利用固定的照相機拍攝移動的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像以獲取被拍攝體的實際移動軌跡 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用固定的照相機拍攝移動的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像來獲取被拍攝體的實際移動軌跡的投影圖像的方法及系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，提供一種方法，用于獲取被拍攝體的實際移動軌跡的投影圖像，該方法包括以下步驟：利用固定的照相機拍攝移動的被拍攝體的步驟；以及將所拍攝的被拍攝體的圖像在照相機圖像幀上的坐標變換為圖像在實際背景部分上的坐標的步驟，其中，變換是根據(jù)與如下的兩個坐標之間的對應關(guān)系相關(guān)的信息來進行的，這兩個坐標分別是，通過利用固定的照相機預先拍攝實際背景部分的特定圖案來獲取的特定圖案在實際背景部分上的坐標以及拍攝到該特定圖案的圖像在照相機圖像幀上的坐標。
【專利說明】利用固定的照相機拍攝移動的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像以
獲取被拍攝體的實際移動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拍攝移動的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像以獲取被拍攝體的實際移動軌跡的投影圖像的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002][關(guān)聯(lián)申請的相互參照]
[0003]本申請與由本申請的 申請人:在與本申請的申請日同一天申請的發(fā)明名稱為“利用多個照相機拍攝移動的被拍攝體并根據(jù)拍攝圖像以獲取被拍攝體的實際移動軌跡的方法及系統(tǒng)”的另一個申請存在相互參照的關(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在市中心也能夠以低廉的費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，當高爾夫球愛好者打高爾夫球時，獲取拍攝高爾夫球所得到的多個圖像，并根據(jù)高爾夫球的軌跡、間距、大小等以測定與高爾夫球相關(guān)的物理量，通過進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)所拍攝移動的高爾夫球所獲得的圖像獲取高爾夫球的實際移動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(發(fā)明名稱:“利用單一光源和平面?zhèn)鞲衅鞑縼頊y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)(應該認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動(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)實系統(tǒng)等進行結(jié)合以使這些系統(tǒng)僅利用經(jīng)濟性好的結(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)拍攝到移動的球的圖像獲取球的實際移動軌跡的投影圖像。
[0009]本發(fā)明另一目的在于，使虛擬體育運動系統(tǒng)僅利用經(jīng)濟性好的結(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)拍攝到移動的被拍攝體的圖像獲取被拍攝體的實際移動軌跡的投影圖像。
[0011]解決課題的手段
[0012]為了達到上述目的本發(fā)明主要具有如下結(jié)構(gòu)。[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，提供一種方法，用于獲取被拍攝體的實際移動軌跡的投影圖像，該方法包括以下步驟:利用固定的照相機拍攝移動的被拍攝體的步驟；以及將拍攝到的所述被拍攝體的圖像在照相機圖像幀上的坐標變換為所述圖像在實際背景部分上的坐標的步驟，其中，所述變換是基于與如下的兩個坐標之間的對應關(guān)系相關(guān)的信息來進行的，所述兩個坐標分別是通過利用所述固定的照相機預先拍攝所述實際背景部分的特定圖案來獲取的所述特定圖案在所述實際背景部分上的坐標以及拍攝到該特定圖案的圖像在所述照相機圖像幀上的坐標。
[0014]除此之外，還提供用于實現(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)拍攝到移動的球的圖像可獲取球的實際移動軌跡的投影圖像。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，可使虛擬體育運動系統(tǒng)僅利用經(jīng)濟性的結(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)拍攝到移動的被拍攝體的圖像可獲取被拍攝體的實際移動軌跡的投影圖像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的一個實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)明的一個實施例的拍攝部100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細圖。
[0021]圖3是本發(fā)明的一個實施例的模擬器200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細圖。
【具體實施方式】
[0022]后述的對本發(fā)明詳細說明，請參照以可實施本發(fā)明的特定實施例來圖示的附圖。這些實施例可使本領(lǐng)域技術(shù)人員可足以實施本發(fā)明。本發(fā)明的各實施例相互不同，但應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，可以從一個實施例變更為其他實施例來實現(xiàn)。另外，應理解為對各實施例內(nèi)的個別結(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，也可以進行變更。因此，將后述的詳細說明不是用來對本發(fā)明進行限定，應理解為本發(fā)明的范圍包括由專利權(quán)利范圍的權(quán)利要求項要求保護的范圍以及與其等同的所有的范圍。在圖中，類似的附圖標記表示在多個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)人員容易地實施本發(fā)明，下面參照附圖詳細說明本發(fā)明的各優(yōu)選的實施例。
[0024][本發(fā)明優(yōu)選的實施例]
[0025]整體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
[0026]圖1是本發(fā)明的一個實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及基準圖案部400。
[0028]首先，本發(fā)明的一個實施例的擊打部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板。作為參考，在將本發(fā)明應用到其他種類的虛擬體育運動系統(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變更擊打部10的結(jié)構(gòu)和與該擊打部10聯(lián)動的其他結(jié)構(gòu)要素的結(jié)構(gòu)，以適合于相對應的體育運動的特性。
[0029]接著，本發(fā)明的一個實施例的拍攝部100可包括至少一個照相機(優(yōu)選為紅外線照相機)來實現(xiàn)用于獲取移動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可朝向基準圖案部400。
[0031]對于拍攝部100的具體結(jié)構(gòu)，參照圖2進一步說明。
[0032]接著，本發(fā)明的一個實施例的模擬器200可執(zhí)行如下功能，即:從拍攝部100接收拍攝到移動的高爾夫球的圖像，并獲取將該高爾夫球的實際移動軌跡投影到成為所述圖像的實際背景部分上以得到投影圖像，并根據(jù)該投影圖像來進行模擬。
[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單元，并且可具有數(shù)值運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]對于如上所述的模擬器200的結(jié)構(gòu)，參照圖3進一步說明。
[0035]接著，本發(fā)明的一個實施例的顯示裝置300可執(zhí)行顯示模擬器200的數(shù)值運算結(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構(gòu)成。
[0036]最后，本發(fā)明的一個實施例的基準圖案部400可以是與拍攝部100相對的配置以顯示規(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，基準圖案部400與后述所述的拍攝部100的控制部130協(xié)同進行圖案顯示。該基準圖案部400例如可以是提供公知的用于校正照相機的棋盤圖案或正方格子圖案?；鶞蕡D案部400不是實施本發(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圖案部400的圖案。
[0037]拍攝部的結(jié)構(gòu)
[0038]下面對本發(fā)明的一個實施例的拍攝部100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各結(jié)構(gòu)要素的功能進行說明。
[0039]圖2是本發(fā)明的一個實施例的拍攝部100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細圖。
[0040]如圖2所示，拍攝部100可包括照相機部110、通信部120及控制部130。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，照相機部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進行通信的程序模塊。該程序模塊可以以操作系統(tǒng)、應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進行通信的遠程存儲裝置中。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、對象、組件、數(shù)據(jù)構(gòu)造等，但并不限定于此。
[0042]首先，照相機部110可包括以光學方式獲取移動的高爾夫球的圖像的照相機。照相機部Iio可將拍攝到移動的高爾夫球的圖像傳送至控制部130。
[0043]照相機部110的照相機可以如上所述固定到構(gòu)筑物上之后根據(jù)需要對該照相機進行校正。該校正可以是與現(xiàn)有技術(shù)中對照相機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、藍牙通信等無線通信方式。
[0045]最后，控制部130可將從照相機部110接收到的拍攝到移動的高爾夫球的圖像傳送至模擬器200。
[0046]另外，控制部130在進行如上所述的傳送之前或之后但在照相機固定到構(gòu)筑物上之后，對基準圖案部400上的多個坐標(即，實際的世界坐標)中的各坐標與利用照相機拍攝到的相對應的坐標的圖案在照相機圖像幀上的坐標建立對應關(guān)系，并將與各坐標對應關(guān)系相關(guān)的信息傳遞至模擬器200。例如，可在基準圖案部400上的K個坐標(Pr (k)，k=l~K)與照相機圖像幀上的K個坐標(Pi (k)，k=l~K)之間，建立如上所述的坐標對應關(guān)系。
[0047]可以通過由虛擬高爾夫球系統(tǒng)的管理人員對拍攝部100和基準圖案部400進行手動操作，或者由拍攝部100(特別地，控制部130)和基準圖案部400進行程序化的相互協(xié)同處理，來建立如上所述的坐標對應關(guān)系。
[0048]模擬器的結(jié)構(gòu)
[0049]下面，對本 發(fā)明的一個實施例的模擬器200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各結(jié)構(gòu)要素的功能進行說明。
[0050]圖3是本發(fā)明的一個實施例的模擬器200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的詳細圖。
[0051]如圖3所示，本發(fā)明的一個實施例的模擬器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)明的一個實施例，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進行通信的程序模塊。該程序模塊可以以操作系統(tǒng)、應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裝置中。另外，該程序模塊也可以保存在能夠與模擬器200進行通信的遠程存儲裝置中。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對應關(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，以導出用于將如照相機圖像幀上的坐標變換為基準圖案部400、地面、其他背景部分等成為上述圖像的實際背景的部分上的坐標的坐標變換矩陣。
[0054]首先，可將接收到的坐標對應信息表示為如下所示。
[0055]假定基準圖案部400的K個特定圖案的坐標:Pr (k=l~K)、以及
[0056]由照相機拍攝上述K個特定圖案得到的照相機圖像幀上的坐標(像素坐標):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，可認為以下的數(shù)學式成立。
[0058][數(shù)學式I]
【權(quán)利要求】
1.一種方法，用于獲取被拍攝體的實際移動軌跡的投影圖像，該方法的特征在于，包括以下步驟: 利用固定的照相機拍攝移動的被拍攝體的步驟；以及 將拍攝到的所述被拍攝體的圖像在照相機圖像幀上的坐標變換為所述圖像在實際背景部分上的坐標的步驟，其中，所述變換是根據(jù)與如下的兩個坐標之間的對應關(guān)系相關(guān)的信息來進行的，所述兩個坐標分別是通過利用所述固定的照相機預先拍攝所述實際背景部分的特定圖案來獲取的、所述特定圖案在所述實際背景部分上的坐標以及拍攝到該特定圖案的圖像在所述照相機圖像幀上的坐標。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以使所述照相機面向地面的方式固定所述照相機。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述實際背景部分是地面。
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)坐標變換矩陣
7.一種系統(tǒng)，用于獲取被拍攝體的實際移動軌跡的投影圖像，該系統(tǒng)的特征在于，包括: 計算裝置，將拍攝到的所述被拍攝體的圖像在照相機圖像幀上的坐標變換為所述圖像在實際背景部分上的坐標，其中，所述變換是根據(jù)與如下的兩個坐標之間的對應關(guān)系相關(guān)的信息來進行的，所述兩個坐標分別是通過利用所述固定的照相機預先拍攝所述實際背景部分的特定圖案以獲取所述特定圖案在所述實際背景部分上的坐標以及拍攝到所述特定圖案的圖像在所述照相機圖像幀上的坐標。
【文檔編號】A63B69/36GK103842037SQ201280046355
【公開日】2014年6月4日 申請日期: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 申請人:可利愛馳有限公司