WO2015080431A1 - 골프 시뮬레이터, 및 골프 시뮬레이션 방법 - Google Patents

골프 시뮬레이터, 및 골프 시뮬레이션 방법 Download PDF

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WO2015080431A1
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golf
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최승환
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Definitions

  • the present invention relates to a system and method for simulation, and more particularly to a golf simulation system for simulating a golf game, and a golf simulation method.
  • simulation golf screen golf
  • simulation golf is quickly gaining users by providing golfers with easier access to golf games, but there are also golfers who have a negative view of simulation golf because the golf simulator does not provide exactly the same results as in reality. It is true.
  • the optical sensor is placed on the floor to sense the golf ball hit by the golfer to measure the speed, direction, and escape angle of the golf ball, and estimate the ball trajectory based on this.
  • the spin of the ball cannot be directly measured due to its structure, and thus the result is mainly estimated through a statistical approach.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, through the relative comparison of the sensing accuracy, the speed and direction of the golf ball is measured using an optical sensor and the spin of the golf ball is measured using an image sensor By combining these, it is an object of the present invention to provide a golf simulator, and a golf simulation method that provides a flight trajectory of a golf ball closer to reality.
  • the golf simulator includes an optical sensor unit, an image input unit, a movement information calculator, a spin information calculator, and a flight trajectory calculator.
  • the optical sensor unit detects a movement path of the golf ball using a plurality of optical sensors, the image input unit inputs a moving image of the golf ball, and the movement information calculator receives the movement direction and speed of the golf ball from the information obtained from the optical sensor unit.
  • the spin information calculating unit calculates the spin amount of the golf ball from the input image, and the flight trajectory calculating unit calculates the flight trajectory of the golf ball using the calculated motion information and the spin information of the golf ball.
  • the golf simulator may further include an image input start signal generator configured to generate an image input start signal for causing the image input unit to start image input when the detection result of the light sensor unit corresponds to a preset image input start criterion.
  • the preset image input start criterion may be that the golf ball starts to move. According to this configuration, it is possible to reduce unnecessary resources and labor of image analysis by inputting only images necessary for calculating the spin amount.
  • the golf simulator may further include an image input start reference setting unit for setting a preset image input start reference.
  • image input start reference setting unit for setting a preset image input start reference. This configuration allows the video input start criteria to be set according to the situation, so that the optimum settings can be set again according to the installation or operating environment of the simulator.
  • the optical sensor further detects a moving path of the golf club striking the golf ball, and further includes a spin amount comparing unit for comparing the spin amount of the golf ball calculated by the spin information calculating unit with the spin amount calculated using the moving path of the golf club. It may include. According to such a configuration, when a serious error occurs in the spin amount of the golf ball calculated from the input image, it can be excluded.
  • the golf simulation method is implemented by implementing the golf simulator in the form of a method.
  • the golf ball speed, direction as well as the spin of the golf ball Accurate calculations can be made to simulate flight trajectories of golf balls closer to reality.
  • the optimal operating environment can be set according to the installation or operating environment of the simulator.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a golf simulator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a state of use of the configuration of the golf simulator of FIG.
  • FIG. 3 is a bird's eye view of a booth in which the golf simulator of FIG. 1 is installed.
  • 4 is a principle diagram of golf club plane trajectory measurement.
  • Figure 5 is a golf ball escape angle and space velocity measurement principle.
  • FIG. 6 is a conceptual view of the interaction between the camera sensor and the optical sensor.
  • FIG. 7 is a schematic flowchart for performing a golf simulation method according to the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a golf simulator according to an embodiment of the present invention.
  • the golf simulator 100 includes an optical sensor unit 110, an image input unit 120, a movement information calculator 130, a spin information calculator 140, a flight trajectory calculator 150, and an image input start.
  • the signal generator 160, an image input start reference setting unit 170, and a spin amount comparison unit 180 are included.
  • each component of the golf simulator 100 may be implemented only in hardware, but may also be implemented in software that works with the hardware.
  • the optical sensor unit 110 detects a movement path of the golf ball using a plurality of optical sensors. At this time, the optical sensor unit 110 may further detect the movement path of the golf club hitting the golf ball as well as the movement path of the golf ball.
  • FIG. 2 is a view showing a state of use of the configuration of the golf simulator of FIG. 1
  • FIG. 3 is a bird's eye view of a booth in which the golf simulator of FIG. 1 is installed.
  • FIG. 2 and 3 show the structure of the sensor measurement system of the golf simulator. 2 shows the structure and name of the light sensor and the camera sensor, and FIG. 3 shows the structure of the sensor including the installation booth and the structure of the light source.
  • the senor has a down sensor, an impact sensor, a follow sensor, and a last sensor disposed on the floor.
  • Down and impact sensors on the floor are infrared light sensors that operate by a halogen light source installed on the ceiling or on the top of the booth.
  • the follow sensor and the last sensor are installed on the ceiling or on the top of the booth, respectively. It is operated by scanning.
  • the optical sensor 110 of the golf simulation the total light film forms a total of four light films.
  • the shadow generated by the club and the golf ball passing through each light film is measured by sampling the light sensor at high speed.
  • the image input unit 120 inputs a moving image of the golf ball.
  • the sensor system of the conventional golf simulator is disposed only the optical sensor 110 on the floor without the spin camera sensor 120 at the top in Figures 2 and 3 to sense the golf ball hit by the golfer hit the speed, direction ( Space vector), and measure the rotation.
  • the space vector (direction, speed) of the flying golf ball can be accurately extracted, but there is a structural limitation of the measurement method to measure the spin.
  • the golf ball spin was calculated through indirect calculation or statistical approach by observing the correlation between the club and the direction of the ball speed. There was.
  • the spin element of the golf ball is obtained by obtaining an image of the golf ball flying through the spin camera 120 disposed on the upper spin
  • the method of direct measurement is presented.
  • the movement information calculator 130 calculates a moving direction and speed of the golf ball from the information obtained from the optical sensor unit 110.
  • FIG. 4 is a principle diagram of golf club plane trajectory measurement. In Fig. 4, the principle of determining the tangential vector and the impact angle in the golf ball from the measurement principle and the trajectory of the club trajectory is shown.
  • the bottom sensor 110 including down, impact, follow, and last and the light source facing the sensor know the position in space as a fixed position in space, and thus the plane in space made by each is calculated.
  • the impact angle can be calculated when the club hits the golf ball.
  • the club's speed is then determined using the distance and time the club passes through each sensor.
  • 5 is a principle diagram of measuring the golf ball escape angle and space velocity. 5 shows the principle of obtaining the space velocity vector of the golf ball flying when the golfer hits the golf ball.
  • the follow sensor light source and the last light source, and the follow sensor and the last sensor facing each other know the position coordinate at a fixed position in space, and thus the surface of the surface by the light film made by each light source and the floor sensor. Equation can be found.
  • measuring the center point of the shadow generated when the golf ball passes through the light curtain by each sensor allows the spatial coordinates of the golf ball passing through each sensor surface to be obtained. By connecting the points of each spatial coordinate, the flight vectors can be found in the space of the golf ball.
  • the speed value of the golf ball is calculated by calculating the moving distance from the spatial position coordinate of the golf ball calculated on each sensor surface and using the time difference passing through each point to obtain the space speed value.
  • the velocity vector of the golf ball thus obtained includes the escape angle, the direction angle, and the velocity of the golf ball.
  • the spin information calculator 140 calculates the spin amount of the golf ball from the input image.
  • the camera sensor has the biggest advantage of being able to obtain the speed, direction and spin of the ball at the same time and the spin which cannot be obtained from other sensors, but the accuracy of the interpretation due to the environmental factors used indoors There is a disadvantage in that the fall and the analysis includes a lot of errors. In addition, the speed and direction of the ball are much lower in accuracy and resolution than in optical sensors.
  • the speed and direction (space vector) of the golf ball are calculated from the optical sensor system, and the spin element of the golf ball acquires an image of the golf ball flying through a spin camera disposed thereon to directly spin the ball. Measure with.
  • the flight trajectory calculator 150 calculates a flight trajectory of the golf ball using the calculated motion information and spin information. According to this configuration, by calculating the spin amount of the golf ball using a separate image input device, it is possible to accurately measure the golf ball's speed, direction and even the spin of the golf ball, to simulate the flight trajectory of the golf ball closer to the actual It becomes.
  • the image input start signal generator 160 generates an image input start signal for causing the image input unit 120 to start image input when the detection result of the optical sensor 110 corresponds to a preset image input start criterion. .
  • the preset image input start criterion may be that the golf ball starts to move. According to such a configuration, by inputting only images necessary for calculating the spin amount, unnecessary resources and troubles of image analysis can be reduced.
  • the image input start reference setting unit 170 sets a preset image input start reference. Such a configuration enables to set an image input start criterion according to a situation, so that an optimal setting can be reset according to the installation or operating environment of the simulator.
  • the spin amount comparison unit 180 compares the spin amount of the golf ball calculated by the spin information calculation unit 140 with the spin amount calculated using the movement path of the golf club. According to such a configuration, when a serious error occurs in the spin amount of the golf ball calculated from the input image, it can be excluded.
  • FIG. 6 is a conceptual view of the interaction between the camera sensor and the light sensor.
  • the interaction between the spin camera sensor and the optical sensor is illustrated by the concept of a signal.
  • control module can detect that an object (club or golf ball) has passed through each light film, and by using the detected signal, the control module generates a trigger signal (image capture signal) to the spin camera so that the camera sensor Make it work.
  • a trigger signal image capture signal
  • the triggering point of the spin camera sensor may be generated by selectively selecting the sensor at the triggering point in software at the point of passing down the respective sensors of down, impact, follow, and last. This allows the golf ball to be sensed (image acquired) within the range measured by the spin camera.
  • the spin amount is derived by analyzing the image of the camera obtained as a result of this operation, and the 3D virtual space is obtained by combining the space vector (ejection angle, direction angle, and velocity) obtained from the optical sensor with the spin amount (backspin, side spin) obtained from the camera. Flight trajectory of the golf ball
  • FIG. 7 is a schematic flowchart for performing a golf simulation method according to the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the interconnection operation of the camera sensor and the optical sensor.
  • the optical sensor starts first and the camera image must be captured after the ball starts to move. Therefore, when the ball is normally measured by the optical sensor, the sensor is used for event control.
  • the image sensor when the measurement is started by the optical sensor, prepare the operation of the image sensor (camera), when the shot is detected by the optical sensor, the image sensor starts to capture the image, when the normal sensor is recognized by the optical sensor Combining the data detected by the image sensor with the data detected in the step of providing a result to the golfer.

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Abstract

골프 시뮬레이터, 및 골프 시뮬레이션 방법이 개시된다. 골프 시뮬레이터는 광센서부, 영상 입력부, 이동 정보 산출부, 스핀 정보 산출부, 및 비행 궤적 산출부를 포함한다. 광센서부는 복수의 광센서를 이용하여 골프공의 이동 경로를 검출하고, 영상 입력부는 골프공의 이동 영상을 입력하며, 이동 정보 산출부는 광센서부로부터 획득된 정보로부터 골프공의 이동 방향 및 속도를 산출하고, 스핀 정보 산출부는 입력된 영상으로부터 골프공의 스핀량을 산출하며, 비행 궤적 산출부는 운동 정보 및 스핀 정보를 이용하여 골프공의 비행 궤적을 산출한다. 이러한 구성에 의하면, 별도의 영상 입력 장치를 이용해 골프공의 스핀량을 산출함으로써, 골프공의 속도, 방향은 물론 골프공의 스핀까지 정확하게 측정하여, 보다 실제에 근접한 골프공의 비행 궤적을 시뮬레이션할 수 게 된다.

Description

골프 시뮬레이터, 및 골프 시뮬레이션 방법
본 발명은 시뮬레이션용 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 골프 경기를 시뮬레이션하는 골프 시뮬레이팅 시스템, 및 골프 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.
최근 골프의 대중화와 함께 시뮬레이션 골프(스크린 골프)에 대한 인기도 폭발적으로 증가하고 있다. 시뮬레이션 골프는 골퍼들에게 골프 경기에 대한 보다 용이한 접근성을 제공함으로써 빠르게 이용자를 늘리고 있으나, 골프 시뮬레이터가 실제와 완전히 동일한 결과를 제공하지는 못하고 있기 때문에 시뮬레이션 골프에 대해 부정적인 견해를 가지는 골퍼들도 존재하는 실정이다.
현재, 골프 시뮬레이터의 센서 시스템에서는 바닥에 광센서를 배치하여 골퍼가 타격한 골프공을 센싱하여 골프공의 속도, 방향, 탈출각 정보를 계측하고, 이를 바탕으로 볼의 비행 궤적을 추정한다. 이때, 볼의 스핀은 그 구조상 직접 계측이 불가능하기 때문에 주로 통계적인 접근을 통하여 그 결과를 추정하고 있다.
그런데, 이와 같이 골프공의 스핀은 클럽과 볼 속도 방향 등의 상관관계를 관찰하여 계산이나 통계적인 접근을 통하여 간접적으로 측정되기 때문에, 스핀 측정에 오차가 크게 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 센싱 정확도의 상대 비교를 통하여, 골프공의 속도, 방향은 광센서를 이용하여 측정하고 골프공의 스핀은 영상센서를 이용하여 측정하여 이를 조합함으로써, 보다 실제에 근접한 골프공의 비행 궤적을 제공해주는 골프 시뮬레이터, 및 골프 시뮬레이션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 골프 시뮬레이터는 광센서부, 영상 입력부, 이동 정보 산출부, 스핀 정보 산출부, 및 비행 궤적 산출부를 포함한다.
광센서부는 복수의 광센서를 이용하여 골프공의 이동 경로를 검출하고, 영상 입력부는 골프공의 이동 영상을 입력하며, 이동 정보 산출부는 광센서부로부터 획득된 정보로부터 골프공의 이동 방향 및 속도를 산출하고, 스핀 정보 산출부는 입력된 영상으로부터 골프공의 스핀량을 산출하며, 비행 궤적 산출부는 산출된 골프공의 운동 정보 및 스핀 정보를 이용하여 골프공의 비행 궤적을 산출한다.
이러한 구성에 의하면, 별도의 입력 영상을 이용해 골프공의 스핀량을 산출함으로써, 골프공의 속도, 방향은 물론 골프공의 스핀까지 정확하게 측정하여, 보다 실제에 근접한 골프공의 비행 궤적을 시뮬레이션할 수 게 된다.
또한, 골프 시뮬레이터는 광센서부의 검출 결과가 미리 설정된 영상 입력 시작 기준에 해당하는 경우 영상 입력부가 영상 입력을 시작하도록 하는 영상 입력 시작 신호를 발생하는 영상 입력 시작 신호 발생부를 더 포함할 수 있으며, 이때의 미리 설정된 영상 입력 시작 기준은 골프공이 이동을 시작하는 것일 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 스핀량 산출에 필요한 영상만을 입력함으로써 불필요한 자원 및 영상 분석의 수고를 줄일 수 있게 된다.
또한, 골프시뮬레이터는 미리 설정된 영상 입력 시작 기준을 설정하는 영상 입력 시작 기준 설정부를 더 포함할 수 있게 된다. 이러한 구성은 영상 입력 시작 기준을 상황에 따라 설정할 수 있도록 하여, 시뮬레이터의 설치나 운영 환경에 따라 최적의 설정을 다시 설정할 수 있게 된다.
또한, 광센서부는 골프공을 타격하는 골프 클럽의 이동 경로를 더 검출하고, 스핀 정보 산출부에서 산출된 골프공의 스핀량을 골프 클럽의 이동 경로를 이용하여 산출된 스핀량과 비교하는 스핀량 비교부를 더 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 입력된 영상으로부터 산출한 골프공의 스핀량에 심각한 오류가 발생한 경우 이를 배제할 수 있게 된다.
아울러, 상기 골프 시뮬레이터를 방법의 형태로 구현한 골프 시뮬레이션 방법이 개시된다.
본 발명에 의하면, 별도의 영상 입력을 이용해 광센서와 비교하여 상대적으로 정확한 골프공의 스핀량을 산출하고 이를 광센서가 측정한 데이터와 조합하여, 골프공의 속도, 방향은 물론 골프공의 스핀까지 정확하게 산출할 수 있게 되어, 보다 실제에 근접한 골프공의 비행 궤적을 시뮬레이션할 수 게 된다.
또한, 스핀량 산출에 필요한 영상만을 입력함으로써, 불필요한 자원 및 영상 분석의 수고를 줄일 수 있게 된다.
또한, 시뮬레이터의 설치나 운영 환경에 따라 최적의 운영 환경을 설정할 수 있게 된다.
또한, 입력된 영상으로부터 산출한 골프공의 스핀량에 심각한 오류가 발생한 경우 이를 배제할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프 시뮬레이터의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 골프 시뮬레이터의 구성의 사용 상태를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 골프 시뮬레이터가 설치된 부스의 조감도.
도 4는 골프 클럽 평면 궤적 측정 원리도.
도 5는 골프공 탈출각 및 공간 속도 측정 원리도.
도 6은 카메라 센서와 광센서의 상호 동작 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 골프 시뮬레이션 방법을 수행하기 위한 개략적인 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프 시뮬레이터의 개략적인 블록도이다.
도 1에서, 골프 시뮬레이터(100)는 광센서부(110), 영상 입력부(120), 이동 정보 산출부(130), 스핀 정보 산출부(140), 비행 궤적 산출부(150), 영상 입력 시작 신호 발생부(160), 영상 입력 시작 기준 설정부(170), 및 스핀량 비교부(180) 를 포함한다.
도 1에서, 골프 시뮬레이터(100)의 각 구성 요소는 하드웨어로만 구현될 수도 있겠지만, 하드웨어와 함께 동작하는 소프트웨어로 구현될 수도 있을 것이다.
광센서부(110)는 복수의 광센서를 이용하여 골프공의 이동 경로를 검출한다. 이때, 광센서부(110)는 골프공의 이동 경로뿐만 아니라 골프공을 타격하는 골프 클럽의 이동 경로를 더 검출할 수도 있다.
도 2는 도 1의 골프 시뮬레이터의 구성의 사용 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 골프 시뮬레이터가 설치된 부스의 조감도이다.
도 2 및 도 3에는 골프 시뮬레이터의 센서 계측 시스템의 구조가 도시되어 있다. 도 2는 광센서와 카메라 센서의 구성과 명칭을 나타내고 있으며, 도 3은 설치 부스를 포함한 센서 구성과 광원의 구성을 나타내고 있다.
도 2 및 도 3에서 보듯이 센서의 구성은 바닥에 배치된 다운센서, 임펙트 센서, 팔로우 센서, 라스트 센서가 구성되어 있다.
바닥에 배치된 다운센서와 임펙트 센서는 적외선 광센서로 천장 또는 부스 상부에 설치된 할로겐 광원에 의하여 동작하도록 되어 있으며, 팔로우 센서와 라스트 센서는 마주하는 천장 또는 부스 상부에 레이저 프로젝터가 각각 설치되어 광원을 주사하여 동작하게 된다.
따라서 골프 시뮬레이션의 광센서(110)는 총 광막은 총 4개의 광막을 형성한다. 이렇게 광센서와 광원에 의한 광막이 형성된 상태에서 골퍼가 골프공을 타격할 때 클럽과 골프공이 각각의 광막을 통과하면서 발생하는 그림자를 고속으로 광센서를 샘플링하여 측정한다.
영상 입력부(120)는 골프공의 이동 영상을 입력한다.
종래의 골프 시뮬레이터의 센서 시스템은 도 2 및 3에서 상부에 있는 스핀 카메라센서(120)가 없이 바닥에 광센서(110)만을 배치하여 골퍼가 타격한 골프공을 센싱하여 골프공의 속도, 방향(공간 벡터), 회전을 측정한다. 그런데 이러한 구성에서는 비행하는 골프공의 공간벡터(방향, 속도)는 정확하게 추출할 수 있으나 스핀을 측정하기에는 계측방식의 구조상 한계를 가진다.
이에 따라, 스핀을 측정하기 위해서 클럽과 볼 속도 방향 등의 상관관계를 관찰하여 간접적인 계산이나 통계적인 접근을 통하여 골프공의 스핀을 계산하였는데, 이러한 방식에 의한 스핀측정에는 오차가 크게 발생하는 문제가 있었다.
본 발명에서는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 도 2 및 3에서 도시된 바와 같이, 골프공의 스핀요소는 상부에 배치된 스핀 카메라(120)를 통하여 비행하는 골프공의 이미지를 취득하여 스핀을 직접적으로 계측하는 방법을 제시한다.
이동 정보 산출부(130)는 광센서부(110)로부터 획득된 정보로부터 골프공의 이동 방향 및 속도를 산출한다.
도 4는 골프 클럽 평면 궤적 측정 원리도이다. 도 4에서, 클럽의 궤적의 측정원리와 궤적으로부터 골프공에서의 접선벡터와 임팩트 각도를 구하는 원리가 도시되어 있다.
도 4에서와 같이 다운, 임펙트, 팔로우, 라스트를 포함하는 바닥센서(110)와 센서와 마주하는 광원은 공간상에서 고정된 위치로 공간상의 위치를 알고 있으므로 각각에 의하여 만들어진 공간상의 면이 계산된다.
이로부터 클럽이 각각의 센서면을 통과할 때 각각의 센서로부터 측정된 클럽의 위치좌표를 계측할 수 있게 된다. 이렇게 측정된 각각의 3점 또는 4점을 이용하여 최소자승보간법으로 클럽이동궤적을 도출하고, 고정된 골프공의 위치좌표를 알고 있으므로 골프공의 위치 좌표값을 도출한 클럽궤적에 대입하면 골프공이 위치한 점에서의 접선의 방정식이 도출된다.
이 접선의 방정식으로부터 클럽이 골프공을 타격할 때 임펙트 각도를 계산할 수 있게 된다. 그리고 클럽이 각각의 센서를 통과할 때의 이동거리와 이동시간을 이용하여 클럽의 속도를 구한다.
도 5는 골프공 탈출각 및 공간 속도 측정 원리도이다. 도 5에는 골퍼가 골프공을 타격하였을 때 비행하는 골프공의 공간속도벡터를 구하는 원리가 도시되어 있다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 팔로우 센서 광원과 라스트 광원과 그와 마주하는 팔로우 센서와 라스트 센서는 공간상에서 고정된 위치로 위치좌표를 알고 있으므로 각각의 광원과 바닥센서에 의하여 만들어진 광막에 의한 면의 방정식을 구할 수 있다.
그리고 골프공의 크기 또한 알고 있으므로 골프공이 각각의 센서에 의한 광막을 통과할 때 발생되는 그림자의 중심점을 측정하면 각각의 센서면을 통과하는 골프공의 공간좌표를 구할 수 있게 된다. 이렇게 구해진 각각의 공간좌표의 점을 연결하면 골프공의 공간상에서 비행 벡터를 구할 수 있게 된다.
그리고 골프공의 속도값은 각각의 센서면에서 계산된 골프공의 공간위치좌표에서 이동거리를 계산하고 각각의 점을 통과하는 시간차를 이용하여 공간속도값을 구하면 된다. 이렇게 구해진 골프공의 속도벡터는 골프공의 탈출각, 방향각, 속도를 모두 포함하고 있다.
스핀 정보 산출부(140)는 입력된 영상으로부터 골프공의 스핀량을 산출한다.
최근에 들어서는 컴퓨터 및 카메라기술의 진보로 카메라 가격이 내려가고 성능은 좋아지면서 카메라에서 얻어진 이미지를 영상해석기술을 적용하여 볼의 정보추출에 사용하려는 시도가 용이해지고 있다.
그런데 카메라 센서는 볼의 속도나 방향 및 스핀을 동시에 얻을 수 있다는 것과 다른 센서들에서 얻을 수 없는 스핀을 측정할 수 있다는 가장 큰 장점이 있지만, 실내에서 사용된다는 환경적인 요인으로 인해 그 영상해석의 정확도가 떨어지고 해석에 오차가 많이 포함되는 단점이 있다. 게다가, 볼의 속도와 방향에 있어서는 광센서에 비해 정확도와 분해능이 많이 떨어진다.
이에 따라, 본 발명에서는 광센서 시스템으로부터는 골프공의 속도와 방향(공간벡터)을 계산하고 골프공의 스핀요소는 상부에 배치된 스핀 카메라를 통하여 비행하는 골프공의 이미지를 취득하여 스핀을 직접적으로 계측한다.
비행 궤적 산출부(150)는 산출된 운동 정보 및 스핀 정보를 이용하여 골프공의 비행 궤적을 산출한다. 이러한 구성에 의하면, 별도의 영상 입력 장치를 이용해 골프공의 스핀량을 산출함으로써, 골프공의 속도, 방향은 물론 골프공의 스핀까지 정확하게 측정하여, 보다 실제에 근접한 골프공의 비행 궤적을 시뮬레이션할 수 게 된다.
영상 입력 시작 신호 발생부(160)는 광센서부(110)의 검출 결과가 미리 설정된 영상 입력 시작 기준에 해당하는 경우, 영상 입력부(120)가 영상 입력을 시작하도록 하는 영상 입력 시작 신호를 발생한다.
이때, 미리 설정된 영상 입력 시작 기준은 골프공이 이동을 시작하는 것일 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 스핀량 산출에 필요한 영상만을 입력함으로써, 불필요한 자원 및 영상 분석의 수고를 줄일 수 있게 된다.
영상 입력 시작 기준 설정부(170)는 미리 설정된 영상 입력 시작 기준을 설정한다. 이러한 구성은 영상 입력 시작 기준을 상황에 따라 설정할 수 있도록 하여, 시뮬레이터의 설치나 운영 환경에 따라 최적의 설정을 재설정할 수 있게 된다.
스핀량 비교부(180)는 스핀 정보 산출부(140)에서 산출된 골프공의 스핀량을 골프 클럽의 이동 경로를 이용하여 산출된 스핀량과 비교한다. 이러한 구성에 의하면, 입력된 영상으로부터 산출한 골프공의 스핀량에 심각한 오류가 발생한 경우 이를 배제할 수 있게 된다.
도 6은 카메라 센서와 광센서의 상호 동작 개념도이다. 도 6에서 스핀 카메라 센서와 광센서의 상호 동작이 신호의 개념으로 도식화되어 있다. 도 6에서와 같이 골퍼가 골프공 타격시 클럽은 다운, 임팩트, 팔로우, 라스트 센서의 광막을 순차적으로 통과하게 된다. 그리고 골프공은 임펙트, 팔로우, 라스트 센서를 순차적으로 통과한다.
이때 제어모듈은 각각의 광막을 어떤 물체(클럽 또는 골프공)가 통과하였음을 감지할 수 있고 이렇게 감지한 신호를 이용하여 제어 모듈은 스핀카메라에 트리거 신호(영상 캡쳐 신호)를 발생하여 카메라 센서가 동작할 수 있게 한다.
이때 스핀카메라센서에 트리거를 발생하는 시점은 다운, 임펙트, 팔로우, 라스트 각각의 센서를 통과하는 시점에서 소프트웨어에서 선택적으로 트리거 발생 시점의 센서를 선택하여 발생할 수 있도록 한다. 이렇게 함으로서 골프공이 스핀카메라가 측정하는 범위 안에서 센싱(영상이 취득)이 될 수 있다.
이러한 동작의 결과로 얻어진 카메라의 영상을 해석해서 스핀량을 도출하고, 광센서로부터 얻어진 공간벡터(탈출각, 방향각, 속도)와 카메라에서 얻어진 스핀량(백스핀, 사이드 스핀)을 조합하여 3D 가상 공간상에서 골프공의 비행궤적을 구한다.
도 7은 본 발명에 따른 골프 시뮬레이션 방법을 수행하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 7에는 카메라 센서와 광센서의 상호 연결동작을 블록화한 것이 도시되어 있다. 공간상의 배치 및 계측의 순서상 광센서가 먼저 시작되고 볼이 움직이기 시작한 이후 카메라 영상이 캡쳐되어야 하므로 광센서단에서 카메라 센서를 이벤트 컨트롤하는 방식을 사용하고, 광센서에서 볼이 정상 계측되었을 시에 카메라 센서의 스핀정보를 취하는 구조를 사용한다.
도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 광센서와 영상센서에서 각각 측정된 데이터를 조합함으로써, 보다 현실에 근접한 골프공의 비행궤적을 시뮬레이션 골프 이용자들에게 제공할 수 있게 된다.
이를 위해, 광센서에서 계측을 시작되는 경우 영상센서(카메라)의 동작을 준비시키고, 광센서에서 샷이 감지되는 경우 영상센서에서 영상 캡쳐를 시작하며, 광센서에서 정상스윙이 인식되는 경우 광센서에서 검출된 데이터에 영상센서에서 검출된 데이터를 조합하여 산출된 결과를 골퍼에게 제공하는 과정을 거친다.
이와 같은 방식으로, 서로 다른 종류의 센서들을 이용하여 계측 데이터의 조합뿐만 아니라 센서들의 동작 제어도 수행하기 때문에, 골퍼에게는 보다 실제에 근접한 골프 환경을 제공해 줄 수 있을 뿐만 아니라, 골프 시뮬레이션 시스템의 동작도 보다 효율적으로 수행할 수 있게 되고 센서의 이상 동작도 용이하게 인식할 수 있게 됨으로써, 골프 시뮬레이션 시스템 관리자의 관리 부담도 대폭 줄여줄 수 있게 된다.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 복수의 광센서를 이용하여 골프공의 이동 경로를 검출하는 광센서부;
    상기 골프공의 이동 영상을 입력하는 영상 입력부;
    상기 광센서부로부터 획득된 정보로부터 골프공의 방향 및 속도를 산출하는 이동 정보 산출부;
    상기 입력된 영상으로부터 상기 골프공의 스핀량을 산출하는 스핀 정보 산출부; 및
    상기 이동 정보 및 스핀 정보를 이용하여 상기 골프공의 비행 궤적을 산출하는 비행 궤적 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광센서부의 검출 결과가 미리 설정된 영상 입력 시작 기준에 해당하는 경우 상기 영상 입력부가 영상 입력을 시작하도록 하는 영상 입력 시작 신호를 발생하는 영상 입력 시작 신호 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 미리 설정된 영상 입력 시작 기준은 상기 골프공이 이동을 시작하는 것인 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 미리 설정된 영상 입력 시작 기준을 설정하는 영상 입력 시작 기준 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광센서부는 상기 골프공을 타격하는 골프 클럽의 이동 경로를 더 검출하고,
    상기 스핀 정보 산출부에서 산출된 골프공의 스핀량과 상기 골프 클럽의 이동 경로를 이용하여 산출된 스핀량을 비교하는 스핀량 비교부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이터.
  6. 골프 시뮬레이터가,
    복수의 광센서를 이용하여 골프공의 이동 경로를 검출하는 골프공 이동 경로 검출 단계;
    상기 골프공의 이동 영상을 입력하는 영상 입력 단계;
    상기 광센서부로부터 획득된 정보로부터 골프공의 방향 및 속도를 산출하는 이동 정보 산출 단계;
    상기 입력된 영상으로부터 상기 골프공의 스핀량을 산출하는 스핀 정보 산출 단계; 및
    상기 이동 정보 및 스핀 정보를 이용하여 상기 골프공의 비행 궤적을 산출하는 비행 궤적 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이션 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 광센서의 검출 결과가 미리 설정된 영상 입력 시작 기준에 해당하는 경우 상기 영상 입력부가 영상 입력을 시작하도록 하는 영상 입력 시작 신호를 발생하는 영상 입력 시작 신호 발생 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이션 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 미리 설정된 영상 입력 시작 기준은 상기 골프공이 이동을 시작하는 것인 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이션 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 미리 설정된 영상 입력 시작 기준을 설정하는 영상 입력 시작 기준 설정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이션 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 복수의 광센서는 상기 골프공을 타격하는 골프 클럽의 이동 경로를 더 검출하고,
    상기 스핀 정보 산출 단계에서 산출된 골프공의 스핀량을 상기 골프 클럽의 이동 경로를 이용하여 산출된 스핀량과 비교하는 스핀량 비교 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 시뮬레이션 방법.
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