WO2017123041A1 - 야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치 및 센싱방법과, 이를 이용한 야구 연습 장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치 및 센싱방법과, 이를 이용한 야구 연습 장치 및 이의 제어방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention is a baseball practice device of the method in which the user hits the ball fired from the ball pitching device or a ball hit by the ball pitching device in the indoor space of a predetermined size with a bat and the sensing device senses this
  • the present invention relates to a baseball practice apparatus such as a screen baseball system for implementing a simulation image according to the sensing result, a sensing apparatus used for the sensing, a sensing method, and a control method of the baseball practice apparatus.
  • a screen baseball system installs a screen at which a user can bet and a virtual baseball field in a room of a predetermined size, and a pitching machine installed at the back of the screen pitches the ball toward the plate.
  • the user who is preparing to hit the ball at the batter hits the pitched ball from the pitching machine, where the sensing device senses the movement of the pitched ball and the ball hit by the user and strikes the ball based on the sensing result.
  • a simulation image of the determination of the recognition and the trajectory of the ball hit by the screen is implemented.
  • a plurality of light sensor devices constituted by a plurality of light emitting sensors and light receiving sensors are installed on a road where a pitched ball or a hit ball passes.
  • the parameters such as the speed, the direction of the ball relative to the pitch or hitting was calculated.
  • the present invention provides an accurate and fast exercise model of what kind of movement the ball makes by acquiring an image of the movement of a pitched or hit ball in a baseball practice device for a user's baseball practice or a baseball game and analyzing the acquired image.
  • Image sensing-based sensing device and sensing method that can calculate a variety of information necessary for the progress of baseball practice or baseball game, such as calculating the motion parameters of the ball according to the pitching or hitting, and the baseball using the same It is to provide a practice apparatus and its control method.
  • sensing devices such as a sensing device for analyzing the movement of the ball or hit the ball, a sensing device for determining whether the user swings, a sensing device for determining whether the ball / strike, respectively, are not provided separately.
  • Image sensing-based sensing device and sensing that can perform a variety of analysis, such as analysis of the movement of the ball or hit the ball using a single sensing device, the determination of whether the user swings and hits, the determination of the ball / strike It is to provide a method, a baseball practice device using the same and a control method thereof.
  • the sensing device is a sensing device used for a baseball practice device that allows a user to practice baseball or a baseball game based on a virtual baseball image, and continuously displays an image of a ball being exercised.
  • a sensing processing unit configured to calculate information necessary for the baseball practice or baseball game progress using the determined exercise model of the ball.
  • the sensing method of the sensing device used in the baseball practice device that allows the user to practice baseball or baseball games based on the virtual baseball image, Continuously photographing and collecting an image of exercising; Extracting a ball by analyzing each collected image and calculating coordinates in a three-dimensional space with respect to the ball to extract coordinate data for the ball; Determining a motion model of the ball using the extracted coordinate data; And calculating information necessary for the baseball practice or the baseball game progress using the determined exercise model of the ball.
  • the baseball practice apparatus a baseball practice device that allows the user to practice baseball or baseball games based on the virtual baseball video, pitching the ball toward the batting batter hit the user Ball pitching device; Continuously capture and collect images of the ball's movement, analyze each of the collected images to extract the ball, calculate coordinates in three-dimensional space for the ball, and determine the motion model of the ball using the calculated coordinate data.
  • a sensing device for calculating information using the determined motion model of the ball;
  • a control device configured to receive the information calculated by the sensing device and to implement an image for the baseball practice or the progress of the baseball game based on the received information.
  • the control method of the baseball practice apparatus as a control method of the baseball practice apparatus for allowing a user to play a baseball practice or a baseball game based on a virtual baseball image, the baseball practice or baseball game Implementing an image in which a virtual pitcher throws a ball by a control device for implementing an image for the player; Controlling the ball pitching device to pitch the ball toward the batter in synchronization with the virtual pitcher's ball pitching image; An image of a ball that is pitched and moved by the ball pitching device by a sensing device is continuously photographed, collected, and analyzed to extract coordinate data in three-dimensional space of the moving ball on each image, and extract the extracted coordinate data. Determining an exercise model of the used ball and calculating information using the determined exercise model of the ball; And receiving, by the control device, the information calculated by the sensing device and implementing an image for the baseball practice or the progress of the baseball game based on the received information.
  • the ball is obtained by obtaining the image of the movement of the ball or hit the ball and analyzing the acquired image
  • By producing accurate and fast exercise models of what kind of exercise it is possible to calculate various kinds of information necessary for the progress of baseball practice or baseball game such as calculating the motion parameters of the ball according to the pitching or hitting. have.
  • various sensing devices such as a sensing device for analyzing the movement of the ball or hit the ball, a sensing device for determining whether the user swings, a sensing device for determining whether the ball / strike, respectively, are not provided separately.
  • various analyzes such as analysis of the movement of the ball or the hit ball, determination of whether the user swings and hit, determination of the ball / strike, etc. can be performed.
  • FIG. 1 shows an example in which a virtual baseball simulation system, that is, a so-called screen baseball system, is implemented as a baseball practice apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the baseball practice apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 and 4 are flowcharts showing the sensing method of the sensing device and the control method by the control device in the baseball practice device having the configuration shown in FIG.
  • FIG. 5 is a view illustrating an image captured by one camera of a camera unit of a sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a ball image displayed on an image of a plurality of frames at one time. To illustrate the process of determining the ball motion model.
  • FIG. 6 is a view for explaining a determination of a ball motion model by considering a case in which a sensing ball or a hit ball collides with a wall, a ceiling, etc. according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view illustrating an image captured by one camera of a camera unit of a sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an image of a pitched ball and a hit ball appearing on multiple frame images at once. It is intended to illustrate the process by which the sensing device detects the ball and determines the ball motion model.
  • FIG. 8 illustrates an enlarged view of a turn at bat portion of an image captured and collected by a sensing device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the baseball practice system of the pitching machine pitches the ball so that the user can hit the pitched ball at the plate, so as to practice the hitting, as well as a room of a predetermined size in the room If a user installs a batting batter and a screen to display a virtual baseball field, and the pitching machine pitches the ball towards the batter, the user is preparing to hit the ball from the batter's batter. And a virtual baseball simulation system that senses the movement of the ball hit by the sensing device and the ball hit by the user, and implements a simulation image of the trajectory of the ball hit on the screen based on the sensing result. It is defined as a concept and will be described in detail below.
  • FIG. 1 shows an example in which a virtual baseball simulation system, that is, a so-called screen baseball system, is implemented as a baseball practice apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block showing the configuration of the baseball practice apparatus shown in FIG. It is also.
  • the baseball practice apparatus has a turn at batter area 30 and a screen part in a space formed by the side wall 11, the rear wall 12, and the like like like a general screen baseball system.
  • a turn at bat portion 31 or 32 where reference numeral 31 denotes a right at bat portion and a left turn at bat number 32.
  • the right at bat portion and the left at bat portion are collectively referred to as a "attack portion".
  • the " attack part" is defined as including at least one of a right batter part and a left batter part) so that the user can swing and hit the ball while holding the bat.
  • the space SP between the screen unit 20 and the rear wall 12 may be provided with a control device SM for processing information about the baseball simulation image to be projected on the screen unit 20 (control)
  • the image processed by the apparatus 300 is projected onto the screen unit 20 through the image output unit 420, and the ball pitching apparatus 100 capable of pitching the ball 1 toward the turn at bat area 30 is installed.
  • the pitching hole 22 may be formed to allow the ball 1 to pass through a position corresponding to a portion where the ball of the ball pitching device 100 is projected on the screen unit 20.
  • the ball pitching device 100 may be provided with a hole opening and closing portion 23 to open and close the pitching hole 22 on the screen portion 20 on the front side.
  • control system of the baseball practice apparatus including a control device 300, ball pitching device 100, sensing device 200, etc. Can be.
  • the ball pitching apparatus 100 may include a ball supply unit 110, a pitching driver 120, and a pitching controller 130 as shown in FIG. 2.
  • the ball supply unit 110 is a component that transfers the balls one by one from the storage box in which a plurality of balls are stored and supplies them to the pitching driving unit 120, that is, supplies the balls to a position for pitching.
  • the pitching driving unit 120 is a component for firing the ball supplied by the ball supply unit 110, a method of rotating the one wheel and firing the ball with the rotational force of the wheel between the guide plate (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-217468, etc., a method of rotating two or more wheels and placing a ball between the wheels to launch the ball by the rotational force of the wheels (for example, Korean Patent Publication No. 2014-0100685). , Korean Patent Registration No. 0411754, Korean Utility Model Registration No. 0269859, etc.), and a method of throwing the ball by rotating the arm holding the ball (eg, Korean Patent No. 0919371, etc.). have.
  • the sensing device 200 analyzes the photographed image to sense an object on the image.
  • the sensing device 200 acquires and analyzes an image of a predetermined photographing range including the turn at bat area 30 and analyzes the ball pitching device 100. Calculation of ball movement information for the ball being pitched, information on whether the user hit the pitched ball, calculation of ball movement information on the ball hit by the user, information on whether the user swings When the user does not swing, the ball count information of the pitched ball is calculated.
  • the sensing device 200 may include a camera unit 210 and a sensing processing unit 220.
  • the camera unit 210 may include a turn at bat area 30. Continuously acquires an image for a certain shooting range, the sensing processing unit 220 receives the image from the camera unit 210 performs an image analysis according to a preset matter baseball practice using the baseball practice device Or calculate the information required for a baseball game.
  • the camera unit 210 of the sensing device 200 photographs the same photographing range at different locations, respectively, to calculate three-dimensional position information of the object on the photographed image.
  • the sensing processing unit 220 By configuring the stereoscopic method including the camera 212, the sensing processing unit 220 to obtain the three-dimensional coordinate data for the ball through the analysis of the image taken by the camera unit 210 This is preferred.
  • the sensing processing unit 220 receives and collects images captured by each of the first and second cameras 211 and 212 of the camera unit 210, and analyzes each of the collected images. Find and extract three-dimensional coordinate data for each ball, and use the extracted three-dimensional coordinate data to determine the motion model of the ball being pitched and the ball moving or hitting the ball. Using this, a variety of information necessary for baseball practice or baseball game using the baseball practice apparatus is calculated.
  • the motion model of the ball is represented by the equation of motion relating to the trajectory on the three-dimensional space of the ball to be pitched or hit motion, as shown in Figure 1 baseball by the baseball practice apparatus according to the present invention
  • the motion model of the ball may be determined according to the defined coordinate system by defining the three-dimensional coordinate system of the x-axis, the y-axis, and the z-axis with respect to the space where the practice or baseball game is made.
  • the motion model of the ball may be defined as a motion equation in the x-axis direction, a motion equation in the y-axis direction, and a motion equation in the z-axis direction. More details on this will be described later.
  • the sensing device 200 calculates the ball motion information and transmits it to the control device 300, the control device 300 implements a simulation image for the ball motion based on the received ball motion information
  • the image output unit 420 may be projected onto the screen unit 20.
  • control device 300 may include a data storage 320, an image processor 330, and a controller 310 as shown in FIG. 2.
  • the data storage unit 320 is a part for storing data for processing, such as a baseball simulation image made in the baseball practice device.
  • the data storage unit 320 may be configured to serve as a storage for temporarily storing data received from a server (not shown).
  • the image processor 330 may include a background image of a virtual baseball field, a background image of a player, a referee, an audience, and the like, an image of a virtual pitcher pitching a ball, and a simulation image of a trajectory of a ball hit by a user.
  • the processed image is transmitted to the image output unit 420, the image output unit 420 is the user to view the received image It outputs an image, such as projecting on the screen unit 20 so that.
  • the control unit 310 controls the respective components of the baseball practice apparatus according to the present invention and based on various information transmitted from the sensing device 200 for various kinds of baseball simulation images, such as simulation for the trajectory of the hit ball Perform the operation.
  • the control unit 310 is a point of opening or closing of the pitching hole 22 by the hole opening and closing 23, the preparation of the ball pitching by the ball pitching device 100, the pitching of the prepared ball (ball firing) and the like It determines a time point each made and sends a control signal to the pitching control unit 130 to perform the operation.
  • the hole opening and closing unit 23 is basically controlled to close the pitching hole 22 of the screen unit 20, and the image is projected onto the screen unit when the hole opening and closing unit 23 is closed to the pitching hole. It can be seen naturally without being omitted in this pitching hole portion.
  • the controller 310 is synchronized with an image of a pitcher throwing a ball on an image of a baseball practice or a baseball game, so that the ball pitching apparatus 100 pitches the ball toward the plate at the bottom of the ball pitching apparatus 100. Drive can be controlled.
  • the virtual pitcher pitches the ball and detects the movement state of the pitched ball, so that the ball pitching apparatus 100 launches the ball prepared for the operation of the virtual pitcher or the state of the pitched ball toward the plate. From the perspective of the user who is preparing to hit at the plate, the virtual pitcher throws the ball as if it is actually flying.
  • FIG. 3 and 4 illustrate a sensing method of a sensing device and a control method by a control device in the baseball practice device having the configuration shown in FIG. 2. Steps labeled A in the flowchart shown in FIG. 3 lead to A shown in FIG. 4.
  • the camera unit of the sensing device continuously acquires the image of the shooting range and the acquired images are collected by the sensing processing unit It becomes (S100).
  • the sensing processing unit analyzes each of the collected images to detect a ball on each image (S110).
  • the detected ball may be a ball that is actually moving, but may be a ball lying on the floor of the play space or may include other noise.
  • step S110 what is detected in step S110 is a ball candidate.
  • Ball candidates on each of the images may be detected through several steps of the ball detection process.
  • the sensing processing unit stores an image previously photographed before the ball moves by the camera unit as a reference image.
  • the trigger occurs by the trigger process after the actual ball is pitched or hit, it is also possible to store the current image as the reference image.
  • the trigger is generated when a predetermined area is set in the image and the ball is detected in the predetermined area, and the sensing processing unit analyzes a predetermined number of images before and after the trigger point based on the trigger time point. Process such as detection is performed.
  • a threshold value of a pixel value (brightness value) for pixels on the image is preset for the difference image, and the difference image is binarized based on the preset threshold value (a pixel value exceeding the threshold value). Pixels with white are binarized with pixels that are not).
  • the pixel value that is, the brightness value
  • the moving ball is mostly white and the remaining parts are black. It can be detected.
  • the sensing processing unit extracts a contour of a portion that appears in white from the binarized image, and for each extracted contour, a predetermined ratio such as aspect ratio, size of contour, brightness inside the contour, and the like is set.
  • the sensing processing unit presets the range of aspect ratio, size range, internal brightness range, etc.) for the ball, for example, when the extracted contour is long and the aspect ratio is out of the preset range. If the size of the extracted contour is out of the preset size range or is too small, the valid contours of the extracted contours are selected as the ball candidates. May contain balls or other noise lying on the floor).
  • the sensing processing unit calculates the three-dimensional coordinates for each ball, that is, the ball candidates detected on each image in the manner described above (S120).
  • the calculation of the three-dimensional coordinates can be performed by using coordinate information obtained from each of the acquired image of the first camera and the acquired image of the second camera for the same object.
  • the three-dimensional coordinate acquisition of the object using the stereo camera system has already been obtained. Since it is a known technology, description thereof will be omitted.
  • the sensing processing unit determines the ball motion model for the ball (ball fired from the ball pitching device) moving from the ball pitching device to the turn at the batter using the coordinate data of the ball calculated as described above (S130).
  • the ball motion model may be determined by obtaining a motion equation of each axis direction in the spatial coordinate system of the x-axis, y-axis and z-axis as illustrated in FIG. 1 using the three-dimensional coordinate data of the ball.
  • Baseball practice apparatus according to an embodiment of the pitched ball or hit the ball when made in a limited space (e.g., a space formed by the side wall 11, the rear wall 12, etc. as shown in Figure 1) It is preferable to establish and determine the above-described ball motion model in consideration of the case of collision with a wall, ceiling, or the like.
  • FIG. 5 is a view illustrating an image captured by one camera of a camera unit of a sensing device, and illustrates a ball image b1 to b9 appearing on a plurality of frames at a time, according to an embodiment of the present invention. To detect the ball from the image and to determine the process of determining the ball motion model.
  • FIG. 6 is a view for explaining the determination of the above-described ball motion model in consideration of the case where the pitched ball or the hit ball hit the wall, ceiling, and the like.
  • the spatial coordinate system is the same as the coordinate system along the x-axis, y-axis and z-axis shown in FIG.
  • the image captured and collected by the camera unit of the sensing device relates to the user 10 and the home plate 33 that are preparing to hit the batting unit 31 while holding the bat BT.
  • the parts are included, as well as the balls (b1 to b9) pitched and moving toward the turn at bat, as well as the parts (n1 to n8) corresponding to the ball and other noise lying on the floor.
  • the sensing processing unit of the sensing device is defined in advance in the function of the x-axis direction, the function of the y-axis direction and the function of the z-axis direction for the ball motion in order to establish the motion model of the ball, shown in Figure 5
  • the equation of motion in each axial direction for the ball motion can be determined to establish a ball motion model.
  • each of the ball candidates can know the time value together with the three-dimensional coordinate data (for example, when there is a ball candidate appearing in the image of the n-th frame, the time number is described with the frame number or timestamp value of the ball candidate. Can be stored).
  • FIG. 6 illustrates a case in which a ball moving from b1-> b2-> b3-> b4 collides with an obstacle LM such as a wall or a ceiling and bounces from r1-> r2.
  • an obstacle LM such as a wall or a ceiling
  • two or more of the above ball candidates are randomly selected (to a predetermined number), and the coordinate data of each of the selected ball candidates is applied to the function of each axis direction.
  • Arbitrary motion models are established by establishing motion equations for each axis.
  • an initial time value of the exercise model needs to be calculated.
  • the initial time value is a time value at the start of exercise among data included in the exercise model of the ball, If the angle of view range is included to the screen portion in FIG. 1, the initial time value may be a value already known as the time value when the ball is pitched.
  • the initial time value may not be the time value when the ball is pitched.
  • an object moving in the image captured by the camera unit of the sensing device That is, the time value when the ball first appears may be the initial time value described above, and among the detected ball candidates, the ball candidate having the largest coordinate value in the y-axis direction based on the xyz coordinate system shown in FIG.
  • the time value when appeared at may be the initial time value.
  • the starting point coordinate value of the ball motion can be confirmed by substituting it into the arbitrary motion model.
  • the coordinate value of the ball candidate having the largest coordinate value in the y-axis direction among the ball candidates detected as described above may be used as the starting point coordinate value of the ball motion.
  • the starting point coordinate value of the ball motion can be obtained by applying the time value as an initial time value to the motion model to be described later.
  • an arbitrary exercise model MDb is established as described above by selecting r1 and r2 in FIG. 6, the initial pitch value of the ball pitching is substituted into the arbitrary exercise model MDb to check the starting point coordinate value of the ball motion. Can be. In FIG. 6 the starting point coordinates of the ball motion of any motion model MDb will be ro1.
  • any invalid data can be eliminated (for all or part of the data) by arbitrarily applying coordinate data to each axial function to check the initial coordinate values of the ball according to the initial time values of the established motion model.
  • an exercise model can be established to remove invalid data).
  • 'coordinate data included in the motion model' refers to coordinate data in which the coordinate value exists on the established motion model as well as the coordinate data that does not exist on the motion model but is close to a certain level. It will be defined to include all.
  • 'proximity to a certain level' refers to a case in which an error range is preset through a plurality of experiments and data exists within the preset error range.
  • the term 'coordinate data including the motion model' will be used to mean coordinate data within an error range preset for the motion model as described above.
  • the coordinate data of the ball lying on the floor is selected to establish an arbitrary motion model as described above, and the initial coordinate value is obtained. If it is confirmed, since it also exists outside the play space by the baseball practice apparatus, all coordinate data included in the exercise model arbitrarily established by the coordinate data of the said noise can be removed.
  • invalid data may be removed through a process for establishing an arbitrary motion model and checking initial coordinate values, and thus, the final motion model of the ball may be determined from the remaining data. .
  • some noise may remain even after removing invalid data through a process relating to the establishment of an arbitrary motion model and confirmation of initial coordinate values.
  • the ball's motion model can be established based on the predominant data among the distributed data such as the RANSAC algorithm to determine the exact motion model of the ball.
  • the final model of the motion of the ball can be determined by removing all of them.
  • the function of each axial direction can be defined as follows, for example with some assumptions.
  • the y-axis motion with respect to the time of the moving ball can be assumed to be a constant velocity motion, it can be expressed as a first-order function of time as follows.
  • t denotes a time value
  • y denotes a y-direction coordinate value
  • a_y denotes an increase amount of the y-direction coordinates with respect to time (the slope of the function)
  • b_y denotes a y-direction coordinate value (intercept) when t is zero.
  • the x-axis motion with respect to the time of the moving ball can also be assumed to be a constant velocity motion, it can be expressed as a first-order function for the following time.
  • t is a time value
  • x is an x-direction coordinate value
  • a_x is an amount of increase of the x-direction coordinates (slope of the function) with respect to time
  • b_x means an x-direction coordinate value (intercept) when t is zero.
  • the z-axis motion along the time of the moving ball can be assumed to be an equivalent acceleration motion in which gravity always acts, it can be expressed as a quadratic function with respect to time as follows.
  • g gravity acceleration
  • t time value
  • z z-direction coordinate value
  • a_z z-direction velocity when t is 0
  • b_z z-direction coordinate value (intercept) when t is 0.
  • the sensing device is not valid when the number of data included in the motion model of the ball finally determined in the manner as described above is very small (this may set the number of data in advance). It can be judged as a motion model based on the data and all can be judged as noise.
  • the baseball practice device may notify the user that the pitch is an error and allow the player to proceed to play again.
  • the S110, S120, and S130 steps may be performed in the same manner as described with reference to FIGS. 5 and 6 to determine a motion model of the ball being pitched.
  • the sensing processing unit calculates a time value when the pitched ball reaches the home plate using the motion model of the ball determined as described above (S140).
  • the motion model of the ball determined in step S130 may be determined before the pitched ball reaches the home plate, and in this case, the home plate arrival time value may be calculated by the determined motion model of the ball.
  • the home plate arrival time value may be calculated by the following equation.
  • t h is a time value for the pitched ball to reach the home plate
  • y h is the y-axis coordinate value of the home plate
  • a_y is the increase in the y-direction coordinates with respect to time in the y-axis direction function (slope of the function)
  • b_y means the y-direction coordinate value (intercept) when t is 0 in the y-axis direction function.
  • the sensing processing unit sets the y-axis coordinate value of the home plate in advance (the home plate is fixed, so the position information of the home plate can be known in advance), and the ball is moved to the y-axis of the home plate by using the motion model of the ball.
  • the time value to reach the direction coordinate value can be calculated.
  • the time value at which the pitched ball reaches the home plate is used to determine the motion model of the hit ball in the future when the ball is hit.
  • the sensing processing unit is a ball motion model determined in the same manner as described with reference to Figs. All coordinate data included in) are removed (S150).
  • FIG. 7 is a view illustrating an image captured by one camera of a camera unit of a sensing device, and shows ball images b1 to b9 and h1 to h9 appearing on a plurality of frames at a time. To detect the ball from the image in the sensing device according to the to describe the process of determining the ball motion model.
  • FIG. 7 the user 10 swings the bat BT to hit the ball. That is, the ball indicated by h1 to h9 in FIG. 7 shows the ball moving by movement.
  • the sensing processing unit determines that the user hit the ball when the remaining data is more than the preset number, and if the remaining data is less than or equal to the preset number, the user does not hit the ball. Can be judged.
  • step S150 of FIG. 3 when the sensing processing unit removes all the coordinate data included in the ball motion model from the total ball coordinate data, it is determined whether the remaining coordinate data exists (S200). The user determines that the ball has hit the process proceeds to step S210.
  • the sensing processing unit uses the three-dimensional coordinate data of the ball after the hit by using the time value when the ball reaches the home plate as the initial time value (ball motion model for the hit ball) Determine (S210).
  • the determination of the ball motion model for the hit ball may be handled in the same manner as the process for 'determination of the ball motion model for the pitched ball' described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the initial time value at this time may use the previously calculated 'time value when the ball reaches the home plate'.
  • the detection process of the coordinate data of the ball can also be processed in the same way as described with reference to Figs.
  • the coordinate data of the detected balls h1 to h9 can be applied to the functions in the respective axial directions to determine the motion model MD2 for the hitting and moving ball. .
  • the sensing processing unit determines the motion parameters (for example, the speed, direction angle, Calculate the height angle) and transmits to the control device (S220).
  • the motion parameters for example, the speed, direction angle, Calculate the height angle
  • the controller implements a simulation image of the trajectory of the hit ball based on the motion parameters of the ball received from the sensing device as described above (S230), and the batting hits the home run, hits, fouls and outs (infield / By determining which one is the outfield flyout or ground ball, etc.), the baseball practice or the baseball game using the baseball practice apparatus according to the embodiment of the present invention is performed (S240).
  • the flow proceeds to the flowchart shown in FIG.
  • the processing unit extracts a swing recognition detection area having a predetermined size based on the position of the home plate in the collected image (S310).
  • the sensing processing unit detects the bat held by the user in the extracted swing recognition detection region (S320).
  • the sensing processing unit may determine whether the user has made a swing by detecting the bat in the swing recognition detection area and determining whether the bat is moving (S400).
  • the sensing processing unit determines that the user has made a swing, that is, a swing swing, and transmits the information to the control device (S410).
  • the sensing processing unit determines that the user does not swing and the ball passing through the home plate is viewed. It is determined whether the ball in the count or strike (S500 ⁇ S530).
  • FIG 8 shows an enlarged view of the turn at bat portion in an image captured and collected by the sensing device.
  • the sensing processing unit sets the swing recognition detection area RS to a predetermined size based on the home plate 33 as shown in FIG. 8, and separates the set swing recognition detection area RS from the area. Whether the bat BT is detected, the detected bat BT moves within the RS, and the position and angle information of the detected bat BT can be calculated.
  • the method of detecting the bat BT in the swing recognition detection area RS includes a reference image (an image for the swing recognition detection area) previously extracted and stored from an image and an image of the current swing recognition detection area. Detects a moving object through the difference image, detects the binarization of the image and the contour of the moving object, calculates the aspect ratio of the detected contour, and displays a large aspect ratio above the preset value. Can be detected as a bat.
  • the range (or state) of the bat and the angle of the bat that can be considered to have made the swing as described above may be preset.
  • the position of the bat is detected from the rear of the swing recognition detection area RS in FIG. 8 and the angle formed by the bat with a line parallel to the y axis is greater than 90 °, it may be determined that the swing is not performed. If the position of the bat is detected in front of the swing recognition detection area RS and the angle formed by the line parallel to the y-axis is smaller than 90 ° as shown in bt2, it may be determined that the swing is performed.
  • the front and rear of the swing recognition detection area RS may be set in advance, for example, by dividing the swing recognition detection area RS in half in the x-axis direction to the left on the drawing and back to the right on the drawing.
  • the left and the right may be divided into the rear and the front, respectively, and set in advance.
  • the bat in addition to the method of detecting the bat using the aspect ratio by irradiating the swing recognition area (RS) as described above, the bat can be detected in the swing recognition detection area (RS) by other methods, the actual bat By attaching a marker to the detector and detecting the marker in the swing recognition detection area RS, information such as bat movement, bat position, bat angle, and the like can be obtained.
  • the first marker bn1 and the second marker bn2 attached to the actual bat are detected in the swing recognition detection area RS, and the detected first and second markers (
  • the movement of the bat is detected by the movement of bn1 and bn2
  • the position of the bat is detected using the detected positions of the first and second markers bn1 and bn2
  • the angle of the bat can be obtained by calculating the angle between the line passing through the center of bn1 and bn2 and the line parallel to the y-axis direction.
  • the movement, position, and angle information of the bat can be obtained.
  • the bat in order to determine whether the user swings, the bat is detected by using the aspect ratio of the object detected in the swing recognition detection area RS as described above, but the detection of the bat fails secondarily.
  • a method of detecting bats through detection of a marker may be used.
  • steps S410 and S420 it is possible to determine whether the user has made a swing by detecting the bat by examining the swing recognition detection area in the same manner as described with reference to FIG. 8, and if it is determined that the user has made a swing, steps S410 and S420. If the swing recognition detection area is examined and the bat is not detected or the user determines that the swing is not performed according to the detected bat position and angle information, the process of steps S500 to S530 is performed.
  • the sensing processing unit extracts three-dimensional coordinate data of the ball passing through the home plate (S500), and the position and size of the extracted three-dimensional coordinates of the ball (detected as the ball passing through the home plate) is preset. It is examined whether or not in the strike zone (S510).
  • the strike zone may be set to a size determined by a rule of a baseball game, or may be arbitrarily set.
  • the strike zone is a plane parallel to the zx plane based on the xyz coordinate system shown in FIG. 1, the size of which is previously set as described above, and the position information on the zx plane of the strike zone is set to the preset size. Can be determined accordingly.
  • the position on the y-axis of the strike zone is set to the position of the ball first detected on the home plate 33 rather than being fixed, and is the ball first detected on the home plate included in the strike zone at the corresponding position? By judging whether or not it is determined whether the ball or strike on the ball count.
  • the controller adds a strike record to the ball count (S520), and the three-dimensional coordinates of the ball passing through the home plate is the strike zone. If the position is out of the control, the control unit adds the ball record to the ball count (S530).
  • the baseball practice apparatus and the sensing apparatus used therein are accurate images of the movement of the ball by acquiring an image of the movement of the ball or the hit ball and analyzing the acquired image.
  • a fast exercise model it is possible to calculate a variety of information necessary for the progress of a baseball practice or a baseball game, such as calculating the motion parameters of a ball according to a pitching or a hit, and a single sensing device.
  • the sensing device has an industrial applicability in the technical field that enables the user's baseball practice or virtual baseball game by sensing and realizing a simulation image through the front screen.

Abstract

본 발명은 사용자의 야구 연습 또는 야구 게임을 위한 야구 연습 장치에 있어서 투구 또는 타격된 볼의 운동에 대한 이미지를 취득하여 그 취득된 이미지를 분석함으로써 볼이 어떤 운동을 하는지에 대한 정확하고 빠른 운동 모델을 산출해 내어 투구 또는 타격에 따른 볼의 운동 파라미터 산출 등 야구 연습 또는 야구 게임의 진행에 필요한 여러 가지 다양한 정보를 상당히 정확하고 빠르게 산출할 수 있는 이미지 센싱 기반의 센싱장치 및 센싱방법, 이를 이용한 야구 연습 장치 및 이의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치 및 센싱방법과, 이를 이용한 야구 연습 장치 및 이의 제어방법
본 발명은 볼 피칭장치에서 발사되는 볼을 사용자가 배트로 타격하는 방식의 야구 연습 장치 또는 소정 크기의 실내 공간에서 볼 피칭장치에 의해 발사되는 볼을 사용자가 배트로 타격하고 이를 센싱장치가 센싱하여 그 센싱 결과에 따른 시뮬레이션 영상을 구현하는 소위 스크린 야구 시스템과 같은 야구 연습장치 및 이에 이용되는 센싱장치, 센싱방법, 상기 야구 연습 장치의 제어방법에 관한 것이다.
최근 야구 인구가 증가하면서, 넓은 야구 경기장에서 실제 야구 플레이를 하기 어려운 한계를 극복하고 좁은 실내 공간에서도 야구 경기의 현장감을 느끼면서 가상으로 야구 플레이를 할 수 있도록 하는 소위 스크린 야구 시스템이 등장하게 되었다.
통상적으로 스크린 야구 시스템은 실내에 소정 크기의 공간에서 사용자가 배팅을 할 수 있는 타석과 가상의 야구장을 디스플레이할 수 있는 스크린을 설치하고, 그 스크린 뒷면에 설치되는 피칭머신이 타석 쪽으로 볼을 피칭하면 타석에서 볼을 타격할 준비를 하고 있는 사용자는 피칭머신으로부터 피칭된 볼을 타격하고, 이때 센싱장치가 피칭된 볼 및 사용자에 의해 타격된 볼의 움직임을 센싱하여 그 센싱 결과에 기초하여 스트라이크인지 볼인지 여부의 판정과 상기 스크린 상에 타격된 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상을 구현한다.
상기한 센싱장치와 관련하여, 종래의 스크린 야구 시스템 등에서는 투구된 볼 또는 타격된 볼이 지나가는 길목에 다수의 발광센서 및 수광센서에 의해 구성되는 광센서 장치 복수개 설치하고 볼이 그 광센서 장치를 지나갈 때 발광센서에서 조사되어 볼에 의해 반사된 광을 수광함으로써 복수개의 광센서 장치 각각에서 볼의 좌표 정보를 얻어서 이를 기초로 투구 또는 타구에 대한 볼의 속도, 방향 등의 파라미터를 산출하였었다.
그리고, 사용자가 배트를 들고 타격을 하는 경우에는 별도의 센서장치로써 사용자의 스윙 여부나 타격 여부를 감지하였었다.
한국특허출원 제10-2015-0041844호, 한국특허출원 제10-2015-0041861호, 한국특허출원 제10-2014-0054105호, 미국등록특허 제5443260호, 일본등록특허 제4743763호 등 다수의 선행기술문헌에서 상기한 기술 내용에 대해 개시하고 있다.
상기한 바와 같은 광센서 기반의 센서장치를 이용하는 경우, 상당히 많은 발광센서 및 수광센서를 이용하여야 하므로 센서장치에 대한 비용이 상당히 높아지는 것은 별론, 센서장치에 대한 파손 및 오작동 등의 가능성이 높아 유지 및 보수가 상당히 어려우며, 그럼에도 불구하고 볼 운동에 대한 정확한 해석에 한계가 있으므로 볼 운동에 대한 시뮬레이션의 정확도가 매우 낮다는 문제점이 있었다.
본 발명은 사용자의 야구 연습 또는 야구 게임을 위한 야구 연습 장치에 있어서 투구 또는 타격된 볼의 운동에 대한 이미지를 취득하여 그 취득된 이미지를 분석함으로써 볼이 어떤 운동을 하는지에 대한 정확하고 빠른 운동 모델을 산출해 내어 투구 또는 타격에 따른 볼의 운동 파라미터 산출 등 야구 연습 또는 야구 게임의 진행에 필요한 여러 가지 다양한 정보를 상당히 정확하고 빠르게 산출할 수 있는 이미지 센싱 기반의 센싱장치 및 센싱방법, 이를 이용한 야구 연습 장치 및 이의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 투구 또는 타격된 볼의 운동에 대한 분석을 위한 센싱장치, 사용자의 스윙 여부의 판별을 위한 센싱장치, 볼/스트라이크 여부를 판별하기 위한 센싱장치 등 다양한 센싱장치를 각각 별도로 구비하는 것이 아니라, 하나의 센싱장치를 이용하여 투구 또는 타격된 볼의 운동에 대한 분석, 사용자의 스윙 여부 및 타격 여부의 판별, 볼/스트라이크 여부의 판별 등 다양한 분석을 수행할 수 있는 이미지 센싱 기반의 센싱장치 및 센싱방법, 이를 이용한 야구 연습 장치 및 이의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치는, 가상 야구 영상을 기반으로 사용자가 야구 연습 또는 야구 게임을 할 수 있도록 하는 야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치로서, 볼이 운동하는 것에 대한 이미지를 지속적으로 촬영하는 카메라 유닛; 및 상기 카메라 유닛에 의해 촬영되는 이미지를 수집하여, 각 수집된 이미지를 분석하여 볼을 추출하고 볼에 대한 3차원 공간상의 좌표를 계산하며 계산된 좌표 데이터를 이용하여 볼의 운동 모델을 결정함으로써 상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 필요한 정보를 산출하는 센싱처리유닛을 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치의 센싱방법은, 가상 야구 영상을 기반으로 사용자가 야구 연습 또는 야구 게임을 할 수 있도록 하는 야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치의 센싱방법으로서, 볼이 운동하는 것에 대한 이미지를 지속적으로 촬영하여 수집하는 단계; 각 수집된 이미지를 분석하여 볼을 추출하고 볼에 대한 3차원 공간상의 좌표를 계산하여 볼에 대한 좌표 데이터를 추출하는 단계; 상기 추출된 좌표 데이터를 이용하여 볼의 운동 모델을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 필요한 정보를 산출하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치는, 가상 야구 영상을 기반으로 사용자가 야구 연습 또는 야구 게임을 할 수 있도록 하는 야구 연습 장치로서, 사용자의 타격이 이루어지는 타석을 향하여 볼을 피칭하는 볼 피칭장치; 볼이 운동하는 것에 대한 이미지를 지속적으로 촬영하여 수집하고 상기 각 수집된 이미지를 분석하여 볼을 추출하고 볼에 대한 3차원 공간상의 좌표를 계산하며 계산된 좌표 데이터를 이용하여 볼의 운동 모델을 결정함으로써 상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용한 정보를 산출하는 센싱장치; 및 상기 센싱장치에 의해 산출되는 정보를 전달받아 상기 전달받은 정보에 기초하여 상기 야구 연습 또는 야구 게임의 진행을 위한 영상을 구현하는 제어장치를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치의 제어방법은, 가상 야구 영상을 기반으로 사용자가 야구 연습 또는 야구 게임을 할 수 있도록 하는 야구 연습 장치의 제어방법으로서, 상기 야구 연습 또는 야구 게임을 위한 영상을 구현하는 제어장치에 의해 가상의 투수가 볼을 투구하는 영상을 구현하는 단계; 상기 가상의 투수의 볼 투구 영상과 동기화되어 볼 피칭장치가 볼을 타석 쪽으로 피칭하도록 제어하는 단계; 센싱장치에 의해 상기 볼 피칭장치에 의해 피칭되어 운동하는 볼에 대한 이미지가 지속적으로 촬영, 수집 및 분석되어 각 이미지상에서 상기 운동하는 볼의 3차원 공간상의 좌표 데이터의 추출, 상기 추출된 좌표 데이터를 이용한 볼의 운동 모델의 결정 및 상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용한 정보의 산출이 이루어지는 단계; 및 상기 제어장치가 상기 센싱장치에 의해 산출되는 정보를 전달받아 상기 전달받은 정보에 기초하여 상기 야구 연습 또는 야구 게임의 진행을 위한 영상을 구현하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치 및 센싱방법과, 이를 이용한 야구 연습 장치 및 이의 제어방법은, 투구 또는 타격된 볼의 운동에 대한 이미지를 취득하여 그 취득된 이미지를 분석함으로써 볼이 어떤 운동을 하는지에 대한 정확하고 빠른 운동 모델을 산출해 내어 투구 또는 타격에 따른 볼의 운동 파라미터 산출 등 야구 연습 또는 야구 게임의 진행에 필요한 여러 가지 다양한 정보를 상당히 정확하고 빠르게 산출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 투구 또는 타격된 볼의 운동에 대한 분석을 위한 센싱장치, 사용자의 스윙 여부의 판별을 위한 센싱장치, 볼/스트라이크 여부를 판별하기 위한 센싱장치 등 다양한 센싱장치를 각각 별도로 구비하는 것이 아니라, 하나의 센싱장치를 이용하여 투구 또는 타격된 볼의 운동에 대한 분석, 사용자의 스윙 여부 및 타격 여부의 판별, 볼/스트라이크 여부의 판별 등 다양한 분석을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치로서 가상 야구 시뮬레이션 시스템, 즉 소위 스크린 야구 시스템이 구현된 예를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 야구 연습 장치의 구성에 관하여 나타낸 블록도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 구성을 갖는 야구 연습 장치에 있어서 센싱장치의 센싱방법과 제어장치에 의한 제어방법에 관하여 나타낸 있는 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치의 카메라유닛 중 하나의 카메라에서 촬영하고 있는 영상을 가정하여 나타낸 도면으로서, 다수 프레임의 이미지 상에서 나타나는 볼 이미지를 한꺼번에 나타내어 센싱장치가 볼을 검출하고 볼 운동 모델을 결정하는 프로세스를 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치가, 피칭된 볼 또는 타격된 볼이 벽, 천장 등에 충돌하는 경우를 고려하여 볼 운동 모델을 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치의 카메라유닛 중 하나의 카메라에서 촬영하고 있는 영상을 가정하여 나타낸 도면으로서, 다수 프레임의 이미지 상에서 나타나는 피칭된 볼 및 타격된 볼에 대한 이미지를 한꺼번에 나타내어 센싱장치가 볼을 검출하고 볼 운동 모델을 결정하는 프로세스를 설명하기 위한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치에 의해 촬영되어 수집되는 이미지에서 타석 부분을 좀 더 확대하여 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치 및 센싱방법과, 이를 이용한 야구 연습 장치 및 이의 제어방법에 관한 좀 더 구체적인 내용을 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 "야구 연습 장치"는, 단순히 타격 연습을 할 수 있도록 피칭머신이 볼을 피칭하고 타석에서 사용자가 그 피칭된 볼을 타격하는 방식의 야구 연습 시스템은 물론, 실내에 소정 크기의 공간에서 사용자가 배팅을 할 수 있는 타석과 가상의 야구장을 디스플레이할 수 있는 스크린을 설치하고 피칭머신이 타석 쪽으로 볼을 피칭하면 타석에서 볼을 타격할 준비를 하고 있는 사용자는 피칭머신으로부터 피칭된 볼을 타격하며 센싱장치가 피칭된 볼 및 사용자에 의해 타격된 볼의 움직임을 센싱하여 그 센싱 결과에 기초하여 스크린 상에 타격된 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상을 구현하는 가상 야구 시뮬레이션 시스템 등을 모두 포함하는 개념으로 정의하고 이하 본 발명에 대한 구체적인 설명을 하도록 한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치에 관하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치로서 가상 야구 시뮬레이션 시스템, 즉 소위 스크린 야구 시스템이 구현된 예를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 야구 연습 장치의 구성에 관하여 나타낸 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치는 일반적인 스크린 야구 시스템과 마찬가지로 측벽(11)과 후벽(12) 등에 의해 형성되는 공간에 타석 영역(30)과 스크린부(20)를 마련하여, 상기 타석 영역(30)의 타석부(31 또는 32, 여기서 도면번호 31은 우타석부를, 도면번호 32는 좌타석부를 각각 나타낸다. 이하 상기 우타석부 및 좌타석부를 통칭하여 "타석부"라 하기로 하고 상기 "타석부"는 우타석부 및 좌타석부 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 정의하기로 한다)에서 사용자가 배트를 들고 스윙 및 볼 타격을 할 수 있도록 구현된다.
상기 스크린부(20)와 후벽(12) 사이의 공간부(SP)에는 상기 스크린부(20) 상에 투영될 야구 시뮬레이션 영상에 관한 정보 처리를 위한 제어장치(SM)가 구비될 수 있고(제어장치(300)에서 처리된 영상은 영상출력부(420)를 통해 스크린부(20)에 투영된다), 타석 영역(30) 쪽으로 볼(1)을 피칭할 수 있는 볼 피칭장치(100)가 설치될 수 있으며, 상기 스크린부(20) 상의 상기 볼 피칭장치(100)의 볼이 발사되는 부분과 대응되는 위치에 볼(1)이 통과할 수 있도록 피칭홀(22)이 형성될 수 있다.
그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 볼 피칭장치(100)는 그 전면 쪽에 상기 스크린부(20) 상의 피칭홀(22)을 개폐할 수 있도록 하는 홀 개폐부(23)를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치의 제어계통을 살펴보면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제어장치(300), 볼 피칭장치(100), 센싱장치(200) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 볼 피칭장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 볼 공급부(110), 피칭 구동부(120) 및 피칭 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 볼 공급부(110)는 다수의 볼이 보관된 보관함에서 볼을 하나씩 이송하여 피칭 구동부(120)로 공급하는, 즉 피칭을 위한 위치로 볼을 공급하는 구성요소이다.
상기 피칭 구동부(120)는 상기 볼 공급부(110)에 의해 공급된 볼을 발사하는 구성요소로서, 하나의 휠을 회전시키고 가이드판과의 사이에서 상기 휠의 회전력으로 볼을 발사하는 방식(예컨대, 일본공개특허공보 제2014-217468호 등), 두 개 이상의 휠을 회전시키고 그 휠들 사이에 볼을 위치시켜 상기 휠들의 회전력에 의해 볼을 발사하는 방식(예컨대, 한국공개특허공보 제2014-0100685호, 한국등록특허 제0411754호, 한국등록실용신안 제0269859호 등), 볼을 파지한 암을 회전시켜 볼을 투척하는 방식(예컨대, 한국등록특허 제0919371호 등) 등 다양한 방식에 의해 구현될 수 있다.
상기한 볼 공급부(110) 및 피칭 구동부(120) 자체의 구체적인 구성은 이미 여러 선행기술문헌들에 다양하게 개시되어 있으므로 그 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
한편, 상기 센싱장치(200)는 촬영한 이미지를 분석하여 이미지상의 객체에 대한 센싱을 하는 방식으로서, 타석 영역(30)을 포함하는 일정 촬영 범위에 대한 이미지를 취득하여 분석함으로써 볼 피칭장치(100)로부터 피칭되는 볼에 대한 볼 운동 정보의 산출, 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격하였는지 여부에 대한 정보, 사용자에 의해 타격된 볼에 대한 볼 운동 정보의 산출, 사용자의 헛스윙 여부에 대한 정보, 사용자가 스윙을 하지 않은 경우 피칭된 볼의 볼 카운트 정보 등을 산출하는 기능을 수행한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 센싱장치(200)는 카메라유닛(210)과, 센싱처리유닛(220)을 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 카메라유닛(210)은 타석 영역(30)을 포함하는 일정 촬영 범위에 대한 이미지를 연속적으로 취득하며, 상기 센싱처리유닛(220)은 상기 카메라유닛(210)으로부터 이미지를 전달받아 미리 설정된 사항에 따른 이미지 분석을 수행하여 상기 야구 연습 장치를 이용한 야구 연습 또는 야구 게임에 필요한 정보를 산출한다.
상기 센싱장치(200)의 카메라유닛(210)은 서로 다른 위치에서 동일한 촬영 범위를 각각 촬영하여 촬영된 이미지 상의 객체에 대한 3차원 위치 정보를 산출해 낼 수 있도록 제1 카메라(211) 및 제2 카메라(212)를 포함하여 스테레오 방식(Stereoscopic)으로 구성함으로써, 상기 센싱처리유닛(220)이 상기 카메라유닛(210)이 촬영한 이미지의 분석을 통해 볼에 대한 3차원 좌표 데이터를 얻을 수 있도록 함이 바람직하다.
그리고, 상기 센싱처리유닛(220)은 상기 카메라유닛(210)의 제1 카메라(211) 및 제2 카메라(212) 각각으로부터 촬영된 이미지를 전달받아 수집하면서 그 수집된 이미지 각각을 분석하여 볼을 찾아 각 볼에 대한 3차원 좌표 데이터를 추출하고 그 추출된 3차원 좌표 데이터를 이용하여 피칭되어 운동하는 볼 또는 타격되어 운동하는 볼에 대한 볼의 운동 모델을 결정하며, 볼의 운동 모델이 결정되면 이를 이용하여 상기 야구 연습 장치를 이용한 야구 연습 또는 야구 게임에 필요한 각종 정보를 산출한다.
여기서, 볼의 운동 모델은 피칭되어 또는 타격되어 운동하는 볼의 3차원 공간 상에서의 궤적에 관한 운동 방정식으로 표현되는 것을 의미하며, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 야구 연습 장치에 의한 야구 연습 또는 야구 게임이 이루어지는 공간에 대해 x축, y축 및 z축의 3차원 좌표계로 정의하여 그 정의된 좌표계에 따라 상기 볼의 운동 모델이 결정될 수 있다.
즉, 상기 볼의 운동 모델은 x축 방향의 운동 방정식, y축 방향의 운동 방정식 및 z축 방향의 운동 방정식으로 정의될 수 있다. 이에 대한 좀 더 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
한편, 상기 센싱장치(200)가 상기한 볼 운동 정보를 산출하여 이를 제어장치(300)로 전송하고, 상기 제어장치(300)는 전송받은 볼 운동 정보에 기초하여 볼 운동에 대한 시뮬레이션 영상을 구현하여 영상출력부(420)를 통해 스크린부(20)에 투영되도록 할 수 있다.
한편, 상기 제어장치(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이 데이터저장부(320), 영상처리부(330) 및 제어부(310)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 데이터저장부(320)는 야구 연습 장치에서 이루어지는 야구 시뮬레이션 영상 등의 처리를 위한 데이터가 저장되는 부분이다. 상기 데이터저장부(320)는 서버(미도시)로부터 전송받은 데이터를 일시적으로 저장하는 저장소 역할을 하는 것으로 구성될 수도 있다.
상기 영상처리부(330)는 가상의 야구장에 관한 영상, 선수와 심판, 관객 등에 관한 영상 등의 백그라운드 영상과 가상의 투수가 볼을 피칭하는 영상, 사용자가 타격한 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상 등 각종 야구 시뮬레이션 관련 영상을 생성하기 위하여 영상 데이터에 대한 미리 설정된 프로그램에 따른 처리를 수행하며, 처리된 영상은 영상출력부(420)로 전송하고 상기 영상출력부(420)는 전송받은 영상을 사용자가 볼 수 있도록 스크린부(20)에 투영하는 등 영상의 출력을 수행한다.
상기 제어부(310)는 본 발명에 따른 야구 연습 장치의 각 구성요소들을 제어하며 상기 센싱장치(200)로부터 전송되는 각종 정보에 기초하여 타격된 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 등 야구 시뮬레이션 영상 구현을 위한 각종 연산을 수행한다.
상기 제어부(310)는 상기 홀 개폐부(23)에 의한 피칭홀(22)의 개방 또는 폐쇄의 시점, 상기 볼 피칭장치(100)에 의한 볼 피칭의 준비, 준비된 볼의 피칭(볼 발사) 등이 각각 이루어지는 시점을 결정하고 상기한 피칭 제어부(130)에 해당 동작을 수행하라는 제어 신호를 보내는 기능을 한다.
상기 홀 개폐부(23)는 기본적으로 스크린부(20)의 피칭홀(22)을 폐쇄한 상태로 있도록 제어되며, 상기 홀 개폐부(23)가 피칭홀을 폐쇄한 상태로 있을 때에는 스크린부로 투영되는 영상이 피칭홀 부분에서 생략됨이 없이 자연스럽게 보여질 수 있다.
상기 제어부(310)는 야구 연습 또는 야구 게임에 대한 영상 상에서 가상의 투수가 볼을 투구하는 영상과 동기화되어 볼 피칭장치(100)가 볼을 타석 쪽으로 피칭할 수 있도록 상기 볼 피칭장치(100)의 구동을 제어할 수 있다.
예컨대, 영상 상의 가상의 투수가 볼을 투구하는 동작 및 투구된 볼의 이동 상태를 감지하여 볼 피칭장치(100)가 가상의 투수의 동작 또는 투구된 볼의 상태에 맞게 준비된 볼을 타석 쪽으로 발사함으로써, 타석에서 타격 준비를 하고 있는 사용자의 입장에서 마치 영상 상의 가상의 투수가 던진 볼이 실제로 날아 오는 것 같은 느낌을 갖도록 할 수 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 플로우차트를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치의 센싱방법 및 야구 연습 장치의 제어방법에 관하여 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 플로우차트에서는 도 2에 도시된 구성을 갖는 야구 연습 장치에 있어서 센싱장치의 센싱방법과 제어장치에 의한 제어방법에 관하여 나타내고 있다. 도 3에 도시된 플로우차트에서 A로 표시된 단계는 도 4에 도시된 A로 연결된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치가 작동이 되면서 센싱장치의 카메라유닛은 그 촬영 범위의 이미지를 지속적으로 취득하고 그 취득된 이미지들은 센싱처리유닛에 의해 수집이 된다(S100).
센싱처리유닛은 미리 설정된 개수의 이미지가 수집되면 그 수집된 각각의 이미지를 분석하여 각 이미지 상에서 볼을 검출한다(S110). 여기서 검출된 볼은 실제로 운동하고 있는 볼일 수도 있지만 플레이 공간의 바닥에 놓여져 있는 볼일 수도 있고 기타 노이즈가 포함될 수도 있다.
따라서, 좀 더 정확하게 말하면 상기 S110 단계에서 검출되는 것은 볼 후보이다.
상기 각 이미지 상에서 볼 후보는 여러 단계의 볼 검출 프로세스를 통해 검출될 수 있다.
우선, 센싱처리유닛은 카메라유닛이 볼이 운동하기 전에 미리 촬영해 놓은 이미지를 레퍼런스 이미지로서 저장해 놓는다. 물론 실제 볼이 피칭되고 난 후 또는 타격되고 난 후 트리거 프로세스에 의해 트리거가 발생하면 그때의 이미지를 상기한 레퍼런스 이미지로서 저장해 놓도록 하는 것도 가능하다.
여기서 트리거는 이미지에서 미리 정해진 영역을 설정해 놓고 볼이 그 미리 설정된 영역에서 검출될 때 발생되며, 센싱처리유닛은 상기 트리거 시점을 기준으로 그 이전 및 이후의 미리 설정된 개수의 이미지를 분석하여 상기한 볼 검출 등의 프로세스를 진행하게 된다.
볼 피칭이 이루어지기 시작하면서 촬영되는 각각의 이미지에 대해서 상기 레퍼런스 이미지와의 차연산 기법(Image Differencing)에 의한 차영상을 구하면, 그 차영상에서는 운동하는 볼을 포함하는 움직이는 객체가 남아있게 된다.
그 차영상에 대해 영상상의 픽셀들에 대한 픽셀값(밝기값)의 문턱값(Threshold)을 미리 설정하고 그 미리 설정된 문턱값을 기준으로 상기 차영상을 이진화 처리한다(문턱값을 넘는 픽셀값을 갖는 픽셀들은 흰색, 그렇지 않은 픽셀들은 검은색으로 표현하여 이진화 한다).
실제 볼(야구공)의 경우 조명의 영향으로 이미지 상에서 픽셀값, 즉 밝기값이 크기 때문에 이진화를 수행하면 움직이는 볼은 대부분 흰색으로 나타나고 나머지 부분들은 검은색으로 나타나므로 이미지 상에서 움직이는 볼 부분을 용이하게 검출해 낼 수 있다.
센싱처리유닛은 상기한 이진화된 영상에서 흰색으로 나타나는 부분의 윤곽(Contour)을 추출하고 각각의 추출된 윤곽에 대해 가로세로비(Aspect Ratio), 윤곽의 크기, 윤곽 내부의 밝기 등 미리 설정된 조건에 대해 분석을 수행하는데(센싱처리유닛은 볼에 대한 가로세로비의 범위, 크기의 범위, 내부 밝기의 범위 등을 미리 설정하고 있다), 예컨대 추출된 윤곽이 길어서 가로세로비가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 추출된 윤곽의 크기가 미리 설정된 크기 범위를 벗어나거나 너무 작은 경우 등에는 해당 부분을 제거하는 방식으로 추출된 윤곽들 중에서 유효한 것을 볼 후보로서 선정한다(이와 같이 볼 후보로 선정이 되어도 그 중에서는 바닥에 놓여 있는 볼이나 기타 노이즈가 포함되어 있을 수 있다).
한편, 센싱처리유닛은 상기한 바와 같은 방식으로 각 이미지 상에서 검출된 볼, 즉 볼 후보 각각에 대한 3차원 좌표를 산출한다(S120).
상기한 3차원 좌표의 산출은 동일한 객체에 대한 제1 카메라의 취득 영상 및 제2 카메라의 취득 영상 각각으로부터 얻어지는 좌표 정보를 이용함으로써 가능한데, 스테레오 방식의 카메라 시스템을 이용한 객체의 3차원 좌표 취득은 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 센싱처리유닛은 상기한 바와 같이 산출된 볼의 좌표 데이터를 이용하여 볼 피칭장치로부터 타석으로 이동하는 볼(볼 피칭장치로부터 발사된 볼)에 대한 볼 운동 모델을 결정한다(S130).
상기한 볼 운동 모델은 상기한 볼의 3차원 좌표 데이터를 이용하여 도 1에서 예시한 바와 같은 x축, y축 및 z축의 공간 좌표계에서 각 축 방향의 운동 방정식을 구함으로써 결정될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치는 한정된 공간(예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 측벽(11)과 후벽(12) 등으로 형성되는 공간) 내에서 이루어지는 경우에 피칭된 볼 또는 타격된 볼이 벽, 천장 등에 충돌하는 경우를 고려하여 상기한 볼 운동 모델을 수립하여 결정하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기한 바와 같은 볼의 운동 모델의 결정에 관련된 S110, S120 및 S130 단계에 관한 좀 구체적인 예를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
도 5는 센싱장치의 카메라유닛 중 하나의 카메라에서 촬영하고 있는 영상을 가정하여 나타낸 도면으로서, 다수 프레임의 이미지 상에서 나타나는 볼 이미지(b1 ~ b9)를 한꺼번에 나타내어 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치에서 이미지로부터 볼을 검출하고 볼 운동 모델을 결정하는 프로세스를 설명하기 위한 것이다.
그리고, 도 6은 피칭된 볼 또는 타격된 볼이 벽, 천장 등에 충돌하는 경우를 고려하여 상기한 볼 운동 모델을 결정하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 공간 좌표계는 도 1에 도시된 x축, y축 및 z축에 따른 좌표계와 동일하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 센싱장치의 카메라유닛에 의해 촬영되어 수집되는 이미지에는 배트(BT)를 들고 타석부(31)에서 타격 준비를 하고 있는 사용자(10)와 홈플레이트(33)에 관한 부분이 포함되며, 피칭되어 타석 쪽으로 이동하는 볼(b1 ~ b9)뿐만 아니라 바닥에 놓여 있는 볼 및 기타 노이즈에 해당하는 부분(n1 ~ n8)도 모두 나타난다.
여기서, 센싱장치의 센싱처리유닛은 볼의 운동 모델을 수립하기 위하여 볼 운동에 대한 x축 방향의 함수, y축 방향의 함수 및 z축 방향의 함수를 각각 미리 정의하여 설정해 놓고, 도 5에 나타낸 바와 같은 볼(b1 ~ b9)의 3차원 좌표 데이터를 상기한 각 함수에 적용함으로써 볼 운동에 대한 각 축 방향의 운동 방정식을 결정하여 볼 운동 모델을 수립할 수 있다.
그런데, 도 5에 도시된 바와 같이 분석하는 이미지 상에는 볼(b1 ~ b9) 뿐만 아니라 각종 노이즈(n1 ~ n8)가 포함될 수 있고, 이들이 모두 상기한 S110 단계에서 검출된 볼 후보들이라고 가정한다.
상기한 S120 단계에서 상기한 볼 후보들(b1 ~ b9 및 n1 ~ n8) 각각의 3차원 좌표 데이터를 산출한다. 이때 상기한 각 볼 후보들은 3차원 좌표 데이터와 함께 시간값을 알 수 있다(예컨대, n번째 프레임의 이미지에 등장하는 볼 후보가 있을 때 해당 볼 후보의 프레임 번호 또는 타임스탬프 값을 상기한 시간값으로 하여 저장할 수 있다).
한편, 상기한 볼 후보들 중 유효한 볼의 좌표 데이터를 검출해 내기 위하여, 먼저 운동하는 볼이 벽이나 천장 등에 충돌하는 경우에 있어서 그 충돌 이후의 볼에 대한 좌표 데이터를 제거할 필요가 있다.
도 6에서는 b1 -> b2 -> b3-> b4로 운동하는 볼이 벽이나 천장 같은 장애물(LM)에 충돌하여 r1 -> r2로 튀어 나가는 경우에 대해 나타내고 있다.
도 6에 도시된 예에서 원래 구하고자 하는 운동 모델은 b1 -> b2 -> b3-> b4 -> v1 -> v2로 운동하는 볼의 운동 모델(MDa)이므로, r1 및 r2는 제거되어야 한다.
이와 같은 볼의 충돌 후의 데이터를 제거하기 위하여, 상기한 볼 후보들 중 임의로 2개 또는 그 이상(미리 설정된 개수로) 선택하여 그 선택된 볼 후보들 각각의 좌표 데이터를 상기한 각 축 방향의 함수에 적용하여 각 축 방향의 운동 방정식을 수립함으로써 임의의 운동 모델을 수립한다.
볼의 운동 모델을 수립함에 있어서 운동 모델의 초기 시간값이 산출될 필요가 있는데, 상기 초기 시간값은 볼의 운동 모델에 포함되는 데이터 중 운동을 시작할 때의 시간값으로서, 센싱장치의 카메라유닛의 화각 범위가 도 1에서 스크린부까지 포함된다면 상기한 초기 시간값은 볼이 피칭될 때의 시간값으로 하여 이미 알고 있는 값이 될 수 있다.
센싱장치의 카메라유닛의 화각 범위가 스크린부를 포함하지 않는 경우에는 상기 초기 시간값을 볼이 피칭될 때의 시간값으로 할 수는 없으며, 이때에는 센싱장치의 카메라유닛이 촬영한 이미지에서 움직이는 객체, 즉 볼이 최초로 등장할 때의 시간값을 상기한 초기 시간값으로 할 수도 있고, 검출된 볼 후보들 중, 도 1에 도시된 x-y-z 좌표계를 기준으로 y축 방향의 좌표값이 가장 큰 볼 후보가 이미지에 등장하였을 때의 시간값을 상기 초기 시간값으로 할 수 있다.
이와 같이 볼 운동의 초기 시간값을 산출하게 되면 이를 상기 임의의 운동 모델에 대입하여 볼 운동의 시작점 좌표값을 확인할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 검출된 볼 후보들 중 y축 방향의 좌표값이 가장 큰 볼 후보의 좌표값을 상기한 볼 운동의 시작점 좌표값으로 할 수 있는데, y축 방향의 좌표값이 가장 큰 볼 후보가 복수개인 경우에는 그 시간값을 초기 시간값으로 하여 후술할 운동 모델에 적용함으로써 볼 운동의 시작점 좌표값을 구할 수 있다.
따라서, 도 6에서 r1과 r2를 선택하여 상기한 바와 같이 임의의 운동 모델(MDb)을 수립하였다면, 그 임의의 운동 모델 MDb에 상기 볼 피칭 초기 시간값을 대입하여 볼 운동의 시작점 좌표값을 확인할 수 있다. 도 6에서 임의의 운동 모델 MDb의 볼 운동의 시작점 좌표는 ro1이 될 것이다.
그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, ro1은 벽 또는 천장(LM)의 외부에 존재하므로, 즉 볼 운동의 시작점 좌표가 야구 연습 장치에 의한 플레이 공간의 외부에 존재하게 되므로, 상기한 임의의 운동 모델 MDb에 포함되는 좌표 데이터는 유효한 데이터가 아닌 것이 확실하므로 모두 제거한다.
이와 같은 방식으로 임의로 좌표 데이터를 각 축 방향 함수에 적용하여 수립된 운동 모델의 초기 시간값에 따른 볼의 초기 좌표값을 확인함으로써 유효하지 않은 데이터는 모두 제거될 수 있다(모든 데이터에 대해 또는 일부 데이터에 대해 임의로 미리 설정된 개수의 데이터를 선택하여 운동 모델을 수립하여 유효하지 않은 데이터를 제거할 수 있다).
여기서, '운동 모델에 포함되는 좌표 데이터'라 함은 그 좌표값이 수립된 운동 모델 상에 존재하는 경우는 물론 좌표값이 운동 모델 상에 존재하는 것은 아니지만 그와 일정 수준으로 근접하고 있는 좌표 데이터를 모두 포함하는 것으로 정의하기로 한다. 여기서 '일정 수준으로 근접'한다는 것은 다수의 실험 등을 통해 오차 범위를 미리 설정하고 데이터가 그 미리 설정된 오차 범위 내에 존재하는 경우를 말한다.
이하에서 '운동 모델이 포함되는 좌표 데이터'라고 하는 것은 모두 상기한 바와 같이 그 운동 모델에 대해 미리 설정된 오차 범위 내의 좌표 데이터를 의미하는 것으로 하기로 한다.
한편, 도 5에서 나타낸 노이즈(n1 ~ n8) 중에 바닥에 놓여 있는 볼이 포함되어 있는 경우, 바닥에 놓여 있는 볼의 좌표 데이터를 선택하여 상기한 바와 같이 임의의 운동 모델을 수립하여 초기 좌표값을 확인하면 그 역시 야구 연습 장치에 의한 플레이 공간 외부에 존재하게 되므로, 해당 노이즈의 좌표 데이터에 의해 임의로 수립된 운동 모델에 포함되는 모든 좌표 데이터는 제거할 수 있다.
상기한 바와 같이 임의의 운동 모델의 수립 및 초기 좌표값의 확인에 관한 프로세스를 통해 유효하지 않은 데이터를 제거할 수 있으며, 이와 같이 데이터가 제거되고 남은 데이터로부터 최종적인 볼의 운동 모델을 결정할 수 있다.
상기한 바와 같이 임의의 운동 모델의 수립 및 초기 좌표값의 확인에 관한 프로세스를 통해 유효하지 않은 데이터를 제거한 후에도 몇몇 노이즈가 남아 있을 수 있다.
이 경우에 정확한 볼의 운동 모델의 결정을 위해 RANSAC 알고리즘과 같이 분포된 데이터들 중 대세를 이루는 데이터들(Inlier)을 기초로 볼의 운동 모델이 수립될 수 있고 Inlier가 아닌 나머지 데이터들(Outlier)은 모두 제거하는 방식으로 최종적인 볼의 운동 모델이 결정될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 b1 -> b2 -> b3 -> b4 -> b5 -> b6 -> b7 -> b8 -> b9로 연결되는 운동 모델(MD1)이 피칭된 볼에 대한 볼의 운동 모델로서 결정될 수 있다. 물론 실제로는 일부 노이즈 등의 영향으로 상기한 MD1과 같은 정확한 운동 모델이 산출되지 않을 수도 있지만 상기한 방법으로 운동 모델을 구하는 경우 오차 범위가 거의 무시할 수 있는 수준의 정확성 높은 운동 모델의 결정이 가능하다.
볼의 운동 모델 결정에 있어서 각 축 방향의 함수는, 예컨대 몇 가지 가정과 함께 아래와 같이 정의 될 수 있다.
<y축 방향의 함수>
운동하는 볼의 시간에 대한 y축 방향 운동은 등속 운동으로 가정할 수 있으므로, 아래와 같은 시간에 대한 1차 함수로 표현할 수 있다.
y = a_y*t + b_y
여기서, t는 시간값, y는 y방향 좌표값, a_y는 시간에 대한 y방향 좌표의 증가량(함수의 기울기), b_y는 t가 0일 때의 y방향 좌표값(절편)을 의미한다.
<x축 방향의 함수>
운동하는 볼의 시간에 대한 x축 방향 운동도 등속 운동으로 가정할 수 있으므로, 아래와 같은 시간에 대한 1차 함수로 표현할 수 있다.
x = a_x*t + b_x
여기서, t는 시간값, x는 x방향 좌표값, a_x는 시간에 대한 x방향 좌표의 증가량(함수의 기울기), b_x는 t가 0일 때의 x방향 좌표값(절편)을 의미한다.
<z축 방향의 함수>
운동하는 볼의 시간에 따른 z축 방향 운동은 중력이 항상 작용하는 등가속도 운동으로 가정할 수 있으므로, 아래와 같은 시간에 대한 2차 함수로 표현할 수 있다.
z = a_z*t + b_z - 0.5*g*t2
여기서, g는 중력가속도, t는 시간값, z는 z방향 좌표값, a_z는 t가 0일 때의 z방향 속도, b_z는 t가 0일 때의 z방향 좌표값(절편)을 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치는 상기한 바와 같은 방식으로 최종적으로 결정된 볼의 운동 모델에 포함되는 데이터의 개수가 매우 적은 경우(이는 데이터의 개수를 미리 설정할 수 있다) 유효하지 않은 데이터에 기초한 운동 모델이라 판단하고 모두 노이즈로 판단할 수 있다.
최종적으로 결정된 볼의 운동 모델이 노이즈인 것으로 판단되면, 야구 연습 장치는 해당 투구가 오류임을 사용자에게 알리고 다시 플레이를 진행하도록 할 수 있다.
한편, 다시 도 3으로 돌아와서, 상기한 도 5 및 도 6을 통해 설명한 바와 같은 방식으로 S110, S120 및 S130 단계가 진행되어 피칭되는 볼의 운동 모델이 결정될 수 있다.
센싱처리유닛은 상기한 바와 같이 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 피칭된 볼이 홈플레이트에 도달할 때의 시간값을 산출한다(S140).
상기한 S130 단계에서 결정되는 볼의 운동 모델은 피칭된 볼이 홈플레이트에 도달하기 전에 결정될 수 있으며, 이 경우에는 상기 홈플레이트 도달 시간값을 상기 결정된 볼의 운동 모델에 의해 산출될 수 있다.
예컨대, 아래 식에 의해 상기 홈플레이트 도달 시간값이 산출될 수 있다.
th = (yh - b_y)/a_y
여기서, th는 피칭된 볼이 홈플레이트에 도달하는 시간값, yh는 홈플레이트의 y축 방향 좌표값, a_y는 상기 y축 방향 함수에서 시간에 대한 y방향 좌표의 증가량(함수의 기울기), b_y는 y축 방향 함수에서 t가 0일 때의 y방향 좌표값(절편)을 각각 의미한다.
센싱처리유닛은 홈플레이트의 y축 방향 좌표값을 미리 설정해 놓고(홈플레이트는 고정되는 것이므로 홈플레이트의 위치 정보는 미리 알 수 있다), 볼의 운동 모델을 이용하여 볼이 상기 홈플레이트의 y축 방향 좌표값에 도달하는 시간값을 계산할 수 있다.
상기 피칭된 볼이 홈플레이트에 도달하는 시간값은 추후 볼에 대한 타격이 이루어지는 경우 타격된 볼의 운동 모델을 결정할 때 이용된다.
한편, 센싱처리유닛은 수집된 이미지들을 분석하여 검출되는 전체 볼 좌표 데이터에서 도 5 및 도 6을 통해 설명한 바와 같은 방식으로 결정된 볼 운동 모델(볼 피칭장치로부터 타석으로 이동하는 볼에 대한 볼 운동 모델)에 포함되는 좌표 데이터를 모두 제거한다(S150).
이에 대해 도 7을 함께 참조하여 설명하도록 한다. 도 7은 센싱장치의 카메라유닛 중 하나의 카메라에서 촬영하고 있는 영상을 가정하여 나타낸 도면으로서, 다수 프레임의 이미지 상에서 나타나는 볼 이미지(b1 ~ b9 및 h1 ~ h9)를 한꺼번에 나타내어 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치에서 이미지로부터 볼을 검출하고 볼 운동 모델을 결정하는 프로세스를 설명하기 위한 것이다.
도 7에서는 사용자(10)가 배트(BT)로 스윙을 하여 볼을 타격하는 경우를 나타내고 있다. 즉, 도 7에서 h1 ~ h9로 표시한 것이 타격되어 운동하는 볼을 나타낸 것이다.
상기 S150 단계를 도 7에 도시된 예를 통해 설명하면, 도 7에 도시된 바와 같이 검출된 볼의 전체 데이터(b1 ~ b9 및 h1 ~ h9)에서 피칭된 볼에 대한 볼 운동 모델에 포함되는 데이터(b1 ~ b9)를 모두 제거하고 남은 데이터가 존재한다면 사용자(10)가 볼을 타격한 것이 되고 남은 데이터가 존재하지 않는다면 볼을 타격하지 않은 것이 된다.
여기서, 사용자가 타격을 하지 않았는데 피칭된 볼에 대한 볼 운동 모델에 포함되는 데이터를 모두 제거하였을 때 일부 데이터가 남아 있는 경우도 있을 수 있으므로, 사용자가 타격을 했는지 여부의 판단에 기준이 되는 남아 있는 데이터의 개수를 미리 설정하여, 상기 센싱처리유닛이 상기 남아 있는 데이터가 미리 설정된 개수 이상이면 사용자가 볼을 타격한 것으로 판단하고 남아 있는 데이터가 미리 설정된 개수보다 적거나 없으면 사용자가 볼을 타격하지 않은 것으로 판단하도록 할 수 있다.
따라서, 도 3의 S150 단계에서 센싱처리유닛은 전체 볼 좌표 데이터에서 볼 운동 모델에 포함되는 좌표 데이터를 모두 제거했을 때, 남은 좌표 데이터가 존재하는지 판단하여(S200), 남은 데이터가 존재하는 경우에는 사용자가 볼을 타격한 것으로 판단하여 S210 단계의 프로세스를 진행한다.
즉, 센싱처리유닛은 상기한 볼이 홈플레이트에 도달할 때의 시간값을 초기 시간값으로 하여 타격 후의 볼에 대한 3차원 좌표 데이터를 이용하여 볼 운동 모델(타격된 볼에 대한 볼 운동 모델)을 결정한다(S210).
상기한 타격된 볼에 대한 볼 운동 모델의 결정도, 상기한 도 5 및 도 6을 통해 설명한 '피칭된 볼에 대한 볼 운동 모델의 결정'에 대한 프로세스와 동일하게 처리될 수 있다. 다만, 이때의 초기 시간값은 앞서 계산된 '볼이 홈플레이트에 도달할 때의 시간값'을 이용할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 볼이 홈플레이트에 도달할 때의 시간값을 초기 시간값으로 할 때의 볼의 좌표 데이터는 h1의 좌표 데이터가 되고, h1 부터 h9까지의 볼의 좌표 데이터를 검출하여(볼의 좌표 데이터의 검출 프로세스 역시 도 5 및 도 6을 통해 설명한 바와 동일한 방식으로 처리될 수 있다. 즉 볼이 벽이나 천장에 충돌하는 경우를 고려하고 노이즈를 적절히 제거하여 최종적으로 유효한 볼의 좌표 데이터를 얻을 수 있다), 그 검출된 볼(h1 ~ h9)의 좌표 데이터를 상기한 각 축 방향의 함수에 적용하여 상기한 타격되어 운동하는 볼에 대한 운동 모델(MD2)을 결정할 수 있다.
다시 도 3으로 돌아와서, 상기한 바와 같이 타격되어 운동하는 볼의 운동 모델이 결정되면, 센싱처리유닛은 그 결정된 운동 모델에 따라 타격된 볼에 대한 운동 파라미터(예컨대 운동하는 볼의 속도, 방향각, 높이각 등)를 산출하여 제어장치로 전달한다(S220).
제어장치는 상기한 바와 같이 센싱장치로부터 전달받은 볼의 운동 파라미터에 기초하여 타격된 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상을 구현하고(S230), 시뮬레이션 영상 상에서 타구가 홈런, 안타, 파울 및 아웃(내야/외야 플라이 아웃이나 땅볼 등에 의해 아웃되는 경우 등) 중 어느 것에 해당하는지 판단함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 장치를 이용한 야구 연습 또는 야구 게임을 진행한다(S240).
한편, 상기 S200 단계에서 전체 볼 좌표 데이터에서 피칭된 볼에 대한 볼의 운동 모델에 포함되는 좌표 데이터를 제거하였을 때 남은 좌표 데이터가 존재하지 않는 경우, 도 4에 도시된 플로우차트로 넘어가서, 센싱처리유닛은 수집된 이미지에서 홈플레이트의 위치를 기준으로 미리 설정된 크기의 스윙인식 검출영역을 추출한다(S310).
그리고, 센싱처리유닛은 그 추출된 스윙인식 검출영역에서 사용자가 들고 있는 배트를 검출한다(S320).
센싱처리유닛은 상기 스윙인식 검출영역에서 배트를 검출하여 그 배트가 움직이는지 여부를 판단함으로써 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단할 수 있다(S400).
만약, 상기 스윙인식 검출영역에서 배트가 검출되고 그 검출된 배트가 움직인다면, 센싱처리유닛은 사용자가 스윙, 즉 헛스윙을 한 것으로 판단하여 그 정보를 제어장치로 전달한다(S410).
만약, 상기 스윙인식 검출영역에서 배트가 검출되지 않거나 검출된 배트가 움직임이 없거나 미리 설정된 범위 이상으로 움직이지 않는다면, 센싱처리유닛은 사용자가 스윙을 하지 않은 것으로 판단하고 홈플레이트를 통과하는 볼이 볼 카운트 상 볼인지 스트라이크인지 여부를 판단한다(S500 ~ S530).
이에 대해서는 도 8을 참조하여 부연 설명을 하도록 한다.
도 8은 센싱장치에 의해 촬영되어 수집되는 이미지에서 타석 부분을 좀 더 확대하여 나타낸 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 사용자(10)가 타석부(31)에서 배트(BT)를 스윙하면 홈플레이트(33)를 통과할 수밖에 없다.
따라서, 센싱처리유닛은, 도 8에 도시된 바와 같이 홈플레이트(33)를 기준으로 미리 설정된 크기로 스윙인식 검출영역(RS)을 설정하여 그 설정된 스윙인식 검출영역(RS)을 분리하여 그 영역(RS) 내에서 배트(BT)가 검출되는지, 검출된 배트(BT)가 움직이는지, 검출된 배트(BT)의 위치 및 각도 정보를 산출할 수 있다.
스윙인식 검출영역(RS) 내에서 배트(BT)를 검출하는 방법은, 이전에 미리 이미지로부터 추출하여 저장해 놓은 레퍼런스 이미지(스윙인식 검출영역에 대한 이미지)와 현재의 스윙인식 검출영역에 대한 이미지의 차영상을 통해 움직이는 객체를 검출하고, 이미지의 이진화와 움직이는 객체에 대한 윤곽 검출을 하며, 그 검출된 윤곽의 가로세로비를 산출하여 미리 설정된 값 이상으로 큰 가로세로비를 나타낼 경우 그 검출된 윤곽을 배트로서 검출할 수 있다.
연속된 이미지의 스윙인식 검출영역에서 각각 검출된 배트의 위치와 배트의 각도를 추출하여 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단할 수 있는데, 스윙인식 검출영역(RS)에서 배트가 검출되지 않거나, 도 8에 도시된 바와 같이 배트가 bt1 상태이고 a1의 각도를 이루고 있다면 스윙을 하지 않은 것으로 판단할 수 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 배트가 bt2 상태이고 a2의 각도를 이루고 있다면 스윙을 한 것으로 판단할 수 있다.
상기한 바와 같은 스윙을 한 것으로 볼 수 있는 배트의 위치(또는 상태) 및 배트의 각도에 대한 범위는 미리 설정될 수 있다.
예컨대, 도 8에서 bt1 처럼 배트의 위치가 스윙인식 검출영역(RS)의 뒷쪽에서 검출되고 배트가 y축에 평행한 선과 이루는 각도가 90°보다 크다면 스윙을 하지 않은 것으로 판단할 수 있고, 도 8에서 bt2 처럼 배트의 위치가 스윙인식 검출영역(RS)의 앞쪽에서 검출되고 y축과 평행한 선과 이루는 각도가 90°보다 작다면 스윙을 한 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 스윙인식 검출영역(RS)의 앞쪽과 뒤쪽은, 예컨대 스윙인식 검출영역(RS)을 x축 방향으로 절반으로 나누어서 도면상 왼쪽을 뒤쪽, 도면상 오른쪽을 앞쪽으로 미리 설정할 수도 있고, 홈플레이트(33)를 기준으로 x축 방향으로 절반으로 나누어서 왼쪽과 오른쪽을 각각 상기한 뒤쪽과 앞쪽으로 구분하여 미리 설정할 수도 있다.
한편, 상기한 바와 같이 스윙인식 검출영역(RS)을 조사하여 가로세로비를 이용하여 배트를 검출하는 방법 외에 다른 방법으로도 스윙인식 검출영역(RS) 내에서 배트를 검출할 수 있는데, 실제 배트에 마커(Marker)를 부착하고 스윙인식 검출영역(RS)에서 상기 마커를 검출함으로써 배트의 움직임, 배트의 위치, 배트의 각도 등의 정보를 얻을 수 있다.
예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 실제 배트에 부착된 제1 마커(bn1) 및 제2 마커(bn2)를 스윙인식 검출영역(RS)에서 검출하여, 그 검출된 제1 및 제2 마커(bn1, bn2)의 움직임으로써 배트의 움직임을 검출하고, 상기 검출된 제1 및 제2 마커(bn1, bn2)의 위치를 이용하여 배트의 위치를 검출하며, 상기 검출된 제1 및 제2 마커(bn1, bn2)의 중심을 지나는 선과 y축 방향과 평행한 선과의 각도를 산출하여 배트의 각도 정보를 얻을 수 있다.
그리고, 복수개의 마커가 아니라 하나의 마커를 부착한 경우라도 상기한 배트의 움직임, 위치, 각도 정보를 얻을 수 있음은 물론이다.
또한, 사용자의 스윙 여부의 판단을 위해, 상기한 바와 같은 스윙인식 검출영역(RS) 내에서 검출되는 객체의 가로세로비를 이용하여 배트를 검출하였으나 배트의 검출이 실패한 경우에 2차적으로 상기한 마커의 검출을 통해서 배트를 검출하는 방법이 이용될 수도 있다.
다시 도 4로 돌아와서, 상기 도 8에서 설명한 바와 같은 방식으로 스윙인식 검출영역을 조사하여 배트를 검출함으로써 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단할 수 있고, 사용자가 스윙을 한 것으로 판단하면 S410 단계 및 S420 단계가 진행되며, 만약 스윙인식 검출영역을 조사하였는데 배트가 검출되지 않거나 검출된 배트의 위치 및 각도 정보에 따라 사용자가 스윙을 하지 않은 것으로 판단하는 경우에는 S500 단계 내지 S530 단계의 프로세스가 진행된다.
즉, 센싱처리유닛은 홈플레이트를 통과하는 볼의 3차원 좌표 데이터를 추출하고(S500), 그 추출된 볼(홈플레이트를 통과하는 볼로서 검출된 것)의 3차원 좌표가 미리 설정된 위치와 크기의 스트라이크 존 내에 있는지 여부를 조사한다(S510).
상기 스트라이크 존은 통상 야구 경기의 규정에 의해 정해진 크기로 설정할 수도 있고 임의로 설정할 수도 있다.
상기 스트라이크 존은, 도 1에 도시된 x-y-z 좌표계를 기준으로 z-x 평면과 평행한 평면으로서 그 크기는 상기한 바와 같이 미리 설정하며, 상기 스트라이크 존의 z-x 평면 상에서의 위치 정보는 상기한 미리 설정된 크기에 따라 미리 결정될 수 있다.
다만, 상기 스트라이크 존의 y축 상에서의 위치는 고정되기 보다는 홈플레이트(33) 상에서 처음 검출되는 볼의 위치에 설정해 놓고 상기 홈플레이트 상에서 처음 검출되는 볼이 해당 위치에서 상기 스트라이크 존의 내부에 포함되는지 여부를 판단함으로써 볼 카운트 상 볼인지 스트라이크인지 여부의 판단이 이루어지게 된다.
만약, 상기 홈플레이트를 통과하는 볼의 3차원 좌표가 상기 스트라이크 존 내에 있으면, 제어장치는 볼 카운트에 스트라이크 기록을 추가하고(S520), 상기 홈플레이트를 통과하는 볼의 3차원 좌표가 상기 스트라이크 존을 벗어난 위치에 있으면, 제어장치는 볼 카운트에 볼 기록을 추가한다(S530).
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 야구 연습 장치 및 이에 이용되는 센싱장치는, 투구 또는 타격된 볼의 운동에 대한 이미지를 취득하여 그 취득된 이미지를 분석함으로써 볼이 어떤 운동을 하는지에 대한 정확하고 빠른 운동 모델을 산출해 내어 투구 또는 타격에 따른 볼의 운동 파라미터 산출 등 야구 연습 또는 야구 게임의 진행에 필요한 여러 가지 다양한 정보를 상당히 정확하고 빠르게 산출할 수 있으며, 또한, 하나의 센싱장치를 이용하여 투구 또는 타격된 볼의 운동에 대한 분석, 사용자의 스윙 여부 및 타격 여부의 판별, 볼/스트라이크 여부의 판별 등 다양한 분석을 수행할 수 있는 특장점이 있다.
본 발명에 따른 야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치 및 센싱방법과, 이를 이용한 야구 연습 장치 및 이의 제어방법은, 소정 크기의 실내 공간에서 볼 피칭장치에 의해 발사되는 볼을 사용자가 배트로 타격하고 이를 센싱장치가 센싱하여 전방의 스크린을 통해 시뮬레이션 영상을 구현함으로써 사용자의 야구 연습 또는 가상의 야구 경기를 가능하게 하는 기술 분야에서 산업상 이용가능성을 갖는다.

Claims (19)

  1. 가상 야구 영상을 기반으로 사용자가 야구 연습 또는 야구 게임을 할 수 있도록 하는 야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치로서,
    볼이 운동하는 것에 대한 이미지를 지속적으로 촬영하는 카메라 유닛; 및
    상기 카메라 유닛에 의해 촬영되는 이미지를 수집하여, 각 수집된 이미지를 분석하여 볼을 추출하고 볼에 대한 3차원 공간상의 좌표를 계산하며 계산된 좌표 데이터를 이용하여 볼의 운동 모델을 결정함으로써 상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 필요한 정보를 산출하는 센싱처리유닛;
    을 포함하는 센싱장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센싱처리유닛은,
    상기 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 사용자가 피칭된 볼을 타격하였는지 여부를 판단하고, 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격한 경우 타격된 후의 볼에 대한 3차원 공간상의 좌표 데이터를 이용하여 볼의 운동 모델을 추출하여, 상기 타격된 볼에 대해 추출된 볼의 운동 모델을 이용하여 볼의 운동 파라미터를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센싱장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 센싱처리유닛은,
    상기 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 사용자가 피칭된 볼을 타격하였는지 여부를 판단하고, 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격하지 않은 경우 상기 수집된 이미지를 분석하여 배트를 검출함으로써 상기 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단하며, 상기 사용자가 스윙을 한 것으로 판단한 경우 이를 상기 야구 연습 장치로 전달하여 볼 카운트에 스트라이크 기록이 추가되도록 한 것을 특징으로 하는 센싱장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 센싱처리유닛은,
    상기 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 사용자가 피칭된 볼을 타격하였는지 여부를 판단하고, 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격하지 않은 경우 상기 수집된 이미지를 분석하여 배트를 검출함으로써 상기 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단하며, 상기 사용자가 스윙을 하지 않은 것으로 판단한 경우 홈플레이트 상에서의 볼의 3차원 공간상의 좌표 데이터를 이용하여 볼인지 스트라이크인지 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센싱장치.
  5. 가상 야구 영상을 기반으로 사용자가 야구 연습 또는 야구 게임을 할 수 있도록 하는 야구 연습 장치에 이용되는 센싱장치의 센싱방법으로서,
    볼이 운동하는 것에 대한 이미지를 지속적으로 촬영하여 수집하는 단계;
    각 수집된 이미지를 분석하여 볼을 추출하고 볼에 대한 3차원 공간상의 좌표를 계산하여 볼에 대한 좌표 데이터를 추출하는 단계;
    상기 추출된 좌표 데이터를 이용하여 볼의 운동 모델을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 필요한 정보를 산출하는 단계;
    를 포함하는 센싱장치의 센싱방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 볼에 대한 좌표 데이터를 추출하는 단계는,
    상기 이미지 분석을 통해 볼 후보들을 추출하는 단계와,
    상기 운동하는 볼이 벽 또는 천장에 충돌하는 경우 충돌한 이후의 볼에 대해 검출되는 볼 후보를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱장치의 센싱방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 볼에 대한 좌표 데이터를 추출하는 단계는,
    상기 이미지 분석을 통해 볼 후보들을 추출하는 단계와,
    상기 볼 후보들 각각의 좌표 데이터 중에서 미리 설정된 개수의 데이터를 임의로 선택하여 임의의 운동 모델을 수립하는 단계와,
    상기 수립된 임의의 운동 모델에 따른 볼의 초기 좌표 데이터가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 해당 운동 모델에 포함되는 좌표 데이터를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱장치의 센싱방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 볼의 운동 모델을 결정하는 단계는,
    볼의 초기 시간값 또는 초기 좌표 데이터를 이용하여 피칭되어 타석으로 이동하는 볼에 대한 운동 모델을 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 필요한 정보를 산출하는 단계는,
    상기 결정된 운동 모델에 포함되는 볼의 좌표 데이터를 전체 볼의 좌표 데이터에서 제거하고 남은 데이터가 미리 설정된 개수 이상인 경우에는 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격한 것으로 판단하고, 남은 데이터가 미리 설정된 개수 보다 적거나 없는 경우에는 상기 사용자가 타격을 하지 않은 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱장치의 센싱방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 볼의 운동 모델을 결정하는 단계는,
    피칭된 볼이 홈플레이트에 도달하는 시간값을 계산하는 단계를 포함하며,
    상기 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 필요한 정보를 산출하는 단계는,
    상기 볼이 홈플레이트에 도달하는 시간값을 초기 시간값으로 하고 상기 초기 시간값일 때의 볼의 좌표 데이터를 볼의 초기 좌표 데이터로 하여 이동하는 볼에 대한 운동 모델을 결정하는 단계와,
    상기 결정된 운동 모델에 기초하여 볼의 운동 파라미터를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱장치의 센싱방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 필요한 정보를 산출하는 단계는,
    상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 사용자가 피칭된 볼을 타격하였는지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격한 경우, 타격된 후의 볼에 대한 3차원 공간상의 좌표 데이터를 이용하여 볼의 운동 모델을 추출하는 단계와,
    상기 타격된 볼에 대해 추출된 볼의 운동 모델을 이용하여 볼의 운동 파라미터를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱장치의 센싱방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 필요한 정보를 산출하는 단계는,
    상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 사용자가 피칭된 볼을 타격하였는지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격하지 않은 경우, 상기 수집된 이미지를 분석하여 배트를 검출함으로써 상기 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 사용자가 스윙을 하지 않은 경우, 홈플레이트 상에서의 볼의 3차원 공간상의 좌표가 미리 설정된 스트라이크존 내부에 있는지 여부를 확인함으로써 볼인지 스트라이크인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱장치의 센싱방법.
  12. 가상 야구 영상을 기반으로 사용자가 야구 연습 또는 야구 게임을 할 수 있도록 하는 야구 연습 장치로서,
    사용자의 타격이 이루어지는 타석을 향하여 볼을 피칭하는 볼 피칭장치;
    볼이 운동하는 것에 대한 이미지를 지속적으로 촬영하여 수집하고 상기 각 수집된 이미지를 분석하여 볼을 추출하고 볼에 대한 3차원 공간상의 좌표를 계산하며 계산된 좌표 데이터를 이용하여 볼의 운동 모델을 결정함으로써 상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용한 정보를 산출하는 센싱장치; 및
    상기 센싱장치에 의해 산출되는 정보를 전달받아 상기 전달받은 정보에 기초하여 상기 야구 연습 또는 야구 게임의 진행을 위한 영상을 구현하는 제어장치;
    를 포함하는 야구 연습 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 센싱장치는,
    상기 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 사용자가 피칭된 볼을 타격하였는지 여부를 판단하고, 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격한 경우 타격된 후의 볼에 대한 3차원 공간상의 좌표 데이터를 이용하여 볼의 운동 모델을 추출하여, 상기 타격된 볼에 대해 추출된 볼의 운동 모델을 이용하여 볼의 운동 파라미터를 산출하여 상기 제어장치로 전달하도록 구성되며,
    상기 제어장치는,
    상기 전달받은 볼의 운동 파라미터에 기초하여 타격된 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상을 구현하여 상기 시뮬레이션 영상 상에서 타구가 홈런, 안타, 파울 및 아웃 중 어느 것에 해당하는지 판단함으로써 상기 야구 연습 또는 야구 게임을 진행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 야구 연습 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 센싱장치는,
    상기 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 사용자가 피칭된 볼을 타격하였는지 여부를 판단하고, 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격하지 않은 경우 상기 수집된 이미지를 분석하여 배트를 검출함으로써 상기 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단하며, 상기 사용자가 스윙을 한 것으로 판단한 경우 이를 상기 제어장치로 전달하도록 구성되며,
    상기 제어장치는,
    상기 전달받은 정보에 기초하여 상기 사용자의 볼 카운트에 스트라이크 기록이 추가되도록 함으로써 상기 야구 연습 또는 야구 게임을 진행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 야구 연습 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 센싱장치는,
    상기 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 사용자가 피칭된 볼을 타격하였는지 여부를 판단하고, 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격하지 않은 경우 상기 수집된 이미지를 분석하여 배트를 검출함으로써 상기 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단하며, 상기 사용자가 스윙을 하지 않은 것으로 판단한 경우 홈플레이트 상에서의 볼의 3차원 공간상의 좌표 데이터를 추출하여 미리 설정된 스트라이크 존에 상기 추출된 볼의 좌표가 포함되는지 여부의 판단 결과를 상기 제어장치로 전달하도록 구성되며,
    상기 제어장치는,
    상기 전달받은 정보에 기초하여 상기 추출된 홈플레이트 상에서의 볼의 좌표가 상기 스트라이크 존에 포함되는 경우에는 상기 사용자의 볼 카운트에 스트라이크 기록이 추가되도록 하고 상기 추출된 홈플레이트 상에서의 볼의 좌표가 상기 스트라이크 존에 포함되지 않는 경우에는 상기 사용자의 볼 카운트에 볼 기록이 추가되도록 함으로써 상기 야구 연습 또는 야구 게임을 진행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 야구 연습 장치.
  16. 가상 야구 영상을 기반으로 사용자가 야구 연습 또는 야구 게임을 할 수 있도록 하는 야구 연습 장치의 제어방법으로서,
    상기 야구 연습 또는 야구 게임을 위한 영상을 구현하는 제어장치에 의해 가상의 투수가 볼을 투구하는 영상을 구현하는 단계;
    상기 가상의 투수의 볼 투구 영상과 동기화되어 볼 피칭장치가 볼을 타석 쪽으로 피칭하도록 제어하는 단계;
    센싱장치에 의해 상기 볼 피칭장치에 의해 피칭되어 운동하는 볼에 대한 이미지가 지속적으로 촬영, 수집 및 분석되어 각 이미지상에서 상기 운동하는 볼의 3차원 공간상의 좌표 데이터의 추출, 상기 추출된 좌표 데이터를 이용한 볼의 운동 모델의 결정 및 상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용한 정보의 산출이 이루어지는 단계; 및
    상기 제어장치가 상기 센싱장치에 의해 산출되는 정보를 전달받아 상기 전달받은 정보에 기초하여 상기 야구 연습 또는 야구 게임의 진행을 위한 영상을 구현하는 단계;
    를 포함하는 야구 연습 장치의 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용한 정보의 산출이 이루어지는 단계는,
    상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 타석 쪽에서 상기 볼 피칭장치 쪽으로 운동하는 볼의 좌표 데이터가 미리 설정된 개수 이상으로 존재하는지 여부를 판단하여 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격한 것인지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 사용자가 볼을 타격한 경우, 홈플레이트에서의 볼의 좌표 데이터를 볼의 초기 좌표 데이터로 하여 이동하는 볼에 대한 운동 모델을 결정하는 단계와,
    상기 결정된 운동 모델에 기초하여 볼의 운동 파라미터를 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 야구 연습 또는 야구 게임의 진행을 위한 영상을 구현하는 단계는,
    상기 산출된 볼의 운동 파라미터에 기초하여 타격된 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상을 구현하는 단계와,
    상기 시뮬레이션 영상 상에서 타구가 홈런, 안타, 파울 및 아웃 중 어느 것에 해당하는지 판단함으로써 상기 야구 연습 또는 야구 게임을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 장치의 제어방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용한 정보의 산출이 이루어지는 단계는,
    상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 타석 쪽에서 상기 볼 피칭장치 쪽으로 운동하는 볼의 좌표 데이터가 미리 설정된 개수 이상으로 존재하는지 여부를 판단하여 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격한 것인지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 사용자가 볼을 타격하지 않은 경우, 상기 수집된 이미지를 분석하여 배트를 검출함으로써 상기 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 야구 연습 또는 야구 게임의 진행을 위한 영상을 구현하는 단계는,
    상기 사용자의 헛스윙에 관한 영상을 구현하는 단계와,
    상기 사용자의 볼 카운트에 스트라이크 기록이 추가되도록 함으로써 상기 야구 연습 또는 야구 게임을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 장치의 제어방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용한 정보의 산출이 이루어지는 단계는,
    상기 결정된 볼의 운동 모델을 이용하여 상기 타석 쪽에서 상기 볼 피칭장치 쪽으로 운동하는 볼의 좌표 데이터가 미리 설정된 개수 이상으로 존재하는지 여부를 판단하여 상기 사용자가 상기 피칭된 볼을 타격한 것인지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 사용자가 볼을 타격하지 않은 경우, 상기 수집된 이미지를 분석하여 배트를 검출함으로써 상기 사용자가 스윙을 하였는지 여부를 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 야구 연습 또는 야구 게임의 진행을 위한 영상을 구현하는 단계는,
    홈플레이트 상에서의 볼의 3차원 공간상의 좌표 데이터를 추출하는 단계와,
    미리 설정된 스트라이크 존에 상기 추출된 볼의 좌표가 포함되는지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 추출된 볼의 좌표가 상기 스트라이크 존에 포함되는 경우에는 상기 사용자의 볼 카운트에 스트라이크 기록이 추가되도록 하고, 상기 추출된 볼의 좌표가 상기 스트라이크 존에 포함되지 않는 경우에는 상기 사용자의 볼 카운트에 볼 기록이 추가되도록 함으로써 상기 야구 연습 또는 야구 게임을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 장치의 제어방법.
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