TWI598141B - 開球檢測裝置與開球檢測方法 - Google Patents

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Description

開球檢測裝置與開球檢測方法
本發明涉及一種開球檢測裝置和一種開球檢測方法。
傳統上，用於測量高爾夫球等球類飛行參數的技術不勝枚舉。例如，日本未審查專利申請公佈說明書(PCT申請譯文)(編號：2014-500078)[專利文獻1]、日本未審查專利申請公佈說明書(編號：2002-315858)[專利文獻2]、日本未審查專利申請公佈說明書(編號：2003-786)[專利文獻3]、日本未審查專利申請公佈說明書(編號：2005-529339)[專利文獻4]、日本未審查專利申請公佈說明書(編號：平7-159117)[專利文獻5]和日本未審查專利申請公佈說明書(編號：平11-206942)[專利文獻6]均介紹了飛行參數測量系統。
[引用列表]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本未審查專利申請公佈說明書(PCT申請譯文)(編號：2014-500078)
[專利文獻2]日本未審查專利申請公佈說明書(編號：2002-315858)
[專利文獻3]日本未審查專利申請公佈說明書(編號：2003-786)
[專利文獻4]日本未審查專利申請公佈說明書(編號：2005-529339)
[專利文獻5]日本未審查專利申請公佈說明書(編號：Hei 7-159117)
[專利文獻6]日本未審查專利申請公佈說明書(編號：Hei 11-206942)
然而，在現有技術中，在球停止位置前方設置有檢測區域(範圍)，當球通過檢測區域時，開始測量球的飛行參數。因此，前提是在球的前面設有檢測裝置，以形成檢測區域。通過此種方式，例如，當球手開球(擊球)時，球可能在不經過檢測區域的情況下與檢測裝置發生碰撞，從而對檢測裝置造成損壞。
另一方面，當測量球的飛行參數時，開球速度、開球仰角、開球水平角等參數是十分重要的，即使球等的移動距離是通過使用開球後的開球速度來計算，這仍然是容易發生誤差的問題。因此，在這種情況下，在開球時進行直接測量是優選方法。
因此，本發明作為上述問題的解決方案而提出，目的是提供一種能夠精確檢測開球參數的開球檢測裝置和開球檢測方法。
經過嚴格的反復研究，本發明人完成了一種新型開球檢測裝置和新型開球檢測方法。即，開球檢測裝置包括球存在判定部件、第一個對象出現判定部件、第二個對象出現判定部件、球消失判定部件和開球檢測部件。球存在判定部件基於在相鄰的多個紅外線區域中的反射光的強度，確定在多個紅外線區域中的靜止球位於球存在區域中的特定紅外線區域，即紅外光照射的紅外線區域。當確定球存在區域時，第一個對象出現判定部件將與球存在區域相鄰的前端和末端紅外線區域確定為前端和末端物件出現既定區域，並且基於在相應的前端和末端物件出現既定區域中的反射光的強度，確定用於開球的物件是否出現在前端或末端物件出現既定區域中。第二個對象出現判定部件基於當物件出現在前端或末端物件出現既定區域時剩餘物件出現既定區域中的反射光的強度，確定物件是否出現在除了物件出現的物件出現區域之外的剩餘物件出現既 定區域中。當物件出現在剩餘物件出現既定區域中時，球消失判定部件基於球存在區域中的反射光來確定球存在區域中的球是否消失。當球存在區域中的球消失時，開球檢測部件檢測到球被對象擊出，並發射觸發信號。
開球檢測方法包括球存在確定步驟、第一個物件出現確定步驟、第二個物件出現確定步驟、球消失確定步驟和開球檢測步驟。球存在確定步驟基於在相鄰的多個紅外線區域中的反射光的強度，確定在多個紅外線區域中的靜止球位於球存在區域中的特定紅外線區域，即紅外光照射的紅外線區域。當確定球存在區域時，第一個物件出現確定步驟將與球存在區域相鄰的前端和末端紅外線區域確定為前端和末端物件出現既定區域，並且基於在相應的前端和末端物件出現既定區域中的反射光的強度，確定用於開球的物件是否出現在前端或末端物件出現既定區域中。第二個物件出現確定步驟基於當物件出現在前端或末端物件出現既定區域時剩餘物件出現既定區域中的反射光的強度，確定物件是否出現在除了物件出現的物件出現區域之外的剩餘物件出現既定區域中。 當物件出現在剩餘物件出現既定區域中時，球消失確定步驟基於球存在區域中的反射光來確定球存在區域中的球是否消失。當球存在區域中的球消失時，開球檢測步驟檢測到球被物件擊出，並發射觸發信號。
根據本發明，本發明可以精確檢測開球參數。
1‧‧‧開球檢測裝置
11‧‧‧狹縫
12‧‧‧孔
20‧‧‧電源組
21‧‧‧振盪電路
22‧‧‧發光電路
23‧‧‧LED
24‧‧‧光電二極體
25‧‧‧光接收電路
26‧‧‧帶通濾波器
27‧‧‧峰值檢測電路
28‧‧‧ADC模組
29‧‧‧微處理器
30‧‧‧資料庫
301‧‧‧球存在判定部件
302‧‧‧第一個對象出現判定部件
303‧‧‧第二個對象出現判定部件
304‧‧‧球消失判定部件
305‧‧‧開球檢測部件
306‧‧‧相機
307‧‧‧相機圖像採集部件
B‧‧‧球
E‧‧‧物件
IRZ‧‧‧紅外線區域
Sb‧‧‧球存在區域
Sbe‧‧‧末端目標出現既定區域
Sbf‧‧‧前端目標出現既定區域
Z‧‧‧檢測區域
圖1A是顯示基於本發明的開球檢測裝置的概略圖。
圖1B是顯示基於本發明的開球檢測裝置的檢測區域的概略圖。
圖2顯示基於本發明的開球檢測裝置的概略框圖。
圖3顯示基於本發明的開球檢測裝置的功能框圖。
圖4顯示基於本發明的開球檢測裝置的執行步驟的程式圖。
圖5A是顯示將球至於在多個紅外線區域中的某一紅外線區域時的概略圖。
圖5B是顯示當球在多個紅外線區域中的某一紅外線區域處停止時的概略圖。
圖6A顯示物件出現在多個紅外線區域中的某一紅外線區域之前的概略圖。
圖7A顯示當物件與球發生碰撞時的概略圖。
圖8A顯示當物件緩慢移動但並未與球發生碰撞時的概略圖。
圖9A顯示當物件快速移動但並未與球發生碰撞時的概略圖。
圖10A是顯示球手使用高爾夫球杆在高爾夫球場上擊球的示例照片。
圖10B是顯示球手使用高爾夫球杆在高爾夫球場上擊球的示例照片。
圖10C是顯示當高爾夫球杆擊球時的相機圖像。
圖10D是顯示在開球時當高爾夫球杆擊球時的相機圖像。
本發明中的開球檢測裝置和開球檢測方法的優選實施範例將根據附圖進行如下說明，從而清楚瞭解本發明。下述實施範例是本發明的具體實施範例，並不限制本發明的技術範圍。
如圖1A所示，本發明的開球檢測裝置1放置在平面S上，並在接通電源時形成檢測區域Z。檢測區域Z在開球檢測裝置1的前面附近大致形成矩形形狀。當球B放置在檢測區域Z中並保持靜止時，開球檢測裝置1基於檢測區域Z中的反射光的強度的變化，檢測球B的靜止狀態。當球B由諸如高爾夫球杆的開球裝備E擊出時，開球檢測裝置1基於檢測區域Z中的反射光的強度的變化，對球B進行檢測。由此，在本發明中，不需要將開球檢測裝置1放置在球B的前面，並且當球B放置在與球B的擊出方向成直角的方向上時，即開球檢測裝置1的正上方，可以在擊出球B時進行直接檢測。
檢測區域Z的形成方法沒有特別限制。例如，如圖1B所示，開球檢測裝置1具有通至外部10的多個矩形狹縫11，在狹縫11的內部設置使用紅外光作為光源的LED(發光元件)，並且發射的紅外光LED穿過狹縫11並形成矩形的紅外線區域IRZ。這裡，設置有五個狹縫11。在各狹縫11處分別形成的多個紅外線區域IRZ彼此相鄰，整體上大致形成矩形形狀，並且包括檢測區域Z。儘管適當設定了紅外線區域IRZ的尺寸，但是，例如，LED的光發射方向為40cm，並且LED光發射方向在直角方向的尺寸為8cm。設定紅外線區域IRZ的尺寸，由此，當球B放置在檢測區域Z上時，球B僅存在於多個紅外線區域IRZ中的任一個紅外線區域IRZ中。開球檢測裝置1具有在各狹縫11正下方形成的多個孔12，在孔12的內部設置接收紅外光的反射光的光電二極體(光接收元件)，並且當球B放置在任一個紅外線區域IRZ中時，紅外線區域IRZ中的反射光會由於球B的存在而發生改變。通過光電二極體檢測通過孔12的變化，可以確定球B是否存在於多個紅外線區域IRZ中的任一個紅外線區域IRZ中。
接下來，說明本發明中的開球檢測裝置1的結構。如圖2所示，本發明中的開球檢測裝置1包括電源組20、振盪電路21、發光電路22、LED 23、光電二極體24、光接收電路25、帶通濾波器26、峰值檢測電路27、ADC(模數轉換)模組28、微處理器29和資料庫30。電源單元20向每個單元提供電力。
振盪電路21、發光電路22和LED 23應用於開球檢測裝置1的發光模組。振盪電路21對振動電信號進行定期振動。振動電信號包括方波和正弦波，並且是脈衝寬度調製信號(PWM：Pulse Width Modulation)。例如，振盪電路21對方波進行振動，方波的週期是設為特定值(例如10kHz)的低週期，並且將方波輸入到發光電路22中。通過將週期設置為低週期，可以避免基於諸如室外太陽光或室內天花板燈的干擾的高週期(低頻)的自然雜訊信號。發光電路22 基於輸入的振動電信號，控制LED 23的發光。LED 23基於發光電路22的控制，向狹縫11照射紅外光。以這種方式，形成紅外線區域IRZ。
光電二極體24、光接收電路25、帶通濾波器26和峰值檢測電路27應用於開球檢測裝置1的光接收模組。光電二極體24將從紅外線區域IRZ反射的反射光通過孔12轉變為電流信號，並將電流信號輸入到光接收電路25中。在此，反射光的強度由於紅B區中的球B的存在而發生改變。光接收電路25將輸入電流信號轉換為電壓信號，並將該電壓信號輸入到帶通濾波器26中。帶通濾波器26僅在輸入電壓信號中的特定範圍的時段中傳遞電壓信號，在超出該範圍的週期中不會傳遞電壓信號。該範圍的中心是特定值(例如10kHz)。以這種方式，可以有效防止由於上述干擾而引起的故障。帶通濾波器26將通過的電壓信號輸入到峰值檢測電路27中。峰值檢測電路27從輸入電壓信號中檢測峰值，並將峰值輸入到ADC模組28中。
在此，通過檢測各紅外線區域IRZ中的反射光的強度的變化，在各狹縫11和各孔12設置發光模組和受光模組，由此能夠檢測球B存在的紅外線區域IRZ(位置)。
ADC模組28、微處理器29和資料庫30應用於開球檢測裝置1的檢測模組。ADC模組28將輸入的峰值轉換為數位值，並將數位值輸入到微處理器29中。微處理器29檢測輸入數位值，將數位值與資料庫30的採樣值進行比較，並通過以下執行過程輸出觸發信號。通過觸發信號的輸出，檢測球B的擊出。
微處理器29構建未示出的CPU、ROM、RAM等，例如，CPU使用RAM作為工作區域並執行存儲在ROM等中的程式。關於以下各個部件，CPU執行用於實現各個部件的程式。
參照圖3和圖4，說明本發明的實施範例中的結構和執行步驟。首先，當使用者(球手)接通開球檢測裝置1的電源時，開球檢測裝置1轉至第一 狀態，並且開球檢測裝置1的球存在判定部件301執行初始化(圖4，S101)。例如，刪除臨時存儲的值，並獲取資料庫30的預設值。
此外，開球檢測裝置1轉至第二階段，球存在判定部件301基於在相鄰的多個紅外線區域IRZ中的反射光的強度U，確定在多個紅外線區域IRZ中的靜止球位於球存在區域中的特定紅外線區域IRZ，即紅外光照射的紅外線區域IRZ。
確定方法沒有特別限制。例如，球存在判定部件301按照特定週期發射特定LED 23，在對應於LED 23的光電二極體24處接收來自紅外線區域IRZ的反射光，並且獲取在紅外線區域IRZ中的反射光的強度U。球存在判定部件301依次發射多個LED 23，接收各個光電二極體24處的反射光，如圖5A所示，檢測(掃描)從紅外線區域IRZ的一端到紅外線區域IRZ的另一端的反射光的強度U(圖4，S102)。
在此，不需要檢測所有紅外線區域IRZ中的反射光的強度U。例如，如果五個現有的紅外線IRZ從一端到另一端依次稱為S1、S2、...、S5，則球存在判定部件301可以選擇多個紅外線區域中的紅外線區域IRZ的S3中心，其中包括紅外線區域IRZ(S3)的中心以及前端和末端紅外線區域IRZ(S2、S4)，並檢測對應於預定數量的紅外線區域IRZ(S2、S3、S4)的反射光的強度U2、U3、U4。為了獲取特定紅外線區域IRZ中的反射光的強度U，由於採用了預定時間(例如1.5秒-6.0秒)，因此從獲取其中一個紅外線區域IRZ的反射光的強度U到獲取下一個紅外線區域IRZ的反射光的強度U的檢測速度被設置為較低值，例如0.5Hz-2.0Hz的週期。
接下來，球存在判定部件301將在各檢測紅外線區域IRZ中的反射光的強度U與預先存儲在資料庫30中的球閾值UI進行比較，並確定反射光的強度U是否大於或等於各個紅外線區域IRZ的球閾值UI(圖4，S103)。
在此，球閾值Ui是製造商基於當球B存在於紅外線區域IRZ中時獲取的反射光的強度以及當球B不存在於紅外線區域IRZ中時獲取的反射光的強度而預設的值，並根據球類型和尺寸進行適當設計。
作為確定結果，當所有紅外線區域IRZ中的反射光的強度U小於球閾值Ui(圖4，S103NO)時，在這種情況下，這意味著球B不存在於所有的紅外線區域IRZ中，因此球存在判定部件301在預定時間(例如0.5秒)之後轉至S102，並重複檢測。
另一方面，在S103中，作為確定結果，當特定紅外線區域IRZ(例如S3)中的反射光的強度U大於或等於球閾值Ui(圖4，S103YES)時，在這種情況下，這意味著使用者將球B置於特定紅外線區域IRZ(例如S3)中。因此，球存在判定部件301將特定紅外線區域IRZ確定為球存在區域Sb，開球檢測裝置1轉至下述第三階段。
在此，在第三階段中，球存在判定部件301確定球B是否在球存在區域Sb中停止。
確定方法沒有特別限制。例如，球存在判定部件301將反射光的強度U的檢測物件限制到球存在區域Sb中，並使另一個紅外線區域IRZ中的LED 23轉至低功耗模式的空閒狀態。接下來，球存在判定部件301將通過次數計為一次，並等待經過預定時間(例如0.5秒)(圖4，S104)。然後，在預定時間之後，如圖5B所示，球存在判定部件301再次獲取球存在區域Sb中的反射光的強度Ub，並確定強度Ub是否大於或等於球閾值Ui(圖4，S105)。
作為確定結果，當強度Ub小於球閾值Ui(圖4，S105NO)時，在這種情況下，這意味著在預定時間之後，球B發生移動，並且從球存在區域Sb中消失。因此，球存在判定部件301轉至S102，重新開始確定球存在區域Sb。
另一方面，作為確定結果，當強度Ub大於或等於球閾值Ui(圖4，S105YES)時，在這種情況下，球B有可能在球存在區域Sb中停止。因此，接下來，球存在判定部件301確定在某個時間前計數的通過次數(“一次”)是否大於或等於預先存儲在資料庫30中的閾值次數(例如：六次)(圖4，S106)。
作為確定結果，當通過次數小於閾值次數時(圖4，S106NO)，在這種情況下，當球B在球存在區域Sb中停止時，沒有足夠的通過次數，因此球存在判定部件301轉至S104，通過次數增加1次，將通過次數計為2次，並且等待經過預定時間(圖4，S104)。以這種方式，通過重複確定球存在區Sb中的反射光的強度Ub大於或等於球閾值Ui，可以確定檢測球B按照預定時間在球存在區Sb中停止。此外，按照閾值時間適當設置預定時間，例如3秒-5秒。如果使用類似FPGA的並行設備，則可以減少預定時間，例如2秒-3秒。
在S106中，重複確定S105YES，作為確定結果，當通過次數大於或等於閾值次數(圖4，S106YES)時，在這種情況下，估計球B在球存在區域Sb中完全停止。因此，球存在判定部件301確定球B在球存在區域Sb內停止，開球檢測裝置1轉至下述第四階段。
此外，第三階段是一個精確確定高爾夫球存在區域Sb的程式，除非特別需要，第三階段可以省略。
在第四階段中，第一個對象出現判定部件302將球存在區域Sb中的反射光的強度Ub暫時保存到預定記憶體中，作為確定值Ub0(圖4，S107)。
接下來，第一個對象出現判定部件302確定與球存在區域Sb相鄰的前端和末端紅外線區域IRZ，作為當確定球存在區域Sb時的前端和末端物件出現既定區域Sbf、Sbe，並基於相應的前端和末端物件出現既定區域Sbf、Sbe中的反射光的強度Ubf、Ube，確定用於擊出球B的物件是否出現在前端或末端物件出現既定區域Sbf、Sbe中。
確定方法沒有特別限制。例如，第一個對象出現判定部件302選擇用於高爾夫球存在區域Sb(例如S3)的前端和末端紅外線區域IRZ(S2、S4)，確定第一階紅外線區域IRZ(S2)和前端物件出現既定區域Sbf，並確定末階紅外線區域IRZ(S4)和末端物件出現既定區域Sbe。接下來，如圖6A所示，第一個對象出現判定部件302依次檢測前端物件出現既定區域Sbf、球存在區域Sb、末端物件出現既定區域Sbe的反射光的強度Ubf、Ub、Ube(圖4，S108)。這樣，通過限制檢測物件，不需要獲取反射光的無用強度。
在此，檢測速度被設置為與球B的開球速度相對應。例如，當高爾夫球B由高爾夫球杆擊出時的最大開球距離為在250微秒內達到2.0cm，並且高爾夫球B的最大開球速度能夠以210英里/小時為單位進行轉換。對於最大開球速度，為了確保反射光的強度Ubf、Ub、Ube的採樣次數為5次-10次，例如，從獲取一個反射光的強度U到獲取下一個反射光的強度U的檢測速度被設置為更高，例如20Hz-40Hz的週期。
然後，第一個對象出現判定部件302確定前端物件出現既定區域Sbf中的反射光的強度Ubf或末端物件出現既定區域Sbe中的反射光的強度Ube是否大於或等於預先存儲在資料庫30中的物件閾值Uc(圖4，S109)。
在此，物件閾值Uc是製造商基於當物件存在於紅外線區域IRZ中時獲取的反射光的強度以及當物件不存在于紅外區IRZ中時獲取的反射光的強度而預設的值，並且根據擊出的球B類型進行適當設計並予以檢測。例如，如果球是高爾夫球，則物件是高爾夫球杆，如果球是棒球，則物件變成球棒，如果球是網球，則物件變成球拍，如果球是足球，則物件變成球員的腿，如果球是冰球，則物件變成球棍。
作為確定結果，當前端物件出現既定區域Sbf中的反射光的強度Ubf或末端物件出現既定區域Sbe中的反射光的強度Ube小於物件閾值Uc時(圖4， S109NO)，在這種情況下，這意味著物件仍然沒有朝著球B的方向出現(未開始擊出球B)。因此，第一個對象出現判定部件302在經過預定時間(例如250微秒)之後轉至S108，並重複檢測。
另一方面，作為確定結果，當前端目標出現既定區域Sbf中的反射光的強度Ubf或末端目標出現既定區域Sbe中的反射光的強度Ube大於或等於物件閾值Uc(圖4，S109YES)時，例如，如圖6B所示，當球手與高爾夫球杆E一起朝向球B擺動，並且高爾夫球杆E轉至作為物件的前端物件出現既定區域Sbf時，前端物件出現既定區域Sbf中的反射光的強度Ubf大於或等於物件閾值Uc。在這種情況下，這意味著物件E朝向球B(開始擊出球B)，則第一個對象出現判定部件302確定物件E出現在前端或後端物件出現既定區域Sbf、Sbe中。
在此，為了準確檢測所出現的物件是用於擊出球B的物件，可以執行以下程式。即，第一個對象出現判定部件302確定從物件在物件出現區間Sbf中的出現到消失的第一個出現時間點△t1是否小於預先存儲在資料庫30中的閾值時間tc(例如250微秒)。
確定方法沒有特別限制。例如，當特定物件出現既定區域Sbf(Sbe)中的反射光的強度Ubf(Ube)大於或等於對象閾值Uc時，第一個對象出現判定部件302統計從第一個出現時間點t1開始的通過時間。接下來，第一個對象出現判定部件302檢測物件E所出現的物件出現區域Sbf中的反射光的強度Ubf，並確定物件出現區域Sbf中的反射光的強度Ubf是否小於物件閾值Uc。因此，物件E朝向球B出現，如圖7A所示，物件E與球B發生碰撞，物件E和球B從物件出現區域Sbf中消失。然後，第一個對象出現判定部件302確定物件出現區域Sbf中的反射光的強度Ubf小於物件閾值Uc，使用消失時間點t2，從消失時間點t2中減去第一個出現時間點t1，計算得出第一個出現時間點△t1(圖4，S110)。另外，繼續 統計從時間點t2消失點開始的通過次數。第一個對象出現判定部件302確定第一個出現時間點△t1是否小於閾值時間tc(圖4，S111)。
在此，根據擊出的球B類型，適當設定閾值時間tc，並進行檢測。例如，如果球是高爾夫球，高爾夫球B的最大開球速度可粗略估計為210英里/小時，當物件E(高爾夫球杆)中斷物件出現區域Sbf的時間(例如250微秒)被設置為第一個出現時間點時，可以精確檢測高爾夫球杆E擊出高爾夫球B的參數。此外，根據棒球、網球、足球等球類運動，適當設定閾值時間tc。
作為確定結果，當第一個出現時間點△t1大於或等於閾值時間tc(圖4，S111NO)時，在這種情況下，這意味著物件E的移動緩慢，並且不確定物件E是否擊中球B。例如，假設高爾夫球杆E緩慢中斷物件出現區域Sbf。因此，第一個對象出現判定部件302重新獲取高爾夫球存在區域Sb中的反射光的強度Ub，確定反射光的強度Ub是否高於或等於確定值Ub0(圖4，S112)。在此，通過使用確定值Ub0，可以精確檢測球B在球存在區Sb中的存在。
作為確定結果，當球存在區域Sb中的反射光的強度Ub小於確定值Ub0(圖4，S112NO)時，在這種情況下，如圖7B所示，這意味著球手緩慢移動高爾夫球杆E並移動高爾夫球B的位置。因此，第一個對象出現判定部件302停止統計從時間點t2消失點開始的通過時間，並轉至S102，重新開機所有程式。
另一方面，作為確定的結果，當球存在區Sb中的反射光的強度Ub大於或等於確定值Ub0(圖4，S112YES)時，在這種情況下。如圖8A所示，這意味著球手緩慢擺動高爾夫球杆E，但高爾夫球B仍然保持不變。因此，第一個對象出現判定部件302停止統計從時間點t2消失點開始的通過時間，並轉至S108，重新開始確定所出現的物件。
順便提及，在S111中，作為確定結果，當第一個出現時間點△t1小於閾值時間tc(圖4，S111YES)時，在這種情況下，這意味著物件E的移動更快， 而且物件E擊打球B的可能性更高。因此，第一個對象出現判定部件302確定物件E的出現，以便擊中球B。
接下來，第二個對象出現判定部件303基於剩餘物件出現既定區域Sbe中的反射光的強度，確定物件是否出現在除了物件E所出現的物件出現區域Sbf以外的剩餘物件出現既定區域Sbe中。
確定方法沒有特別限制。例如，第二個對象出現判定部件303選擇除了物件E最先出現在前端和末端物件出現既定區域Sbf、Sbe中的物件出現區域Sbf之外的物件出現既定區域Sbe，並獲取選擇物件出現既定區域Sbe中的反射光的強度Ube。接下來，第二個對象出現判定部件303確定剩餘物件出現既定區域Sbe中的反射光的強度Ube是否高於或等於物件閾值Uc(圖4，S113)。在此，如上所述，由於前端目標出現既定區域Sbf成為目標出現既定區域，因此末端目標出現既定區域Sbe成為確定目標。此外，通過使用物件閾值Uc，可以均衡物件E的出現檢測精度。
作為確定結果，當剩餘物件出現既定區域Sbe中的反射光的強度Ube小於物件閾值Uc(圖4，S113NO)時，在這種情況下，球手在球存在區域Sb中停止使用高爾夫球杆E擊出高爾夫球E的可能性很高。因此，第二個對象出現判定部件303停止統計從經過預定時間(例如，250微秒)之後的時間點t2消失點開始的通過時間，並轉至S108，以重複檢驗。
另一方面，作為確定結果，當剩餘物件出現既定區域Sbe中的反射光的強度Ube大於或等於物件閾值Uc(圖4，S113YES)時，在這種情況下，球手使用高爾夫球杆E中斷球存在區域Sb並擺動的可能性。因此，第二個對象出現判定部件303確定物件E出現在剩餘物件出現既定區域Sbe中。
在此，為了精確檢測出現在剩餘物件出現既定區域Sbe中的物件E是否是擊出球B的物件，可以執行以下程式。即，第二個對象出現判定部件303在 物件E出現在剩餘物件出現既定區域Sbe中時，確定從物件通過到球存在區間Sb中的物件消失的第二個出現時間點△t2是否小於閾值時間tc(250微秒)。
確定方法沒有特別限制。例如，如圖8B所示，當第二個對象出現判定部件303確定剩餘物件出現既定區域Sbe中的反射光的強度Ube大於或等於物件閾值Uc時，使用第二個出現時間點t3，並基於從時間t2消失點開始的通過時間的統計，計算從時間t3的第二個出現時間點減去時間t2消失點的第二個出現時間點△t2(圖4，S114)。在此，停止統計從時間點t2消失點開始的通過時間。並且，第二個對象出現判定部件303確定第二個出現時間點△t2是否小於閾值時間tc(圖4，S115)。在此，通過使用閾值時間tc，即使在前端目標出現既定區域Sbf和末端目標出現既定區域Sbe中，也能夠確定物件E是否以等速或以上的速度發生中斷。
作為確定結果，當第二個出現時間點△t2大於或等於閾值時間tc(圖4，S115NO)時，在這種情況下，這意味著儘管在擊出球B時對象E的移動很快，但球手出於某種原因在擊出球B時突然使物件E減速，因此球B未被精確擊出的可能性很高。因此，第二個對象出現判定部件303重新獲取高爾夫球存在區域Sb中的反射光的強度Ub，並確定反射光的強度Ub是否高於或等於確定值Ub0(圖4，S116)。
作為確定結果，當反射光的強度Ub小於確定值Ub0(圖4，S116NO)時，在這種情況下，這意味著球手使用高爾夫球杆E改變高爾夫球B的位置。因此，第二個對象出現判定部件303轉至S102，並且重新開始所有程式。
另一方面，作為確定結果，當反射光的強度Ub高於或等於確定值Ub0(圖4，S116YES)時，在這種情況下，這意味著球手揮動高爾夫球杆E，但高爾夫球B仍保持不變。因此，第二個對象出現判定部件303轉至S108，開始重新確定所出現的物件。
順便提及，在S115中，作為確定結果，當第二個出現時間點△t2小於閾值時間tc(圖4，S115YES)時，在這種情況下，這意味著在擊球前後移動物件E，物件E擊出球B的可能性高。因此，第二個對象出現判定部件303確定物件E的出現，以擊出球B。
最後，球消失判定部件304基於球存在區域Sb中的反射光的強度Ub，確定球存在區域Sb中的球B是否消失。
確定方法沒有特別限制。例如，球消失判定部件304重新獲取球存在區域Sb中的反射光的強度Ub，並確定球存在區域Sb中的反射光的強度Ub是否等於確定值Ub0(圖4，S117)。
作為確定結果，當球存在區域Sb中的反射光的強度Ub等於確定值Ub0(圖4，S117YES)時，在這種情況下，如圖9A所示，這意味著球手快速移動高爾夫球杆E並揮動，但高爾夫球B仍保持不變。因此，球消失判定部件304轉至S108，開始重新確定所出現的物件。
另一方面，作為確定結果，當球存在區域Sb中的反射光的強度Ub不等於確定值Ub0(圖4，S117NO)時，在這種情況下，如圖9B所示，這意味著球手快速移動高爾夫球杆E並擊出高爾夫球B。因此，球消失判定部件304確定球存在區域Sb中的球B消失，並且開球檢測裝置1轉至最後的第五階段。
在第五階段中，基於球存在區域Sb中的球B消失，開球檢測部件305檢測到球B被物件E擊出(圖4，S118)，並且向開球檢測設備1的外部設備發射觸發信號，該觸發信號表明球B由物件E擊出。以這種方式，可以精確檢測球B的擊出。
在此，觸發信號的使用如下所示。開球檢測裝置1包括相機306，相機306上的相機圖像採集部件307可以採集(拍攝)檢測區域Z的圖像。相機圖像採集部件307定期在特定時間段內(當打開等時)重複拍攝多張相機圖像並刪除 多個相機圖像。例如，在諸如10秒的預定採集時段內的採集間隔被選擇在0.03秒和2.00秒之間，並且照相機圖像採集部件307在採集時段中以所選擇的採集間隔連續拍攝多個照相機圖像。在各個拍攝時段中採集多個相機圖像。例如，如果拍攝多個照相機圖像時的圖像保持時段為30秒，則在各個10秒拍攝時段中，多個照相機圖像與拍攝時段相關聯。另外，根據記憶體的容量，適當刪除在採集時段中臨時保存(存儲)的多個相機圖像。例如，如果圖像保持時段是30秒，則當下一個10秒採集時段逝去時，刪除在圖像保持時段中與最早採集時段相關聯的多個相機圖像，並且採集與下一個採集時段相關聯的多個相機圖像。在這種情況下，當相機圖像採集部件307從開球檢測部件305接收到觸發信號時，相機圖像採集部件307在接收觸發信號的接收時間點前後採集多個相機圖像。通過這種方式，可以採集在擊出球B前後的多個照相機圖像，並且能夠準確計算開球速度、開球仰角、開球角度、開球水準角度等，在球B發射的時刻。此外，可以精確測量球B的計算飛行參數。
在此，如基於圖1-圖3的實施範例，利用開球檢測裝置1，顯示使用高爾夫球杆E擊出高爾夫球B時的相機圖像。如圖10A所示，球手將裝備有高解析度和高速相機的開球檢測裝置1放置在高爾夫練習場中，將高爾夫球B放置在開球檢測裝置1的旁邊，並使用高爾夫球杆E擊打高爾夫球B。如圖10B所示，當高爾夫球B擊出並消失時，如圖10C所示，開球檢測裝置1基於觸發信號獲取高爾夫球杆E擊出高爾夫球B時的相機圖像。並且，如圖10D所示，開球檢測裝置1獲取在高爾夫球杆E擊出高爾夫球B之後的相機圖像。這樣可以理解，基於本發明的開球檢測裝置1可以準確檢測球的參數。
另外，在本發明的實施範例中，介紹了適用於高爾夫球B的開球檢測裝置1，不需要限制這種情況，本發明可以廣泛用作靜止球B的開球檢測裝置，如棒球、網球、橄欖球、冰球、門球等。
在本發明的實施範例中，使用狹縫11形成紅外線區域IRZ，作為檢測區域Z，不需要限制這種情況，檢測區域Z可以檢測到包括紅外光在內的反射光的強度。
在本發明的實施範例中，開球檢測裝置1配置包括每個單元，但可以將用於實現單元的程式存儲在存儲介質中，並且提供存儲介質。在這樣的配置中，在裝置上讀取程式，以實現各個單元。在這種情況下，從存儲介質讀取的程式為本發明提供了既定效果。另外，由各個單元執行的步驟可以存儲在硬碟中。
如上所述，開球檢測裝置和開球檢測方法適於作為在每次比賽開球時對球進行檢測的裝置和方法。開球檢測裝置和開球檢測方法能夠精確檢測開球參數，這是十分有效的。
1‧‧‧開球檢測裝置
23‧‧‧LED
301‧‧‧球存在判定部件
302‧‧‧第一個對象出現判定部件
303‧‧‧第二個對象出現判定部件
304‧‧‧球消失判定部件
305‧‧‧開球檢測部件
306‧‧‧相機
307‧‧‧相機圖像採集部件
B‧‧‧球
IRZ‧‧‧紅外線區域

Claims (5)

  1. 一種開球檢測裝置包括：球存在判定部件基於在相鄰的多個紅外線區域中的反射光的強度，確定在多個紅外線區域中的靜止球位於球存在區域中的特定紅外線區域，即紅外光照射的紅外線區域；當確定球存在區域時，第一個對象出現判定部件將與球存在區域相鄰的前端和末端紅外線區域確定為前端和末端物件出現既定區域，並且基於在相應的前端和末端物件出現既定區域中的反射光的強度，確定用於開球的物件是否出現在前端或末端物件出現既定區域中；第二個對象出現判定部件基於當物件出現在前端或末端物件出現既定區域時剩餘物件出現既定區域中的反射光的強度，確定物件是否出現在除了物件出現的物件出現區域之外的剩餘物件出現既定區域中；當物件出現在剩餘物件出現既定區域中時，球消失判定部件基於球存在區域中的反射光來確定球存在區域中的球是否消失；以及當球存在區域中的球消失時，開球檢測部件檢測到球被對象擊出，並發射觸發信號。
  2. 如請求項1所述之開球檢測裝置，還包括相機拍攝多個紅外線區域，以及相機圖像採集部件定期在預定時間段內重複拍攝多張相機圖像並刪除多個相機圖像，同時在從開球檢測部件接收觸發信號時，在接收前後採集多個相機圖像。
  3. 如請求項1所述之開球檢測裝置，其中當物件出現在前端和末端物件出現既定區域中時，第一個對象出現判定部件確定物件在物件出現區域中從出現到消失的期間內的第一個出現時間點是否小於閾值時間，以及當第一個出現時間點小於閾值時間時，第二個對象出現判定部件確定物件是否出現在剩餘物件出現既定區域中。
  4. 如請求項1所述之開球檢測裝置，其中當物件出現在剩餘物件出現既定區域中時，第二個對象出現判定部件確定物件在物件存在區域中從通過到消失的期間內的第二個出現時間點是否小於閾值時間，以及當第二個出現時間點小於閾值時間時，球消失判定部件確定球存在區域中的球是否消失。
  5. 一種開球檢測方法，包括：球存在確定步驟基於在相鄰的多個紅外線區域中的反射光的強度，確定在多個紅外線區域中的靜止球位於球存在區域中的特定紅外線區域，即紅外光照射的紅外線區域；當確定球存在區域時，第一個物件出現確定步驟將與球存在區域相鄰的前端和末端紅外線區域確定為前端和末端物件出現既定區域，並且基於在相應的前端和末端物件出現既定區域中的反射光的強度，確定用於開球的物件是否出現在前端或末端物件出現既定區域中；第二個物件出現確定步驟基於當物件出現在前端或末端物件出現既定區域時剩餘物件出現既定區域中的反射光的強度，確定物件是否出現在除了物件出現的物件出現區域之外的剩餘物件出現既定區域中；當物件出現在剩餘物件出現既定區域中時，球消失確定步驟基於球存在區域中的反射光來確定球存在區域中的球是否消失；以及 當球存在區域中的球消失時，開球檢測步驟檢測到球被物件擊出，並發射觸發信號。
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