球形物体的飞行信息测定系统及方法

专利名称：球形物体的飞行信息测定系统及方法
技术领域：
本发明涉及球形物体的飞行信息测定系统及方法，更详细地涉及对在空间上行进的球形物体测定包含飞行速度、飞行路径及旋转信息的飞行信息的系统及方法。
背景技术：
如高尔夫球、棒球等的球形物体的飞行路径由被施加于球的物理性力量的时刻 (即，由高尔夫球棒或棒球棒的击打时刻)决定。在用于决定这种球形物体的飞行路径而使用的信息中包含球的旋转信息(即，旋转速度及旋转轴)、行进方向、速度等。作为预测飞行的球形物体的飞行轨道的系统的一例有高尔夫模拟系统。这种高尔夫模拟系统的大部分是在高尔夫球的轨迹经过的空间利用激光、发光二极管、超声波传感器等生成格子形态的传感区域，在高尔夫球的影子或高尔夫球通过传感区域的瞬间，根据在空间上测定的高尔夫球的位置、高尔夫球的大小等的信息测定高尔夫球的行进方向和速度。但是，这种现有的高尔夫模拟系统不能直接测定高尔夫球的旋转信息，所以利用高尔夫球棒的运动数据(高尔夫球棒头的角度、轨迹等)来推论出球的旋转信息的方式。因此，在高尔夫球的准确的击球的轨迹计算中只能具有极限。并且，现有的高尔夫模拟器为了捕获高速移动的球的运动而判别球是否通过特定位置，使用产生利用发光二极管或激光的光膜的触发装置。在应用这种触发装置的情况下，触发装置与高尔夫球的移动路径及高尔夫球手进行击打时的高尔夫球棒接近配置，具有引起触发装置和高尔夫球及高尔夫球棒的干涉的问题。另一方面，在美国专利公开公报第2007-0213139号中公开一种通过两个传感器列测定高尔夫球棒的轨迹，通过一个高速摄像机测定形成有标记线条的高尔夫球的飞行信息的系统(以下，称为“现有技术1”)。但是，这与当前商用化的所谓屏幕高尔夫系统实质上相同，根据这种现有技术1，不能准确测定高尔夫球的旋转信息的同时，采用高价的高速摄像机，具有整体性的系统的制造费用高的问题。进而，在使用者所在的击打位置的地面或从地面预定高度设有传感器，从心理性原因作用较大的高尔夫比赛的特性上，对使用者造成心理负担的同时，频繁发生由传感器的错误动作引起的错误的问题。另外，在韩国登录专利第10-0871595号中公开了如下结构通过高速线扫描摄像机拍摄形成有两个以上的标记线(作为经线以高尔夫球的中心点为中央形成于高尔夫球的表面的圆)的高尔夫球的图像求出初始速度，以求出的初始速度为基础，向设置于高速线扫描摄像机的左右侧的两台高速摄像机提供触发信号，以便按预定的位移间隔拍摄高尔夫球，从而获得高尔夫球的飞行信息(以下，称为“现有技术2”)。但是，这种现有技术2为了高尔夫球的检测及计算初始速度，采用高速线扫描摄像机，为了测定高尔夫球的飞行信息而采用高速摄像机，具有整体性的系统的制造费用高的问题。另外，现有技术2不考虑高尔夫球的旋转特性，为了通过两台高速摄像机进行连续摄影而提供的触发信号以高尔夫球的位移为基准设定(即，将触发信号的间隔设定为在根据各触发信号拍摄的多个影像中高尔夫球不重叠)。因此，根据现有技术2，如图1所示，具有根据第一个被拍摄的影像和第二个被拍摄的影像不能准确测定高尔夫球朝顺时针方向旋转30°或朝逆时针方向旋转30°的问题。另外，美国公开专利公报第2007-0060410号公报公开了一种以用一台高速摄像机连续拍摄在五边形的各顶点及中心印刷有点的高尔夫球得到的两个影像或用两台高速摄像机连续拍摄高尔夫球得到的两个影像为基础测定高尔夫球的飞行信息的系统(以下， 称为“现有技术3”)。但是，这种现有技术3也未考虑高尔夫球的旋转特性，为了用一台或两台高速摄像机进行连续拍摄而提供的触发信号以高尔夫球的位移为基准设定(即，将触发信号的间隔设定为在根据各触发信号拍摄的多个影像中高尔夫球不重叠)。因此，根据现有技术3，具有根据第一个被拍摄的影像和第二个被拍摄的影像不能准确测定高尔夫球朝顺时针方向旋转或朝逆时针方向旋转的旋转方向的问题。

发明内容
本发明要解决的技术课题是提供一种在击打位置的地面不设置用于测定球形物体的飞行信息的任何装置也能够准确测定球形物体的包含旋转信息的飞行信息的低价的飞行信息测定系统及方法。本发明要解决的技术课题是提供一种可以用计算机读取的记录介质，用于在计算机上执行在击打位置的地面不设置用于测定球形物体的飞行信息的任何装置也能够准确测定球形物体的包含旋转信息的飞行信息的飞行信息测定方法。用于实现上述的技术课题的根据本发明的球形物体的飞行信息测定系统具备触发信号生成部，若检测出球形物体，则生成第1触发信号而输出，若从上述第1触发信号的生成时刻经过以上述球形物体的最大飞行速度及最大旋转速度为基础设定的基准时间间隔，则生成第2触发信号而输出；摄影部，对于具有预定的面积的第1影像获得区域，分别对上述第1触发信号及上述第2触发信号拍摄多个上述球形物体存在的影像而输出；影像获得部，将从上述触发信号生成部输入的上述第1触发信号及上述第2触发信号提供到上述摄影部，分别对应于上述第1触发信号及上述第2触发信号，将从上述摄影部输入的多个影像变换为数字影像进行存储；及信息测定部，根据上述多个数字影像计算上述球形物体的包含飞行速度、飞行角度、旋转速度及旋转轴的飞行信息。用于实现上述的其它技术课题的根据本发明的球形物体的飞行信息测定方法具有(a)若检测出球形物体，则生成第1触发信号而输出的步骤；(b)对于具有预定的面积的第1影像获得区域，对上述第1触发信号分别拍摄多个上述球形物体存在的第1影像的步骤；(c)若从上述第1触发信号的生成时刻经过以上述球形物体的最大飞行速度及最大旋转速度为基础设定的基准时间间隔，则生成第2触发信号而输出的步骤；(d)对于上述第 1影像获得区域，对上述第2触发信号拍摄多个上述球形物体存在的第2影像的步骤；及 (e)根据上述第1影像及上述第2影像计算上述球形物体的包含飞行速度、飞行角度、旋转速度及旋转轴的飞行信息的步骤。根据本发明的球形物体的飞行信息测定系统及方法，在击打位置的地面不设置用于测定球形物体的飞行信息的任何装置，通过低价的系统可以准确测定球形物体的包含旋转信息的飞行信息。另外，在构成一般的区域摄像机的图像传感器的CCD线中仅活性化一部分CCD线，增加区域摄像机的A/D变换器的处理速度，从而用一台低价区域摄像机体现两台以上的高速线扫描摄像机，可以减少整体性的系统的制作费用。另外，利用印刷有特定的图案的球形物体，可以准确测定球形物体的旋转信息，考虑球形物体的最大飞行速度及最大旋转速度，设定两次触发信号的时间间隔，从而可以准确测定球形物体的飞行信息及旋转fn息。


图1是表示在现有的球形物体飞行信息测定系统中将形成有标记图案的高尔夫球隔着时间差异拍摄的影像的图；图2是表示对根据本发明的球形物体的飞行信息测定系统的优选的一实施例的结构的图；图3是表示对根据本发明的球形物体的飞行信息测定系统的优选的一实施例的详细的结构的框图；图4是表示触发信号生成部所采用的摄像机的详细结构的图；图5是表示在构成触发信号生成部所采用的图像传感器的CCD线中将一个CCD线指定为活性CCD线的例子的图；图6及图7是表示分别对位于一个活性CCD线的高尔夫球及存在于该位置的高尔夫球进行拍摄的数字影像信号的图；图8是表示在构成触发信号生成部所采用的图像传感器的CCD线中朝高尔夫球的行进方向将与高尔夫球的直径的1/2对应的33个CCD线设定为图像扫描窗口的例子的图；图9及图10是分别对位于由5个活性CXD线构成的图像扫描窗口内的高尔夫球及存在于该位置的高尔夫球进行拍摄的数字影像信号的图；图11是在构成触发信号生成部所采用的图像传感器的CCD线中将三个CCD线指定为活性CCD线的例子的图。图12至图15是表示分别通过触发信号生成部得到的多样的影像和活性C⑶线内的亮度值的图。图16是表示摄影部的具体的构成例的图。图17至图19是分别通过触发信号生成部所具备的区域摄像机的影像拍摄、通过配置在第1列的第1区域摄像机和第2区域摄像机的影像拍摄、及通过配置在第2列的第 3区域摄像机和第4区域摄像机的影像拍摄过程的图；图20及图21是分别表示立体校准技术原理的图及当前使用中的摄像机校准工具的图；图22至图25是分别表示印刷在高尔夫球的表面的多样的标记图案的例子的图；图沈至图四是表示根据由配置在第1列的区域摄像机拍摄的影像计算高尔夫球的旋转向量的过程的图；图30至图32是表示根据由配置在第2列的区域摄像机拍摄的影像计算高尔夫球的旋转向量的过程的图；图33是表示对根据本发明的球形物体的飞行信息测定方法的优选实施例的执行过程的流程图；图34及图35是分别表示对应于第1触发信号的第1影像和第2影像及对应于第 2触发信号的第3影像和第4影像的例子的图36是表示影像处理后得到的高尔夫球影像的例子的图；图37是表示通过信息测定部计算高尔夫球的旋转信息的过程的流程图；以及图38是表示通过信息测定部计算的高尔夫球的飞行信息及旋转信息、以及记载有高尔夫球的飞行轨迹的使用者界面画面的例子的图。
具体实施例方式在以下参照附图对根据本发明的球形物体的飞行信息测定系统及方法的优选的实施例进行详细的说明。在以下的说明中，举高尔夫球为球形物体的例子进行说明，但是本发明的范畴不限于此，对如棒球的其它球形物体也可以应用本发明。图2是表示对根据本发明的球形物体的飞行信息测定系统的优选的一实施例的结构的图；图3是表示对根据本发明的球形物体的飞行信息测定系统的优选的一实施例的详细的结构的框图。若参照图2及图3，根据本发明的球形物体的飞行信息测定系统具备触发信号生成部210、摄影部220、照明部230、影像获得部240及信息测定部250。触发信号生成部210设置在高尔夫球所在的击打位置的上部(优选为击打空间的天井)，当高尔夫球通过影像获得区域时产生触发信号。这时，触发信号生成部210为了排除由高尔夫球手引起的干涉，优选稍微向屏幕侧移动而设置。由触发信号生成部210发生的触发信号向影像获得部240提供。作为触发信号生成部210采用由多个列的线传感器构成的区域摄像机，这种区域摄像机的摄影区域优选设定为与设置在摄影部220的4台区域摄像机的摄影区域一致。在本发明中，为了以低价得到高速线扫描摄像机的效果，需要对作为触发信号生成部210采用的区域摄像机进行变更。这是仅活性化设置于区域摄像机的图像传感器的局部区域(即，在N个CCD线中的一部分CCD线)，从而体现为增加每秒可拍摄的帧的数量的方式。图4是表示触发信号生成部210所采用的摄像机的详细的结构。根据图4，触发信号生成部210由透镜410、图像传感器420、程序存储器430、微处理器440、图像存储器450、 通信模块460、触发电路470及电源电路480构成。图像传感器420将通过透镜410入射的光变换成电信号输出。这种图像传感器 420包括由光电变换元件配置成阵列形态构成的CXD板421、水平方向地址寄存器422、垂直方向地址寄存器423、放大器424、多个A/D变换器425及复用器426。这种图像传感器420是与安装在一般的区域摄像机的图像传感器相同的结构。但是，安装在一般的区域摄像机的图像传感器通过A/D变换器将所有从CCD线输出的模拟信号变换成数字影像，这种信号变换时需要相当的处理时间。因此，不可能以通过一般的区域摄像机可以测定高尔夫球的旋转信息的程度在短时间内拍摄多个影像，现有的飞行信息测定系统均采用高价的高速线扫描摄像机。为了解决这种问题，在本发明中，提出在构成图像传感器420的CXD板421的多个CXD线中仅活性化一部分CXD线来增加A/D变换器425的处理速度的方式。举出以640X480(像素)的全帧为基准可拍摄每秒250张影像的图像传感器为例，在全体CCD线中若活性化5个CCD线，则由于A/D变换器的处理速度的增加，可拍摄每秒3000张以上的影像。这样，仅活性化5个C⑶线的图像传感器420的扫描周期是 3kHz，若增加微处理器440的处理速度，则可以得到更高的扫描周期(即，可以每秒拍摄更多的影像)。如上所述，为了仅活性化一部分CXD线，变更程序存储器430的设定，调节通过A/ D变换器425将拍摄影像的模拟信号变换成数字信号的区域。这通过作为触发信号生成部 310采用的区域摄像机的随机开窗功能(random windowing)可以进行。即，利用图像传感器420支持的随机开窗功能，可以设定为在全体CCD板421的CCD线中仅将一部分线变更为数字影像。并且，通过此，利用低价的单一区域摄像机体现出与利用多个高速线扫描触发摄像机相同的功能。这时，考虑高尔夫球的大小和飞行特性，仅以通过被活性化的CCD线拍摄的影像数据为基础，微处理器540判断高尔夫球的通过与否。这时，从被活性化的CCD线输出的影像通过A/D变换器425变换成数字信号之后临时存储在图像存储器450。另一方面，在程序存储器430存储有用于摄像机的硬件动作的固件和对在图像传感器420拍摄而存储于图像存储器450的数字影像进行分析来判断高尔夫球的通过与否之后产生触发信号的程序。微处理器440执行通过存储在程序存储器430的程序的执行判断高尔夫球的通过与否之后产生触发信号的功能，将从摄像机外部通过通信接收到的如图像传感器420的活性CCD线的变更(即，摄影区域的变更)的事项应用于图像传感器420的功能。通信模块460为了触发信号生成部210和外部计算机之间的数字通信而使用，可以为此采用如USB通信模块等的有线通信模块或蓝牙通信模块等的无线通信模块。这时， 通过通信模块460的数据通信仅在触发信号生成部210的设定时允许，实际动作时为了实时动作优选限制通过通信模块460的数据通信。在作为通信模块460采用USB通信模块的情况下通过USB 口从触发信号生成部210拍摄的影像被传递到安装于外部计算机的摄像机设定程序，由摄像机设定程序指定的影像拍摄区域和与高尔夫球判定相关的变量传送到触发信号生成部210。摄像机设定程序提供对触发信号生成部210的整体摄影区域中要检测高尔夫球通过的区域进行变更的功能和对在触发信号生成部210内动作的判断有无高尔夫球通过的影像分析逻辑的变量的设定值进行变更的功能。触发信号生成部210与在外部计算机执行的摄像机设定程序独立地动作，摄像机设定程序优选仅使用于触发信号生成部 210的设定。触发电路470在从微处理器440输入控制命令的时刻向影像获得部240输出 TTL等级的触发信号。并且，电源电路480执行摄像机的内部电子电路动作所需的电源管理功能。在以下对设定图4所示的触发信号生成部210所采用的摄像机的方法及利用它生成触发信号的方法进行说明。在本发明中，作为触发信号生成部210采用的摄像机是一般的区域摄像机。因此， 为了将其作为高速触发摄像机使用，如上所述，需要在整体传感器线中仅选择性地活性化一部分传感器线进行活性化。为此，首先使用者或管理者通过经由通信模块460与触发信号生成部210连接的外部计算机，向微处理器440提供在图像传感器410的CCD线中与要活性化的线相关的信息。微处理器440利用图像传感器410支持的随机开窗功能在全体CCD 线中仅活性化使用者或管理者指定的CCD线。这时，将沿高尔夫球行进的方向排列的图像传感器310的CCD线中任意一个以上的CCD线指定为要活性化的CCD线(以下，称为“活性 CCD 线，，)。在图5表示将一个CCD线指定为活性CCD线的例子。根据图5，若高尔球位于活
12性CCD线510，则相对于作为背景的人造草坪具有相对高的明亮度(brightness)的预定宽度的影像沿线方向被拍摄。因此，由活性CXD线510拍摄的模拟影像信号通过A/D变换器 425变换成数字影像信号。微处理器440根据数字影像信号的亮度等级高于事先设定的临界值的值连续的区域的宽度判断高尔夫球的通过与否。白色的高尔夫球与如高尔夫球棒或高尔夫球手的身体等的障碍物相比具有高的光反射率。因此，能够以数字影像信号的亮度等级为基础检测高尔夫球。这时，若数字影像信号的亮度等级高于事先设定的临界值的值连续的区域的宽度存在于给出的高尔夫球检测宽度的范围(即，以高尔夫球的直径为基准设定的上限值和下限值之间的范围)以内，则微处理器440判定为高尔夫球。这样，将一个 CXD线指定为活性CXD线510的情况下，图像传感器410的拍摄周期为每秒3000次，高尔夫球手击打的高尔夫球的最高速度为大约84m/s，则直径大约4. 2cm的高尔夫球通过活性CCD 线510至少拍摄1次以上。在图6及图7表示对位于活性CCD线610的各高尔夫球进行拍摄的数字影像信号的例子。观察图6及图7所示的数字影像信号，在输入到微处理器440的数字影像信号，在活性CCD线610拍摄影像的时刻与位于活性CCD线610的高尔夫球的大小对应的部分的亮度值出现比给出的临界值(在人造草坪的亮度等级和高尔夫球的亮度等级之间设定的值) 高。因此，若高尔夫球通过活性CXD线610，则微处理器440在依次输入的数字影像信号中检测出具有高于事先设定的临界值的亮度等级的区域的宽度(W1及W2)，以该区域的宽度和高尔夫球的直径为基础掌握高尔夫球的通过与否。这时，活性CCD线的位置、亮度临界值及高尔夫球判定宽度的上限值和下限值可以在外部计算机执行的摄像机设定程序中变更。根据图6和图7所示，基于高尔夫球的位置的具有高于临界值的亮度等级的区域的宽度，与高尔夫球的仅一部分位于活性CCD线610的情况(即，图6的巧)相比，高尔夫球的中心位于活性CXD线610的情况(S卩，图7的W2)更大。如果判断为高尔夫球通过，则微处理器440指示由触发电路470生成触发信号，随之，触发电路470生成触发信号向影像获得部240输出。这时，为了测定高尔夫球的速度信息及方向信息，需要向影像获得部240提供两次连续的触发信号。另外，为了准确测定高尔夫球的旋转信息，需要适当地调节向影像获得部240输出的两个触发信号之间的时间间隔。这是因为与根据两次连续的触发信号的影像的摄影时刻与旋转轴的变化无关，高尔夫球的旋转量小于180°才能准确掌握高尔夫球的旋转方向。在本发明中，考虑高尔夫球手击打的高尔夫球的最大飞行速度和最大旋转速度来决定这样的两个触发信号之间的时间间隔。若考虑高尔夫球以最大飞行速度飞行的情况，第一个和第二个触发信号之间的时间间隔需要设定为从摄影部220根据第一个触发信号拍摄高尔夫球的时刻到高尔夫球通过摄影部220的摄影区域之前，摄影部220可以根据第二个触发信号拍摄高尔夫球。因此， 考虑高尔夫球的最大飞行速度的触发信号的时间间隔的最大值dTmaxl[s]可以由下面的数学式表不。数学式权利要求
1.一种球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于，包括触发信号生成部，若检测出球形物体，则生成第1触发信号而输出，若从上述第1触发信号的生成时刻经过以上述球形物体的最大飞行速度及最大旋转速度为基础设定的基准时间间隔，则生成第2触发信号而输出；摄影部，对于具有预定的面积的第1影像获得区域，分别对上述第1触发信号及上述第 2触发信号拍摄多个上述球形物体存在的影像而输出；影像获得部，将从上述触发信号生成部输入的上述第1触发信号及上述第2触发信号提供到上述摄影部，分别对应于上述第1触发信号及上述第2触发信号，将从上述摄影部输入的多个影像变换为数字影像进行存储；信息测定部，根据上述多个数字影像计算上述球形物体的包含飞行速度、飞行角度、旋转速度及旋转轴的飞行信息。
2.根据权利要求1所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于， 上述触发信号生成部包括图像传感器，通过透镜输入的光变换成电信号的光电变换元件被配置成阵列形态； 多个A/D变换器，将上述光电变换元件输出的电信号变换成数字影像； 图像存储器，存储由上述A/D变换器变换的数字影像； 触发电路，生成上述第1触发信号及上述第2触发信号进行输出； 微处理器，在由构成上述图像传感器的光电变换元件中的存在于相同列的光电变换元件构成的CCD线中，将要执行基于上述A/D变换器的信号变换的CCD线设定为对上述第1 影像获得区域所包含的带子形状的第2影像获得区域取得影像的活性CCD线，若从存储于上述图像存储器的数字影像中检测出上述球形物体，则指示上述触发电路生成上述第1触发信号，若从上述第1触发信号的生成指示时刻经过上述基准时间间隔，则指示上述触发电路生成上述第2触发信号。
3.根据权利要求2所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于，上述微处理器从存储于上述图像存储器的数字影像中，若大于事先设定的基准亮度值的区域的大小及模样与上述球形物体的大小及模样匹配，则将大于上述基准亮度值的区域检测为上述球形物体。
4.根据权利要求3所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于，上述触发信号生成部还包括通信模块，该通信模块从位于外部的信息处理装置接收上述CCD线中要被设定为活性CCD线的CCD线的设定信息、上述基准时间间隔、上述基准亮度值及上述球形物体的大小及模样。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于， 上述微处理器在上述CCD线中以预定的间隔将多个CCD线设定为对应于上述第2影像获得区域的上述活性C⑶线。
6.根据权利要求5所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于，若从通过上述多个CXD线中的第一个C⑶线拍摄的数字影像中检测出上述球形物体的时刻和从通过第二个CCD线拍摄的数字影像检测出上述球形物体的时刻之差小于事先设定的基准时间，则上述微处理器将上述基准时间间隔决定为小于或等于根据下面的数学式 A得到的基准时间间隔的最大值的值，若检测出上述球形物体的时刻和从通过第二个CCD线拍摄的数字影像检测出上述球形物体的时刻之差大于事先设定的基准时间，则将上述基准时间间隔决定为大于根据下面的数学式A得到的上述基准时间间隔的最大值的值 [数学式A]在此，dTmax是上述基准时间间隔的最大值，dTmaxl是
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于， 上述基准时间间隔被决定为根据下面的数学式A得到的基准时间间隔的最大值 [数学式A]在此，dTmax是上述基准时间间隔的最大值，dTmaxl是
8.根据权利要求1至4中的任一项所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于， 上述摄影部包括在与上述第1影像获得区域的横方向平行设定的多个列上将上述触发信号生成部作为基准相互面对配置的两对区域摄像机，上述第1触发信号同时提供到上述多个列中配置于第1列的区域摄像机，上述第2触发信号同时提供到上述多个列中配置于第1列的区域摄像机。
9.根据权利要求1至4中的任一项所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于， 上述摄影部包括在与上述第1影像获得区域的横方向平行设定的列上将上述触发信号生成部作为基准相互面对配置的两个区域摄像机，上述第1触发信号及上述第2触发信号同时提供到上述区域摄像机。
10.根据权利要求1至4中的任一项所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于，还包括放出维持预定照度的持续光的照明部。
11.根据权利要求1至4中的任一项所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于，上述信息测定部根据对应于上述第1触发信号的多个数字影像计算在输出上述第1触发信号时球形物体的空间上的位置即第1位置，根据对应于上述第2触发信号的多个数字影像计算在输出上述第2触发信号时球形物体的空间上的位置即第2位置；根据计算出的上述第1位置、第2位置及上述基准时间间隔计算上述球形物体的飞行速度及上述飞行角度。
12.根据权利要求11所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于，上述信息测定部根据对应于上述第1触发信号的多个数字影像掌握被印刷在上述球形物体的表面的标记点的空间上的位置即第1标记点，根据对应于第2触发信号的多个数字影像掌握被印刷在球形物体的表面的标记点的空间上的位置即第2标记点，按事先设定的选择数量选择被印刷在上述球形物体的表面的标记点，并由所选择的标记点形成参照图案数据，在所述参照图案数据中检索具有与按所述选择数量选择上述第1标记点而形成的形状相同形状的参照图案数据即基准参照数据之后，计算出使由上述被选择的第1标记点构成的形状与上述基准参照图案数据的形状匹配的第1变换行列，在上述第2标记点中按所述选择数量选择能形成与上述基准参照数据相同的形状的标记点之后，计算使由上述被选择的第2标记点构成的形状与上述基准参照图案数据的形状匹配的第2变换行列，以上述第1变换行列及上述第2变换行列为基础计算上述球形物体的旋转速度及旋转轴。
13.根据权利要求12所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于，在上述球形物体的表面，上述标记点印刷成由根据上述选择数量选择的标记点构成的形状全部不同。
14.根据权利要求12所述的球形物体的飞行信息测定系统，其特征在于，上述信息测定部在上述第1标记点中选择事先设定的基准数量以上的标记点之后，在被选择的标记点中根据上述选择数量选择标记点来构成多个标记点坐标对，通过分别对上述标记点坐标对计算的上述第1变换行列，在根据上述基准数量选择的标记点中对除了标记点坐标对以外的标记点进行变换后从上述基准参照数据中检索对应的标记点，将使分别与根据上述基准数量选择的标记点对应的基准参照数据的标记点之间的误差为最小的第1 变换行列决定为对应于上述第1触发信号的最终的第1变换行列；在上述第2标记点中选择事先设定的基准数量以上的标记点之后，在被选择的标记点中根据上述选择数量选择标记点来构成多个标记点坐标对，通过分别对上述标记点坐标对计算的上述第2变换行列，在根据上述基准数量选择的标记点中对除了标记点坐标对以外的标记点进行变换后从上述基准参照数据中检索对应的标记点，将使分别与根据上述基准数量选择的标记点对应的基准参照数据的标记点之间的误差为最小的第2变换行列决定为对应于上述第2触发信号的最终的第2变换行列。
15.一种球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，包括(a)若检测出球形物体，则生成第1触发信号而输出的步骤；(b)对于具有预定的面积的第1影像获得区域，对上述第1触发信号分别拍摄多个上述球形物体存在的第1影像的步骤；(C)若从上述第1触发信号的生成时刻经过以上述球形物体的最大飞行速度及最大旋转速度为基础设定的基准时间间隔，则生成第2触发信号而输出的步骤；(d)对于上述第1影像获得区域，对上述第2触发信号拍摄多个上述球形物体存在的第 2影像的步骤；及(e)根据上述第1影像及上述第2影像计算上述球形物体的包含飞行速度、飞行角度、 旋转速度及旋转轴的飞行信息的步骤。
16.根据权利要求15所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，还包括(f)在由构成上述图像传感器的光电变换元件中，存在于相同列的光电变换元件构成的CCD线中，将要执行向数字信号的变换的CCD线设定为与上述第1影像获得区域所包含的带子形状的第2影像获得区域对应的活性CCD线的步骤。
17.根据权利要求16所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，在上述(a)步骤及上述(c)步骤中，对于上述第2影像获得区域拍摄的各影像内，若大于事先设定的基准亮度值的区域的大小及模样与上述球形物体的大小及模样匹配，则将大于上述基准亮度值的区域检测为上述球形物体。
18.根据权利要求17所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，还包括(g)从位于外部的信息处理装置接收上述CCD线中要被设定为活性CCD线的CCD线的设定信息、上述基准时间间隔、上述基准亮度值及上述球形物体的大小及模样的步骤。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，在上述(f)步骤中，在上述CCD线中多个CCD线以预定的间隔设定为上述活性CCD线。
20.根据权利要求19所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，在上述(f)步骤中，若从通过上述多个CXD线中的第一个C⑶线拍摄的数字影像中检测出上述球形物体的时刻和从通过第二个CCD线拍摄的数字影像检测出上述球形物体的时刻之差小于事先设定的基准时间，则将上述基准时间间隔决定为小于或等于根据下面的数学式A得到的基准时间间隔的最大值的值，若检测出上述球形物体的时刻和从通过第二个CCD线拍摄的数字影像检测出上述球形物体的时刻之差大于事先设定的基准时间，则将上述基准时间间隔决定为大于根据下面的数学式A得到的上述基准时间间隔的最大值的值[数学式A]dTmax = min(dTmaxl, dTmax2)在此，dTmax是上述基准时间间隔的最大值，dTmaxl是—(Lv-Dv)议 1 maxlτ/-^max其中，Lv是上述第1影像获得区域的竖方向的长度，Dv是从上述第1影像获得区域的进入分界到通过上述第1触发信号拍摄上述球形物体的时刻，上述球形物体向上述第1影像获得区域的竖方向飞行的距离，并且，Vfflax是根据上述球形物体的最大飞行速度决定的值， 并且，dTmax2是
21.根据权利要求15至18中的任一项所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在上述基准时间间隔被决定为根据下面的数学式A得到的基准时间间隔的最大值 [数学式A]
22.根据权利要求15至18中的任一项所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，在上述(b)步骤中，在与同时接收上述第1触发信号的上述第1影像获得区域的横方向平行设定的多个列中，通过配置于第一列的一对区域摄像机拍摄上述第1影像，在上述(d)步骤中，在与同时接收上述第1触发信号的上述第1影像获得区域的横方向平行设定的多个列中，通过配置于第二列的一对区域摄像机拍摄上述第2影像。
23.根据权利要求15至18中的任一项所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，上述(e)步骤包括(el)从与上述第1信号对应的多个数字影像计算在输出上述第1触发信号时球形物体的空间上的位置即第1位置，根据与上述第2触发信号对应的多个数字影像计算在输出上述第2触发信号时球形物体的空间上的位置即第2位置的步骤；(e2)根据上述计算出的第1位置、第2位置及上述基准时间间隔计算上述球形物体的飞行速度及上述飞行角度的步骤。
24.根据权利要求23所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，上述(e)步骤还包括(e3)根据对应于上述第1触发信号的多个数字影像掌握被印刷在上述球形物体的表面的标记点的空间上的位置即第1标记点，根据对应于上述第2触发信号的多个数字影像掌握被印刷在上述球形物体的表面的标记点的空间上的位置即第2标记点的步骤；(e4)按事先设定的选择数量选择被印刷在上述球形物体的表面的标记点，并由所选择的标记点形成参照图案数据，在所述参照图案数据中检索具有与按所述选择数量选择上述第1标记点而形成的形状相同形状的参照图案数据即基准参照数据之后，计算使由上述选择出的第1标记点构成的形状与上述基准参照图案数据的形状匹配的第1变换行列的步骤；(e5)在上述第2标记点中按所述选择数量选择能形成与上述基准参照数据相同形状的标记点之后，使由上述选择出的第2标记点构成的形状与上述基准参照图案数据形状匹配的第2变换行列的步骤；(e6)以上述第1变换行列及上述第2变换行列为基础计算上述球形物体的旋转速度及旋转轴的步骤。
25.根据权利要求M所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于，在上述球形物体的表面，上述标记点印刷成由根据上述选择数量选择的标记点构成的形状全部不同。
26.根据权利要求M所述的球形物体的飞行信息测定方法，其特征在于， 上述(e4)步骤还包括(e4-l)在上述第1标记点中选择事先设定的基准数量以上的标记点之后，在被选择的标记点中根据上述选择数量选择标记点来构成多个标记点坐标对的步骤；(e4-2)通过分别对上述标记点坐标对计算的上述第1变换行列，在根据上述基准数量选择的标记点中对除了标记点坐标对以外的标记点进行变换后从上述基准参照数据中检索对应的标记点的步骤；(e4-3)将使分别与根据上述基准数量选择的标记点对应的基准参照数据的标记点之间的误差为最小的第1变换行列决定为对应于上述第1触发信号的最终的第1变换行列的步骤；上述(巧)步骤还包括(e5-l)在上述第2标记点中选择事先设定的基准数量以上的标记点之后，在被选择的标记点中根据上述选择数量选择标记点来构成多个标记点坐标对的步骤；(e5-2)通过分别对上述标记点坐标对计算的上述第2变换行列，在根据上述基准数量选择的标记点中对除了标记点坐标对以外的标记点进行变换后从上述基准参照数据中检索对应的标记点的步骤；(e5-3)将使分别与根据上述基准数量选择的标记点对应的基准参照数据的标记点之间的误差为最小的第2变换行列决定为对应于上述第2触发信号的最终的第2变换行列的步骤。
27.—种计算机可读取的记录介质，其特征在于，记录有用于在计算机中执行权利要求 15至18中的任一项所述的球形物体的飞行信息测定方法的程序。
全文摘要
本发明公开一种球形物体的飞行信息测定系统及方法。触发信号生成部若检测出球形物体，则生成第1触发信号而输出，若从第1触发信号的生成时刻经过以上述球形物体的最大飞行速度及最大旋转速度为基础设定的基准时间间隔，则生成第2触发信号而输出。摄影部对于具有预定的面积的第1影像获得区域，分别对第1触发信号及第2触发信号拍摄多个上述球形物体存在的影像。影像获得部将从触发信号生成部输入的第1触发信号及第2触发信号提供到摄影部，分别对应于第1触发信号及第2触发信号，将从摄影部输入的多个影像变换为数字影像进行存储。信息测定部根据多个数字影像计算包含球形物体的飞行速度、飞行角度、旋转速度及旋转轴的飞行信息。
文档编号A63B69/36GK102316940SQ201080007750
公开日2012年1月11日 申请日期2010年2月3日 优先权日2009年2月12日
发明者金贞律 申请人:因吉文有限公司