用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置及感測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置及感測(cè)方法，其中即使使用具有相對(duì)低分辨率及低速度的不昂貴照像機(jī)，也可分析所獲得的影像，使得物理特性信息，比如移動(dòng)高爾夫球的速度、方向及高度角等以相對(duì)精確方式提取，尤其是，由于高爾夫球桿的移動(dòng)軌跡通過所獲得的影像以相對(duì)精確方式計(jì)算，高爾夫球的旋轉(zhuǎn)以相對(duì)精確方式估計(jì)，并在高爾夫模擬中反應(yīng)所估計(jì)的結(jié)果，藉以在低成本下形成具有高精確性及高可靠度的虛擬高爾夫模擬裝置，并進(jìn)一步改善虛擬高爾夫的真實(shí)感。
【專利說明】用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置及感測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置及感測(cè)方法，尤其是一種其中虛擬高爾夫球場(chǎng)被成像并模擬且使用者所敲擊的高爾夫球的軌跡被感測(cè)裝置感測(cè)并在虛擬高爾夫球場(chǎng)上模擬的虛擬高爾夫模擬裝置所用的感測(cè)裝置及感測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，已開發(fā)出許多裝置，在室內(nèi)或在特定地方經(jīng)由模擬而以互動(dòng)運(yùn)動(dòng)游戲的形式，讓使用者享受到受歡迎的運(yùn)動(dòng)游戲，比如棒球、足球、籃球及高爾夫。
[0003]尤其是近年來，已經(jīng)開發(fā)出所謂的屏幕高爾夫系統(tǒng)，其中當(dāng)使用者揮動(dòng)高爾夫球桿以敲擊安置于擊球墊上的高爾夫球時(shí)，感測(cè)裝置感測(cè)被敲擊的高爾夫球以提取出移動(dòng)的高爾夫球的物理信息，使得高爾夫球的軌跡能在虛擬高爾夫球場(chǎng)上被模擬，藉以讓使用者能享受到虛擬實(shí)境中的高爾夫。
[0004]為了在這類互動(dòng)運(yùn)動(dòng)游戲中模擬使用比如高爾夫球的球類的運(yùn)動(dòng)，許多研究已經(jīng)被導(dǎo)入到許多感測(cè)系統(tǒng)，用于精確感測(cè)移動(dòng)的高爾夫球的物理信息，亦即高爾夫球的移動(dòng)。
[0005]例如，許多感測(cè)裝置，比如使用紅外線傳感器的感測(cè)裝置、使用激光傳感器的感測(cè)裝置、使用聲波傳感器的感測(cè)裝置以及使用照相傳感器的感測(cè)裝置，都已經(jīng)推出到市場(chǎng)上。許多研究已經(jīng)被導(dǎo)入照相傳感器型的感測(cè)裝置，用于獲得并分析移動(dòng)高爾夫球的影像，藉以精確感測(cè)移動(dòng)高爾夫球的狀態(tài)。
[0006]然而，在照相感測(cè)型的感測(cè)裝置中，具有高分辨率的超高速照相機(jī)用于精確感測(cè)，這大幅增加感測(cè)裝置成本。另一方面，如果使用具有非常低分辨率及非常低速的照相機(jī)，照相機(jī)所獲得的影像質(zhì)量會(huì)很低，其結(jié)果是很難從所獲得的高爾夫球桿精確提取并分析高爾夫球，因而很難推導(dǎo)出移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息。尤其是，很難量測(cè)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置及感測(cè)方法，其中分析藉不昂貴而具有非常低分辨率及速度的照相機(jī)所獲得的影像以相對(duì)精確提取物理特性信息，比如移動(dòng)高爾夫球的速度、方向及高度角，尤其是其中高爾夫球桿的移動(dòng)軌跡從所獲得的影像相對(duì)精確地計(jì)算，以相對(duì)精確估計(jì)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)，并在高爾夫模擬中反應(yīng)所估計(jì)的高爾夫球的旋轉(zhuǎn)，藉以在低成本下建構(gòu)具有高精確性及可靠度的虛擬高爾夫模擬裝置，并進(jìn)一步改善虛擬高爾夫的真實(shí)感。
[0009]技術(shù)方案
[0010]依據(jù)本發(fā)明的一方面，上述及其它目的可藉提供一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置而完成，該感測(cè)裝置包括:一照相單元，用于獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像；以及一感測(cè)處理單元，包括一高爾夫球影像處理裝置以及一高爾夫球桿影像處理裝置，該高爾夫球影像處理裝置用于從每個(gè)畫面影像提取高爾夫球，以獲得高爾夫球的三維坐標(biāo)，而該高爾夫球桿影像處理裝置用于從獲得的每個(gè)畫面影像提取有效的移動(dòng)物件，以從有效的物件計(jì)算高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，藉以計(jì)算移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息。
[0011]依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，包括:一照相單元，用于獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像；以及一感測(cè)處理單元，包括一高爾夫球影像處理裝置以及一高爾夫球桿影像處理裝置，該高爾夫球影像處理裝置用于經(jīng)二維分析從每個(gè)畫面影像提取高爾夫球的軌跡，藉以提取高爾夫球的軌跡上的高爾夫球的三維坐標(biāo)，而該高爾夫球桿影像處理裝置用于從獲得的每個(gè)畫面影像經(jīng)由二維分析提取相對(duì)于移動(dòng)物件的一匹配線條，并用于經(jīng)由匹配線條的三維匹配提取高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，藉以計(jì)算移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息。
[0012]依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，包括:一照相單元，用于獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像；以及一感測(cè)處理單元，包括一第一處理裝置以及一第二處理裝置，該第一處理裝置用于提取并聚集各畫面影像之間的差異，以提取有效的移動(dòng)物件，并從所提取的有效的物件提取一匹配線條，而該第二處理裝置用于計(jì)算匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡。
[0013]依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，包括:一照相單元，包括多個(gè)照相機(jī)，用于獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像；以及一感測(cè)處理單元，用于經(jīng)由二維分析從各照相機(jī)所獲得的每個(gè)影像提取相對(duì)于有效的移動(dòng)物件的匹配線條，并用于經(jīng)由已二維分析的匹配線條的三維匹配，提取該匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡。
[0014]依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法，包括連續(xù)收集擊球所進(jìn)行的預(yù)設(shè)拍攝范圍的多個(gè)影像；分析所獲得的影像，以感測(cè)使用者是否已經(jīng)敲擊高爾夫球；從高爾夫球已經(jīng)由使用者敲擊的擊球時(shí)間之后的多個(gè)畫面影像，提取并分析高爾夫球，藉以計(jì)算移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息；以及提取并分析高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，以估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
[0015]依據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法，包括獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像；從所獲得的每個(gè)影像提取有效的移動(dòng)物件；匹配相對(duì)于所提取的有效的物件的一直線條；計(jì)算匹配線條上特定部分的軌跡；以及決定所計(jì)算的軌跡作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，藉以估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
[0016]有利效果
[0017]依據(jù)本發(fā)明的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置及感測(cè)方法具有以下效果:分析藉具有低分辨率且低速度的不昂貴照相機(jī)所獲得的影像，以相對(duì)精確提取移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息，比如移動(dòng)高爾夫球的速度、方向及高度角，尤其是其中高爾夫球桿的移動(dòng)軌跡從所獲得的影像被相對(duì)精確地計(jì)算，以相對(duì)精確估計(jì)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)，并在高爾夫模擬中反應(yīng)所估計(jì)的高爾夫球的旋轉(zhuǎn)，藉以在低成本下建構(gòu)具有高精確性及可靠度的虛擬高爾夫模擬裝置，并進(jìn)一步改善虛擬高爾夫的真實(shí)感?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0018]圖1是顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的虛擬高爾夫模擬裝置所應(yīng)用的屏幕高爾夫系統(tǒng)的實(shí)例的不意圖；
[0019]圖2是顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的虛擬高爾夫模擬裝置的結(jié)構(gòu)的方塊圖；
[0020]圖3是顯示圖2所示的感測(cè)裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及構(gòu)成感測(cè)裝置的元件的功能的示意圖；
[0021]圖4的(a)是顯示照相單元所獲得的影像的示意圖，圖4的(b)是顯示從圖4的(a)所示的影像分離的感測(cè)區(qū)域，而圖4的(C)是顯示感測(cè)高爾夫球是否已經(jīng)經(jīng)由分離的感測(cè)區(qū)域而被敲擊的示意圖；
[0022]圖5是顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高爾夫球影像處理裝置所提取的各畫面中高爾夫球候選者的示意圖；
[0023]圖6是顯示結(jié)合各畫面中的高爾夫球候選者以顯示高爾夫球軌跡候選者于二維平面上的示意圖；
[0024]圖7是顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例由感測(cè)裝置的高爾夫球桿影像處理裝置所收集的多個(gè)畫面影像以及用于差異操作的背景影像的示意圖；
[0025]圖8是顯示經(jīng)圖7所示的各畫面影像以及背景影像之間的差異操作所獲得的影像的不意圖；
[0026]圖9是顯示像素補(bǔ)償方法的示意圖，其中圖9的(a)為顯示影像的示意圖，而圖9的(b)及圖9的(c)為顯示從影像分離的多個(gè)部分的示意圖，而每個(gè)部分是對(duì)應(yīng)到3x3矩陣；
[0027]圖10是顯示依據(jù)圖9所示原理而經(jīng)圖8所示的各畫面影像的像素補(bǔ)償所獲得的影像的示意圖；
[0028]圖11是顯示藉從圖10所示的各畫面影像提取有效的物件所獲得的影像的示意圖；
[0029]圖12是顯示多個(gè)直線條相對(duì)于圖11所示各物件而匹配的影像的示意圖；
[0030]圖13是顯示相對(duì)于圖12所示的各匹配線條的三維匹配原理的示意圖；
[0031]圖14是顯示經(jīng)由依據(jù)圖13所示原理而計(jì)算的高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡所估計(jì)的高爾夫球的旋轉(zhuǎn)的示意圖；
[0032]圖15是顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于虛擬高爾夫模擬的感測(cè)方法的流程圖；以及
[0033]圖16是顯示圖15所示的高爾夫球桿處理步驟的更詳細(xì)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]現(xiàn)在，將參考所附圖式詳細(xì)說明依據(jù)本發(fā)明的虛擬高爾夫模擬裝置以及其使用的感測(cè)裝置與感測(cè)方法的示范性實(shí)施例。
[0035]首先，將參考圖1及圖2說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的虛擬高爾夫模擬裝置以及其使用的感測(cè)裝置。
[0036]圖1是顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的虛擬高爾夫模擬裝置所應(yīng)用的屏幕高爾夫系統(tǒng)實(shí)例的示意圖，而圖2是顯示圖1中屏幕高爾夫系統(tǒng)所應(yīng)用的虛擬高爾夫模擬裝置的結(jié)構(gòu)的方塊圖。
[0037]如圖1及圖2所示，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的虛擬高爾夫模擬裝置包括用于感測(cè)使用者所敲擊的高爾夫球B的感測(cè)裝置S、以及用于實(shí)現(xiàn)虛擬高爾夫球場(chǎng)的影像并依據(jù)感測(cè)裝置S的感測(cè)結(jié)果在虛擬高爾夫球場(chǎng)上提供高爾夫球B的軌跡的模擬影像的模擬器1，使得虛擬高爾夫模擬能進(jìn)行。
[0038]如圖1所示，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的虛擬高爾夫模擬裝置所應(yīng)用的屏幕高爾夫系統(tǒng)可配置成具有一種結(jié)構(gòu)，其中擊球臺(tái)110設(shè)置在提供預(yù)設(shè)大小的空間的高爾夫室2的地面上，而使用者是在擊球臺(tái)110上敲擊高爾夫球B，擊球墊120設(shè)置在擊球臺(tái)110的一側(cè)，而高爾夫球B安置在擊球墊120上使得使用者能在擊球臺(tái)110上敲擊高爾夫球B，以及屏幕3設(shè)置在高爾夫室2的前方，從影像輸出裝置(圖2中所示的影像輸出部30，比如光束投影機(jī))輸出的虛擬高爾夫模擬的影像被投影到屏幕3上，而影像信息是從模擬器I傳送至影像輸出裝置。
[0039]擊球臺(tái)110及擊球墊120設(shè)置在圖1所示的擊球板100上。另一方式是，擊球臺(tái)110及擊球墊120可設(shè)置在高爾夫室2的地面上。
[0040]可設(shè)置擊球板100使得擊球板100能在向前及向后的方向上以及在左邊及右邊方向上傾斜預(yù)設(shè)角度。而且，擊球板100可連結(jié)至模擬器1，使得擊球板100可對(duì)應(yīng)于目前實(shí)現(xiàn)的虛擬高爾夫球場(chǎng)的地形而傾斜。
[0041]擊球墊120可由人造草皮來形成。如圖1所示，擊球墊120可分割成球道區(qū)121、長(zhǎng)草區(qū)122以及沙坑區(qū)123，分別對(duì)應(yīng)于真實(shí)高爾夫球場(chǎng)的球道、長(zhǎng)草以及沙坑。較佳地，球道區(qū)121、長(zhǎng)草區(qū)122以及沙坑區(qū)123被配置成使得球道區(qū)121、長(zhǎng)草區(qū)122以及沙坑區(qū)123具有不同長(zhǎng)度的人造草皮，或是使得球道區(qū)121、長(zhǎng)草區(qū)122以及沙坑區(qū)123用類似于真實(shí)高爾夫球場(chǎng)的不同材料來形成。圖1顯示擊球墊120包括球道區(qū)121、長(zhǎng)草區(qū)122以及沙坑區(qū)123，然而，本發(fā)明并不受限于此。例如，擊球墊120可只包括球道區(qū)121，或可包括長(zhǎng)草區(qū)122或沙坑區(qū)123及球道區(qū)121。在圖1中，附圖標(biāo)記124是指球座(tee)。
[0042]同時(shí)，如圖1所示，感測(cè)裝置S是設(shè)置于高爾夫室2內(nèi)，以感測(cè)使用者所敲擊的高爾夫球B。
[0043]亦即，如圖2所示，感測(cè)裝置S包括照相單元50以及感測(cè)處理單元60，而照相單元50包含有多個(gè)照相機(jī)51及52，且感測(cè)處理單元60用于處理照相單元50所獲得的影像，藉以提取移動(dòng)高爾夫球的物理特性。
[0044]照相單元50可由用于影像感測(cè)的單一照相機(jī)或兩個(gè)更多個(gè)照相機(jī)來構(gòu)成。為了獲得移動(dòng)高爾夫球B的影像并提取高爾夫球在三維空間的坐標(biāo)，較佳的是配置使用二個(gè)或更多個(gè)相互協(xié)同連結(jié)的照相機(jī)51及52的立體型照相單元，如圖1所示。
[0045]移動(dòng)高爾夫球的物理特性可包括高爾夫球的速度、高爾夫球的移動(dòng)方向(高爾夫球在水平方向的移動(dòng)角度)、高爾夫球的高度(高爾夫球在垂直方向的移動(dòng)角度)以及高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
[0046]感測(cè)處理單元60可包括抓取器65、擊球偵測(cè)器70、高爾夫球影像處理裝置80以及高爾夫球桿影像處理裝置90，其中抓取器65以每個(gè)畫面為基礎(chǔ)依序收集照相單元50所獲得的影像，擊球偵測(cè)器70用于接收并處理抓取器65所收集的畫面影像，藉以感測(cè)擊球準(zhǔn)備是否已經(jīng)完成且擊球是否已經(jīng)由使用者進(jìn)行，高爾夫球影像處理裝置80用于在擊球偵測(cè)器70感測(cè)到高爾夫球已經(jīng)被使用者敲擊時(shí)，處理從擊球偵測(cè)器70接收的被擊打的高爾夫球的影像，藉以提取移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息，而高爾夫球桿影像處理裝置90用于從擊球偵測(cè)器70接收的影像，分析高爾夫球桿的移動(dòng)軌跡，藉以提取高爾夫球旋轉(zhuǎn)信息。
[0047]而且，感測(cè)處理單元60進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)換裝置73，用于匹配照相機(jī)51及52所獲得的影像，藉以轉(zhuǎn)換每個(gè)照相機(jī)影像的二維信息(從每個(gè)照相機(jī)提取的信息是二維信息)為三維信息，或相反地，將匹配多個(gè)照相機(jī)影像所提取的三維信息轉(zhuǎn)換為二維信息。
[0048]同時(shí)，構(gòu)成依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的虛擬高爾夫模擬裝置的模擬器I較佳地包括控制器M、數(shù)據(jù)庫10、數(shù)據(jù)處理部20以及影像輸出部30。
[0049]數(shù)據(jù)庫10儲(chǔ)存虛擬高爾夫模擬必要的所有數(shù)據(jù)。例如，數(shù)據(jù)庫10儲(chǔ)存驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所必要的數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)虛擬高爾夫球場(chǎng)的影像所必要的數(shù)據(jù)、以及實(shí)現(xiàn)高爾夫球軌跡的模擬影像所必要的數(shù)據(jù)。
[0050]數(shù)據(jù)處理部20是進(jìn)行預(yù)設(shè)影像處理以實(shí)現(xiàn)虛擬高爾夫球場(chǎng)的影像或虛擬高爾夫球場(chǎng)上高爾夫球軌跡的模擬影像的部件。
[0051]影像輸出部30輸出從數(shù)據(jù)處理部20接收的影像信息到屏幕，使得使用者能看到影像。
[0052]控制器M依據(jù)感測(cè)裝置S的感測(cè)結(jié)果接收信息，以控制所有元件的操作，比如模擬器I的數(shù)據(jù)庫10、數(shù)據(jù)處理部20以及影像輸出部30。亦即，控制器M、數(shù)據(jù)庫10以及數(shù)據(jù)處理部20的功能如同影像實(shí)現(xiàn)單元，用于依據(jù)感測(cè)裝置S的感測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)高爾夫球軌跡的模擬影像。
[0053]以下，將參考圖3說明圖2所示的感測(cè)裝置S的更加詳細(xì)結(jié)構(gòu)以及構(gòu)成感測(cè)裝置S的各元件的功能。
[0054]如圖3所示，依據(jù)本發(fā)明的感測(cè)裝置中信息的傳送是以照相單元50—抓取器65 —擊球偵測(cè)器70 —高爾夫球影像處理裝置80及高爾夫球桿影像處理裝置90 —模擬器I的次序來進(jìn)行。
[0055]照相單元50拍攝預(yù)設(shè)范圍，包括設(shè)置有擊球臺(tái)及擊球墊的部分，以獲得每秒數(shù)百畫面影像。
[0056]所獲得畫面影像傳送至抓取器65。抓取器65儲(chǔ)存從照相單元50接收的影像，并同時(shí)傳送影像至擊球偵測(cè)器70，以進(jìn)行影像處理。
[0057]較佳地，擊球偵測(cè)器70是從抓取器65接收的影像找尋高爾夫球，并決定高爾夫球是否滿足預(yù)設(shè)條件，以感測(cè)擊球準(zhǔn)備是否已經(jīng)完成。而且擊球偵測(cè)器70決定高爾夫球是否從擊球準(zhǔn)備已經(jīng)完成的位置上移動(dòng)，藉以感測(cè)擊球是否已經(jīng)由使用者進(jìn)行。
[0058]圖4的(a)至圖4的(C)顯示擊球偵測(cè)器70感測(cè)擊球是否已經(jīng)由使用者進(jìn)行的處理。
[0059]圖4的(a)是顯示從抓取器65傳送至擊球偵測(cè)器70的數(shù)個(gè)畫面源影像的其中之一的不意圖。
[0060]擊球偵測(cè)器80在源影像200中設(shè)定擊球區(qū)220，從源影像200分離擊球區(qū)220，并從擊球區(qū)220找尋高爾夫球。此時(shí)，如圖4的(a)所示，對(duì)應(yīng)于一部分或整個(gè)擊球墊120的區(qū)域可被設(shè)定為擊球區(qū)220。亦即，在擊球墊120的位置附近且高爾夫球所在的預(yù)設(shè)區(qū)域可被設(shè)定為球區(qū)220。[0061]在圖4的(a)所示的源影像200中，高爾夫球被安置在擊球墊120的球道區(qū)121上，且擊球偵測(cè)器80設(shè)定對(duì)應(yīng)于球道區(qū)121的區(qū)域以作為擊球區(qū)220。如果高爾夫是在長(zhǎng)草區(qū)122上，則對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)草區(qū)122的區(qū)域可被設(shè)定成擊球區(qū)。另一方面，如果高爾夫是在沙坑區(qū)123上，則對(duì)應(yīng)于沙坑區(qū)123的區(qū)域可被設(shè)定成擊球區(qū)。
[0062]以這種方式，擊球區(qū)220被分離，而且只從擊球區(qū)220來找尋高爾夫球，從而比從整個(gè)源影像找到高爾夫球時(shí)還更加快速及精確找到高爾夫球。
[0063]從分離的擊球區(qū)220找尋高爾夫球的處理可使用許多方法來進(jìn)行。例如，可分析擊球區(qū)220中出現(xiàn)的特定物件以及預(yù)設(shè)并儲(chǔ)存作為高爾夫球的參考影像的高爾夫球樣板間的相似程度，而且如果其間的相似程度等于或大于預(yù)設(shè)程度，該特定物件可被決定成高爾夫球。
[0064]而且，如圖4的(b)所示，高爾夫球附近預(yù)設(shè)大小的感測(cè)區(qū)R被設(shè)定在擊球區(qū)220的影像中。感測(cè)區(qū)R較佳地被設(shè)定為具有小到足夠包含高爾夫球的大小。使用者是否敲擊高爾夫球可藉感測(cè)高爾夫球是否安置在感測(cè)區(qū)R中而被輕易決定。
[0065]結(jié)果，可從圖4的(b)所示狀態(tài)到圖4的(C)所示狀態(tài)，藉感測(cè)高爾夫球是否安置在感測(cè)區(qū)R中而感測(cè)擊球是否已經(jīng)進(jìn)行。
[0066]在如上所述感測(cè)到擊球已經(jīng)進(jìn)行時(shí)，擊球偵測(cè)器70檢查擊球已經(jīng)進(jìn)行之前所接收的多個(gè)畫面影像，以確認(rèn)高爾夫球何時(shí)開始移動(dòng)，亦即擊球時(shí)間，并且該擊球時(shí)間的畫面影像被指定為觸發(fā)畫面。
[0067]并且，以觸發(fā)畫面為基礎(chǔ)儲(chǔ)存擊球之前的多個(gè)畫面影像，并傳送所儲(chǔ)存的所述畫面影像至高爾夫球桿影像處理裝置90，使得必要的影像處可進(jìn)行。傳送至高爾夫球桿影像處理裝置90的影像可包括擊球時(shí)間的畫面的影像，亦即觸發(fā)畫面。
[0068]而且，擊球偵測(cè)器70以觸發(fā)畫面為基礎(chǔ)儲(chǔ)存擊球之后的多個(gè)畫面影像(可包括觸發(fā)畫面)，并在同時(shí)，實(shí)時(shí)傳送所儲(chǔ)存的所述畫面影像至高爾夫球影像處理裝置80，使得必要的影像處可進(jìn)行。傳送至高爾夫球影像處理裝置80的所述影像是傳送至高爾夫球桿影像處理裝置90，使得影像處可進(jìn)行。結(jié)果，高爾夫球桿影像處理裝置90接收并處理擊球之前的多個(gè)畫面影像以及擊球之后的多個(gè)畫面影像。
[0069]高爾夫球影像處理裝置80處理從擊球偵測(cè)器70接收的影像，以提取高爾夫球的三維坐標(biāo)信息，并使用所提取的信息計(jì)算物理特性信息，比如移動(dòng)高爾夫球的速度、方向及高度角。
[0070]高爾夫球桿影像處理裝置90提取高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡的信息，并使用所提取的信息估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
[0071]由高爾夫球影像處理裝置80及高爾夫球桿影像處理裝置90所提取的高爾夫球的物理特性信息被傳送至模擬器I。模擬器I輸出模擬影像，其中高爾夫球依據(jù)所接收的信息在虛擬高爾夫球場(chǎng)上移動(dòng)，使得虛擬高爾夫模擬可進(jìn)行。
[0072]高爾夫球影像處理裝置80基本上從照相單元50所獲得的各畫面中的影像提取多個(gè)高爾夫球候選者，轉(zhuǎn)換每個(gè)高爾夫球候選者的三維坐標(biāo)為二維坐標(biāo)，并分析每個(gè)高爾夫球候選者的二維軌跡，以提取高爾夫球的最終軌跡，藉以計(jì)算移動(dòng)高爾夫球的物理特性信
肩、O
[0073]亦即，如圖5所示，高爾夫球影像處理裝置80從各畫面相對(duì)于照相單元50所獲得的影像提取多個(gè)高爾夫球候選者(圖5中第I畫面中的高爾夫球候選者1_1及1_2，第2畫面中的高爾夫球候選者2_1及2_2，等等)，并產(chǎn)生高爾夫球軌跡列表，以連結(jié)相對(duì)于連續(xù)畫面的各高爾夫球候選者。而且，如圖6所示，高爾夫球影像處理裝置80相對(duì)于高爾夫球軌跡列表進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸分析，而在二維平面上以二維軌跡的形式(曲線I至曲線3)顯示高爾夫球軌跡列表，從二維軌跡依據(jù)預(yù)設(shè)條件提取高爾夫球的最終軌跡，并提取所提取的高爾夫球的軌跡上各高爾夫球的坐標(biāo)(最終所選取的二維軌跡上高爾夫球候選者的坐標(biāo))，藉以計(jì)算移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息。
[0074]圖6是顯示依據(jù)經(jīng)由二次多項(xiàng)式回歸分析顯示在二維平面上的高爾夫球軌跡列表的二維軌跡的示意圖。
[0075]如上所述而提取的某些二維軌跡可包含多種噪聲，并因而是不正確。為此，不正確的二維軌跡被移除，最后選取高爾夫球的軌跡。
[0076]例如，圖6所示連接到地面下二次多項(xiàng)式回歸分析結(jié)果所獲得的二維軌跡的其中之一是無法被視為高爾夫球的軌跡(這是因?yàn)楫?dāng)高爾夫球被使用者對(duì)高爾夫球揮動(dòng)高爾夫球桿而敲擊時(shí)，高爾夫球不會(huì)飛穿地面，而發(fā)生連結(jié)到地面下的軌跡是因?yàn)橐徊糠指郀柗蚯驐U被選取為高爾夫球候選者)，因而高爾夫球的最終軌跡排除上述軌跡而被選取。
[0077]如果有多個(gè)二維軌跡留下，即使是在無法被視為高爾夫球軌跡的二維軌跡之后，則在高爾夫球移動(dòng)時(shí)所發(fā)生的一般物理法則是可應(yīng)用至高爾夫球的最終軌跡。
[0078]例如，當(dāng)高爾夫球是朝向屏幕敲擊時(shí)，在大約5m至IOm的短區(qū)段內(nèi)移動(dòng)的高爾夫球在水平方向上以大約均一速度且在垂直方向上以大約均一加速度移動(dòng)。結(jié)果，可選取符合這種移動(dòng)法則的二維軌跡，以作為高爾夫球的最終軌跡。
[0079]以下，將參考圖7至圖14說明圖3所示的高爾夫球桿影像處理裝置的結(jié)構(gòu)及處理。
[0080]如圖3所示，高爾夫球桿影像處理裝置可包括預(yù)先處理裝置91、第一處理裝置92以及第二處理裝置93。
[0081]預(yù)先處理裝置91進(jìn)行許多種影像處理以輕易地從擊球感測(cè)裝置70或高爾夫球影像處理裝置80接收的影像提取并處理高爾夫球桿的影像。以下將參考圖7至圖10說明預(yù)先處理裝置91所處理的影像。
[0082]第一處理裝置92提取并聚集各畫面影像之間的差異，以提取多個(gè)有效的移動(dòng)物件，并從所提取的有效的物件，提取多個(gè)匹配的直線條。第二處理裝置93計(jì)算每個(gè)匹配直線條的特定部分的軌跡，以作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，藉以估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
[0083]更加具體而言，第一處理裝置92可包括物件提取裝置92a及線條匹配裝置92b，其中物件提取裝置92a用以相對(duì)于要處理的所有畫面影像，提取并聚集某一畫面影像以及另一畫面影像之間的差異，而提取高爾夫球桿的一部分作為有效的物件，而線條匹配裝置92b用于相對(duì)于所提取的有效的物件匹配一直線條。
[0084]第二處理裝置93可包括軌跡計(jì)算裝置93a以及旋轉(zhuǎn)估計(jì)裝置93b，其中軌跡計(jì)算裝置93a用于檢查線條匹配裝置92b所匹配的直線條的特定部分的坐標(biāo)移動(dòng)，以計(jì)算移動(dòng)軌跡，而旋轉(zhuǎn)估計(jì)裝置93b用于決定所計(jì)算的移動(dòng)軌跡作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，用于從移動(dòng)軌跡提取高爾夫球桿頭的移動(dòng)方向，并用以由此估計(jì)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
[0085]將參考圖11至圖14說明第一處理裝置92以及第二處理裝置93所進(jìn)行的影像處理。
[0086]首先，將參考圖7至圖10說明高爾夫球桿影像處理裝置的預(yù)先處理裝置所進(jìn)行的
影像處理。
[0087]高爾夫球桿影像處理裝置處理擊球之前以及之后的多個(gè)畫面影像，計(jì)算高爾夫球桿頭的軌跡，并由此估計(jì)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。畫面影像的數(shù)目可依據(jù)設(shè)定來改變。在圖7及隨后的圖式中，影像處理是使用擊球之前以及之后的五個(gè)畫面影像來進(jìn)行，亦即五張影像；然而本發(fā)明并不受限于此?？商幚砩儆谖鍙埖漠嬅嬗跋窕蚨嘤谖鍙埖漠嬅嬗跋瘛?br> [0088]圖7所示第I畫面至第5畫面的影像是由照相單元的照相機(jī)所獲得，藉以獲得使用者所敲擊的高爾夫球。獲得擊球之前以及之后的五個(gè)影像。
[0089]圖7所示第I畫面至第5畫面的影像是照相機(jī)所獲得的源影像301至305。所述影像包含使用者身體的一部分(由身體表示)，高爾夫球桿(由高爾夫球桿表示)以及擊球墊(由擊球墊表示)。
[0090]高爾夫球桿影像處理裝置的主要目的在于從各畫面的源影像301至305只提取高爾夫球桿部分。
[0091]為此，背景影像BI如圖7所示提供，且差異操作在各畫面的源影像301至305以及背景影像BI之間進(jìn)行。較佳地，背景影像BI在不同于獲得各畫面的時(shí)間的時(shí)間獲得。
[0092]圖8所示第I畫面至第5畫面的影像經(jīng)由圖7所示第I畫面至第5畫面的源影像301至305以及背景影像BI之間的差異操作獲得。
[0093]亦即，圖8所示第I畫面的影像311可經(jīng)由第I畫面的源影像301以及背景影像BI之間的差異操作獲得。以這種方式，獲得圖8所示第I畫面至第5畫面的影像311至315。圖8所示第I畫面至第5畫面的影像311至315是作為差異影像。
[0094]如圖8所示，靜止部分(例如背景部分及高爾夫球墊部分)從第I畫面的差異影像311至第5畫面的差異影像315移除，而其結(jié)果留下移動(dòng)部分(例如，使用者身體及高爾夫球桿的一部分；雖然使用者身體的該部分不會(huì)大幅移動(dòng)，卻會(huì)有相當(dāng)?shù)囊苿?dòng)以使得使用者身體的很大部分無法經(jīng)由差異操作移除)。
[0095]上述差異影像的提取相對(duì)于照相單元的另一照相機(jī)以相同方式所獲得的影像來進(jìn)行。
[0096]從圖8所示的各畫面的差異影像311至315可看出，如果影像的亮度是在差異操作期間降低，則必須增加影像的亮度。亦即，必須增加移動(dòng)部分的亮度，而保持靜止部分的亮度不變。
[0097]增加移動(dòng)部分的亮度而保持靜止部分的亮度不變的方法的實(shí)例如圖9所示。
[0098]亦即，某一影像的每個(gè)像素附近的多個(gè)像素的預(yù)設(shè)數(shù)目的像素?cái)?shù)值(對(duì)于黑白影像，像素?cái)?shù)值是表示成亮度數(shù)值)是聚集至相對(duì)應(yīng)像素。例如，如圖9的(b)及圖9的(c)所示，對(duì)應(yīng)于3x3矩陣的周邊像素的像素?cái)?shù)值被聚集以校正中央像素的亮度。
[0099]假設(shè)圖9的(a)所示的影像包括35個(gè)像素，范圍從第I像素至第35像素，則對(duì)應(yīng)于3x3矩陣的周邊像素的像素?cái)?shù)值相對(duì)于影像的每個(gè)像素來聚集，以校正中央像素的亮度。
[0100]亦即，假設(shè)第16號(hào)像素或第17號(hào)像素的像素?cái)?shù)值被校正為如圖9的(b)或圖9的(c)所示，則配置在3x3矩陣于第16號(hào)像素或第17號(hào)像素附近的多個(gè)像素的像素?cái)?shù)值被聚集以校正第16號(hào)像素(圖9的(b))或第17號(hào)像素(圖9的(c))的像素?cái)?shù)值，使得第16號(hào)像素或第17號(hào)像素的亮度增加。以這種方式，對(duì)應(yīng)于3x3矩陣的像素?cái)?shù)值相對(duì)于范圍從第I像素至第35像素的所有像素來聚集，以校正各像素的像素?cái)?shù)值。
[0101]經(jīng)由上述每個(gè)像素的校正，可增加移動(dòng)部分的亮度，而保持黑背景部分的像素?cái)?shù)值幾乎不變。
[0102]圖10所示第I畫面至第5畫面的校正影像321至325藉校正如圖9所示對(duì)應(yīng)于3x3矩陣的周邊像素的像素?cái)?shù)值至如圖9所示相對(duì)于各差異影像311至315的中央像素來獲得。
[0103]可從圖10所示第I畫面至第5畫面的校正影像321至325看出，移動(dòng)部分的亮度，亦即使用者身體及高爾夫球桿部分，已經(jīng)增加。
[0104]上述每個(gè)影像的每個(gè)像素的校正是相對(duì)于照相單元的另一照相機(jī)以相同方式獲得的影像來進(jìn)行。
[0105]然而，圖10所示的校正影像321至325仍包含噪聲，比如使用者身體的一部分。要由高爾夫球桿影像處理裝置所處理的影像的有效的部分，亦即有效的物件，是高爾夫球桿部分。其余部分是噪聲。
[0106]為此，必須移除不必要部分，比如使用者身體的一部分，并只提取有效的物件，亦即聞爾夫球桿部分。
[0107]圖11所示，第I號(hào)物件提取影像(331)至第5號(hào)物件提取影像(335)是藉從圖10所示第I畫面至第5畫面的校正影像321至325提取有效的物件OBl至0B5而獲得。
[0108]亦即，第I號(hào)物件提取影像(331)藉提取并聚集第I畫面的校正影像321以及其余畫面的校正影像322至325來產(chǎn)生，且第2號(hào)物件提取影像(332)藉提取并聚集第2畫面的校正影像322以及其余畫面的校正影像321以及323至325來產(chǎn)生。以這種方式，產(chǎn)生第3號(hào)物件提取影像(333)至第5號(hào)物件提取影像(335)。
[0109]如圖11所示，各物件提取影像331至335是藉從各畫面影像的移動(dòng)部分提取有效的物件OBl至0B5而獲得。
[0110]亦即，要處理的各畫面影像之間的差異如上所述被聚集，而其結(jié)果是移動(dòng)較小的使用者身體的一部分的影像較佳地被移除，而移動(dòng)明顯較大的部分，比如高爾夫球桿，被提取為有效的物件。
[0111]上述提取有效的物件是相對(duì)于照相單元的另一照相機(jī)以相同方式所獲得的影像來進(jìn)行。
[0112]同時(shí)，如圖11所示，藉聚集相對(duì)應(yīng)畫面的影像以及其余畫面的影像之間差異而提取的有效的物件OBl至0B5是不清楚到結(jié)果很難將有效的物件OBl至0B5視為高爾夫球桿的程度，因而有些不足以由此確認(rèn)高爾夫球桿的移動(dòng)。
[0113]為此，必須相對(duì)于有效的物件OBl至0B5匹配直線條，使得高爾夫球桿的移動(dòng)能更加清楚地被確認(rèn)。
[0114]雖然各有效的物件OBl至0B5必須像高爾夫球桿以直線條的形式來顯示，但是各有效的物件OBl至0B5在影像處理期間并不以清楚直線條的形式來顯示。為此，直線條的匹配是必要的。
[0115]隨取樣一致(random sample consensus, RANSAC)算法可作為相對(duì)于有效的物件OBl至0B5的直線條匹配方法的實(shí)例。
[0116]亦即，構(gòu)成各有效的物件OBl至0B5的像素可具有高爾夫球桿上信息(內(nèi)層)，或與高爾夫球桿不相關(guān)的不正確信息(外層)。具有高爾夫球桿信息的因素是相對(duì)于包括具有這類信息的像素的像素群組，經(jīng)由重復(fù)預(yù)設(shè)的數(shù)學(xué)模型而被預(yù)測(cè)并校正，藉以匹配直線條。
[0117]圖12是顯示各物件提取影像331至335上有效的物件OBl至0B5的直線條匹配(應(yīng)用RANSAC算法)的結(jié)果所獲得的影像的示意圖。
[0118]亦即，在圖12中，線條LI是經(jīng)由有效的物件OBl的線條匹配而獲得，線條L2是經(jīng)由有效的物件0B2的線條匹配而獲得，線條L3是經(jīng)由有效的物件0B3的線條匹配而獲得，線條L4是經(jīng)由有效的物件0B4的線條匹配而獲得，以及線條L5是經(jīng)由有效的物件0B5的線條匹配而獲得。
[0119]上述直線條的匹配是相對(duì)于照相單元的另一照相機(jī)以相同方式所獲得的影像來進(jìn)行。
[0120]同時(shí)，如上所述，當(dāng)匹配線條是相對(duì)于構(gòu)成照相單元的多個(gè)照相機(jī)所獲得的影像而提取時(shí)，必須經(jīng)由所提取的結(jié)果，檢查高爾夫球桿頭是沿著何種移動(dòng)軌跡而在三維空間中移動(dòng)。
[0121]圖13是顯示匹配第一照相機(jī)51及第二照相機(jī)52所獲得的影像以計(jì)算高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡的原理的示意圖。
[0122]在圖13中，假設(shè)第一照相機(jī)51所獲得的影像是151，影像151的匹配線條是L51，而在三維空間對(duì)應(yīng)于第一照相機(jī)51的影像151上匹配線條L51的平面是DP。而且，假設(shè)第二照相機(jī)52所獲得的影像是152，且在三維空間對(duì)應(yīng)于第二照相機(jī)52的影像152上匹配線條L52的直線條是DL。
[0123]如圖13所示，找到匹配線條L51上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)P51，而匹配線條L51是對(duì)應(yīng)于三維空間平面DP以及三維空間直線條DL的交叉點(diǎn)，其中平面DP是對(duì)應(yīng)于第一照相機(jī)的影像151中的匹配線條L51，而直線條DL是對(duì)應(yīng)于第二照相機(jī)的影像152中的匹配線條L52。
[0124]結(jié)果，匹配線條L52上的點(diǎn)P52以及匹配線條L51上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)P51構(gòu)成一對(duì)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。
[0125]這類相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)被檢查，而從圖12所示的各匹配線條找尋對(duì)應(yīng)于高爾夫球桿頭的一部分，亦即每個(gè)匹配線條的尾部。
[0126]如果每個(gè)匹配線條的尾部，亦即高爾夫球桿頭的頭部，被找到，則可提取三維空間中頭部的坐標(biāo)信息，并由此計(jì)算高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡。
[0127]在如上所述計(jì)算高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡后，必須由此估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
[0128]圖14是顯示從高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)的原理的實(shí)例的示意圖。圖14顯示每個(gè)畫面的高爾夫球桿頭CH的移動(dòng)位置，以及據(jù)此的高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡TR。在圖14中，B表示高爾夫球。
[0129]不一定要從一開始到結(jié)束檢查高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡以便估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。亦即，如圖14所示，可在高爾夫球B附近，設(shè)定預(yù)設(shè)大小的有效的區(qū)域400，且可觀察到有效的區(qū)域400中高爾夫球桿頭CH的移動(dòng)。[0130]如果有效的區(qū)域400的大小太小，則快速檢查是可能，但精確度會(huì)下降。另一方面，如果有效的區(qū)域400的大小太大，則精確度改善，但檢查速度會(huì)下降。因此，較佳的是，有效的區(qū)域400的大小是考慮到上述因素而設(shè)定成適當(dāng)大小。
[0131]可在有效的區(qū)域400中，從高爾夫球桿頭CH的移動(dòng)軌跡TR，提取高爾夫球桿頭CH的移動(dòng)方向HD。較佳的是在擊球時(shí)，提取高爾夫球桿頭CH的移動(dòng)方向HD。
[0132]結(jié)果，在高爾夫球被敲擊后，可輕易的從高爾夫球桿頭CH的移動(dòng)方向HD，估計(jì)高爾夫球具有多少的側(cè)旋或后旋。
[0133]為方便說明，圖14顯示在平面上高爾夫球桿頭的移動(dòng)方向。實(shí)際上，可提取三維空間中高爾夫球桿頭的移動(dòng)方向，并因而可輕易估計(jì)側(cè)旋或后旋。
[0134]以下，將參考圖15及圖16說明依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法。
[0135]首先，將參考圖15以說明感測(cè)方法。當(dāng)感測(cè)裝置被操作時(shí)，感測(cè)裝置連續(xù)收集進(jìn)行擊球的預(yù)設(shè)派攝范圍的影像(SlO)。收集處理可藉圖3所示的抓取器65來進(jìn)行。
[0136]所收集的影像被傳送至擊球感測(cè)裝置70 (見圖3)，分析所接收的影像以感測(cè)使用者是否已經(jīng)敲擊高爾夫球(Sll)。
[0137]在擊球感測(cè)裝置70所進(jìn)行的影像分析的結(jié)果是感測(cè)到使用者已經(jīng)敲擊高爾夫球時(shí)，擊球感測(cè)裝置70檢查在感測(cè)到使用者已經(jīng)敲擊高爾夫球之前的多個(gè)畫面影像，藉以檢查高爾夫球桿敲擊高爾夫球時(shí)的真正擊球時(shí)間(S20)。
[0138]接著，擊球感測(cè)裝置70儲(chǔ)存擊球之前的多個(gè)畫面影像(包括擊球時(shí)的影像)(S21)。
[0139]接著，擊球感測(cè)裝置70依序從抓取器65收集擊球之后的多個(gè)畫面影像，并實(shí)時(shí)傳送所收集的畫面影像至高爾夫球影像處理裝置(S22)。
[0140]高爾夫球影像處理裝置相對(duì)于所接收影像進(jìn)行高爾夫球處理(S30)。如果如高爾夫球的速度、方向及高度角的信息是計(jì)算成高爾夫球處理的結(jié)果，則高爾夫球影像處理裝置傳送所計(jì)算的信息至模擬器，而不等高爾夫球桿影像處理裝置所處理的結(jié)果(S50)。
[0141]高爾夫球桿影像處理裝置接收步驟S21中儲(chǔ)存的影像以及高爾夫球影像處理裝置所處理的影像，并進(jìn)行高爾夫球桿處理(S40)。如果高爾夫球的旋轉(zhuǎn)信息是計(jì)算成高爾夫球桿處理的結(jié)果，則高爾夫球桿影像處理裝置傳送所計(jì)算的高爾夫球的旋轉(zhuǎn)信息至模擬器(S50)。
[0142]模擬器使用信息依據(jù)高爾夫球處理結(jié)果以開始進(jìn)行模擬，并在模擬期間依據(jù)高爾夫球桿處理結(jié)果以反應(yīng)高爾夫球的信息，藉以完成模擬。
[0143]以下，將參考圖16更詳細(xì)說明圖15所示的高爾夫球桿處理。
[0144]當(dāng)上述高爾夫球桿處理開始時(shí)，擊球之前以及之后的多個(gè)畫面影像從擊球感測(cè)裝置及高爾夫球影像處理裝置接收(S41)。
[0145]為了從所收集的影像移除靜止部分，亦即背景影像，差異影像經(jīng)由相對(duì)于另一時(shí)間所收集的影像的差異操作提取(S42)。
[0146]為了增加經(jīng)差異操作所提取的影像中移動(dòng)部分的亮度，每個(gè)像素的周邊像素的像素?cái)?shù)值是相對(duì)于每個(gè)影像的所有像素而聚集，藉以產(chǎn)生先前參考圖9所說明的影像(S43)，并因而省略其詳細(xì)說明。[0147]在亮度已經(jīng)校正的該影像被產(chǎn)生之后，某一畫面影像以及另一畫面影像之間的差異被提取并聚集，藉以從每個(gè)畫面影像提取有效的物件(包含高爾夫球桿的部分)。該處理是相對(duì)于要處理的所有畫面影像而進(jìn)行(S44)。
[0148]有效的物件是從每個(gè)畫面影像經(jīng)由步驟S44而提取。直線條是相對(duì)于所提取的有效的物件而匹配(S45)。
[0149]接著，三維空間中相對(duì)于多個(gè)照相機(jī)的相同畫面影像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)被檢查(S46)，以找尋匹配線條的特定部分(較佳的是，對(duì)應(yīng)于高爾夫球桿頭的部分，可為匹配線條的一部分)，藉以辨識(shí)匹配線條的部分作為高爾夫球桿頭，并檢查該部分的坐標(biāo)移動(dòng)，藉以計(jì)算高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡(S47)。
[0150]接著，高爾夫球桿頭的移動(dòng)方向從所計(jì)算的高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡計(jì)算(S48)，且移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)由此來估計(jì)(S49)。
[0151]本發(fā)明的形式
[0152]本發(fā)明的各種實(shí)施例已經(jīng)以最佳形式來說明。
[0153]工業(yè)應(yīng)用
[0154]依據(jù)本發(fā)明的虛擬高爾夫模擬裝置及其使用的感測(cè)裝置與方法能用于高爾夫游戲或所謂的屏幕高爾夫使使用者能夠依據(jù)虛擬實(shí)境通過高爾夫模擬進(jìn)行虛擬高爾夫回合的相關(guān)廣業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，包括: 一照相單元，用于獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像；以及 一感測(cè)處理單元，包括一高爾夫球影像處理裝置以及一高爾夫球桿影像處理裝置，該高爾夫球影像處理裝置用于從每個(gè)畫面影像提取高爾夫球，以獲得高爾夫球的三維坐標(biāo)，而該高爾夫球桿影像處理裝置用于從獲得的每個(gè)畫面影像提取有效的移動(dòng)物件，而從有效的物件計(jì)算高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，藉以計(jì)算移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息。
2.如權(quán)利要求1所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該高爾夫球桿影像處理裝置配置以接收從該高爾夫球影像處理裝置的影像，并處理所接收的該影像，而從該高爾夫球影像處理裝置處理的每個(gè)影像所提取的高爾夫球已經(jīng)從所接收的該影像被移除。
3.如權(quán)利要求1所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一擊球感測(cè)裝置，用于處理從該照相單元所接收的每個(gè)影像，以感測(cè)擊球是否已經(jīng)由使用者進(jìn)行，藉以確認(rèn)擊球時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所 述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該高爾夫球影像處理裝置配置以接收在擊球之后從該擊球感測(cè)裝置的多個(gè)畫面影像，并處理所接收的影像，以及 該高爾夫球桿影像處理裝置配置以接收在擊球之前從該擊球感測(cè)裝置的多個(gè)畫面影像、以及該高爾夫球影像處理裝置所處理的影像，并處理所接收的影像。
5.如權(quán)利要求1所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該感測(cè)處理單元配置以: 使用由該高爾夫球影像處理裝置所提取的高爾夫球的三維坐標(biāo)，計(jì)算移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息，而所述物理特性包括移動(dòng)高爾夫球的速度、方向及高度角；以及 從該高爾夫球桿影像處理裝置所計(jì)算的高爾夫球桿頭的移動(dòng)影像，計(jì)算包括移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)的物理特性信息。
6.如權(quán)利要求1所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該高爾夫球桿影像處理裝置包括: 一第一處理裝置，用于提取并聚集各畫面影像之間的差異，以提取有效的移動(dòng)物件，并相對(duì)于所提取的有效的物件匹配一直線條；以及 一第二處理裝置，用于計(jì)算匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡。
7.如權(quán)利要求1所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該高爾夫球桿影像處理裝置進(jìn)一步包括一旋轉(zhuǎn)估計(jì)裝置，用于在停止?fàn)顟B(tài)下高爾夫球的一部分的附近，設(shè)定預(yù)設(shè)大小的有效區(qū)域，用于檢查在有效區(qū)域內(nèi)高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡而提取高爾夫球桿頭的移動(dòng)方向，并用于由此估計(jì)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
8.一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，包括: 一照相單元，用于獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像；以及 一感測(cè)處理單元，包括一高爾夫球影像處理裝置以及一高爾夫球桿影像處理裝置，該高爾夫球影像處理裝置用于經(jīng)二維分析從每個(gè)畫面影像提取高爾夫球的軌跡，藉以提取高爾夫球的軌跡上的高爾夫球的三維坐標(biāo)，而該高爾夫球桿影像處理裝置用于從獲得的每個(gè)畫面影像，經(jīng)二維分析，提取相對(duì)于移動(dòng)物件的一匹配線條，并用于經(jīng)由該匹配線條的三維匹配，提取高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，藉以計(jì)算移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息。
9.如權(quán)利要求8所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該照相單元包括多個(gè)立體型驅(qū)動(dòng)照相機(jī)，用于獲得多個(gè)畫面影像，以及 該高爾夫球影像處理裝置配置以從所述照相機(jī)所獲得的每個(gè)影像找尋一高爾夫球候選者，藉以提取高爾夫球候選者的三維坐標(biāo)，多項(xiàng)式回歸分析二維平面上的高爾夫球候選者，并提取及分析高爾夫球候選者的二維軌跡，藉以提取高爾夫球的軌跡，以及將所提取的高爾夫球的軌跡上的高爾夫球坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)。
10.如權(quán)利要求8所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該照相單元包括多個(gè)立體型驅(qū)動(dòng)照相機(jī)，用于獲得多個(gè)畫面影像，以及 該高爾夫球桿影像處理裝置包括: 一第一處理裝置，用于提取并聚集所述照相機(jī)所獲得的各畫面影像之間的差異，以提取有效的移動(dòng)物件，并相對(duì)于所提取的有效的物件匹配一直線條；以及 一第二處理裝置，用于檢查相對(duì)于所述照相機(jī)，三維空間中相同畫面影像的相對(duì)應(yīng)點(diǎn)，藉以計(jì)算匹配線條上特定部分的三維軌跡。
11.一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，包括: 一照相單元，用于獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像；以及 一感測(cè)處理單元，包括一第一處理裝置以及一第二處理裝置，該第一處理裝置用于提取并聚集各畫面影像之間的 差異，以提取有效的移動(dòng)物件，并相對(duì)于所提取的有效的物件匹配一直線條，而該第二處理裝置用于計(jì)算匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡。
12.如權(quán)利要求11所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該感測(cè)處理單元進(jìn)一步包括一預(yù)先處理裝置，用于從所獲得的每個(gè)影像經(jīng)由差異操作移除一靜止部分，并相對(duì)于差異操作影像上的所有像素聚集多個(gè)周邊像素的預(yù)設(shè)數(shù)目的像素?cái)?shù)值以產(chǎn)生一影像，以及 該第一處理裝置以及該第二處理裝置使用該預(yù)先處理裝置所處理的影像進(jìn)行影像處理。
13.如權(quán)利要求11所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該第一處理裝置包括: 一物件提取裝置，用于相對(duì)于要處理的所有畫面影像，提取并聚集某一畫面影像以及另一畫面影像之間的差異，藉以提取對(duì)應(yīng)于高爾球桿的一部分，作為有效的物件；以及 一線條匹配裝置，用于匹配相對(duì)于所提取的有效的物件的一直線。
14.如權(quán)利要求13所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，該第二處理裝置包括: 一軌跡計(jì)算裝置，用于檢查匹配線條上特定部分的坐標(biāo)移動(dòng)，以計(jì)算移動(dòng)軌跡；以及 一旋轉(zhuǎn)估計(jì)裝置，用于決定所計(jì)算的移動(dòng)軌跡作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，用于從該移動(dòng)軌跡抽取高爾夫球桿頭的移動(dòng)方向，并由此估計(jì)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
15.一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置，其特征在于，包括: 一照相單元，包括多個(gè)照相機(jī)，用于獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像；以及 一感測(cè)處理單元，用于經(jīng)由二維分析從各照相機(jī)所獲得的每個(gè)影像提取相對(duì)于一有效的移動(dòng)物件的一匹配線條，并用于經(jīng)由已二維分析的該匹配線條的三維匹配，提取匹配線條上特定部的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡。
16.一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法，其特征在于，包括: 連續(xù)收集擊球所進(jìn)行的預(yù)設(shè)拍攝范圍的影像； 分析所獲得的影像，以感測(cè)使用者是否已經(jīng)敲擊高爾夫球； 從高爾夫球已經(jīng)由使用者敲擊的擊球時(shí)間之后的多個(gè)畫面影像抽取并分析高爾夫球，藉以計(jì)算移動(dòng)高爾夫球的物理特性信息(高爾夫球處理步驟)；以及 提取并分析高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，以估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)(高爾夫球桿處理步驟)。
17.如權(quán)利要求16所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法，其特征在于，該高爾夫球處理步驟包括: 相對(duì)于所述畫面影像，對(duì)每個(gè)畫面抽取高爾夫球候選者； 將高爾夫球候選者的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換`為二維坐標(biāo)，以提取藉連結(jié)各畫面的高爾夫球候選者所獲得的相互連結(jié)的至少一二維軌跡；以及 分析該二維軌跡以提取高爾夫球的軌跡，藉以獲得在高爾夫球的軌跡上高爾夫球的三維坐標(biāo)。
18.如權(quán)利要求16所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法，其特征在于，該高爾夫球桿處理步驟包括: 提取并聚集各畫面影像之間的差異，以提取有效的移動(dòng)物件； 匹配相對(duì)于所抽取的有效的物件的一直線條；以及 計(jì)算匹配線條上特定部分的軌跡，作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡。
19.一種用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法，其特征在于，包括: 獲得使用者揮動(dòng)高爾夫球桿敲擊高爾夫球所敲擊的高爾夫球的多個(gè)畫面影像； 從所獲得的每個(gè)影像提取有效的移動(dòng)物件； 匹配相對(duì)于所提取的有效的物件的一直線條； 計(jì)算該匹配線條上特定部分的軌跡；以及 決定所計(jì)算的軌跡作為高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，藉以估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
20.如權(quán)利要求19所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法，其特征在于，該提取有效的移動(dòng)物件的步驟包括: 從所獲得的每個(gè)影像經(jīng)由差異操作移除一靜止部分； 相對(duì)于差異操作影像上的所有像素，聚集多個(gè)周邊像素的預(yù)設(shè)數(shù)目的像素?cái)?shù)值以產(chǎn)生一影像；以及 相對(duì)于要處理的所有畫面影像，提取并聚集某一畫面影像以及另一畫面影像之間的差異，以抽取對(duì)應(yīng)于高爾球桿的一部分，作為有效的物件。
21.如權(quán)利要求19所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法，其特征在于， 該獲得影像的步驟包括經(jīng)由多個(gè)立體型驅(qū)動(dòng)照相機(jī)獲得多個(gè)畫面影像；以及 該計(jì)算特定部分的軌跡的步驟包括: 檢查相對(duì)于所述照相機(jī)在三維空間中相同畫面影像的相對(duì)應(yīng)點(diǎn)；以及找尋匹配線條的尾部，辨識(shí)該尾部作為高爾夫球桿頭，并檢查高爾夫球桿頭的坐標(biāo)移動(dòng)，以計(jì)算其三維軌跡。
22.如權(quán)利要求19所述的用于虛擬高爾夫模擬裝置的感測(cè)裝置的感測(cè)方法，其特征在于，該估計(jì)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)的步驟包括: 在停止?fàn)顟B(tài)下的高爾夫球的位置的附近設(shè)定預(yù)設(shè)大小的有效區(qū)域； 檢查有效區(qū)域中高爾夫球桿頭的移動(dòng)軌跡，以提取高爾夫球桿頭的移動(dòng)方向；以及 從高爾夫球桿頭 的移動(dòng)方向估計(jì)移動(dòng)高爾夫球的旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】G09B9/00GK103458977SQ201280014020
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月22日
【發(fā)明者】樸賢陳, 尹炯植, 鄭鉉潭, 張亨旭 申請(qǐng)人:高夫準(zhǔn)株式會(huì)社