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WO2013043020A2 - 복수의 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하고 그 촬영 이미지에 기초하여 피사체의 실제의 운동 궤적을 획득하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

복수의 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하고 그 촬영 이미지에 기초하여 피사체의 실제의 운동 궤적을 획득하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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WO2013043020A2
WO2013043020A2 PCT/KR2012/007673 KR2012007673W WO2013043020A2 WO 2013043020 A2 WO2013043020 A2 WO 2013043020A2 KR 2012007673 W KR2012007673 W KR 2012007673W WO 2013043020 A2 WO2013043020 A2 WO 2013043020A2
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WO
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subject
cameras
camera
present
motion trajectory
Prior art date
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PCT/KR2012/007673
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English (en)
French (fr)
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WO2013043020A3 (ko
Inventor
석용호
Original Assignee
주식회사 크리에이츠
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Publication date
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Priority to US14/346,735 priority patent/US9448067B2/en
Priority to JP2014531732A priority patent/JP6176673B2/ja
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    • G06T2207/30241—Trajectory

Definitions

  • the present invention relates to a method and system for photographing a subject moving with a plurality of cameras and acquiring an actual movement trajectory of the subject based on the photographed image.
  • a virtual golf system that allows golfers to enjoy golf virtually at low cost even in the city center is widely used.
  • the golfer when a golfer hits a golf ball, the golfer acquires a large number of images of the golf ball, measures the physical quantity of the golf ball based on the trajectory, the distance, the size, and the like, and performs a simulation to simulate the shot. Displaying on the screen can be the basic concept.
  • Korean Patent No. 1048864 name of the invention: "Method for measuring the physical quantity of an object using a single light source and a planar sensor unit and a virtual golf system using the same").
  • a virtual golf system another virtual golf system, other kinds of sports (eg, baseball, soccer)
  • the object of the present invention is to obtain the actual motion trajectory of the ball based on the photographed image of the ball in motion.
  • Another object of the present invention is to allow a virtual sports system to produce sufficiently good simulation results with economical components alone.
  • An object of the present invention is to obtain the actual movement trajectory of the subject based on the photographed image of the subject to be moved.
  • a method for acquiring a motion trajectory of a subject comprising: photographing a subject moving with a plurality of cameras, a plurality of images of the subject and their corresponding camera images from each of the plurality of cameras And collecting information regarding positions on a frame, and obtaining a motion trajectory of the subject based on the collected information.
  • the actual motion trajectory of the ball can be obtained based on the photographed image of the ball in motion.
  • the virtual sports system it is possible to make the virtual sports system produce sufficiently good simulation results with only economical components.
  • the actual movement trajectory of the subject can be obtained based on the photographed image of the subject to be moved.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the overall configuration of a virtual golf system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing in detail the internal configuration of the photographing unit 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing in detail the internal configuration of the simulator 200 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an intersection obtained when two cameras are used according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the overall configuration of a virtual golf system according to an embodiment of the present invention.
  • the virtual golf system may include a striking unit 10, a photographing unit 100, a simulator 200, and a display device 300.
  • the hitting part 10 may be a part in which a golfer hits a golf ball by stepping up when using a virtual golf system.
  • a striking portion 10 may include a known swing plate whose inclination angle can be adjusted.
  • the configuration of the striking unit 10 along with the configuration of other components to cooperate with it, if necessary, to the characteristics of the sport You can change it accordingly.
  • the photographing unit 100 includes a plurality of cameras (preferably, infrared cameras) to perform a function of acquiring a plurality of images of golf balls, each of which moves. Can be.
  • a plurality of cameras preferably, infrared cameras
  • Such a photographing unit 100 may be disposed in a position where the golf ball moving down as shown in FIG. 1 is viewed from top to bottom, but may be disposed in another position.
  • the photographing unit 100 is fixed to the structure as shown in FIG. 1 so that the position and the viewing direction may be constant.
  • the plurality of cameras of the photographing unit 100 is preferably spaced apart from each other.
  • the simulator 200 receives a plurality of images of the golf ball to be exercised, obtained by each of the plurality of cameras from the photographing unit 100, the actual of the golf ball
  • the motion trajectory may be acquired and a simulation may be performed based on the motion trajectory.
  • the simulator 200 may communicate with the photographing unit 100 and the display device 300, and may include a dedicated processor for virtual golf simulation.
  • a dedicated processor may be provided with memory means and with numerical computing capability and graphics processing capability.
  • Such a simulator 200 may be similar to a conventional virtual golf simulation apparatus.
  • the display device 300 may perform a function of displaying a result of numerical calculation or graphic processing of the simulator 200.
  • the display device 300 may display a predetermined image through a predetermined display means.
  • the display device 300 absorbs the impact of the hit golf ball and does not emit light directly, and the projector outputs the image on the screen. It can be configured as.
  • FIG. 2 is a view showing in detail the internal configuration of the photographing unit 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the photographing unit 100 may include a camera unit 110, a communication unit 120, and a controller 130.
  • the camera unit 110, the communication unit 120, and the control unit 130 may be a program module in which at least some of them communicate with the simulator 200.
  • a program module may be included in the photographing unit 100 in the form of an operating system, an application program module, or other program modules, and may be physically stored in various known storage devices.
  • the program module may be stored in a remote storage device that can communicate with the photographing unit 100.
  • program modules include, but are not limited to, routines, subroutines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform particular tasks or execute particular abstract data types, described below, in accordance with the present invention.
  • the camera unit 110 may include two or more cameras capable of optically acquiring an image of a moving golf ball.
  • Each of the plurality of cameras may acquire a plurality of images of the golf ball in motion at various points in time. In this case, the plurality of cameras do not need to be synchronized.
  • the camera unit 110 may transmit each photographed image of the moving golf ball to the controller 130 together with identification information about the camera and information about coordinates on the corresponding camera image frame. This processing can be performed with respect to the plurality of cameras and the corresponding captured image. Concerning the coordinates on the camera image frame, reference may be made to the associated application.
  • the camera of the camera unit 110 may be corrected as necessary after being fixed to the structure as described above. Such correction may be correction regarding distortion of the camera image sensor according to the prior art or correction regarding distortion of the lens.
  • the communication unit 120 may perform a function of mediating data transmission and reception between the control unit 130 and the simulator 200.
  • the communication method that the communication unit 120 may take, but a wired communication method such as wired LAN communication, cable communication, or a wireless communication method such as wireless LAN communication, infrared communication, RF communication, Bluetooth communication, or the like may be preferable. .
  • controller 130 may transmit various information about the captured image of the golf ball that is received from the camera unit 110 to the simulator 200.
  • the control unit 130 since the actual motion trajectory of the golf ball can be obtained even when the plurality of cameras are not synchronized to simultaneously shoot the golf ball, If the shooting cycles of the N cameras in the unit 110 are all T, the cameras control shooting at intervals of T / N in order, so that the shooting cycle is shorter (T / N). In this case, the same effect may be obtained when a camera having a higher performance in terms of time resolution is used.
  • the controller 130 controls at least some of the cameras to photograph at predetermined time intervals, so that the photographing period is greater than T.
  • the same effect may be achieved when a short (ie, higher performance in terms of temporal resolution) camera is used.
  • control unit 130 controls the at least some of the cameras to shoot at predetermined time intervals. The effect of obtaining a lot of shooting data can be achieved.
  • FIG. 3 is a view showing in detail the internal configuration of the simulator 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the simulator 200 may include a simulation unit 210, a data storage unit 220, a communication unit 230, and a control unit 240. .
  • the simulation unit 210, the data storage unit 220, the communication unit 230, and the control unit 240 communicate with the photographing unit 100 or the display device 300.
  • It may be a program module.
  • Such program modules may be included in the simulator 200 in the form of an operating system, an application program module, or other program modules, and may be physically stored in various known storage devices.
  • program modules may be stored in a remote storage device that can communicate with the simulator 200.
  • program modules include, but are not limited to, routines, subroutines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform particular tasks or execute particular abstract data types, described below, in accordance with the present invention.
  • the simulation unit 210 may receive various information about the captured image of the golf ball as described above from the photographing unit 100.
  • the simulation unit 210 can perform the following calculation process with this to obtain the actual motion trajectory and the speed of the golf ball. This will be described with reference to FIG. 4 (FIG. 4 is a diagram related to one concept used in the present invention).
  • Pc (i) represents a position point of the i-th camera of the plurality of cameras.
  • the simulation unit 210 may already know the coordinates of Pc (i).
  • Pb (i, n) to Pb (i, n + 2) represent the position points where the golf ball photographed n th to n + 2 th by the i th camera is actually located at the time of shooting.
  • Lt the straight line Lt of the actual motion trajectory of the golf ball (here, the motion trajectory of the golf ball does not necessarily draw a straight line, but the trajectory seen immediately after the golf ball is hit is almost straight, so such a straight line It should be noted that Lt can be recognized). Further, the straight line Lt may represent an approximate movement trajectory of the golf ball for a predetermined time.
  • Pr (i, n) represents the point where Pb (i, n) is projected with respect to the ground which is the background part when viewed from the viewpoint of the i-th camera.
  • the simulation unit 210 uses the coordinates of the surface of this point on the camera image frame of the image of the golf ball located in Pb (i, n) photographed by the i-th camera, using the principle of the invention of the associated application. It can be determined by the coordinates and the coordinate transformation matrix for the i-th camera that may already be secured.
  • Pr (i, n + 1) and Pr (i, n + 2) are projected by Pb (i, n + 1) and Pb (i, n + 2) onto the ground when viewed from the point of view of the i-th camera. Indicate the points. The coordinates on the ground of these points can also be determined.
  • the simulation unit 210 may obtain a plane that is uniquely determined by the straight line Lb (i) which is a line drawn by Pc (i) and Pr (i, n) to Pr (i, n + 2).
  • the plane as above may include a straight line Lt.
  • the simulation unit 210 can also perform the processing of 1 with respect to the i + 1 th camera. Of course, if necessary, the simulation unit 210 can also perform the process of 1. with respect to the i + 2th camera. Therefore, the simulation unit 210 may further acquire one plane including the straight line Lt for each processing.
  • the simulation unit 210 may acquire the intersection of the planes obtained by the processing of 2. (bold line in FIG. 5) (FIG. 5 is obtained when using two cameras according to an embodiment of the present invention). This is an illustration of the intersection line), which coincides with the straight line Lt of the actual motion trajectory of the golf ball.
  • the simulation unit 210 may also obtain the coordinates of Pb (i, n) by using the straight line Lt obtained according to the process of 3. and using the known coordinates of Pc (i) and Pr (i, n). . Similarly, the coordinate of Pb (i, n + 1) can also be obtained. Therefore, the simulation unit 210 may obtain the actual speed of movement of the golf ball by dividing the distance between the two coordinates obtained by the shooting period of the i-th camera.
  • the simulation unit 210 has been exemplarily described as being able to obtain the movement trajectory and the movement speed of the golf ball, but at least a part of this calculation process is another calculation component, for example, shooting It will be apparent to those skilled in the art that the control may be performed by the control unit 130 of the unit 100.
  • the data storage unit 220 may store various information used or derived in the above-described calculation process or information necessary for other simulations.
  • the data storage unit 220 may include a computer readable recording medium.
  • the communication unit 230 may perform a function to enable data transmission / reception from / to the simulation unit 210 and the data storage unit 220.
  • the communication method There is no particular limitation on the communication method that the communication unit 230 can take, but a wired communication method such as wired LAN communication, cable communication, or a wireless communication method such as wireless LAN communication, infrared communication, RF communication, Bluetooth communication, etc. may be preferable. .
  • the controller 240 may perform a function of controlling the flow of data between the simulation unit 210, the data storage unit 220, and the communication unit 230. That is, the controller 240 according to the present invention controls the data flow from / to the outside of the simulator 200 or the data flow between each component of the simulator 200, thereby simulating the simulation unit 210 and the data storage unit 220. ) And the communication unit 230 may control to perform a unique function.
  • the system of the present invention is mainly assumed to be a virtual golf system.
  • the present invention is applied to all kinds of virtual reality systems (for example, a virtual baseball system or a virtual soccer system) where simulation of a subject's movement is required. It will be apparent to those skilled in the art that the technical principles and configurations of the can be applied.
  • Embodiments according to the present invention described above can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer components and recorded in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. medium) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device may be modified with one or more software modules to perform the processing according to the present invention, and vice versa.
  • control unit 240 control unit

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Abstract

본 발명은 복수의 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하고 그 촬영 이미지에 기초하여 피사체의 실제의 운동 궤적을 획득하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 태양에 따르면, 피사체의 운동 궤적을 획득하기 위한 방법으로서, 복수의 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하는 단계, 상기 복수의 카메라의 각각으로부터 상기 피사체의 복수의 이미지와 이것들의 해당 카메라 이미지 프레임 상의 위치들에 관한 정보를 수집하는 단계, 및 상기 수집된 정보에 기초하여 상기 피사체의 운동 궤적을 획득하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

Description

복수의 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하고 그 촬영 이미지에 기초하여 피사체의 실제의 운동 궤적을 획득하기 위한 방법 및 시스템
본 발명은 복수의 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하고 그 촬영 이미지에 기초하여 피사체의 실제의 운동 궤적을 획득하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
[연관 출원의 상호 참조]
본 출원은 본 출원인에 의하여 본 출원의 출원일과 같은 날에 출원된, 발명의 명칭을 "고정된 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하고 그 촬영 이미지에 기초하여 피사체의 실제의 운동 궤적의 투사 이미지를 획득하기 위한 방법 및 시스템"으로 하는 다른 출원과 상호 참조의 관계에 있다. 그러므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명을 이해하거나 실시하기 위하여 상기 다른 출원들의 발명을 참조하거나 그 역을 수행할 수 있다.
[배경 기술]
골퍼들이 도심 등에서도 적은 비용으로 가상적으로 골프를 즐길 수 있도록 하는 가상 골프 시스템이 널리 보급되고 있다. 이와 같은 가상 골프 시스템은, 골퍼가 골프 공을 치면, 골프 공을 촬영한 이미지를 다수 획득하고, 그 궤적, 간격, 크기 등에 기초하여 골프 공에 관한 물리량을 측정하며, 시뮬레이션을 행하여 샷의 시뮬레이션 결과를 스크린 상에 표시하여 주는 것을 그 기본 컨셉으로 할 수 있다.
종래에는, 위와 같은 물리량에 관한 정보, 특히, 골프 공의 운동 방향이나 운동 속도를 파악하기 위하여, 동시에 골프 공을 촬영하도록 동기화된 복수의 카메라를 이용하는 기법에 많이 의존하여 온 것이 사실이다.
그러나, 이러한 카메라들을 이용하는 기법은 시스템 생산 비용의 증가를 초래하는 단점이나 그 카메라의 배치에 있어서 제약이 생기는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명자(들)는 한국등록특허 제1048864호(발명의 명칭: "단일 광원과 평면 센서부를 이용하여 물체의 물리량을 측정하는 방법 및 이를 이용하는 가상 골프 시스템")를 통하여 우수한 가상 골프 시스템을 소개한 데에 이어서(상기 한국등록특허의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다), 이와 같은 가상 골프 시스템, 다른 가상 골프 시스템, 다른 종류의 스포츠(예를 들면, 야구, 축구 등)를 가상으로 즐길 수 있도록 하는 시스템, 기타 공이 아닌 피사체에 관한 가상 현실 시스템 등에 결합되어 이것들이 경제적인 구성요소만으로도 충분히 양호한 시뮬레이션 결과를 내도록 하는 새로운 기술에 관하여 제안하는 바이다.
본 발명은 운동하는 공의 촬영된 이미지에 기초하여 공의 실제의 운동 궤적을 획득하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 가상 스포츠 시스템이 경제적인 구성요소만으로도 충분히 양호한 시뮬레이션 결과를 내도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 운동하는 피사체의 촬영된 이미지에 기초하여 피사체의 실제의 운동 궤적을 획득하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 피사체의 운동 궤적을 획득하기 위한 방법으로서, 복수의 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하는 단계, 상기 복수의 카메라의 각각으로부터 상기 피사체의 복수의 이미지와 이것들의 해당 카메라 이미지 프레임 상의 위치들에 관한 정보를 수집하는 단계, 및 상기 수집된 정보에 기초하여 상기 피사체의 운동 궤적을 획득하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법과 시스템이 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 운동하는 공의 촬영된 이미지에 기초하여 공의 실제의 운동 궤적을 획득할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 가상 스포츠 시스템이 경제적인 구성요소만으로도 충분히 양호한 시뮬레이션 결과를 내도록 할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 운동하는 피사체의 촬영된 이미지에 기초하여 피사체의 실제의 운동 궤적을 획득할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 골프 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영부(100)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터(200)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 일 개념에 관한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 두 개의 카메라를 사용한 경우에 획득되는 교선을 예시하는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
전체 시스템의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 골프 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가상 골프 시스템은 타격부(10), 촬영부(100), 시뮬레이터(200) 및 표시 장치(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 타격부(10)는 골퍼가 가상 골프 시스템을 이용할 때에 발을 딛고 올라 서서 골프 공을 놓고 치는 부분일 수 있다. 이러한 타격부(10)는 그 경사각이 조절될 수 있는 공지의 스윙 플레이트를 포함할 수 있다. 참고로, 당업자는, 본 발명이 다른 종류의 가상 스포츠 시스템에 적용되는 경우에는, 타격부(10)의 구성을, 필요한 경우 그와 함께 연동하는 다른 구성요소의 구성과 함께, 해당 스포츠의 특성에 맞도록 적절하게 변경할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영부(100)는 복수의 카메라(바람직하게는, 적외선 카메라)를 포함하여 그 각각이 운동하는 골프 공의 이미지를 여러 개 획득하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 촬영부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 운동하는 골프 공을 위에서 아래로 내려다 보는 위치에 배치될 수도 있지만, 다른 위치에 배치될 수도 있다. 바람직하게는, 촬영부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 구조물에 대하여 고정되어 있어서 그 위치와 시야 방향이 일정할 수 있다. 한편, 촬영부(100)의 복수의 카메라는 서로 이격되어 있는 것이 바람직하다.
촬영부(100)의 구체적인 구성에 관하여는 도 2를 참조하여 아래에서 더 설명하기로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터(200)는 촬영부(100)로부터, 그 복수의 카메라의 각각에 의하여 획득된, 운동하는 골프 공의 복수의 이미지를 전송 받아서 골프 공의 실제의 운동 궤적을 획득하고, 이에 기초하여 시뮬레이션을 수행하는 기능을 할 수 있다.
시뮬레이터(200)는 촬영부(100) 및 표시 장치(300)와 통신할 수 있고, 가상 골프 시뮬레이션을 위한 전용 프로세서를 포함할 수 있다. 이러한 전용 프로세서는 메모리 수단을 구비하고 수치 연산 능력과 그래픽 처리 능력을 갖춘 것일 수 있다. 이러한 시뮬레이터(200)는 종래의 가상 골프 시뮬레이션 장치와 유사한 것일 수 있다.
위와 같은 시뮬레이터(200)의 구성에 관하여는 도 3을 참조하여 아래에서 더 설명하기로 한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(300)는 시뮬레이터(200)의 수치 연산이나 그래픽 처리의 결과를 표시하여 주는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 표시 장치(300)는 소정의 디스플레이 수단을 통하여 소정의 영상을 표시할 수 있는데, 바람직하게는, 타격된 골프 공의 충격을 흡수하는 한편 직접 발광하지는 않는 스크린과 이러한 스크린에 영상을 출력하는 프로젝터로 구성될 수 있다.
촬영부의 구성
아래에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영부(100)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영부(100)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 촬영부(100)는 카메라부(110), 통신부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 카메라부(110), 통신부(120) 및 제어부(130)는 그 중 적어도 일부가 시뮬레이터(200)와 통신하는 프로그램 모듈일 수 있다.　 이러한 프로그램 모듈은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 또는 기타 프로그램 모듈의 형태로 촬영부(100)에 포함될 수 있고, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치에 저장될 수 있다.　 또한, 이러한 프로그램 모듈은 촬영부(100)와 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다.　 한편, 이러한 프로그램 모듈은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
먼저, 카메라부(110)는 운동하는 골프 공의 이미지를 광학적으로 획득할 수 있는 카메라를 두 개 이상 포함할 수 있다. 이러한 복수의 카메라의 각각은 운동하는 골프 공의 복수의 이미지를 여러 시점에서 획득할 수 있다. 이 경우, 복수의 카메라는 동기화되어 있을 필요가 없다.
카메라부(110)는 운동하는 골프 공의 각 촬영된 이미지를 해당 카메라에 관한 식별 정보 및 그것의 해당 카메라 이미지 프레임 상의 좌표에 관한 정보와 함께 제어부(130)에 전송할 수 있다. 이러한 처리는 복수의 카메라와 해당 촬영 이미지에 관하여 수행될 수 있다. 카메라 이미지 프레임 상의 좌표에 관하여는 상기 연관 출원을 참조할 수 있다.
카메라부(110)의 카메라는 전술한 바와 같이 구조물에 대하여 고정된 후에 필요한 만큼 보정된 것일 수 있다. 이러한 보정은 종래 기술에 따른 카메라 이미지 센서의 왜곡에 관한 보정이거나 렌즈의 왜곡에 관한 보정일 수 있다.
다음으로, 통신부(120)는 제어부(130)와 시뮬레이터(200) 사이의 데이터 송수신을 매개하는 기능을 수행할 수 있다. 통신부(120)가 취할 수 있는 통신 방식에 특별한 제한은 없으나, 유선 LAN 통신, 케이블 통신 등의 유선 통신 방식이나 무선 LAN 통신, 적외선 통신, RF 통신, 블루투스 통신 등과 같은 무선 통신 방식이 바람직할 수 있다.
마지막으로, 제어부(130)는 카메라부(110)로부터 전송 받은 운동하는 골프 공의 촬영된 이미지에 관한 여러 정보를 시뮬레이터(200)에 전송할 수 있다.
한편, 제어부(130)는, 후술하는 바와 같은 본 발명의 특유의 원리에 따르면 복수의 카메라가 동시에 골프 공을 촬영하도록 동기화되어 있지 않은 상태에서도 골프 공의 실제의 운동 궤적이 획득될 수 있으므로, 카메라부(110)의 N개의 카메라의 촬영 주기가 모두 T인 경우, 각 카메라가 순서대로 T/N만큼의 시간 간격을 두고 촬영을 행하도록 제어함으로써, 마치 촬영 주기가 T/N으로 더 짧은(즉, 시간 해상도의 측면에서 성능이 더 높은) 카메라가 사용된 경우와 같은 효과를 거둘 수도 있다.
또한, 제어부(130)는 카메라부(110)의 N개의 카메라의 촬영 주기가 모두 T인 경우, 카메라들 중 적어도 일부가 소정의 시간 간격을 두고 촬영을 행하도록 제어함으로써, 마치 촬영 주기가 T보다 짧은(즉, 시간 해상도의 측면에서 성능이 더 높은) 카메라가 사용된 경우와 같은 효과를 거둘 수도 있다.
또 한편, 제어부(130)는, 카메라부(110)의 N개의 카메라의 촬영 주기 중 적어도 일부가 서로 다른 경우에도, 카메라들 중 적어도 일부가 소정의 시간 간격을 두고 촬영을 행하도록 제어함으로써, 더 많은 촬영 데이터를 얻는 효과를 거둘 수 있다.
시뮬레이터의 구성
아래에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터(200)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터(200)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이터(200)는 시뮬레이션부(210), 데이터 저장부(220), 통신부(230) 및 제어부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시뮬레이션부(210), 데이터 저장부(220), 통신부(230) 및 제어부(240)는 그 중 적어도 일부가 촬영부(100)나 표시 장치(300)와 통신하는 프로그램 모듈일 수 있다.　 이러한 프로그램 모듈은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 또는 기타 프로그램 모듈의 형태로 시뮬레이터(200)에 포함될 수 있고, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치에 저장될 수 있다.　 또한, 이러한 프로그램 모듈은 시뮬레이터(200)와 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다.　 한편, 이러한 프로그램 모듈은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
먼저, 시뮬레이션부(210)는 촬영부(100)로부터 전술한 바와 같은 운동하는 골프 공의 촬영된 이미지에 관한 여러 정보를 수신할 수 있다. 시뮬레이션부(210)는 이것을 가지고 아래와 같은 연산 처리를 행하여 골프 공의 실제의 운동 궤적과 운동 속도를 획득할 수 있다. 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다(도 4는 본 발명에서 사용되는 일 개념에 관한 도면이다).
1. 카메라의 위치점 그리고 해당 카메라에 의하여 촬영된 골프 공의 촬영 시점의 위치점들이 배경 부분 상에 투사된 점들에 의하여 결정되는 평면의 획득
도 4에서, Pc(i)는 복수의 카메라 중 i번째 카메라의 위치점을 나타낸다. 시뮬레이션부(210)는 Pc(i)의 좌표를 이미 알고 있을 수 있다.
그리고, Pb(i,n) 내지 Pb(i,n+2)는 i번째 카메라에 의하여 n번째 내지 n+2번째로 촬영된 골프 공이 촬영 시점에 실제로 위치한 위치점들을 나타낸다. 이것들은 골프 공의 실제의 운동 궤적인 직선 Lt 상에 존재한다(여기서, 골프 공의 운동 궤적이 반드시 직선을 그리는 것은 아니지만, 골프 공이 타격된 직후에 보이는 궤적은 거의 직선에 가깝게 되므로, 이와 같은 직선 Lt가 인정될 수 있다는 점이 유의되어야 한다). 또한, 직선 Lt는 골프 공의 소정 시간 동안의 근사적인 운동 궤적을 나타내는 것일 수도 있다.
Pr(i,n)은 i번째 카메라의 시점에서 볼 때에 Pb(i,n)가 배경 부분인 지면에 대하여 투사된 점을 나타낸다. 시뮬레이션부(210)는 이러한 점의 지면 상의 좌표를, 상기 연관 출원의 발명의 원리를 이용하여, Pb(i,n)에 위치하는 골프 공이 i번째 카메라에 의하여 촬영된 이미지의 그 카메라 이미지 프레임 상의 좌표와 이미 확보되어 있을 수 있는 i번째 카메라에 관한 좌표 변환 행렬 등에 의하여 결정할 수 있다. 마찬가지로, Pr(i,n+1)과 Pr(i,n+2)은 i번째 카메라의 시점에서 볼 때에 Pb(i,n+1)와 Pb(i,n+2)가 지면에 대하여 투사된 점들을 나타낸다. 이러한 점들의 지면 상의 좌표 역시 결정될 수 있다.
그러므로, 시뮬레이션부(210)는 Pc(i)와 Pr(i,n) 내지 Pr(i,n+2)이 그리는 선인 직선 Lb(i)에 의하여 유일하게 결정되는 평면을 획득할 수 있다.
2. 골프 공의 운동 궤적을 포함하는 복수의 평면의 획득
위와 같은 평면은 직선 Lt를 포함하는 것일 수 있다. 그리고, 시뮬레이션부(210)는 1.의 처리를 i+1번째 카메라에 관하여도 행할 수 있다. 물론, 필요에 따라 시뮬레이션부(210)는 1.의 처리를 i+2번째 카메라에 관하여도 행할 수 있다. 따라서, 시뮬레이션부(210)는 매 처리마다 직선 Lt를 포함하는 평면을 하나씩 더 획득할 수 있다.
3. 골프 공의 운동 궤적의 획득
시뮬레이션부(210)는 2.의 처리에 따라 획득되는 평면들의 교선(도 5의 굵은 선)을 획득할 수 있고(도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 두 개의 카메라를 사용한 경우에 획득되는 교선을 예시하는 도면이다), 이것은 바로 골프 공의 실제의 운동 궤적인 직선 Lt와 일치하게 된다.
4. 골프 공의 운동 속도의 획득
시뮬레이션부(210)는 3.의 처리에 따라 획득된 직선 Lt를 이용하고 Pc(i)와 Pr(i,n)의 이미 알고 있는 좌표를 이용하여 Pb(i,n)의 좌표도 구할 수 있다. 마찬가지의 원리로 Pb(i,n+1)의 좌표도 구할 수 있다. 따라서, 시뮬레이션부(210)는 구하여진 두 좌표 사이의 거리를 i번째 카메라의 촬영 주기로 나누어 골프 공의 실제의 운동 속도도 획득할 수 있다.
한편, 이상에서, 시뮬레이션부(210)가 골프 공의 운동 궤적과 운동 속도를 연산적으로 획득할 수 있는 것으로 예시적으로 설명되었지만, 이러한 연산 과정의 적어도 일부가 다른 연산 구성요소, 예를 들면, 촬영부(100)의 제어부(130)에 의하여 수행되어도 무방함은 당업자에게 자명할 것이다.
다음으로, 데이터 저장부(220)는 전술한 바와 같은 연산 과정에서 이용되거나 도출되는 여러 가지 정보나 기타 시뮬레이션에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 이러한 데이터 저장부(220)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다.
다음으로, 통신부(230)는 시뮬레이션부(210) 및 데이터 저장부(220)로부터의/로의 데이터 송수신이 가능하도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 통신부(230)가 취할 수 있는 통신 방식에 특별한 제한은 없으나, 유선 LAN 통신, 케이블 통신 등의 유선 통신 방식이나 무선 LAN 통신, 적외선 통신, RF 통신, 블루투스 통신 등과 같은 무선 통신 방식이 바람직할 수 있다.
마지막으로, 제어부(240)는 시뮬레이션부(210), 데이터 저장부(220) 및 통신부(230) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(240)는 시뮬레이터(200)의 외부로부터의/로의 데이터 흐름 또는 시뮬레이터(200)의 각 구성요소 간의 데이터 흐름을 제어함으로써, 시뮬레이션부(210), 데이터 저장부(220) 및 통신부(230)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
위에서는 본 발명의 시스템이 가상 골프 시스템인 경우를 주로 상정하여 설명하였지만, 피사체의 운동에 관한 시뮬레이션이 요구되는 모든 종류의 가상 현실 시스템(예를 들면, 가상 야구 시스템이나 가상 축구 시스템)에 본 발명의 기술적 원리와 구성이 적용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
[부호의 설명]
210: 시뮬레이션부
220: 데이터 저장부
230: 통신부
240: 제어부

Claims (11)

  1. 피사체의 운동 궤적을 획득하기 위한 방법으로서,
    복수의 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하는 단계,
    상기 복수의 카메라의 각각으로부터 상기 피사체의 복수의 이미지와 이것들의 해당 카메라 이미지 프레임 상의 위치들에 관한 정보를 수집하는 단계, 및
    상기 수집된 정보에 기초하여 상기 피사체의 운동 궤적을 획득하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 카메라는 서로 이격되어 있는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 카메라는 소정의 배경 부분에 대향하여 고정되어 있는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 피사체 운동 궤적 획득 단계는 상기 피사체의 운동 궤적에 관한 적어도 두 개의 평면을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피사체 운동 궤적 획득 단계는 상기 적어도 두 개의 평면의 교선을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 평면의 각각은 해당 카메라의 위치점과 해당 카메라의 시점에서 본 상기 피사체의 상기 배경 부분에 대한 투사점들을 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투사점들의 각각의 상기 배경 부분 상의 위치는 해당 이미지의 해당 카메라 이미지 프레임 상의 위치와 해당 카메라의 고유의 위치 좌표 변환 행렬에 의하여 결정되는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 피사체의 상기 운동 궤적과 상기 복수의 카메라 중 적어도 하나의 위치 및 해당 투사점들의 위치 그리고 이 카메라의 촬영 주기에 기초하여 상기 피사체의 운동 속도를 획득하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 카메라의 각각은 그 촬영 주기를 상기 복수의 카메라의 개수로 나눈 시간만큼의 간격을 두고 촬영 동작을 하도록 제어되는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 카메라는 그 적어도 일부가 소정의 시간 간격을 두고 촬영 동작을 하도록 제어되는 방법.
  11. 피사체의 운동 궤적을 획득하기 위한 시스템으로서,
    운동하는 피사체를 촬영하는 복수의 카메라, 및
    상기 복수의 카메라의 각각으로부터 상기 피사체의 복수의 이미지와 이것들의 해당 카메라 이미지 프레임 상의 위치들에 관한 정보를 수집하고, 상기 수집된 정보에 기초하여 상기 피사체의 운동 궤적을 획득하는 시뮬레이터
    를 포함하는 시스템.
PCT/KR2012/007673 2011-09-23 2012-09-24 복수의 카메라로 운동하는 피사체를 촬영하고 그 촬영 이미지에 기초하여 피사체의 실제의 운동 궤적을 획득하기 위한 방법 및 시스템 WO2013043020A2 (ko)

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JP2014531732A JP6176673B2 (ja) 2011-09-23 2012-09-24 複数のカメラで運動する被写体を撮影し、その撮影イメージに基づいて被写体の実際の運動軌跡を取得するための方法およびシステム

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