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영상 기반 회전 골프공 무게중심 검출 시스템
A Visual Detecting System for The Rotation Axis of Golf Ball 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.14 no.2, 2019년, pp.411 - 416  

현웅근 (호남대학교 전자공학과)

초록
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본 연구에서는 딤플공의 회전축을 찾아가는 상태를 측정하는 영상 기반 시스템을 개발였다. 일부 골프공은 제조과정에서의 불량 및 공을 치면서 발생하는 볼표면의 스크래치에 의해서 회전축이 틀어진다. 이렇게 흠이있는 골프공은 드라이브샷등에 의해 비행하는 과정중에 슬라이스 등의 원인이 된다. 딤플 골프공은 아이언이나 드라이버로 타격시 회전 및 직선운동을 이루며 진행을 하며 회전은 일정한 시간이 지나면 일정한 축을 중심으로 진행되는 바, 회전중심을 찾아가는 과정에서 슬라이스등이 진행된다. 만일 볼을 타격하는 시점부터 고유 회전축에 일치시켜 타격한다면 골프샷의 오차가 줄어든다. 본 논문에서는 골프공의 수렴회전축을 찾는 시스템을 영상 시스템으로 개발하였으며, 실험을 통해 시스템 개발의 타당성을 입증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we describe a measurement system based on vision for detecting the rotation axis of dimpled golf ball. Some golf balls have wrong rotation axis owing to bad production and scratch. A flying golf ball makes sliced or curved motion mainly to owing the wrong rotation axis of golf ball. D...

주제어

#골프 공   #딤플 공   #회전축   #영상 기반 검사 장치  

표/그림 (13)

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 비선형성 골프공의 운동성 분석 및 예측을 위한 영상 기반 회전골프공 중심 측정 장치를 개발하였다. 본 시스템은 수렴된 회전축을 갖는 회전골프공의 영상 매칭 방법에 의해 골프공의 회전 상태, 시간 등을 측정하는 시스템을 개발하였다. 영상의 전처리로써 원 영상을 Green plane filtering 처리하였으며, 영상 매칭 시간의 단축을 위하여 화면의 특정영역 ROI을 선정하여 검색시간을 단축하였다.
  • 또한 딤플에 의해 강하게 회전 하는 바 중심이 틀어져 있는 볼은 회전축이 흔들 리면서 진행하다가 회전축이 일정하게 축의중심을 잡아가면서 진행한다[5]. 본 연구에서는 딤플공의 회전축을 찾아가는 상태를 측정하는 영상 기반 시스템을 개발한다. 공기압으로 골프공을 부양시키면 표면에 딤플이 있는 골프공은 자이로의 원리에 의해 강하게 회전하면서 부양하고 47g의 골프공 무게에 의해 일정 높이에서 정지하면서 무게중심 회전축을 중심으로 일정하게 회전하게 된다[6].
  • 영상 거리 및 형태 분석시스템은 이동물체를 측정용으로 개발되어 진 바가 있다[7-10]. 본 장치는 영상 시스템을 기반으로 하여 공기 중으로 부양하면서 회전하는 골프공이 고정된 회전축의 인지 및 검출 시간을 측정하는 시스템이다.
  • 영상 관련 모든 처리, 검출 및 판단은 33msec 이내에 이루어 졌다. 이로써 골프공 회전 구동 및 밸런싱 측정 기술, 회전 골프공의 밸런싱 분석 관련 자동화기기 개발 및 개발 노하우 보유를 확보 하였다.

가설 설정

  • 본 연구에서 사용한 패턴매칭은 8-bit 그레이 레벨 (Gray level) 기반 매칭이므로 RGB 배열 값으로 얻어지는 원본 이미지를 변형하여야 한다. 이에 대해 필요한 영상 변환 작업이 크게 두 가지의 경우가 있는바 이는 그림 6에서의 (a)RGB 방법과 (b)HSL 방법이 있다. RGB방법은 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 각각의 세 가지의 색중에 선택한 색을 제외한 나머지 색의 값을 0으로 만들어 이미지 변환을 하는 방법이고, HSL 방법은 색조(Hue), 채도(Saturation), 명도 (Luminance) 값의 따라 이미지를 변환하는 방법이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
이미지 매칭의 성공 기준은 무엇인가? 본 연구에서는 기준 이미지를 직접 저장경로에 저장을 시켜두는 방식으로 진행됨으로 매칭의 대상인 기준 이미지를 저장경로에서 가져와 실시간 영상에 설정 된 ROI내에서 매칭 작업을 수행한다. 이미지 매칭의 성공은 검출된 이미지 범위내에서 기준이미지 픽셀과 80%일치하면 성공으로 판단하였다. 그림 9에서 안의 작은 블록(붉은색 블록)이 검출된 이미지 범위 블록이다.
선 처리 방식을 선택할 때에 고려한 내용은 무엇인가? Green plane은 Blue와 가까운 가시광선이지만 Blue plane보다는 좀 더 어두운 환경에 용이하다 볼 수 있다. 위 연구는 실내에서 조명을 이용하여 밝기를 조절한 환경에서 진행되는 것을 고려하여 필터링 실험을 한 결과 Green plane이 이미지의 뚜렷함과 이미지 밝기 면에서 가장 적합하다.
패턴 매칭이란 무엇인가? 패턴 매칭이란 원본 이미지에 매칭 시키려는 대상의 기준 이미지를 찾는 방법이다. 본 연구에서는 기준 이미지를 직접 저장경로에 저장을 시켜두는 방식으로 진행됨으로 매칭의 대상인 기준 이미지를 저장경로에서 가져와 실시간 영상에 설정 된 ROI내에서 매칭 작업을 수행한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (10)

  1. J. Sohn, "Kinetic Analysis of Golf Fat Shot," Journal of Korea Contents Association, vol.13, no.10, 2014, pp. 523-532. 

  2. J. Choi, W. Jeon, and H. Choi, "Role of Dimples on Golf Ball," Proceedings of the KSME 2005 Spring Conference, 2005, November, Seoul, KOREA, pp.540-544. 

  3. O. Ryou and Y. Byun, "Biomechanical Analysis of Low Trajectory at Golf Driver Swing," Journal of Sports Science, vol.23, no.4, 2014, PP.1397-1408. 

  4. K. Shim, Y. Kang, and S. Kim, Biomechanical Analysis of Putting Distances in Golf," Journal of Sports Science, vol.23, no.1, 2014, pp.1409-1419. 

  5. C. Daish,"The optimum loft of a driver, " Journal of Physics vol. 69, no. 5, 2001, pp. 563-568. 

  6. A. penner., "The run of golf ball," Journal of Physics, vol. 80. 2002, pp.931-940. 

  7. J. Park,"Smoke Detection Based on RGB-Depth Camera in Interior," J. of The Korea Institute of Electronic Communication Sciences, 2014, vol.9, no.2, pp.155-160. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. K. Kim, S. Lee, and S. Yoon, "Design of the recognition and position estimation system for a golf ball collecting robot," SCTA, KwangJu, 2012, pp. 104-106. 

  9. K. Kim,"Optimal Structures of a Neural Network Based on OpenCV for a Golf Ball Recognition,"J. of The Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol.10 no.2, 2015, pp.267-274. 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. J. Zhu, J. Chong, and K. Kim, "The Recognition and Distance Estimation of a Golf Ball using a WebCam," J. of The Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol.8, no.12, 2013, pp.1833-1839. 

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