)，藉以辨識匹配線條的部分作為高爾夫球桿頭，並檢查該部分的座標移動，藉以計算高爾夫球桿頭的移動軌跡(S47)。

接著，高爾夫球桿頭的移動方向從所計算之高爾夫球桿頭的移動軌跡計算(S48)，且移動高爾夫球的旋轉由此來估計(S49)。

從上述說明中顯而易見的是，在依據本發明用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置及感測方法中，分析藉具有低解析且低速度的不昂貴照像機所獲得的影像，以非常精確抽取移動高爾夫球之物理特性上的資訊，比如速度、方向及高度角，尤其是其中高爾夫球桿的移動軌跡從所獲得的影像被非常精確地計算，以非常精確估計高爾夫球的旋轉，並在高爾夫模擬中反應所估計的高爾夫球的旋轉，藉以在低成本下建構具有高精確性及可靠度的虛擬高爾夫模擬裝置，並進一步改善虛擬高爾夫的真實感。

以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。

1‧‧‧模擬器

2‧‧‧高爾夫球室

3‧‧‧螢幕

10‧‧‧資料庫

20‧‧‧資料處理部

30‧‧‧影像輸出部

50‧‧‧照像單元

51‧‧‧照像機

52‧‧‧照像機

60‧‧‧感測處理單元

65‧‧‧抓取器

70‧‧‧擊球感測裝置

73‧‧‧轉換裝置

80‧‧‧高爾夫球影像處理裝置

90‧‧‧高爾夫球桿影像處理裝置

91‧‧‧預先處理裝置

92‧‧‧第一處理裝置

92a‧‧‧物件抽取裝置

92b‧‧‧線條匹配裝置

93‧‧‧第二處理裝置

93a‧‧‧軌跡計算裝置

93b‧‧‧旋轉估計裝置

100‧‧‧擊球板

110‧‧‧擊球台

120‧‧‧擊球墊

121‧‧‧球道區

122‧‧‧長草區

123‧‧‧沙坑區

200‧‧‧來源影像

220‧‧‧擊球區

301~305‧‧‧來源影像

311~315‧‧‧影像

321~325‧‧‧校正影像

331~335‧‧‧物件抽取影像

400‧‧‧有效的區域

B‧‧‧高爾夫球

BI‧‧‧背景影像

CH‧‧‧高爾夫球桿頭

DL‧‧‧直線條

DP‧‧‧平面

HD‧‧‧移動方向

I51‧‧‧影像

I52‧‧‧影像

L1~L5‧‧‧(匹配)線條

M‧‧‧控制器

OB1~OB5‧‧‧有效的物件

P51‧‧‧點

P52‧‧‧點

R‧‧‧感測區

S‧‧‧感測裝置

S10~S50‧‧‧步驟

S41~S49‧‧‧步驟

TR‧‧‧移動軌跡

本發明的上述及其他目的、特點及其他優點，可由以上的詳細說明結合所附圖式而被更加清楚了解，其中：第1圖是顯示依據本發明實施例虛擬高爾夫模擬裝置所應用的螢幕高爾夫系統之實例的示意圖；第2圖是顯示依據本發明實施例虛擬高爾夫模擬裝置之結構的方塊圖；第3圖是顯示第2圖感測裝置的詳細結構及構成感測裝置之元件的功能的示意圖；第4圖(a)是顯示照像單元所獲得的影像的示意圖，第4圖(b)是顯示從第4圖(a)所示之影像分離的感測區域，而第4圖(c)是顯示感測高爾夫球是否已經經由分離的感測區域而被敲擊的示意圖；第5圖是顯示依據本發明實施例高爾夫球影像處理裝置所抽取之個別圖框中高爾夫球候選者的示意圖；第6圖是顯示結合個別圖框中之高爾夫球候選者以顯示高爾夫球軌跡候選 者於二維平面上的示意圖；第7圖是顯示依據本發明實施例由感測裝置之高爾夫球桿影像處理裝置所收集的複數個圖框影像以及用於差異操作之背景影像的示意圖；第8圖是顯示經第7圖所示之個別圖框影像以及背景影像之間的差異操作所獲得之影像的示意圖；第9圖是顯示像素補償方法的示意圖，其中第9圖(a)為顯示影像的示意圖，而第9圖(b)及第9圖(c)為顯示從影像分離的多個部分的示意圖，而每個部分是對應到3x3陣列；第10圖是顯示依據第9圖所示原理而經第8圖所示之個別圖框影像的像素補償所獲得之影像的示意圖；第11圖是顯示藉從第10圖所示之個別圖框影像抽取有效的物件所獲得之影像的示意圖；第12圖是顯示多個直線條相對於第11圖所示個別物件而匹配之影像的示意圖；第13圖是顯示相對於第12圖所示之個別匹配線條的三維匹配原理的示意圖；第14圖是顯示經由依據第13圖所示原理而計算之高爾夫球桿頭的移動軌跡所估計的高爾夫球之旋轉的示意圖；第15圖是顯示依據本發明實施例用於虛擬高爾夫模擬的感測方法的流程圖；以及第16圖是顯示第15圖所示之高爾夫球桿處理步驟的更詳細流程圖。

1‧‧‧模擬器

50‧‧‧照像單元

65‧‧‧抓取器

70‧‧‧擊球感測裝置

73‧‧‧轉換裝置

80‧‧‧高爾夫球影像處理裝置

90‧‧‧高爾夫球桿影像處理裝置

91‧‧‧預先處理裝置

92‧‧‧第一處理裝置

92a‧‧‧物件抽取裝置

92b‧‧‧線條匹配裝置

93‧‧‧第二處理裝置

93a‧‧‧軌跡計算裝置

93b‧‧‧旋轉估計裝置

Claims (20)

1. 一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，包括：一照像單元，用於獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；以及一感測處理單元，包括：一高爾夫球影像處理裝置，用於從該等圖框影像的每個圖框影像抽取高爾夫球，以獲得高爾夫球的三維座標，以及一高爾夫球桿影像處理裝置，包括：一第一處理裝置，用於抽取並聚集個別圖框影像之間的差異，以抽取有效的移動物件，並相對於所抽取的有效的物件匹配一直線條；以及一第二處理裝置，用於計算匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動軌跡，藉以計算移動高爾夫球之物理特性上的資訊。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，其中該高爾夫球桿影像處理裝置配置以接收從該高爾夫球影像處理裝置的影像，並處理所接收的該影像，而從該高爾夫球影像處理裝置所處理之每個影像所抽取的高爾夫球已經從所接收的該影像被移除。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，進一步包括一擊球感測裝置，用於處理從該照像單元所接收的每個影像，以感測擊球是否已經由使用者進行，藉以確認擊球時間。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，其中，該高爾夫球影像處理裝置配置以接收在擊球之後從該擊球感測裝置的複數個圖框影像，並處理所接收的該等影像，以及該高爾夫球桿影像處理裝置配置以接收在擊球之前從該擊球感測裝置的複數個圖框影像、以及該高爾夫球影像處理裝置所處理的該等影像，並處理所接收的該等影像。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置， 其中該感測處理單元配置以：使用由該高爾夫球影像處理裝置所抽取的高爾夫球的三維座標，計算移動高爾夫球的多個物理特性上的資訊，而該等物理特性包括速度、方向及高度角；以及從該高爾夫球桿影像處理裝置所計算的高爾夫球桿頭的移動影像，計算包括移動高爾夫球的旋轉的多個物理特性上的資訊。
6. 依據申請專利範圍第1項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，其中該高爾夫球桿影像處理裝置進一步包括一旋轉估計裝置，用於在停止狀態下高爾夫球的一部分之附近，設定預設大小的有效區域，用於檢查在有效區域內高爾夫球桿頭的移動軌跡而抽取高爾夫球桿頭的移動方向，並用於由此估計高爾夫球的旋轉。
7. 一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，包括：一照像單元，用於獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；以及一感測處理單元，包括一高爾夫球影像處理裝置以及一高爾夫球桿影像處理裝置，該高爾夫球影像處理裝置用於經二維分析從該等圖框影像的每個圖框影像抽取高爾夫球，藉以抽取高爾夫球的軌跡上的高爾夫球之三維座標，而該高爾夫球桿影像處理裝置用於從獲得的每個圖框影像，經二維分析，抽取相對於移動物件的一匹配線條，並用於經由該匹配線條的三維匹配，抽取高爾夫球桿頭的移動軌跡，藉以計算移動高爾夫球之多個物理特性上的資訊。
8. 依據申請專利範圍第7項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，其中，該照像單元包括多個立體型驅動照像機，用於獲得複數個圖框影像，以及該高爾夫球影像處理裝置配置以從該等照像機所獲得的該等影像的每個影像找尋一高爾夫球候選者，藉以抽取高爾夫球候選者的三維座標，多項式迴歸分析二維平面上的高爾夫球候選者，並抽取及分析高爾夫球候選者的 二維軌跡，藉以抽取高爾夫球的軌跡，以及將所抽取之高爾夫球的軌跡上的高爾夫球座標轉換為三維座標。
9. 依據申請專利範圍第7項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，其中，該照像單元包括多個立體型驅動照像機，用於獲得複數個圖框影像，以及該高爾夫球桿影像處理裝置包括：一第一處理裝置，用於抽取並聚集該等照像機所獲得之個別圖框影像之間的差異，以抽取有效的移動物件，並相對於所抽取的有效的物件匹配一直線條；以及一第二處理裝置，用於檢查相對於該等照像機，三維空間中相同圖框影像的多個相對應點，藉以計算匹配線條上特定部分的三維軌跡。
10. 一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，包括：一照像單元，用於獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；以及一感測處理單元，包括一第一處理裝置以及一第二處理裝置，該第一處理裝置用於抽取並聚集個別圖框影像之間的差異，以抽取有效的移動物件，並相對於所抽取的有效的物件匹配一直線條，而該第二處理裝置用於計算匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動軌跡。
11. 依據申請專利範圍第10項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，其中，該感測處理單元進一步包括一預先處理裝置，用於從所獲得的每個影像經由差異操作移除一靜止部分，並相對於差異操作影像上的所有像素聚集多個周邊像素的預設數目的像素數值以產生一影像，以及該第一處理裝置以及該第二處理裝置使用該預先處理裝置所處理的影像進行影像處理。
12. 依據申請專利範圍第10項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，其中該第一處理裝置包括： 一物件抽取裝置，用於相對於要處理的所有圖框影像，抽取並聚集某一圖框影像以及另一圖框影像之間的差異，藉以抽取對應於高爾球桿的一部分，作為有效的物件；以及一線條匹配裝置，用於匹配相對於所抽取之有效的物件的一直線。
13. 依據申請專利範圍第12項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，其中該第二處理裝置包括：一軌跡計算裝置，用於檢查匹配線條上特定部分的座標移動，以計算移動軌跡；以及一旋轉估計裝置，用於決定所計算的移動軌跡作為高爾夫球桿頭的移動軌跡，用於從該移動軌跡抽取高爾夫球桿頭的移動方向，並由此估計高爾夫球的旋轉。
14. 一種用於虛擬高爾夫模擬裝置的感測裝置，包括：一照像單元，包括多個照像機，用於獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；以及一感測處理單元，用於經由二維分析從個別照像機所獲得的該等影像抽取相對於一有效的移動物件的一匹配線條，並用於經由已二維分析之該匹配線條的三維匹配，抽取匹配線條上特定部的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動軌跡。
15. 一種用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置的感測方法，包括：連續收集擊球所進行的預設拍攝範圍的多個影像；分析所獲得的該等影像，以感測使用者是否已經敲擊高爾夫球；從高爾夫球已經由使用者敲擊的擊球時間之後的複數個圖框影像抽取並分析高爾夫球，藉以計算移動高爾夫球的多個物理特點上的資訊(高爾夫球處理步驟)；以及抽取並分析高爾夫球桿頭的移動軌跡，以估計移動高爾夫球的旋轉(高爾夫球桿處理步驟)，其中該高爾夫球桿處理步驟包括： 抽取並聚集個別圖框影像之間的差異，以抽取有效的移動物件；匹配相對於所抽取之有效的物件的一直線條；以及計算匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動軌跡。
16. 依據申請專利範圍第15項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置的感測方法，其中該高爾夫球處理步驟包括：相對於該等圖框影像，對每個圖框抽取高爾夫球候選者；將高爾夫球候選者的三維座標轉換為二維座標，以抽取藉連結個別圖框之高爾夫球候選者所獲得的相互連結之至少一二維軌跡；以及分析該二維軌跡以抽取高爾夫球的軌跡，藉以獲得在高爾夫球的軌跡上高爾夫球的三維座標。
17. 一種用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置的感測方法，包括：獲得使用者揮動高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊之高爾夫球的複數個圖框影像；從所獲得的每個影像抽取有效的移動物件；匹配相對於所抽取之有效的物件的一直線條；計算匹配線條上特定部分的軌跡；以及決定所計算之軌跡作為高爾夫球桿頭的移動軌跡，藉以估計移動高爾夫球的旋轉。
18. 依據申請專利範圍第17項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置的感測方法，其中該抽取有效的移動物件的步驟包括：從所獲得的每個影像經由差異操作移除一靜止部分；相對於差異操作影像上的所有像素，聚集多個周邊像素的預設數目的像素數值以產生一影像；以及相對於要處理的所有圖框影像，抽取並聚集某一圖框影像以及另一圖框影像之間的差異，以抽取對應於高爾球桿的一部分，作為有效的物件。
19. 依據申請專利範圍第17項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置 的感測方法，其中，該獲得影像的步驟包括經由複數個立體型驅動照像機獲得該等圖框影像；以及該計算特定部分的軌跡的步驟包括：檢查相對於該等照像機在三維空間中相同圖框影像的多個相對應點；以及找尋匹配線條的尾部，辨識該尾部作為高爾夫球桿頭，並檢查高爾夫球桿頭的座標移動，以計算其三維軌跡。
20. 依據申請專利範圍第17項所述之用於虛擬高爾夫模擬裝置之感測裝置的感測方法，其中該估計高爾夫球的旋轉的步驟包括：在停止狀態下之高爾夫球的位置的附近設定預設大小的有效區域；檢查有效區域中高爾夫球桿頭的移動軌跡，以抽取高爾夫球桿頭的移動方向；以及從高爾夫球桿頭的移動方向估計移動高爾夫球的旋轉。