利用固定的照相機(jī)拍攝移動(dòng)的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像以獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用固定的照相機(jī)拍攝移動(dòng)的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像來獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像的方法及系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，提供一種方法，用于獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像，該方法包括以下步驟：利用固定的照相機(jī)拍攝移動(dòng)的被拍攝體的步驟；以及將所拍攝的被拍攝體的圖像在照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)變換為圖像在實(shí)際背景部分上的坐標(biāo)的步驟，其中，變換是根據(jù)與如下的兩個(gè)坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系相關(guān)的信息來進(jìn)行的，這兩個(gè)坐標(biāo)分別是，通過利用固定的照相機(jī)預(yù)先拍攝實(shí)際背景部分的特定圖案來獲取的特定圖案在實(shí)際背景部分上的坐標(biāo)以及拍攝到該特定圖案的圖像在照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)。
【專利說明】利用固定的照相機(jī)拍攝移動(dòng)的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像以
獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像的方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用固定的照相機(jī)拍攝移動(dòng)的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像以獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002][關(guān)聯(lián)申請(qǐng)的相互參照]
[0003]本申請(qǐng)與由本申請(qǐng)的 申請(qǐng)人:在與本申請(qǐng)的申請(qǐng)日同一天申請(qǐng)的發(fā)明名稱為“利用多個(gè)照相機(jī)拍攝移動(dòng)的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像以獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的方法及系統(tǒng)”的另一個(gè)申請(qǐng)存在相互參照的關(guān)系。因此，本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的本領(lǐng)域技術(shù)人員為了理解或?qū)嵤┍景l(fā)明可參照上述另一申請(qǐng)的發(fā)明或執(zhí)行其作用。
[0004][【背景技術(shù)】]
[0005]為了使高爾夫愛好者們?cè)谑兄行囊材軌蛞缘土馁M(fèi)用虛擬地享受高爾夫的虛擬高爾夫系統(tǒng)已廣泛普及。這種虛擬高爾夫球系統(tǒng)的基本概念是，當(dāng)高爾夫球愛好者打高爾夫球時(shí)，獲取拍攝高爾夫球所得到的多個(gè)圖像，并根據(jù)高爾夫球的軌跡、間距、大小等以測(cè)定與高爾夫球相關(guān)的物理量，通過進(jìn)行模擬將擊球的模擬結(jié)果顯示到屏幕上。這種虛擬高爾夫球系統(tǒng)中可根據(jù)情況存在迫切需要根據(jù)所拍攝移動(dòng)的高爾夫球所獲得的圖像獲取高爾夫球的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像的情況。
[0006]因此，本發(fā)明的發(fā)明人員(們)通過韓國登錄專利地1048864號(hào)(發(fā)明名稱:“利用單一光源和平面?zhèn)鞲衅鞑縼頊y(cè)定物體的物理量的方法及利用該方法的虛擬高爾夫球系統(tǒng)”)公開了優(yōu)秀的虛擬高爾夫球系統(tǒng)(應(yīng)該認(rèn)為將上述韓國登錄專利的說明書的整體編入到了本說明書中)，在此基礎(chǔ)上提出能與上述虛擬高爾夫球系統(tǒng)、與上述虛擬高爾夫球系統(tǒng)相異的其他虛擬高爾夫球系統(tǒng)、以及其他種類的體育運(yùn)動(dòng)(例如，棒球，足球等)的系統(tǒng)、與其他的不是球的被拍攝體相關(guān)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等進(jìn)行結(jié)合以使這些系統(tǒng)僅利用經(jīng)濟(jì)性好的結(jié)構(gòu)要素也能夠得出足夠良好的模擬結(jié)果的新技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)課題
[0008]本發(fā)明的目的在于，根據(jù)拍攝到移動(dòng)的球的圖像獲取球的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像。
[0009]本發(fā)明另一目的在于，使虛擬體育運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)僅利用經(jīng)濟(jì)性好的結(jié)構(gòu)要素也能夠得出足夠良好的模擬結(jié)果。
[0010]本發(fā)明目的在于，根據(jù)拍攝到移動(dòng)的被拍攝體的圖像獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像。
[0011]解決課題的手段
[0012]為了達(dá)到上述目的本發(fā)明主要具有如下結(jié)構(gòu)。[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案，提供一種方法，用于獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像，該方法包括以下步驟:利用固定的照相機(jī)拍攝移動(dòng)的被拍攝體的步驟；以及將拍攝到的所述被拍攝體的圖像在照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)變換為所述圖像在實(shí)際背景部分上的坐標(biāo)的步驟，其中，所述變換是基于與如下的兩個(gè)坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系相關(guān)的信息來進(jìn)行的，所述兩個(gè)坐標(biāo)分別是通過利用所述固定的照相機(jī)預(yù)先拍攝所述實(shí)際背景部分的特定圖案來獲取的所述特定圖案在所述實(shí)際背景部分上的坐標(biāo)以及拍攝到該特定圖案的圖像在所述照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)。
[0014]除此之外，還提供用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其他方法和系統(tǒng)。
[0015]發(fā)明效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)拍攝到移動(dòng)的球的圖像可獲取球的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，可使虛擬體育運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)僅利用經(jīng)濟(jì)性的結(jié)構(gòu)要素也能夠得出足夠良好的模擬結(jié)果。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)拍攝到移動(dòng)的被拍攝體的圖像可獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的虛擬高爾夫球系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的略圖。
[0020]圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的拍攝部100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖。
[0021]圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模擬器200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]后述的對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說明，請(qǐng)參照以可實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施例來圖示的附圖。這些實(shí)施例可使本領(lǐng)域技術(shù)人員可足以實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明的各實(shí)施例相互不同，但應(yīng)理解為相互之間不需具有排斥性。例如，在本說明書中記載的特定形狀、構(gòu)造及特性，在不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下，可以從一個(gè)實(shí)施例變更為其他實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。另外，應(yīng)理解為對(duì)各實(shí)施例內(nèi)的個(gè)別結(jié)構(gòu)要素的位置或配置，在不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下，也可以進(jìn)行變更。因此，將后述的詳細(xì)說明不是用來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定，應(yīng)理解為本發(fā)明的范圍包括由專利權(quán)利范圍的權(quán)利要求項(xiàng)要求保護(hù)的范圍以及與其等同的所有的范圍。在圖中，類似的附圖標(biāo)記表示在多個(gè)方面相同或類似的結(jié)構(gòu)要素。
[0023]為了使本發(fā)明所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員容易地實(shí)施本發(fā)明，下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各優(yōu)選的實(shí)施例。
[0024][本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例]
[0025]整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
[0026]圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的虛擬高爾夫球系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的略圖。
[0027]如圖1所示，虛擬高爾夫球系統(tǒng)可包括擊打部10、拍攝部100、模擬器200、顯示裝置300及基準(zhǔn)圖案部400。
[0028]首先，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的擊打部10可以是高爾夫球愛好者利用虛擬高爾夫球系統(tǒng)時(shí)踩上去放置高爾夫球并擊打的部分。該擊打部10可包括可調(diào)節(jié)其傾斜角的公知的擺動(dòng)板。作為參考，在將本發(fā)明應(yīng)用到其他種類的虛擬體育運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員在必要的情況下可適當(dāng)變更擊打部10的結(jié)構(gòu)和與該擊打部10聯(lián)動(dòng)的其他結(jié)構(gòu)要素的結(jié)構(gòu)，以適合于相對(duì)應(yīng)的體育運(yùn)動(dòng)的特性。
[0029]接著，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的拍攝部100可包括至少一個(gè)照相機(jī)(優(yōu)選為紅外線照相機(jī))來實(shí)現(xiàn)用于獲取移動(dòng)的高爾夫球的圖像的功能。
[0030]該拍攝部100可配置在如圖1示可配置在從上方向下俯瞰移動(dòng)的高爾夫球的位置上，也可以配置在其他位置。優(yōu)選地，拍攝部100可如圖1所示固定在構(gòu)筑物上，從而該拍攝部100的位置和視場方向恒定。如后述所述該拍攝部100可朝向基準(zhǔn)圖案部400。
[0031]對(duì)于拍攝部100的具體結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D2進(jìn)一步說明。
[0032]接著，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模擬器200可執(zhí)行如下功能，即:從拍攝部100接收拍攝到移動(dòng)的高爾夫球的圖像，并獲取將該高爾夫球的實(shí)際移動(dòng)軌跡投影到成為所述圖像的實(shí)際背景部分上以得到投影圖像，并根據(jù)該投影圖像來進(jìn)行模擬。
[0033]模擬器200可與拍攝部100及顯示裝置300通信，并且可包括用于進(jìn)行虛擬高爾夫球模擬的專用處理器。該專用處理器可具備存儲(chǔ)單元，并且可具有數(shù)值運(yùn)算能力和圖像處理能力。該模擬器200可以與現(xiàn)有的虛擬高爾夫球模擬裝置類似。
[0034]對(duì)于如上所述的模擬器200的結(jié)構(gòu)，參照?qǐng)D3進(jìn)一步說明。
[0035]接著，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的顯示裝置300可執(zhí)行顯示模擬器200的數(shù)值運(yùn)算結(jié)果或圖像處理結(jié)果的功能。該顯示裝置300可利用規(guī)定的顯示單元顯示規(guī)定的影像，但優(yōu)選地，可由可吸收打出去的高爾夫球的沖擊并且不直接發(fā)光的屏幕和向該屏幕輸出影像的投影機(jī)構(gòu)成。
[0036]最后，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基準(zhǔn)圖案部400可以是與拍攝部100相對(duì)的配置以顯示規(guī)定圖案的簡單的印刷板，或者可以與拍攝部100相對(duì)的配置以顯示規(guī)定圖案的程序化的電子顯示器。在后者的情況下，基準(zhǔn)圖案部400與后述所述的拍攝部100的控制部130協(xié)同進(jìn)行圖案顯示。該基準(zhǔn)圖案部400例如可以是提供公知的用于校正照相機(jī)的棋盤圖案或正方格子圖案。基準(zhǔn)圖案部400不是實(shí)施本發(fā)明所必須的部分，可根據(jù)情況以地面或其他背景部分的特征代替基準(zhǔn)圖案部400的圖案。
[0037]拍攝部的結(jié)構(gòu)
[0038]下面對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的拍攝部100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各結(jié)構(gòu)要素的功能進(jìn)行說明。
[0039]圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的拍攝部100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖。
[0040]如圖2所示，拍攝部100可包括照相機(jī)部110、通信部120及控制部130。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，照相機(jī)部110、通信部120及控制部130中的至少一部分是可以與模擬器200進(jìn)行通信的程序模塊。該程序模塊可以以操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序模塊或其他程序模塊的形式包含在拍攝部100中，物理上可保存在各種公知的存儲(chǔ)裝置中。另夕卜，該程序模塊也可以保存在能夠與拍攝部100進(jìn)行通信的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)裝置中。并且，該程序模塊包括執(zhí)行將根據(jù)本發(fā)明后述的特定工作或處理特定抽象數(shù)據(jù)類型的例行程序、子例行程序、程序、對(duì)象、組件、數(shù)據(jù)構(gòu)造等，但并不限定于此。
[0042]首先，照相機(jī)部110可包括以光學(xué)方式獲取移動(dòng)的高爾夫球的圖像的照相機(jī)。照相機(jī)部Iio可將拍攝到移動(dòng)的高爾夫球的圖像傳送至控制部130。
[0043]照相機(jī)部110的照相機(jī)可以如上所述固定到構(gòu)筑物上之后根據(jù)需要對(duì)該照相機(jī)進(jìn)行校正。該校正可以是與現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)照相機(jī)圖像傳感器的失真的校正或?qū)︾R頭的失真的校正。
[0044]接著，通信部120可根據(jù)需要執(zhí)行在控制部130和模擬器200之間發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的功能。對(duì)于通信部120可采用的通信方式并未特別限定，但優(yōu)選地采用如有線LAN通信、電纜通信等有線通信方式或如無線LAN通信、紅外線通信、RF通信、藍(lán)牙通信等無線通信方式。
[0045]最后，控制部130可將從照相機(jī)部110接收到的拍攝到移動(dòng)的高爾夫球的圖像傳送至模擬器200。
[0046]另外，控制部130在進(jìn)行如上所述的傳送之前或之后但在照相機(jī)固定到構(gòu)筑物上之后，對(duì)基準(zhǔn)圖案部400上的多個(gè)坐標(biāo)(即，實(shí)際的世界坐標(biāo))中的各坐標(biāo)與利用照相機(jī)拍攝到的相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)的圖案在照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，并將與各坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系相關(guān)的信息傳遞至模擬器200。例如，可在基準(zhǔn)圖案部400上的K個(gè)坐標(biāo)(Pr (k)，k=l~K)與照相機(jī)圖像幀上的K個(gè)坐標(biāo)(Pi (k)，k=l~K)之間，建立如上所述的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0047]可以通過由虛擬高爾夫球系統(tǒng)的管理人員對(duì)拍攝部100和基準(zhǔn)圖案部400進(jìn)行手動(dòng)操作，或者由拍攝部100(特別地，控制部130)和基準(zhǔn)圖案部400進(jìn)行程序化的相互協(xié)同處理，來建立如上所述的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0048]模擬器的結(jié)構(gòu)
[0049]下面，對(duì)本 發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模擬器200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各結(jié)構(gòu)要素的功能進(jìn)行說明。
[0050]圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模擬器200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細(xì)圖。
[0051]如圖3所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的模擬器200可包括模擬部210、數(shù)據(jù)保存部220、通信部230及控制部240。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，模擬部210、數(shù)據(jù)保存部220、通信部230及控制部240中的至少一部分是可以與拍攝部100或顯示裝置300進(jìn)行通信的程序模塊。該程序模塊可以以操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序模塊或其他程序模塊的形式包含在模擬器200中，物理上可保存在各種公知的存儲(chǔ)裝置中。另外，該程序模塊也可以保存在能夠與模擬器200進(jìn)行通信的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)裝置中。并且，該程序模塊包括執(zhí)行將根據(jù)本發(fā)明后述的特定工作或處理特定抽象數(shù)據(jù)類型的例行程序、子例行程序、程序、對(duì)象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，但并不限定于此。
[0053]首先，模擬部210可從拍攝部100接收如前述所述的與坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系相關(guān)的信息。模擬部210可利用該信息通過如下的例示性的過程，以導(dǎo)出用于將如照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)變換為基準(zhǔn)圖案部400、地面、其他背景部分等成為上述圖像的實(shí)際背景的部分上的坐標(biāo)的坐標(biāo)變換矩陣。
[0054]首先，可將接收到的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)信息表示為如下所示。
[0055]假定基準(zhǔn)圖案部400的K個(gè)特定圖案的坐標(biāo):Pr (k=l~K)、以及
[0056]由照相機(jī)拍攝上述K個(gè)特定圖案得到的照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)(像素坐標(biāo)):Pi (k) (k=l ~K)。
[0057]為了方便起見，假定Pr=O^ yr),Pi=(Xi, Yi)之后，若考慮變換的旋轉(zhuǎn)效果和可能出現(xiàn)的失真，可認(rèn)為以下的數(shù)學(xué)式成立。
[0058][數(shù)學(xué)式I]
【權(quán)利要求】
1.一種方法，用于獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像，該方法的特征在于，包括以下步驟: 利用固定的照相機(jī)拍攝移動(dòng)的被拍攝體的步驟；以及 將拍攝到的所述被拍攝體的圖像在照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)變換為所述圖像在實(shí)際背景部分上的坐標(biāo)的步驟，其中，所述變換是根據(jù)與如下的兩個(gè)坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系相關(guān)的信息來進(jìn)行的，所述兩個(gè)坐標(biāo)分別是通過利用所述固定的照相機(jī)預(yù)先拍攝所述實(shí)際背景部分的特定圖案來獲取的、所述特定圖案在所述實(shí)際背景部分上的坐標(biāo)以及拍攝到該特定圖案的圖像在所述照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以使所述照相機(jī)面向地面的方式固定所述照相機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述實(shí)際背景部分是地面。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定圖案包含在照相機(jī)校正用圖案中。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述特定圖案是由程序化的基準(zhǔn)圖案顯示器生成的圖案。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述變換是根據(jù)坐標(biāo)變換矩陣
7.一種系統(tǒng)，用于獲取被拍攝體的實(shí)際移動(dòng)軌跡的投影圖像，該系統(tǒng)的特征在于，包括: 計(jì)算裝置，將拍攝到的所述被拍攝體的圖像在照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)變換為所述圖像在實(shí)際背景部分上的坐標(biāo)，其中，所述變換是根據(jù)與如下的兩個(gè)坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系相關(guān)的信息來進(jìn)行的，所述兩個(gè)坐標(biāo)分別是通過利用所述固定的照相機(jī)預(yù)先拍攝所述實(shí)際背景部分的特定圖案以獲取所述特定圖案在所述實(shí)際背景部分上的坐標(biāo)以及拍攝到所述特定圖案的圖像在所述照相機(jī)圖像幀上的坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】A63B69/36GK103842037SQ201280046355
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】石容昊 申請(qǐng)人:可利愛馳有限公司