KR101230346B1 - 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치에 관한 것으로, 제1 모드로 피사체를 촬영하여 영상정보를 획득하는 제1 카메라 및 제2 카메라와 촬영시 섬광을 일으키는 조명부를 포함하는 영상 촬영부; 상기 획득된 영상정보에 기초하여 피사체의 정지 여부를 판단하는 영상 분석부; 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 영상 촬영부의 촬영모드를 제2 모드로 변환하는 모드 변환부; 및 상기 제1 카메라와 제2 카메라가 제2 모드로 영상정보를 획득하도록 제어하는 카메라 제어부를 포함하되, 상기 영상 분석부는 상기 제2 모드로 획득된 영상정보에 기초하여 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 타격감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 스테레오 비전 시스템에 포함된 복수의 카메라로부터 획득한 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득하고, 이를 통해 피사체의 물리적 특성 등을 확인하므로 예측 영상정보의 정확성을 높일 수 있다.

Description

광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 그 장치{A METHOD AND AN APPRATUS FOR PHOTOGRAPHING AN IMAGE IN A STEREO-VISION SYSTEM WITH ADJUSTABLE INTENSITY OF RADIATION}

본 발명은 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 스테레오 비전 시스템에 있어서 복수의 카메라를 이용하여 교차로 영상을 그랩(grab)함으로써, 성능이 낮은 카메라를 이용하여 성능이 높은 카메라의 효과를 얻을 수 있는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 그 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 스테레오 비전 시스템에 있어서 피사체의 물리적 특성에 관한 정보를 획득하기 위해, 복수의 카메라를 이용하여 교차로 영상을 그랩하여 획득한 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득함으로써, 성능이 낮은 카메라를 이용하여 효율적으로 영상을 촬영할 수 있는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 그 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 스테레오 비전 시스템에 있어서 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리에 따라 조명의 광량을 조절함으로써, 상기 거리에 따라 조명의 차이가 발생하더라도 이를 보완하여 피사체의 물리적 특성에 관한 정확한 정보를 획득할 수 있는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 그 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 스테레오 비전 시스템에 있어서 복수의 카메라를 이용하여 교차로 영상을 그랩함으로써, 성능이 낮은 카메라를 이용하여 고속으로 움직이는 피사체를 근접에서 촬영할 수 있는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 그 장치에 관한 것이다.

정지하거나 움직이는 피사체를 촬영함으로써 획득된 영상 정보를 이용하여, 피사체의 물리적 정보(예컨대, 피사체의 속도, 방향, 회전 등)를 획득하는 영상촬영장치가 다수 소개되고 있다.

특히, 최근에는 DSLR(Digital Single Lens Reflex) 등의 디지털카메라를 포함한 영상촬영장치가 대다수의 소비자들에게 널리 사용되고 있으며, 관련 기술의 발달로 성능이 매우 우수하면서 저가인 영상촬영장치가 널리 보급되고 있다.

영상촬영장치의 목적 중에 하나는 획득된 영상 정보로부터 피사체를 찾아내거나 인식하는 것이라 할 수 있는데, 이는 하나의 카메라를 이용해서는 구현될 수 없고 적어도 2개 이상의 카메라가 필요하며 이를 구현하기 위해 이용되는 기술이 스테레오 비전 시스템(SVS; Stereo Vision System)이다.

스테레오 비전 시스템은 인간의 시각체계를 구현하기 위한 컴퓨터 비전의 적용 분야로 좌ㆍ우측으로 구성된 2대의 카메라에 의해 얻어지는 영상 시스템을 의미하며, 이는 산업분야에서 자동차의 자동주차 및 무인 주행 시스템에 이용될 수 있을 뿐만 아니라 운동 경기에서는 선수의 움직임 및 속도 등을 확인하거나 볼(ball)을 이용하는 야구, 골프, 축구 등의 경기에서는 획득된 영상 정보에 기초하여 피사체인 볼의 이동 속도, 방향 등을 확인하는데 이용될 수 있다.

한편, 피사체가 매우 빠른 속도로 이동하거나 피사체와 매우 근접한 거리에서 영상을 촬영할 경우에는, 필름이 카메라의 노출 장치를 통과하여 촬영되는 속도를 나타내는 카메라 속도(camera speed)가 매우 높아야 하나 카메라 속도가 높을 경우, 가격이 매우 비싸지므로 이러한 카메라를 이용하여 스테레오 비전 시스템을 구현하기는 매우 어렵다. 따라서 성능이 낮은 저가의 카메라를 이용하여, 성능이 좋은 카메라와 동일한 스테레오 비전 시스템을 구현할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

또한, 피사체인 공에 매우 근접하여 영상을 촬영할 경우, 영상촬영장치와 피사체의 거리에 따른 미세한 조명의 차이에도 공의 물리적 특성을 정확히 추출할 수 없게 된다. 따라서 영상촬영장치와 피사체의 거리에 따른 조명의 차이를 보완할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

또한, 정지해 있던 피사체가 이동하는 장면을 촬영하는 경우, 예컨대 골프선수가 필드 위에 정지해 있는 공을 타격하는 경우, 야구경기에서 투수가 글러브 속에 있는 야구공을 포수에게 던지는 경우 등과 같은 장면을 촬영하는 경우에는 지속적으로 높은 카메라 속도로 영상을 촬영할 경우, 불필요한 영상을 분석, 저장하게 되므로 시스템의 부하를 증가시킬 수 있다. 따라서 피사체의 상태에 따라 영상촬영장치의 촬영모드를 변환할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

또한, 스테레오 비전 시스템을 이용하여 피사체의 물리적 특성에 관한 정보를 획득하기 위해서는, 복수의 카메라가 시간 동기화하여 피사체의 영상을 그랩하여야 하므로 초고속으로 이동하는 피사체를 근접 촬영하여 피사체의 물리적 특성에 관한 정보를 획득하는 것은 매우 어렵다. 따라서 스테레오 비전 시스템을 구성하는 복수의 카메라가 시간 동기화하여 피사체의 영상을 그랩하지 않더라도 피사체의 물리적 특성에 관한 정보를 획득할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 스테레오 비전 시스템에 이용되는 2개의 카메라가 시간 동기화되지 않고 소정의 시간 차이를 두고 교차로 피사체의 영상을 그랩하여 영상정보를 획득함으로써, 가격이 비교적 저렴한 카메라 속도가 낮은 카메라를 이용하여 성능이 좋은 카메라와 유사한 스테레오 비전 시스템을 구현할 수 있는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 장치의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 영상촬영장치와 피사체까지의 거리에 따라 광량을 조절함으로써, 상기 거리에 따라 발생할 수 있는 조명의 차이에도 불구하고 피사체의 물리적 특성에 관한 정확한 정보를 획득할 수 있는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 장치의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 스테레오 비전 시스템에 포함된 복수의 카메라로부터 획득한 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득하고, 이를 통해 피사체의 물리적 특성 등을 확인할 수 있는 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 장치의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치는, 제1 모드로 피사체를 촬영하여 영상정보를 획득하는 제1 카메라 및 제2 카메라와 촬영시 섬광을 일으키는 조명부를 포함하는 영상 촬영부; 상기 획득된 영상정보에 기초하여 피사체의 정지 여부를 판단하는 움직임 감지부; 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 획득된 영상정보에 기초하여 상기 영상 촬영부로부터 피사체까지의 거리를 나타내는 거리정보를 획득하는 거리정보 획득부; 및 상기 거리정보에 기초하여 상기 조명부의 광량을 조절하는 조명 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 영상 촬영부의 촬영모드를 제2 모드로 변환하는 모드 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 제1 모드는 상기 제1 카메라와 제2 카메라가 시간 동기화하여 피사체의 영상을 그랩하여 영상정보를 획득하고, 상기 제2 모드는 상기 제1 카메라와 제2 카메라가 소정의 시간 차이를 두고 교차로 피사체의 영상을 그랩하여 영상정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 제1 모드는 저속으로 영상을 그랩하고 상기 제2 모드는 고속으로 영상을 그랩하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 카메라 제어부를 더 포함하되, 상기 제1 카메라와 제2 카메라는 상기 카메라 제어부로부터의 제어신호에 따라 제2 모드로 영상정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 제2 모드로 획득된 영상정보에 기초하여 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 타격 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 제1 카메라와 제2 카메라로부터 획득한 영상정보를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어진 것으로 감지된 경우, 타격시점을 확인하여, 타격 시점 전/후의 영상정보를 상기 데이터베이스로부터 추출하여, 상기 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득하는 영상 추정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 영상 추정부는 상기 제1 카메라로부터 획득한 제1 영상 정보 및 제2 영상 정보와 상기 제2 카메라로부터 획득한 제3 영상 정보를 이용하여, 제1 예측 영상 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 제1 영상정보와 제2 영상정보는 상기 제1 카메라로부터 획득한 연속된 프레임의 영상을 나타내고, 상기 제3 영상정보는 제2 카메라부터 상기 제1 영상정보와 제2 영상정보 사이에 획득한 프레임을 나타내는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 타격 시점 전/후의 영상정보 및 상기 예측 영상정보에 기초하여 피사체의 물리적 특성을 획득하는 영상 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 영상 촬영부가 위치한 공간의 조도의 세기를 나타내는 조도정보를 획득하는 조도 획득부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 조명 제어부는 상기 거리정보 및 조도정보에 기초하여 상기 조명부의 광량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스테레오비전 시스템의 영상촬영방법은, 상기 획득된 영상정보에 기초하여 피사체의 정지 여부를 판단하는 단계; 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 획득된 영상정보에 기초하여 영상 촬영부로부터 피사체까지의 거리를 나타내는 거리정보를 획득하는 단계; 및 상기 거리정보에 기초하여 조명부의 광량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 촬영모드를 제2 모드로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 카메라 제어부로부터의 제어신호에 따라 제2 모드로 영상정보를 획득하는 상기 제2 모드로 획득된 영상정보에 기초하여 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어진 것으로 감지된 경우, 타격시점을 확인하여, 타격 시점 전/후의 영상정보를 데이터베이스로부터 추출하여, 상기 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다음과 같은 효과와 이점을 제공한다.

우선, 스테레오 비전 시스템에 이용되는 2개의 카메라가 시간 동기화되지 않고 소정의 시간 차이를 두고 교차로 피사체의 영상을 그랩하여 영상정보를 획득함으로써, 가격이 비교적 저렴한 카메라 속도가 낮은 카메라를 이용하여 성능이 좋은 카메라와 동일한 스테레오 비전 시스템을 구현할 수 있다.

둘째, 피사체의 상태에 따라 촬영모드를 변환함으로써, 시스템의 부하를 줄이고 효율적으로 영상을 촬영할 수 있는 스테레오 비전 시스템을 구현할 수 있다.

셋째, 영상촬영장치와 피사체의 거리에 따라 광량을 조절함으로써, 조명의 차이에도 불구하고 피사체의 물리적 특성을 정확히 획득할 수 있는 스테레오 비전 시스템을 구현할 수 있다.

넷째, 스테레오 비전 시스템에 포함된 복수의 카메라로부터 획득한 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득하고, 이를 통해 피사체의 물리적 특성 등을 확인하므로 예측 영상정보의 정확성을 높일 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다.

도 1은 스테레오 비전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 스테레오 비전 시스템에서 카메라를 설치하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 일반적인 스테레오 비전 시스템에서 카메라에 의해 영상이 그랩되는시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 비전용 영상촬영장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4에 도시된 영상촬영장치의 구체적인 구성 및 추가적인 구성과 각 구성요소들의 기능에 관하여 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리를 측정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치가 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리에 따라 광량을 조절하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치에서 카메라에 의해 영상이 그랩되는 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치를 이용하여 제2 모드로 촬영된 영상을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치를 이용하여 제2 모드로 촬영된 영상을 이용하여 영상을 추정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치를 이용하여 조명부의 광량을 조절하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치를 포함한 가상 골프 시뮬레이션을 위한 센싱장치를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 가상 골프 시뮬레이션을 위한 센싱장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 센싱장치의 타격 감지부에 의해 사용자가 피사체인 볼을 타격하였는지 여부를 감지하는 과정을 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

특히, 본 명세서에서 정보(information)란, 값(values), 파라미터(parameters), 계수(coefficients), 성분(elements) 등을 모두 포함하는 용어로서, 경우에 따라 그 의미는 달리 해석될 수 있으므로 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.

도 1은 스테레오 비전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 1a을 참조하면, 사람이 물체를 입체적으로 인식할 수 있는 것은 오른쪽 눈과 왼쪽 눈이 각각 다른 영상을 인식하기 때문이다. 양안에 의해 얻어진 망막의 영상이 뇌(100)에서 서로 합성됨으로써 얻어지게 되며, 이는 양안에 의해 취득된 영상의 미세한 차에 의해 얻어진다. 이러한 미세한 차이로 취득된 영상이 망막의 시신경을 통해 뇌의 처리 부분에 전달되고, 전달된 전기적 신호는 뇌의 여러 가지 처리 과정을 통해 특징을 찾아내고, 뇌에 기억되어 있는 정보와 비교하여 대상 물체를 인식하게 된다.

도 1b를 참조하면, 사람이 양안을 통해 대상물체를 인식하는 과정을 컴퓨터 비전에 도입한 것이 스테레오 비전 시스템(stereovision system)이다. 따라서 스테레오 비전 시스템은 사람의 눈에 해당하는 카메라(110) 및 사람의 시각체계에 해당하는 컴퓨터(120)를 포함한다.

도 2는 스테레오 비전 시스템에서 카메라를 설치하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 스테레오 비전 시스템에서 카메라를 설치하는 방법은 크게 순차식과 동시식으로 나눌 수 있다. 순차식은 카메라를 동시에 설치하지 않고 하나의 카메라를 이용하여 순서에 따라 영상을 입력하는 방식이다.

한편, 동시식은 두 개의 카메라를 모두 설치하여 동시에 영상을 취득하는 것으로 현재 스테레오 비전 시스템에서 일반적으로 사용하고 있는 방법이다. 동시식은 카메라의 구성에 따라 다시 (a) 평행식(Parallel Camera Setup)과 (b) 교차식(Crossing Camera Setup)으로 나누어지는데, 이는 카메라의 광축을 어떻게 구성하느냐에 따른 분류이다. 평행식은 수직 또는 수평으로 평행한 것을 말하며, 교차식은 카메라의 광축이 일치하는 곳을 만드는 방법으로 사람의 눈 구조와 가깝다.

평행식 설치법은 거리 측정이 용이하다는 장점이 있으나, 입체 영상의 시차 조절 기능이 없어 양질의 입체 영상을 만들 수 없다는 단점을 가지며, 교차식 설치법은 평행식에 비해 고속 움직임을 갖는 물체의 거리 측정이 가능하다는 장점을 갖는다.

도 3은 일반적인 스테레오 비전 시스템에서 카메라에 의해 영상이 그랩되는시퀀스를 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 프레임(frame)을 기준으로, 일반적인 스테레오 비전 시스템에서의 영상의 그랩은 두 대의 다른 카메라에서 찍은 시간 동기화된 영상의 교집합 부분에서 이루어진다.

예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 450fps(frame per second)의 촬영속도를 갖는 두 대의 카메라로 영상을 촬영할 경우, 각 카메라를 통해 초당 450프레임의 영상을 일정하게 획득할 수 있으며, 각 카메라를 통해 획득한 시간 동기화된 영상을 이용하여 촬영된 피사체의 거리, 방향 등을 확인할 수 있다.

그러나 만약 고속의 움직임을 갖는 피사체를 매우 근접하여 촬영하기 위해서는 더 높은 성능을 갖는 카메라가 필요할 수밖에 없으며, 예컨대 900fps의 성능을 갖는 카메라 두 대를 이용하여 피사체를 촬영하여야 한다면, 카메라의 가격 등이 매우 비싸서 스테레오 비전 시스템을 구성하는 것이 어려울 수밖에 없다.

따라서 고속의 움직임을 갖는 피사체를 근접 촬영하기 위해, 고가의 카메라를 사용하지 않고 저가의 카메라를 이용하여 스테레오 비전 시스템을 구성할 수 있는 방법이 요구된다.

또한, 고속의 움직임을 갖는 피사체를 촬영하여 획득한 영상정보에 기초하여 피사체의 물리적 특성에 관한 정보를 획득할 경우, 최대한 근접하여 촬영하여야 더 정확한 정보를 획득할 수 있다. 그러나 고속의 움직임을 갖는 피사체를 근접 촬영할 경우, 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리에 따라 발생하는 미세한 조명의 차이에도 정확한 정보를 획득할 수 없게 된다.

따라서 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리에 따라 발생하는 조명의 차이를 보완할 수 있는 방법이 요구된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 비전용 영상촬영장치의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 5는 도 4에 도시된 영상촬영장치의 구체적인 구성 및 추가적인 구성과 각 구성요소들의 기능에 관하여 나타낸 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스테레오 비전용 영상촬영장치(400)는 영상 촬영부(405), 영상 분석부(410), 제어부(425) 및 영상 처리부(435)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 영상 촬영부(405)는 스테레오 비전 시스템을 구성하기 위해 복수의 카메라(415)와 촬영시 섬광을 일으키는 적어도 하나 이상의 조명을 포함하는 조명부(420)를 포함한다.

도 3을 참조하여 상술한 바와 같이, 일반적인 스테레오 비전용 영상촬영장치는 피사체의 상태와 무관하게 일정한 촬영속도로 하나 이상의 프레임 단위로 시간 동기화하여 연속적으로 피사체의 영상을 촬영하도록 구성되어 있으나, 본 발명에 따른 영상촬영장치(400)는 피사체의 상태에 따라 촬영모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변환하고, 특히 제2 모드에서는 각 카메라가 교차로 피사체의 영상을 촬영하며, 상기 제2 모드로 획득된 영상정보에 기초하여 예측 영상정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제1 모드와 제2 모드는 촬영속도, 그랩시퀀스 등으로 구별된다. 즉, 제1 모드는 촬영속도가 낮고 스테레오 비전 시스템을 구성하는 복수의 카메라(415)가 시간 동기화하여 피사체의 영상을 그랩하며, 제2 모드는 촬영속도가 높고 상기 복수의 카메라(415)가 소정의 시간 차이를 두고 교차로 피사체의 영상을 그랩한다.

만약, 정지해 있는 피사체가 움직이는 장면을 근접하여 촬영할 경우, 피사체가 정지상태에서 움직이기 시작한 시점부터(이하, “플레이(PLAY) 구간”이라 함)는 높은 촬영 속도로 영상을 촬영할 필요가 있지만, 상기 피사체가 움직이기 시작하기 전 시점(즉, 정지상태가 되는 시점) 까지(이하, “레디(READY) 구간”이라 함)는 낮은 촬영 속도로 영상을 촬영하더라도 무방하다.

따라서 예컨대, 450fps의 속도를 갖는 두 대의 카메라로 이루어진 영상촬영장치로 피사체의 움직임을 촬영할 경우, 레디 구간에서는 제1 모드(예컨대, 30fps와 같은 낮은 속도로 시간 동기화하여 피사체의 영상을 그랩)로 영상을 촬영하고, 플레이 구간에서는 제2 모드(예컨대, 첫 번째 카메라(Camera #1)를 이용한 영상의 그랩이 이루어지고 1/900초 후에 두 번째 카메라(Camera #2)를 이용하여 영상을 그랩)로 영상을 촬영한다면, 빠른 속도로 영상을 촬영할 필요가 있는 플레이 구간에서는 450fps의 속도를 갖는 두 대의 카메라를 이용하여 900fps의 속도를 갖는 카메라로 촬영한 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 낮은 속도로 영상을 촬영하더라도 무방한 레디 구간에서는 불필요하게 많은 영상을 촬영함으로써 발생하는 시스템의 부하를 줄일 수 있다.

영상 분석부(410)는 영상 촬영부(405)로부터 획득한 영상에 기초하여, 피사체의 정지 여부를 판단하고, 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 영상 촬영부(405)로부터 피사체까지의 거리를 나타내는 거리정보를 획득한다.

제어부(425), 더 구체적으로는 조명 제어부(430)는 상기 거리정보에 기초하여 상기 조명부(420)의 광량을 조절한다.

또한, 제어부(425)는 상기 영상 분석부(410)의 판단결과, 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 영상 촬영부(405)가 제2 모드로 영상을 그랩하도록, 즉 상기 카메라(415)가 빠른 속도로 소정의 시간 차이를 두고 교차로 피사체의 영상을 그랩하도록 제어하는 한편, 상기 카메라(415)가 영상을 그랩할 때 조명부(420)가 동작할 수 있도록 제어하는 역할을 수행한다.

상기 제2 모드로 영상을 촬영하는 경우에는, 서로 다른 위치에서 피사체를 촬영하기 때문에 촬영된 영상으로부터 3D 정보를 추출하기 위해서는 각 카메라의 앞/뒤 영상을 추출하여 중간의 빈 영상을 추정하는 과정이 추가적으로 요구된다.

도 5를 참조하여 도 4에 도시된 영상촬영장치(400)에 관한 구체적인 구성과 각 구성요소의 기능에 관하여 설명한다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 영상촬영장치(400)에서 정보의 흐름은 제1 모드에서는 영상 촬영부(405) -> 영상 분석부(410) -> 모드 변환부(460) -> 제어부(425)의 순서로 이루어지며, 제2 모드에서는 영상 촬영부(405) -> 영상 분석부(410) -> 영상 추정부(455) -> 영상 처리부(435)의 순서로 이루어진다.

제어부(440)는 카메라 제어부(440) 및 조명 제어부(430)를 포함하여 복수의 카메라(415) 및 조명부(420)를 제어한다.

영상 촬영부(405)는 카메라 제어부(440)의 신호에 따라 제1 모드 또는 제2 모드로 영상을 그랩하며, 조명부(420)는 조명 제어부(430)의 신호에 따라 복수의 카메라(415)가 영상을 그랩하는 속도에 맞춰 조명을 제공한다.

영상 분석부(410)는 영상 촬영부(405)가 제1 모드로 획득한 영상정보에 기초하여 피사체의 정지 여부를 판단하는 움직임 감지부(465)와 영상 촬영부(405)가 제2 모드로 획득한 영상정보에 기초하여 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 타격 감지부(470)를 포함한다.

움직임 감지부(465)의 판단결과, 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 모드 변환부(460)는 영상 촬영부(405)의 촬영모드를 제1 모드에서 제2 모드로 변환하며, 카메라 제어부(440)는 모드 변환부(460)의 신호에 따라 영상 촬영부(405)가 제2 모드로 영상을 촬영하도록 제어한다.

또한, 움직임 감지부(465)의 판단결과, 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 거리정보 획득부(445)는 영상 촬영부(405)로부터 피사체까지의 거리를 나타내는 거리정보를 획득하고, 조도 획득부(450)는 영상 촬영부(405)가 위치한 공간의 조도의 세기를 나타내는 조도정보를 획득하며, 조명 제어부(430)는 상기 거리정보 또는 조도정보에 기초하여 상기 조명부(420)의 조도를 조절한다.

촬영 모드가 제2 모드로 변환된 경우, 카메라 제어부(440)는 450fps의 속도를 갖는 두 대의 카메라에 있어, 첫 번째 카메라(Camera #1)를 이용한 영상의 그랩이 이루어지고 1/900초 후에 두 번째 카메라(Camera #2)를 이용한 영상의 그랩이 이루어지도록 제어하고, 조명 제어부(430)는 900fps의 속도로 카메라가 영상을 촬영할 수 있는 광학적 환경이 제공되도록 조명부를 제어할 수 있다.

또한, 카메라 제어부(440)의 신호에 따라 영상 촬영부(405)는 제2 모드로 영상정보를 획득한다. 즉, 영상 촬영부(405)의 제1 카메라(예컨대, 좌측에 위치한 카메라) 및 제2 카메라(예컨대, 우측에 위치한 카메라)는 소정의 시간 차를 두고 교차로 영상을 촬영하여 영상 정보를 획득한다. 그러나 상술한 바와 같이, 상기 제2 모드로 획득된 영상 정보는 시간 동기화하여 촬영된 영상에 관한 정보가 아니므로(즉, 상기 제1 카메라 및 제2 카메라를 통해 획득된 영상 정보는 교집합이 발생하지 않음), 해당 영상 정보를 기초로 3D 정보와 같은 피사체의 물리적 특성에 관한 정보를 획득할 수 없다.

정지해 있는 피사체가 움직이는 장면을 촬영하여, 상기 피사체의 이동 속도, 방향, 회전 등의 물리적 정보를 획득하기 위해서는 피사체가 정지상태에서 움직이기 시작한 시점(예컨대, 사용자의 타격에 의해 피사체가 움직인 경우에는 “타격시점”으로 볼 수 있음) 전/후의 영상 정보를 획득할 필요가 있다.

타격 감지부(470)는 상기 제2 모드로 획득된 영상정보에 기초하여 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하고, 영상 추정부(455)는 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어진 경우, 타격시점을 확인하여 타격시점 전/후의 영상정보를 영상 촬영부(405) 또는 데이터베이스(미도시)로부터 획득하여, 상기 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득한다.

구체적으로는, 영상 추정부(455)는 상기 제1 카메라로부터 획득한 제1 영상 정보 및 제2 영상 정보와 상기 제2 카메라로부터 획득한 제3 영상 정보를 이용하여 제1 예측 영상정보를 획득한다.

한편, 상기 제1 영상정보와 제2 영상정보는 상기 제1 카메라로부터 획득한 연속된 프레임의 영상을 나타내고, 상기 제3 영상정보는 제2 카메라로부터 상기 제1 영상정보와 제2 영상정보 사이에 획득한 프레임의 영상을 나타낸다. 영상 추정부(455)가 예측 영상정보를 획득하는 과정에 관한 상세한 설명은 도 10을 참조하여 후술한다.

본 발명에 따른 영상촬영장치는 영상 촬영부(405)에 의해 촬영된 전기적인 영상신호를 디지털화하는 그래버(미도시) 및 영상 촬영부(405)로부터 획득한 영상 정보 및 영상 추정부(455)로부터 획득한 예측 영상정보를 저장하는 데이터베이스(미도시)를 추가적으로 포함할 수 있다.

영상 처리부(435)는 영상 촬영부(405)로부터 획득한 영상 정보, 영상 추정부(455)로부터 획득한 예측 영상정보 또는 데이터베이스에 저장된 정보를 이용하여 피사체의 물리적 특성에 관한 정보 등을 획득한다. 예컨대, 영상 촬영부(405)를 이용하여 움직이는 피사체를 촬영한 경우, 영상 처리부(435)는 상기 정보를 이용하여 해당 피사체까지의 거리, 피사체의 속도 및 방향 등에 관한 정보를 획득할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리를 측정하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치가 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리에 따라 광량을 조절하는 과정을 나타내는 도면이다.

도 6a를 참조하면, 평행식 스테레오 카메라에 있어서 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리(H)는 [수학식 1]로부터 구할 수 있다.

도 6b를 참조하면, 교차식 스테레오 카메라에 있어서 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리(H)는 [수학식 2]로부터 구할 수 있다.

도 7을 참조하면, 영상촬영장치(400)(구체적으로는, 영상 촬영부)로부터 피사체까지의 거리(d1, d2)에 따라 조명의 광량이 조절될 수 있음을 보여주고 있다. 상기 거리(d1, d2)와 조명의 광량은 비례적으로 증가하거나 거리(d1, d2)에 따른 최적화된 조명의 광량을 설정하도록 구성될 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 각 프레임에서 첫 번째 카메라(camera #1)와 두 번째 카메라(camera #2)가 시간 동기화하여 일정하게 빠른 속도로 영상을 촬영할 경우, 불필요하게 촬영되는 영상이 증가하여 시스템의 부하를 증가시킨다.

본 발명은 피사체의 정지 여부에 따라 영상 촬영부의 촬영모드를 변환함으로써 효율적으로 영상을 촬영할 수 있는 방법을 제안한다. 이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치의 동작에 대해 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치에서 카메라에 의해 영상이 그랩되는 시퀀스를 나타내는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치(400)는 피사체의 정지 여부를 기준으로 레디 구간과 플레이 구간으로 나눠서 레디 구간에서는 제1 모드로 영상을 촬영하고, 플레이 구간에서는 제2 모드로 영상을 촬영하는 것을 특징으로 한다.

즉, 레디 구간에서는 저속으로(예컨대, 30fps의 촬영속도) 시간 동기화하여 영상을 그랩하고, 플레이 구간에서는 고속으로(예컨대, 450fps의 촬영속도) 복수의 카메라가 소정의 시간 차이를 두고 교차로 피사체의 영상을 그랩하여 영상정보를 획득한다.

N fps(frame per second) (N > 0, 여기서, N은 카메라 속도를 의미함)의 성능을 갖는 두 대의 카메라를 이용하여 영상을 촬영할 경우, 레디 구간에서는 낮은 속도로 일정하게 영상을 그랩하고, 플레이 구간에서는 첫 번째 카메라(camera #1)가 작동한 후 1/2N초 후에 두 번째 카메라(camera #2)가 작동하도록 구성을 한다. 이 경우, 2N fps의 성능을 갖는 카메라를 이용하여 영상을 촬영하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 레디 구간과 플레이 구간에서 촬영모드를 제1 모드와 제2 모드로 나눠서 영상을 촬영할 경우, 불필요한 영상을 촬영함으로써 시스템의 부하가 증가하는 것을 막거나 줄일 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치를 이용하여 제2 모드로 촬영된 영상을 나타내는 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치(400)를 이용하여 상술한 제2 모드로 촬영된 영상은 첫 번째 카메라(camera #1)와 두 번째 카메라(camera #2)가 교차로 영상을 획득한다.

이 경우, 두 카메라의 영상의 교집합 부분이 발생하지 않으므로, 피사체의 3D 정보 등을 획득하는 것이 불가능하다. 따라서 교차로 획득된 영상을 이용하여 각 카메라의 획득된 영상 사이의 영상을 획득하는 과정이 필요하다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치를 이용하여 제2 모드로 촬영된 영상을 이용하여 영상을 추정하는 방법을 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 영상촬영장치(400)를 이용하여 제2 모드로 촬영된 영상은 두 대의 카메라를 이용하여 교차로 영상을 그랩하기 때문에 직접적으로 시간 동기화된 영상을 획득할 수 없다.

따라서 도 10에 도시된 바와 같이, 첫 번째 카메라(camera #1)의 첫 번째 프레임에서 획득한 영상(frame #1_1)과 두 번째 프레임에서 획득한 영상(frame #1_2)을 이용하여 첫 번째 예측된(Predicted) 영상(P_frame #1_1)을 획득할 수 있고, 동일한 방식으로 첫 번째 카메라(camera #1)의 두 번째 프레임에서 획득한 영상(frame #1_2)과 세 번째 프레임에서 획득한 영상(frame #1_3)을 이용하여 두 번째 예측된 영상(P_frame #1_2)을 획득할 수 있다.

한편, 상술한 방법을 이용하여, 고속으로 움직이는 피사체(예컨대 골프경기에서 골프공의 움직임, 야구경기에서 야구공의 움직임 등)의 영상을 추정할 경우에는, 골프공 또는 야구공의 속도, 방향, 회전 등을 예측하는 것이 매우 어려우며 그 정확성이 매우 낮을 수 밖에 없다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치(400)는 예측된 영상의 정확성을 높이기 위해, 첫 번째 카메라(camera #1)의 첫 번째 프레임에서 획득한 영상(frame #1_1)과 두 번째 프레임에서 획득한 영상(frame #1_2) 뿐만 아니라 두 번째 카메라(camera #2)의 첫 번째 프레임에서 획득한 영상(frame #2_1)을 포함하는 3개의 영상을 이용하여 첫 번째 예측된 영상(P_frame #1_1)을 획득한다.

즉, 도 2a의 평행식 스테레오 카메라인 경우, 첫 번째 카메라(camera #1)를 이용하여 촬영한 영상과 두 번째 카메라(camera #2)를 이용하여 촬영한 영상은 x, y, z좌표 상에서 두 개의 좌표값이 동일하며, 도 2b의 교차식 스테레오 카메라인 경우, 한 개의 좌표값이 동일하다. 따라서 상술한 바와 같이 두 개의 영상(frame #1_1, frame #1_2)을 이용하는 것보다는 세 개의 영상(frame #1_1, frame #1_2, frame #2_1)을 이용하는 것이 예측된 영상(P_frame #1_1)의 정확성을 높일 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치(400)에서 세 개의 영상을 이용하여 영상을 예측하는 것은 다양한 방법을 이용하여 구현이 가능하다. 예컨대, 이전 영상과 현재 영상의 차를 이용하거나, 하나의 영상을 블록으로 나누어 피사체의 움직임을 통해 영상을 추정하는 방법 등을 이용할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 방법 이외에 영상을 추정하는 본 발명의 영상촬영장치에 대해 이해할 수 있을 것이다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치를 이용하여 조명부의 광량을 조절하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 먼저 제1 모드로 피사체를 촬영하여 영상정보를 획득하고(S1100), 상기 영상정보에 기초하여 피사체의 정지여부를 판단한다(S1110).

판단 결과, 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우(S1120), 상기 영상정보에 기초하여 영상촬영장치로부터 피사체까지의 거리를 나타내는 거리정보를 획득하고(S1130), 피사체가 정지된 것으로 판단되지 않은 경우(S1120), 상기 영상정보에 기초하여 피사체의 정지여부를 다시 판단한다(S1110). 이어, 상기 거리정보에 기초하여 조명부의 광량을 조절한다(S1140).

전술한 것처럼, 본 발명에 따른 영상촬영장치는 다양한 산업분야 및 스포츠 분야 등에 이용될 수 있다. 이하에서는, 본 발명에 따른 영상촬영장치를 이용하여 가상 골프 시뮬레이션을 위한 센싱장치를 구현한 본 발명의 일실시예를 설명한다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 영상촬영장치를 포함한 가상 골프 시뮬레이션을 위한 센싱장치를 나타내고, 도 13은 도 12에 도시된 가상 골프 시뮬레이션을 위한 센싱장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

일반적으로, 가상 골프 시뮬레이션을 위해서는 사용자가 볼을 타격하는 것을 센싱하기 위한 센싱장치(1200)와, 가상의 골프코스에 관한 영상을 구현하며 상기 센싱장치(1200)의 센싱 결과에 따라 가상의 골프코스에서 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상을 제공하도록 하여 가상 골프 시뮬레이션을 진행하는 시뮬레이터(미도시)를 포함하도록 구성된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 가상 골프 시뮬레이션 장치는, 소정 크기의 공간을 제공하는 골프 부스의 바닥에 사용자가 골프 스윙을 할 수 있는 타석(1220)이 마련되고, 상기 타석(1220)의 일측에는 타격매트(1225)가 마련되어 사용자는 타석(1220)에서 타격매트(1225)에 놓인 볼을 골프 스윙에 의해 타격할 수 있도록 하며, 전방에는 스크린이 마련되어 시뮬레이터로부터 영상 정보를 받은 영상출력을 위한 장치가 스크린 상에 영상을 투영시키도록 구성될 수 있다.

도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 센싱장치(1200)는 복수개의 카메라(1205, 1210)와 조명부(1215)를 포함하는 영상 촬영부(1230) 및 상기 영상 촬영부(1230)로부터 촬영한 영상을 처리하여 움직이는 볼의 물리적 특성을 추출하는 센싱 처리부(1235) 및 센싱 처리부(1235)로부터 센싱 결과에 따른 정보 및 영상정보를 전달받아 가상의 골프코스에 관한 영상이나 가상의 골프코스에서 펼쳐지는 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상 등을 구현하기 위한 소정의 영상 처리를 하는 영상 처리부(1285), 상기 영상 처리부(1285)로부터 전달받은 영상 정보를 스크린 상에 출력하여 사용자가 볼 수 있도록 하는 영상 출력부(1290), 영상 촬영부(1230)로부터 획득한 영상 정보 등을 저장하는 데이터베이스(1295) 및 상기 영상 처리부(1285), 영상 출력부(1290) 및 데이터베이스(1295) 등의 동작을 제어하는 영상 제어부(1280)를 포함한다.

영상 촬영부(1230)는 시간 동기화된 두 개의 카메라를 포함하여 스테레오 비전 시스템을 구성할 수도 있으나 저가의 카메라를 이용하여 고속으로 움직이는 골프공을 가까이에서 촬영하여 볼의 물리적 특성(예컨대, 볼의 속도, 볼의 이동 방향, 볼의 회전 등)을 추출하기 위해서는 상술한 바와 같이 교차로 두 개의 카메라를 이용하여 영상을 스냅하도록 구성될 수 있다.

센싱 처리부(1235)는 상기 영상 촬영부(1230)를 통해 획득한 영상을 프레임 단위로 순차적으로 입수하여 수집하는 그래버(1255), 상기 그래버(1255)로부터 전송되는 영상을 전달받아 피사체의 정지 여부를 판단하는 움직임 감지부(1300), 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 영상 촬영부(1230)로부터 피사체까지의 거리를 나타내는 거리정보를 획득하는 거리정보 획득부(1320), 상기 거리정보에 기초하여 조명부(1215)의 광량을 조절하는 조명 제어부(1250), 피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 영상 촬영부(1230)의 촬영모드를 제2 모드로 변환하는 모드 변환부(1310), 상기 그래버(1255)로부터 전송되는 영상을 전달받아 처리함으로써 타격 준비 완료 여부 및 사용자에 의해 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 타격 감지부(1260), 상기 타격 감지부(1260)에 의해 타격이 감지된 경우, 타격 시점을 확인하여 타격 시점 전/후의 영상정보를 상기 데이터베이스(1295)로부터 추출하여, 상기 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득하는 영상 추정부(1265), 상기 타격 시점 전/후의 영상정보 및 상기 예측 영상정보에 기초하여 피사체인 볼의 물리적 특성을 추출하는 볼 영상 처리부(1270) 및 상기 영상 촬영부(1230)로부터 획득한 영상 정보 및 영상 추정부(1265)로부터 획득한 예측 영상정보를 서로 매칭하여 영상 촬영부(1230) 내의 각각의 카메라에 대한 2차원 정보를 3차원 정보로 변환하거나, 반대로 복수개의 카메라에 대한 정보를 서로 매칭하여 추출한 3차원 정보를 2차원 정보로 역변환하는 변환부(1275)를 포함하여 구성된다.

영상 처리부(1285)는 가상의 골프코스에 관한 영상이나 가상의 골프코스에서 펼쳐지는 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상 등을 구현하기 위한 소정의 영상 처리를 수행하며, 영상 출력부(1290)는 상기 영상 처리부(1285)로부터 전달받은 영상 정보를 스크린 상에 출력하여 사용자가 시각적으로 인식할 수 있도록 하며, 데이터베이스(1295)는 센싱장치(1200)와 관련된 모든 데이터를 저장한다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 센싱장치의 타격 감지부에 의해 사용자가 피사체인 볼을 타격하였는지 여부를 감지하는 과정을 나타낸 도면이다.

도 14a에 도시된 바와 같이, 타격 감지부(1260)는 여러 프레임의 소스 영상에서 타격 영역을 설정하여 분리한 후 그로부터 볼을 찾는데, 일반적으로는 타격매트(1225)에 해당하는 영역을 타격영역으로 설정한다. 이처럼, 타격영역을 분리하여 그 안에서만 볼을 찾음으로써 소스 영상 전체에서 볼을 찾는 것보다 훨씬 빠르고 정확하게 볼을 찾을 수 있다.

타격 감지부(1260)가 볼을 찾는 과정은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예컨대 볼에 대한 기준 이미지로서 미리 설정되어 저장된 볼 템플릿과 타격영역 내에 존재하는 특정 객체가 서로 유사한 정도를 분석하여 일정 수준 이상으로 유사한 경우에는 상기 특정 객체를 볼로 판단할 수 있다.

도 14b에 도시된 바와 같이, 감지된 볼을 중심으로 볼 하나 정도가 여유 있게 포함될 수 있는 정도의 소정 크기의 감지영역(1400)을 설정하고, 상기 감지영역(1400) 내에 볼이 존재하는지 여부를 통해 사용자가 타격을 했는지 여부를 판단할 수 있다.

즉, 도 14b에 도시된 상태에서 도 14c에 도시된 바와 같이 감지영역(1400) 내에 볼이 존재하지 않게 된 것을 감지함으로써 사용자가 타격을 했는지 여부를 판단할 수 있다. 타격 감지부(1260)가 피사체인 볼이 사용자에 의해 타격이 이루어진 것으로 감지한 경우, 타격 감지부(1260)는 감지된 시점 이전에 입수된 복수 프레임의 영상을 조사하여 볼이 움직이기 시작한 정확한 시점, 즉 임팩트 시점을 파악하고, 임팩트 시점 전/후의 복수 프레임의 영상 정보를 데이터베이스(1295)에 저장하는 한편, 영상 추정부(1265)로 전송하고 영상 추정부(1265)는 상기 영상 정보를 기초로 예측 영상정보를 획득한다.

볼 영상 처리부(1270)는 타격 감지부(1260)로부터 전송받은 임팩트 시점 전/후의 영상정보와 영상 추정부(1265)로부터 전송받은 예측 영상정보에 기초하여 운동하는 볼의 속도, 방향, 회전 등을 포함하는 볼의 물리적 특성 정보를 산출한다.

상기 볼 영상 처리부(1270)를 통해 획득된 볼의 물리적 특성 정보는 시뮬레이터(미도시)로 전달되고, 시뮬레이터는 이를 기초로 가상의 골프코스에서 볼이 이동하는 시뮬레이션 영상을 영상 출력부(1290)를 통해 출력함으로써 가상 골프 시뮬레이션이 진행된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 스테레오 비전 시스템에 이용되는 2개의 카메라가 시간 동기화되지 않고 소정의 시간 차이를 두고 교차로 피사체의 영상을 그랩하여 영상정보를 획득함으로써, 가격이 비교적 저렴한 카메라 속도가 낮은 카메라를 이용하여 성능이 좋은 카메라와 유사한 스테레오 비전 시스템을 구현할 수 있는 스테레오비전 시스템의 영상촬영방법 및 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 피사체의 상태에 따라 촬영모드를 변환함으로써, 시스템의 부하를 줄이고 효율적으로 영상을 촬영할 수 있는 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 영상촬영장치와 피사체의 거리에 따라 광량을 조절함으로써, 조명의 차이에도 불구하고 피사체의 물리적 특성을 정확히 획득할 수 있는 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 스테레오비전 시스템에 포함된 복수의 카메라로부터 획득한 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득하고, 이를 통해 피사체의 물리적 특성 등을 확인할 수 있는 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법 및 장치를 제공할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (17)

1. 피사체를 동시에 촬영하는 제1 모드로 피사체를 촬영하여 영상정보를 획득하는 제1 카메라 및 제2 카메라와 촬영시 섬광을 일으키는 조명부를 포함하는 영상 촬영부;
   상기 획득된 영상정보에 기초하여 피사체의 정지 여부를 판단하는 움직임 감지부;
   피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 영상 촬영부의 촬영모드를 상기 제1 카메라와 제2 카메라가 교차로 피사체를 촬영하는 제2 모드로 변환하는 모드 변환부;
   피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 획득된 영상정보에 기초하여 상기 영상 촬영부로부터 피사체까지의 거리를 나타내는 거리정보를 획득하는 거리정보 획득부; 및
   상기 거리정보에 기초하여 상기 조명부의 광량을 조절하는 조명 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 모드는 상기 제1 카메라와 제2 카메라가 시간 동기화하여 피사체의 영상을 그랩하여 영상정보를 획득하고, 상기 제2 모드는 상기 제1 카메라와 제2 카메라가 소정의 시간 차이를 두고 교차로 피사체의 영상을 그랩하여 영상정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 모드는 저속으로 영상을 그랩하고 상기 제2 모드는 고속으로 영상을 그랩하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   카메라 제어부를 더 포함하되,
   상기 제1 카메라와 제2 카메라는 상기 카메라 제어부로부터의 제어신호에 따라 제2 모드로 영상정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2 모드로 획득된 영상정보에 기초하여 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 타격 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제1 카메라와 제2 카메라로부터 획득한 영상정보를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어진 것으로 감지된 경우, 타격시점을 확인하여, 타격 시점 전/후의 영상정보를 상기 데이터베이스로부터 추출하여, 상기 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득하는 영상 추정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 영상 추정부는 상기 제1 카메라로부터 획득한 제1 영상 정보 및 제2 영상 정보와 상기 제2 카메라로부터 획득한 제3 영상 정보를 이용하여, 제1 예측 영상 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 영상정보와 제2 영상정보는 상기 제1 카메라로부터 획득한 연속된 프레임의 영상을 나타내고, 상기 제3 영상정보는 제2 카메라부터 상기 제1 영상정보와 제2 영상정보 사이에 획득한 프레임을 나타내는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
    
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 타격 시점 전/후의 영상정보 및 상기 예측 영상정보에 기초하여 피사체의 물리적 특성을 획득하는 영상 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 촬영부가 위치한 공간의 조도의 세기를 나타내는 조도정보를 획득하는 조도 획득부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조명 제어부는 상기 거리정보 및 조도정보에 기초하여 상기 조명부의 광량을 조절하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영장치.
    
14. 제 1 카메라와 제 2 카메라가 피사체를 동시에 촬영하는 제1 모드로 피사체를 촬영하여 영상정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 영상정보에 기초하여 피사체의 정지 여부를 판단하는 단계;
    피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 촬영모드를 상기 제1 카메라와 제2 카메라가 교차로 피사체를 촬영하는 제2 모드로 변환하는 단계
    피사체가 정지된 것으로 판단된 경우, 상기 획득된 영상정보에 기초하여 영상 촬영부로부터 피사체까지의 거리를 나타내는 거리정보를 획득하는 단계; 및
    상기 거리정보에 기초하여 조명부의 광량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법.
    
15. 삭제
16. 제 14 항에 있어서,
    카메라 제어부로부터의 제어신호에 따라 제2 모드로 영상정보를 획득하는 단계; 및
    상기 제2 모드로 획득된 영상정보에 기초하여 피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어졌는지 여부를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법.
    
17. 제 16 항에 있어서,
    피사체가 사용자에 의해 타격이 이루어진 것으로 감지된 경우, 타격시점을 확인하여, 타격 시점 전/후의 영상정보를 데이터베이스로부터 추출하여, 상기 영상정보를 기초로 예측 영상정보를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광량 조절이 가능한 스테레오 비전 시스템의 영상촬영방법.
    

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