TWI801992B - 對高爾夫揮桿的感測裝置及利用該感測裝置的球桿頭的打擊位置感測方法 - Google Patents

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Abstract

本發明旨在提供一種對高爾夫揮桿的感測裝置及利用該感測裝置的球桿頭的撞擊位置感測方法，其中，該對高爾夫揮桿的感測裝置感測對應於高爾夫揮桿的高爾夫球桿的動作和高爾夫球的動作，構成為利用彼此以立體方式聯動而驅動的兩台攝像頭，通過每個攝像頭獲取的影像的分析，能夠準確地計算在對應於高爾夫揮桿的撞擊時高爾夫球撞擊在高爾夫球桿的頭面的位置。

Description

對高爾夫揮桿的感測裝置及利用該感測裝置的球桿頭的打擊位置感測方法
本發明屬於一種如下對高爾夫揮桿的感測裝置及利用該感測裝置的球桿頭的撞擊位置感測方法，即，通過在用戶持高爾夫球桿進行高爾夫揮桿而擊打高爾夫球時獲取並分析對該高爾夫球桿及高爾夫球的圖像，計算對該高爾夫球和該高爾夫球桿的運動的感測資料並傳遞至分析裝置，並由高爾夫練習系統或螢幕高爾夫系統的分析裝置分析關於該高爾夫球的軌跡的資訊及該高爾夫球桿產生的高爾夫擊球資訊，並提供給使用者。
通過分析拍攝運動的客體的圖像來計算該客體的位置資訊的技術主要在能夠在室內或特定場所通過模擬以互動式運動模擬（Interactive Sports Simulation）的形式享受諸如棒球、足球、籃球、以及高爾夫等受歡迎的體育比賽的多種多樣的模擬器及用於其的裝置中以感測裝置的形式被人們利用。
當運動的客體，例如用戶用高爾夫球桿進行高爾夫揮桿而擊打高爾夫球時，倘若能夠對所拍攝的移動的高爾夫球桿和高爾夫球的每幀計算處於何種位置，則可以利用針對每幀計算的位置資訊計算高爾夫球桿和高爾夫球的軌跡、速度，方向角、高度角等種種運動力學資訊，並且也可以利用其計算對用戶的高爾夫揮桿的分析資訊，或者由諸如所謂的螢幕高爾夫的虛擬高爾夫類比系統通過影像實現高爾夫球飛行的類比影像。
然而，喜歡高爾夫的高爾夫球手在練習高爾夫揮桿時通過高爾夫揮桿擊打高爾夫球時最為關心的是，高爾夫球是否擊打在球桿頭的面上的甜蜜點（Sweet spot）以及高爾夫球擊打在頭面的哪個位置。
為了準確感測在高爾夫球撞擊時高爾夫球撞擊在高爾夫球桿的頭面上的哪個位置，可以考慮在高爾夫球桿的頭隨著高爾夫揮桿而所朝向的方向，即撞擊時高爾夫球飛走的方向上設置攝像頭感測器等並分析撞擊時的影像以監視高爾夫球撞擊在頭面上的哪個位置的方法。
然而，如上所述的方法不僅在感測器可能被高爾夫球桿或高爾夫球而損壞的風險太大的方面是一種現實上難以採用的方式，而且由於在攝像頭所觀察的視角上高爾夫球桿的頭和高爾夫球的位置不同，因而高爾夫球的大小在影像上看起來遠大於高爾夫球的大小，因而存在難以計算準確的撞擊位置的問題。
因此，進行對高爾夫揮桿時的高爾夫球和高爾夫球桿的感測的虛擬高爾夫類比系統或發球檢測儀（Launch Monitor）、以及用於進行打球的準確的分析的雷達感測器等通常進行對高爾夫的感測的大部分的裝置無法直接感測在對應於高爾夫揮桿的撞擊時高爾夫球撞擊在高爾夫球桿的頭面的位置。
如上所述的大部分對高爾夫揮桿的感測裝置僅僅是利用對高爾夫球桿的頭的軌跡和被擊打的高爾夫球飛走的打球方向、被擊打的高爾夫球的球質等的資料預測擊打高爾夫球時的撞擊位置，因而存在難以計算對撞擊位置的準確的資訊的問題。
現有技術文獻： 專利申請第10-2012-0155233號； 專利申請第10-2019-7030847號； 專利申請第10-2011-0075029號。
技術問題 本發明旨在提供一種對高爾夫揮桿的感測裝置及利用該感測裝置的球桿頭的撞擊位置感測方法，其中，所述對高爾夫揮桿的感測裝置感測對應於高爾夫揮桿的高爾夫球桿的動作和高爾夫球的動作，構成為利用彼此以立體方式聯動而驅動的兩台攝像頭，通過每個攝像頭獲取的影像的分析，能夠準確地計算在對應於高爾夫揮桿的撞擊時高爾夫球撞擊在高爾夫球桿的頭面的位置。
技術方案 本發明的一實施例的對高爾夫揮桿的感測裝置，該高爾夫揮桿是利用高爾夫球桿擊打高爾夫球包括：第一攝像頭及第二攝像頭，其在彼此不同的位置以包括該高爾夫球和進行高爾夫揮桿的高爾夫球桿的視角獲取影像並且以立體方式聯動；以及感測處理部，其通過分析該第一攝像頭獲取的影像來從影像上的球桿軌跡計算第一位置信息，並通過分析該第二攝像頭獲取的影像來從影像上的球桿軌跡計算第二位置資訊，並且利用該第一位置和該第二位置計算在高爾夫揮桿時球桿頭擊打高爾夫球的撞擊位置。
此外，優選地，該感測處理部包括：影像處理部，其通過分析作為該第一攝像頭獲取的影像的第一影像來找出作為影像上的高爾夫球部分的第一球的位置，並通過在該第一影像上分析高爾夫球桿的動作來計算作為影像上的高爾夫球桿的軌跡的第一球桿軌跡，並且通過分析作為該第二攝像頭獲取的影像的第二影像來找出作為影像上的高爾夫球部分的第二球的位置，並通過在該第二影像上分析高爾夫球桿的動作來計算作為影像上的高爾夫球桿的軌跡的第二球桿軌跡；以及位置計算部，其通過利用該第一球的位置和該第一球桿軌跡計算該第一位置信息並利用該第二球的位置和該第二球桿軌跡計算該第二位置資訊來計算由該第一位置和該第二位置確定的撞擊位置。
此外，優選地，該位置計算部構成為：在該第一影像上計算該第一球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離作為第一球距離，並在該第二影像上計算該第二球的中心點到該第二球桿軌跡的垂直距離作為第二球距離；並且以距桿面上的基準位置對應於該第一球距離的位置為該第一位置，並以該距桿面上的基準位置對應於該第二球距離的位置為該第二位置，計算由該第一位置和該第二位置確定的撞擊位置。
此外，優選地，該影像處理部以在該第一影像上檢測的高爾夫球桿頭的趾側端部與光軸相交的點移動的軌跡計算該第一球桿軌跡，並將該第二球桿軌跡計算為以在該第二影像上檢測的高爾夫球桿頭的趾側端部與光軸相交的點移動的軌跡計算該第二球桿軌跡。
此外，優選地，該位置計算部構成為：在該第一影像上將該第一球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離計算為第一球距離，並在該第二影像上將該第二球的中心點到該第二球桿軌跡的垂直距離計算為第二球距離；並且將在垂直於與預先準備的或從影像檢測到的桿面的趾側端部相接的該第一攝像頭的光軸的方向上對應於該第一球距離的該第一位置和在垂直於與該桿面的趾側端部相接的該第二攝像頭的光軸的方向上對應於該第二球距離的該第二位置相交的點處計算為該撞擊位置。
此外，優選地，該影像處理部以在該第一影像上檢測的對應於高爾夫球桿的桿頸的點移動的軌跡計算該第一球桿軌跡，並以在該第二影像上檢測的對應於高爾夫球桿的桿頸的點移動的軌跡計算該第二球桿軌跡。
此外，優選地，該位置計算部構成為：在該第一影像上將該第一球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離計算為第一球距離，並在該第二影像上將該第二球的中心點到該第二球桿軌跡的垂直距離計算為第二球距離；並且將在垂直於經過預先準備的或從影像檢測到的桿面的桿頸位置的該第一攝像頭的光軸的方向上對應於該第一球距離的該第一位置和在垂直於經過該桿面的桿頸位置的該第二攝像頭的光軸的方向上對應於該第二球距離的該第二位置相交的點處計算為該撞擊位置。
另一方面，本發明的一實施例提供一種球桿頭的撞擊位置感測方法，該方法是對高爾夫揮桿的感測裝置的球桿頭的撞擊位置的感測方法，該對高爾夫揮桿的感測裝置包括在彼此不同的位置以包括該高爾夫球和進行高爾夫揮桿的高爾夫球桿的視角獲取影像並且以立體方式聯動的第一攝像頭及第二攝像頭，該高爾夫揮桿利用高爾夫球桿擊打高爾夫球，該球桿頭的撞擊位置感測方法包括：通過分析該第一攝像頭獲取的影像來從影像上的球桿軌跡計算第一位置信息的步驟；通過分析該第二攝像頭獲取的影像來從影像上的球桿軌跡計算第二位置資訊的步驟；以及利用該第一位置信息和該第二位置資訊計算在高爾夫揮桿時球桿頭擊打高爾夫球的撞擊位置的步驟。
此外，優選地，計算該第一位置信息的步驟包括：通過分析作為該第一攝像頭獲取的影像的第一影像來檢測作為影像上的高爾夫球部分的第一球的步驟；通過在該第一影像上分析高爾夫球桿的動作來計算作為影像上的高爾夫球桿的軌跡的第一球桿軌跡的步驟；以及利用該第一球的位置和該第一球桿軌跡計算該第一位置信息的步驟，計算該第二位置資訊的步驟包括：通過分析作為該第二攝像頭獲取的影像的第二影像來檢測作為影像上的高爾夫球部分的第二球的步驟；通過在該第二影像上分析高爾夫球桿的動作來計算作為影像上的高爾夫球桿的軌跡的第二球桿軌跡的步驟；以及利用該第二球的位置和該第二球桿軌跡計算該第二位置資訊的步驟。
此外，優選地，利用該第一球的位置和該第一球桿軌跡計算該第一位置信息的步驟包括：在該第一影像上將該第一球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離計算為第一球距離，並計算在垂直於與預先準備的或從影像檢測到的桿面的趾側端部相接的該第一攝像頭的光軸的方向上對應於該第一球距離的該第一位置信息的步驟，利用該第二球的位置和該第二球桿軌跡計算該第二位置資訊的步驟包括：在該第二影像上將該第二球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離計算為第二球距離，並計算在垂直於與該桿面的趾側端部相接的該第二攝像頭的光軸的方向上對應於該第二球距離的該第二位置資訊的步驟，並且將該第一位置和該第二位置相交的點處計算為該撞擊位置。
發明的效果 本發明的對高爾夫揮桿的感測裝置及利用該感測裝置的球桿頭的撞擊位置感測方法具有如下效果，即，該對高爾夫揮桿的感測裝置感測對應於高爾夫揮桿的高爾夫球桿的動作和高爾夫球的動作，其中，利用彼此以立體方式聯動而驅動的兩台攝像頭，通過每個攝像頭獲取的影像的分析，能夠準確地計算在對應於高爾夫揮桿的撞擊時高爾夫球撞擊在高爾夫球桿的頭面的位置。
下面參照附圖對本發明的對高爾夫揮桿的感測裝置及利用該感測裝置的球桿頭的撞擊位置感測方法的具體內容進行說明。
首先，參照圖1和圖2對設置有應用本發明的一實施例的感測裝置的虛擬高爾夫類比裝置的螢幕高爾夫系統的一例進行描述。
圖1是示出具備本發明的一實施例的感測裝置的螢幕高爾夫系統的圖，圖2是圖1所示的感測裝置等的結構的框圖。
如圖1所示，在提供用於螢幕高爾夫的空間的棚BT內，可以構成為在使用者P的前方設置螢幕12，且由影像輸出裝置400從客戶機SM接收影像資訊並向該螢幕12輸出對高爾夫球場的影像SI。
可以在棚底面B1設有擊球區，高爾夫球1置於該擊球區，並且以能夠進行通過高爾夫球桿CL的高爾夫揮桿的方式設有擊打墊13。可以在棚BT的一側壁上設置客戶機。
本發明的一實施例的感測裝置包括第一攝像頭100和第二攝像頭200，該第一攝像頭100和第二攝像頭200彼此以立體方式聯動而彼此設置的位置不同，且各自的視角相互重疊，使得能夠針對第一攝像頭100的影像和第二攝像頭200的影像上的相同被攝體利用第一攝像頭影像上的座標和第二攝像頭影像上的座標獲得三維空間上的座標資訊。
優選如上述以立體方式聯動的兩台攝像頭設置於彼此不同的位置且構成為具有相互重疊的視角區域，例如，如圖1所示，可以構成為，第一攝像頭100設置於棚BT的頂棚（用戶P的頭的上方）並以預先設定的視角拍攝包括擊打墊13的區域，第二攝像頭200設置於棚的壁側，例如客戶機SM，並以預先設定的視角從側面拍攝包括擊打墊13的區域。
可以將該第一攝像頭100設置於用戶的頭的上方位置，即頂棚的位置，並將該第二攝像頭200設置於用戶的側面位置，即壁側的位置，並且可以構成為由該第一攝像頭100和第二攝像頭200分別拍攝包括置有高爾夫球1的擊打墊13的預定區域。
可以由如上述分別配置的第一攝像頭100及第二攝像頭200分別拍攝被擊打的高爾夫球1並傳輸至客戶機，模擬器分析每個攝像頭獲取的影像並計算在對高爾夫球1的三維空間上的位置資訊，客戶機可以基於計算出的該位置資訊計算對應於高爾夫球1的運動的運動參數，並且可以在該高爾夫球場的影像上實現對基於計算出的該高爾夫球的運動參數的球的軌跡的類比影像。
此時，稱履行通過在該第一攝像頭獲取的影像上提取對應於該高爾夫球及高爾夫球桿的部分來計算座標資訊，並通過從該第二攝像頭獲取的圖像上提取對應於該高爾夫球及高爾夫球桿的部分來計算座標資訊，以從計算出的每個座標資訊計算對該高爾夫球及高爾夫球桿的三維位置資訊的功能的構成要素為感測處理部300。
如圖2所示，本發明的一實施例的感測裝置可以構成為包括第一攝像頭100、第二攝像頭200以及與這些攝像頭連接而從每個攝像頭接收資料並進行處理的感測處理部300，該感測處理部300可以構成為包括影像處理部310和位置計算部320。
該感測處理部300通過分析該第一攝像頭100獲取的影像（第一攝像頭以預定的速度獲取多個幀的影像，將第一攝像頭獲取的多個幀的影像定義為「第一影像」）來從影像上的球桿軌跡計算用於計算撞擊位置的第一位置信息，並通過分析該第二攝像頭200獲取的影像（第二攝像頭以預定的速度獲取多個幀的影像，將第二攝像頭獲取的多個幀的影像定義為「第二影像」）來從影像上的球桿軌跡計算作為用於計算撞擊位置的另一資訊的第二位置資訊。
另外，感測處理部300構成為，利用如上述從第一攝像頭的影像，即從第一影像計算出的第一位置和從第二攝像頭的影像，即從第二影像計算出的第二位置計算在高爾夫揮桿時球桿頭擊打高爾夫球的撞擊位置。
該影像處理部310通過分析作為第一攝像頭100獲取的影像的第一影像來找出影像上的高爾夫球部分（稱對應於在第一影像上檢測的高爾夫球的部分為「第一球」）的位置，並通過在該第一影像上分析高爾夫球桿的動作來計算第一影像上的高爾夫球桿的軌跡（稱在第一影像上檢測的高爾夫球桿頭的軌跡為「第一球桿軌跡」）。
然後，該影像處理部310通過分析作為第二攝像頭200獲取的影像的第二影像來找出影像上的高爾夫球部分（稱對應於在第二影像上檢測的高爾夫球的部分為「第二球」）的位置，並通過在該第二影像上分析高爾夫球桿的動作來計算第二影像上的高爾夫球桿的軌跡（稱在第二影像上檢測的高爾夫球桿頭的軌跡為「第二球桿軌跡」）。
該位置計算部320分別利用由該影像處理部310計算的第一球的位置資訊和第一球桿軌跡的資訊、以及第二球的位置資訊和第二球桿軌跡的資訊，計算預先準備的高爾夫球桿的頭面或過影像分析等感測到的頭面上的撞擊位置資訊。
即，位置計算部320可以構成為，通過利用第一球的位置和第一球桿軌跡計算第一位置信息，並利用第二球的位置和第二球桿軌跡計算第二位置資訊，計算由該第一位置和該第二位置特定的撞擊位置。
關於如上所述的通過各攝像頭和感測處理部計算撞擊位置的更具體的內容將在下面進行描述。
另一方面，參照圖3所示的流程圖對利用本發明的一實施例的感測裝置的球桿頭的撞擊位置感測方法進行說明。
本發明的一實施例的感測裝置包括如前該以立體方式聯動的第一攝像頭和第二攝像頭，每個攝像頭獲取對以其視角捕捉的被攝體的影像。
即，獲取第一攝像頭的影像，即第一影像（S110），並獲取第二攝像頭的影像，即第二影像（S210）。
在第一影像中檢測第一球（S120），並且在第二影像中也檢測第二球（S220）。
感測處理部在持續感測該第一影像上的第一球或第二影像上的第二球時判斷高爾夫球是否被高爾夫球桿擊打，即高爾夫球是否被撞擊（S130）。
當感測到對高爾夫球的撞擊時，感測處理部提取由第一攝像頭獲取的第一影像的多個幀的影像中撞擊時間點之前的預先設定的數量的影像及撞擊時間點之後的預先設定的數量的影像並處理每個影像（S140）。
即，感測處理部通過在上述第一影像中檢測高爾夫球桿並分析其動作來計算第一影像上的第一球桿軌跡（S150）。
例如，可以通過在第一影像上在多個幀的影像中分別檢測高爾夫球桿的規定位置（例如，位於高爾夫球桿的球桿頭的趾側端部的點（如待後述，該點被稱為第一基準點）或位於對應於高爾夫球桿的桿身和桿頭的邊界的桿頸（Hozel）的位置），並連接檢測到的該每個幀上的點來計算該第一球桿軌跡。
然後，計算從第一影像檢測到的第一球（此時，第一球優選為對應於當高爾夫球處於靜止的狀態時檢測到的高爾夫球的客體）的中心點到計算出的該第一球桿軌跡的垂直距離（S160）。這裡，設該第一球的中心點到計算出的該第一球桿軌跡的垂直距離為「第一球距離」。
另一方面，當感測到對高爾夫球的撞擊時，進行用於在匯出對上述第一影像的分析結果的同時匯出對第二影像的分析結果的過程。
感測處理部提取由第二攝像頭獲取的第二影像的多個幀的影像中撞擊時間點之前的預先設定的數量的影像及撞擊時間點之後的預先設定的數量的影像並處理每個影像（S240）。
即，感測處理部通過在上述第二影像中檢測高爾夫球桿並分析其動作來計算第二影像上的第二球桿軌跡（S250）。
例如，可以通過在第二影像上在多個幀的影像中分別檢測高爾夫球桿的特定位置（例如，位於高爾夫球桿的球桿頭的趾側端部的點或位於對應於高爾夫球桿的桿身和桿頭的邊界的桿頸（Hozel）的點的位置），並連接檢測到的該每個幀上的點來計算該第二球桿軌跡。
這裡，該第二影像上成為第二球桿軌跡的基準點的位於高爾夫球桿的球桿頭的趾側端部的點與上述第一影像上成為第一球桿軌跡的基準點的位於球桿頭的趾側端部的點不是相同的點。
當設上述第一影像上成為第一球桿軌跡的基準點的位於球桿頭的趾側端部的點為第一基準點，設成為該第二影像上的第二球桿軌跡的基準點的位於高爾夫球桿的球桿頭的趾側端部的點為第二基準點時，該第一基準點和第二基準點既可為實際球桿頭上的相同的點處，也可為彼此不同的位置的點處。
然而，當上述第一基準點和第二基準點分別是位於桿頸的點時為實際高爾夫球桿上的相同的點處。
從第二影像檢測到的第二球（此時，第二球優選為對應於當高爾夫球處於靜止的狀態時檢測到的高爾夫球的客體）的中心點到計算出的該第二球桿軌跡的垂直距離（S260）。這裡，設該第二球的中心點到計算出的該第二球桿軌跡的垂直距離為「第二球距離」。
如上所述，當分別計算出第一球距離和第二球距離時，感測處理部以距高爾夫球桿的桿面上的基準位置對應於該第一球距離的位置為該第一位置，並以該距桿面上的基準位置對應於該第二球距離的位置為該第二位置，計算由該第一位置和該第二位置特定的撞擊位置（S270）。
參照圖4至圖7對如上所述的撞擊位置的計算的一例進行描述。
圖4的（a）示出由本發明的一實施例的感測裝置的第一攝像頭獲取的第一影像，圖4的（b）示出由第二攝像頭獲取的第二影像。
圖4的（a）所示的第一影像110中示出了從頂棚向垂直下方觀察的第一球112和球桿頭114，圖4的（b）所示的第二影像210中示出從高爾夫球墊的側面的側面側傾斜地向下觀察的第二球212和球桿頭214。
雖然在圖4的（a）和圖4的（b）中可以從人觀察的觀點分別識別球和球桿頭，但從電腦觀察的觀點無法知道哪個是球，哪個是球桿頭，因而可以在影像中通過檢測高爾夫球的演算法來檢測球，並通過檢測高爾夫球桿的演算法來檢測高爾夫球桿。
圖5的（a）中示出在圖4的（a）所示的第一影像110中分別檢測第一球112和第一球桿軌跡122的結果，圖5的（b）中示出在圖4的（b）所示的第二影像210中分別檢測第二球212和第二球桿軌跡222的結果。
圖5的（a）所示的第一球桿軌跡122表示以第一影像110上的高爾夫球桿的球桿頭114的趾側端部的點為第一基準點115檢測的結果，圖5的（b）所示的第二球桿軌跡222表示以第二影像210上的高爾夫球桿的球桿頭214的趾側端部的點為第二基準點215檢測的結果。
這裡，該第一基準點115和第二基準點215可如圖所示為彼此不同的位置的點。
該第一基準點115可以視作第一攝像頭所觀察的視角的光軸與球桿頭的趾側端部相交的點，該第二基準點215可以視作第二攝像頭觀察的視角的光軸與球桿頭的趾側端部相交的點。
例如，當對第一影像110進行霍夫變換（Hough Transform）等處理時，高爾夫球桿的桿身113部分進行直線變換，直線變換後的該端點可以被得出為光軸與球桿頭的趾側端部相交的點，即第一基準點115，並且，當對第一影像的多個幀分別如上所述地得出第一基準點並將其連接起來時，可以得到如圖5的（a）所示的第一球桿軌跡122。
此外，當對第二影像210進行霍夫變換（Hough Transform）等處理時，高爾夫球桿的桿身213部分進行直線變換，直線變換後的其端點可以被得出為光軸與球桿頭的趾側端部相交的點，即第二基準點215，並且，當對第二影像的多個幀分別如上所述地得出第二基準點並將其連接起來時，可以得到如圖5的（b）所示的第二球桿軌跡222。
如上述在第一影像110中得到第一球112和第一球桿軌跡122，並在第二影像210中得到第二球212和第二球桿軌跡222後，可以利用其計算撞擊位置，對此將參照圖6和圖7進行描述。
圖6的（a）將圖5的（a）所示的客體間的關係進一步簡化而示出，圖6的（b）將圖5的（b）所示的客體間的關係進一步簡化而示出。
如圖6的（a）所示，可以求第一球112的中心點C1到第一球桿軌跡122的垂直距離，設其為第一球距離131。
第一球桿軌跡122呈圓弧形態，當求出第一球的中心點C1與呈圓弧的第一球桿軌跡122之間的最短距離時，可以求出第一球的中心點C1到第一球桿軌跡122的垂直距離，即第一球距離131。
另一方面，同樣地，在圖6的（b）中，可以求第二球212的中心點C2到第二球桿軌跡222的垂直距離，設其為第二球距離231。
第二球桿軌跡222呈圓弧的形態，當求出第二球的中心點C2與呈圓弧的第二球桿軌跡222之間的之間的最短距離時，可以計算第二球的中心點C2到第二球桿軌跡222的垂直距離，即第二球距離231。
利用上述第一球距離131和第二球距離231可以計算撞擊位置。
圖7是用於說明利用上述第一球距離131和第二球距離231計算桿面上的撞擊位置的圖。
圖7所示的桿面304可以是由感測處理部通過第一影像和/或第二影像檢測的球桿頭的面的大小和形狀假定的，也可以是由通過預先存儲的球桿的種類的特徵的資料和第一攝像頭及第二攝像頭的校準資訊等所決定的假定的。
就從影像檢測桿面而言，例如，由於高爾夫球桿的球桿頭的面的部分對光的反射度非常大，因而可以通過在第一影像和第二影像中特定其面部分來檢測，並且可以通過從檢測到的該結果計算大小和形狀等來假定為如圖7所示的桿面304。
此外，通過按高爾夫球桿的不同種類（一號木桿、木桿、各種鐵桿等）預先存儲關於面的大小等的資訊，而後利用單獨的感測器識別進行高爾夫擊球時用戶使用的高爾夫球桿的種類來提取對所識別的該高爾夫球桿的面的大小等資訊，由此可以假定為如圖7所示的桿面304。
本發明並非專注於求高爾夫球桿的桿面的方法，而是以在能夠通過以往的方法或待日後開發的任意方法求桿面的大小等的前提下準確地求出那樣求出的桿面上的撞擊位置的方法為特徵。
因此，將省略關於求桿面的具體方法的說明。
對圖5和圖6中第一攝像頭的光軸以及第二攝像頭的光軸分別與高爾夫球桿頭的趾側端部相交的點處成為計算球桿軌跡的基準點的事項已在前文中述及。
如圖7所示，設經過球桿頭上的第一基準點115的第一攝像頭的光軸為La1，設經過球桿頭上的第二基準點215的第二攝像頭的光軸為La2。這裡，設La1為第一光軸，設La2為第二光軸。
如在前文中圖6所述及，已從第一影像求出作為第一球的中心點到第一球桿軌跡（第一基準點成為基準）的垂直距離的第一球距離131，並已從第二影像求出作為第二球的中心點到第二球桿軌跡（第二基準點成為基準）的垂直距離的第二球距離231。
圖7中，第一球距離131為距第一光軸La1的距離，第二球距離231為距第二光軸La2的距離。
這裡，第一球距離的方向為從第一球桿軌跡到第一球的方向，第二球距離的方向為從第二球桿軌跡到第二球的方向。
用於計算撞擊位置的第一位置位於距第一光軸La1第一球距離131上，第二位置位於距第二光軸La2第二球距離231上。
如圖7所示，當設連接第一光軸La1到第一球距離131上的點的線為Lp1，設連接第二光軸La2到第二球距離231上的點的線為Lp2時，第一位置所在的Lp1與第二位置所在的Lp2線相互交叉的點處為第一位置和第二位置相交的「撞擊位置Pim」。
如上所述，當通過第一影像求出第一球、第一球桿軌跡以及由此計算的第一球距離，並通過第二影像求出第二球、第二球桿軌跡以及由此計算的第二球距離時，可以通過如圖7所示的方式計算對應於第一球距離的第一位置和對應於第二球距離的第二位置相交的撞擊位置。
通過上面的圖4至圖7示出了當設成為球桿軌跡的基準的基準點為球桿頭的趾側端部點時計算撞擊位置的方法的示例，除了這樣的方法外，還有如前已述及的那樣特定高爾夫球桿上的桿頸的位置並以其為基準點計算球桿軌跡，並由此計算撞擊位置的方法，對此將參照圖8至圖10進行說明。
圖8的（a）中示出在圖4的（a）所示的第一影像110中分別檢測以第一球112和高爾夫球桿的桿頸位置116為基準計算的第一球桿軌跡124的結果，圖8的（b）中示出在圖4的（b）所示的第二影像210中分別檢測以第二球212和桿頸位置216為基準計算的第二球桿軌跡224的結果。
圖8的（a）所示的第一球桿軌跡124表示以第一影像110上的高爾夫球桿的桿頸位置的點為第一基準點116進行檢測的結果，圖8的（b）所示的第二球桿軌跡224表示以第二影像210上的高爾夫球桿的桿頸位置的點為第二基準點216進行檢測的結果。
通過關於高爾夫球桿的影像的分析來檢測桿頸的位置的方法是已公知的技術，並且在由本申請人申請專利並授權的韓國授權專利公報第10-1862145號中也已詳細述及。
如上所述在第一影像110中獲得第一球112和第一球桿軌跡124，並在第二影像210中獲得第二球212和第二球桿軌跡224後，可以利用其計算撞擊位置，對此將參照圖9和圖10進行說明。
圖9的（a）將圖8的（a）所示的客體間的關係進一步簡化而示出，圖9的（b）將圖8的（b）所示的客體間的關係進一步簡化而示出。
如圖9的（a）所示，可以求第一球112的中心點C1到第一球桿軌跡124的垂直距離，設其為第一球距離132。
第一球桿軌跡124呈圓弧形態，當求出第一球的中心點C1與呈圓弧的第一球桿軌跡124之間的最短距離時，可以計算第一球的中心點C1到第一球桿軌跡122的垂直距離，即第一球距離132。
另一方面，同樣地，在圖9的（b）中，可以求第二球212的中心點C2到第二球桿軌跡224的垂直距離，設其為第二球距離232。
第二球桿軌跡224呈圓弧形態，當求出第二球的中心點C2與呈圓弧的第二球桿軌跡224之間的最短距離時，可以計算第二球的中心點C2到第二球桿軌跡224的垂直距離，即第二球距離232。
利用上述第一球距離132和第二球距離232可以計算撞擊位置。
圖10是用於說明利用上述第一球距離132和第二球距離232計算桿面上的撞擊位置的圖。
關於圖10所示的桿面304，由於與通過圖7已所述及的相同，因而省略對此的說明。
如圖10所示，設經過球桿頭上的第一基準點116的第一攝像頭的光軸為La1，設經過球桿頭上的第二基準點216的第二攝像頭的光軸為La2。這裡，設La1為第一光軸，設La2為第二光軸。
如在前文中圖9所述及，已從第一影像求出作為第一球的中心點到第一球桿軌跡的垂直距離的第一球距離132，並從第二影像求出作為第二球的中心點到第二球桿軌跡的垂直距離的第二球距離232。
圖10中，第一球距離132為距第一光軸La1的距離，第二球距離232為距第二光軸La2的距離。
這裡，第一球距離的方向為從第一球桿軌跡到第一球的方向，第二球距離的方向為從第二球桿軌跡到第二球的方向。
用於計算撞擊位置的第一位置位於距第一光軸La1第一球距離132上，第二位置位於距第二光軸La2第二球距離232上。
如圖10所示，當設連接第一光軸La1到第一球距離132上的點的線為Lp1，設連接第二光軸La2到第二球距離232上的點的線為Lp2時，第一位置所在的Lp1與第二位置所在的Lp2線相互交叉的點處為第一位置和第二位置相交的「撞擊位置Pim」。
如上所述，當通過第一影像求出第一球、第一球桿軌跡以及由此計算的第一球距離，並通過第二影像求出第二球、第二球桿軌跡以及由此計算的第二球距離時，可以通過如圖10所示的方式計算對應於第一球距離的第一位置和對應於第二球距離的第二位置相交的撞擊位置。
如上所述，根據本發明的對高爾夫揮桿的感測裝置及利用該感測裝置的球桿頭的撞擊位置感測方法，該對高爾夫揮桿的感測裝置感測對應於高爾夫揮桿的高爾夫球桿的動作和高爾夫球的動作，其中，利用彼此以立體方式聯動而驅動的兩台攝像頭，通過每個攝像頭獲取的影像的分析，能夠準確地計算在對應於高爾夫揮桿的撞擊時高爾夫球撞擊在高爾夫球桿的頭面的位置。
S110~S160、S210~S270:步驟 1:高爾夫球 12:螢幕 13:擊打墊 100:第一攝像頭 110:第一影像 112:第一球 113:桿身 114:球桿頭 115、116:第一基準點 122、124:第一球桿軌跡 131、132:第一球距離 200:第二攝像頭 210:第二影像 212:第二球 213:桿身 214:球桿頭 215、216:第二基準點 222、224:第二球桿軌跡 231、232:第二球距離 300:感測處理部 304:桿面 310:影像處理部 320:位置計算部 400:影像輸出裝置 BT:棚 B1:棚底面 C1:中心點 C2:中心點 CL:高爾夫球桿 La1:第一光軸 La2:第二光軸 Lp1、Lp2:線 P:使用者 Pim:撞擊位置 SI:影像 SM:客戶機
圖1是示出具備本發明的一實施例的感測裝置的螢幕高爾夫系統的圖。 圖2是圖1所示的感測裝置等的結構的框圖。 圖3是示出利用本發明的一實施例的感測裝置的球桿頭的撞擊位置感測方法的流程圖。 圖4的（a）是示出由本發明的一實施例的感測裝置的第一攝像頭獲取到的第一影像的圖，圖4的（b）是示出由第二攝像頭獲取到的第二影像的圖。 圖5的（a）是示出在圖4的（a）所示的第一影像上檢測第一球和第一球桿軌跡的結果的圖，圖5的（b）是示出在圖4的（b）所示的第二影像上檢測第二球和第二球桿軌跡的結果的圖。 圖6和圖7是用於說明利用如圖5所示的球的位置和球桿軌跡計算撞擊位置的方法的圖。 圖8是用於對由本發明的一實施例的感測裝置利用圖4的（a）和圖4的（b）的影像求出球桿軌跡的另一示例進行說明的圖。 圖9和圖10是用於說明利用如圖8所示的球的位置和球桿軌跡計算撞擊位置的方法的圖。
1:高爾夫球
12:螢幕
13:擊打墊
100:第一攝像頭
200:第二攝像頭
400:影像輸出裝置
BT:棚
B1:棚底面
CL:高爾夫球桿
P:使用者
SI:影像
SM:客戶機

Claims (8)

  1. 一種對高爾夫揮桿的感測裝置，該高爾夫揮桿是利用高爾夫球桿擊打高爾夫球，該對高爾夫揮桿的感測裝置的特徵在於，包括：第一攝像頭及第二攝像頭，其在彼此不同的位置以包括該高爾夫球和進行高爾夫揮桿的高爾夫球桿的視角獲取影像並且以立體方式聯動；以及感測處理部，其通過分析該第一攝像頭獲取的影像來從影像上的球桿軌跡計算第一位置信息，並通過分析該第二攝像頭獲取的影像來從影像上的球桿軌跡計算第二位置資訊，並且利用該第一位置和該第二位置計算在高爾夫揮桿時球桿頭擊打高爾夫球的撞擊位置，該感測處理部包括：影像處理部，其通過分析作為該第一攝像頭獲取的影像的第一影像來找出作為影像上的高爾夫球部分的第一球的位置，並通過在該第一影像上分析高爾夫球桿的動作來計算作為影像上的高爾夫球桿的軌跡的第一球桿軌跡，並且通過分析作為該第二攝像頭獲取的影像的第二影像來找出作為影像上的高爾夫球部分的第二球的位置，並通過在該第二影像上分析高爾夫球桿的動作來計算作為影像上的高爾夫球桿的軌跡的第二球桿軌跡；以及位置計算部，其通過利用該第一球的位置和該第一球桿軌跡計算該第一位置信息並利用該第二球的位置和該第二球桿軌跡計算該第二位置資訊來計算由該第一位置和該第二位置確定的撞擊位置。
  2. 如請求項1所述的對高爾夫揮桿的感測裝置，其中，該位置計算部構成為：在該第一影像上計算該第一球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離作為第一球距離，並在該第二影像上計算該第二球的中心點到該第二球桿軌跡的垂直距離作為第二球距離；並且以距桿面上的基準位置對應於該第一球距 離的位置為該第一位置，並以該距桿面上的基準位置對應於該第二球距離的位置為該第二位置，計算由該第一位置和該第二位置確定的撞擊位置。
  3. 如請求項1所述的對高爾夫揮桿的感測裝置，其中，該影像處理部以在該第一影像上檢測的高爾夫球桿頭的趾側端部與光軸相交的點移動的軌跡計算該第一球桿軌跡，並以在該第二影像上檢測的高爾夫球桿頭的趾側端部與光軸相交的點移動的軌跡計算該第二球桿軌跡。
  4. 如請求項3所述的對高爾夫揮桿的感測裝置，其中，該位置計算部構成為：在該第一影像上將該第一球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離計算為第一球距離，並在該第二影像上將該第二球的中心點到該第二球桿軌跡的垂直距離計算為第二球距離；並且將在垂直於與桿面的趾側端部相接的該第一攝像頭的光軸的方向上對應於該第一球距離的該第一位置和在垂直於與該桿面的趾側端部相接的該第二攝像頭的光軸的方向上對應於該第二球距離的該第二位置相交的點處計算為該撞擊位置。
  5. 如請求項1所述的對高爾夫揮桿的感測裝置，其中，該影像處理部以在該第一影像上檢測的對應於高爾夫球桿的桿頸的點移動的軌跡計算該第一球桿軌跡，並以在該第二影像上檢測的對應於高爾夫球桿的桿頸的點移動的軌跡計算該第二球桿軌跡。
  6. 如請求項5所述的對高爾夫揮桿的感測裝置，其中，該位置計算部構成為：在該第一影像上將該第一球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離計算為第一球距離，並在該第二影像上將該第二球的中心點到該第二球桿軌跡的垂直距離計算為第二球距離；並且將在垂直於經過預先準備的或從影像檢測到的桿面的桿頸位置的該第一攝像頭的光軸的方向上對應於該第一球距離的該 第一位置和在垂直於經過該桿面的桿頸位置的該第二攝像頭的光軸的方向上對應於該第二球距離的該第二位置相交的點處計算為該撞擊位置。
  7. 一種球桿頭的撞擊位置感測方法，該方法是對高爾夫揮桿的感測裝置的球桿頭的撞擊位置的感測方法，該對高爾夫揮桿的感測裝置包括在彼此不同的位置以包括高爾夫球和進行高爾夫揮桿的高爾夫球桿的視角獲取影像並且以立體方式聯動的第一攝像頭及第二攝像頭，該高爾夫揮桿利用高爾夫球桿擊打高爾夫球，該球桿頭的撞擊位置感測方法的特徵在於，包括：通過分析該第一攝像頭獲取的影像來從影像上的球桿軌跡計算第一位置信息的步驟；通過分析該第二攝像頭獲取的影像來從影像上的球桿軌跡計算第二位置資訊的步驟；以及利用該第一位置信息和該第二位置資訊計算在高爾夫揮桿時球桿頭擊打高爾夫球的撞擊位置的步驟，計算該第一位置信息的步驟包括：通過分析作為該第一攝像頭獲取的影像的第一影像來檢測作為影像上的高爾夫球部分的第一球的步驟；通過在該第一影像上分析高爾夫球桿的動作來計算作為影像上的高爾夫球桿的軌跡的第一球桿軌跡的步驟；以及利用該第一球的位置和該第一球桿軌跡計算該第一位置信息的步驟，計算該第二位置資訊的步驟包括：通過分析作為該第二攝像頭獲取的影像的第二影像來檢測作為影像上的高爾夫球部分的第二球的步驟；通過在該第二影像上分析高爾夫球桿的動作來計算作為影像上的高爾夫球桿的軌跡的第二球桿軌跡的步驟；以及利用該第二球的位置和該第二球桿軌跡計算該第二位置資訊的步驟。
  8. 如請求項7所述的球桿頭的撞擊位置感測方法，其中，利用該第一球的位置和該第一球桿軌跡計算該第一位置信息的步驟包括：在該第一影像上將該第一球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離計算為第一球距離，並 計算在垂直於與預先準備的或從影像檢測到的桿面的趾側端部相接的該第一攝像頭的光軸的方向上對應於該第一球距離的該第一位置信息的步驟，利用該第二球的位置和該第二球桿軌跡計算該第二位置資訊的步驟包括：在該第二影像上將該第二球的中心點到該第一球桿軌跡的垂直距離計算為第二球距離，並計算在垂直於與該桿面的趾側端部相接的該第二攝像頭的光軸的方向上對應於該第二球距離的該第二位置資訊的步驟，並且將該第一位置和該第二位置相交的點處計算為該撞擊位置。
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