[논문]스마트 홈플레이트 : 스트라이크 존 판단

손수진; 오나연; 이성원; 서동만

[국내논문] 스마트 홈플레이트 : 스트라이크 존 판단
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손수진 (대구가톨릭대학교 IT 공학부) , 오나연 (대구가톨릭대학교 IT 공학부) , 이성원 (대구가톨릭대학교 IT 공학부) , 서동만 (대구가톨릭대학교 IT 공학부)

본 연구에서는 키넥트와 아두이노 초음파센서를 이용하여 야구 경기 시 발생하는 센서 데이터를 획득하여 스트라이크 판단이 가능한 알고리즘 및 디바이스를 개발하였다. 개발된 디바이스는 야구 경기장 홈플레이트로 사용하며 스트라이크, 볼의 경우에 대해 판단하도록 하였다. 판단에는 스트라이크 존을 측정하기 위해 키넥트의 skeleton tracking 예제로 관절을 측정해 좌표를 알아내고 아두이노 초음파센서를 사용하여 스트라이크를 판단하도록 했다.

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문제 정의

본 연구에서는 측정된 공이 날아온 위치 데이터와 가변적인 타자의 긴장과 관절을 분석하여 스트라이크 존의 위치를 특정하여 볼을 객관적이고 정확하게 판정 할 수 있는 스마트 홈 플레이트 개발을 목표로 하였다.

제안 방법

사용된 디바이스는 크게 아두이노와 키넥트로 구성된다. 먼저 홈플레이트에 부착된 6 개의 아두이노 초음파 센서로 볼이 날아온 위치값을 추적하고, 키넥트의 Skeleton trackig 예제로 타자의 윗 어깨, 벨트의 중간 지점인 허리와 무릎 좌표를 측정하여 타자마다 가변적인 스트라이크 존의 범위를 각각 지정한다. 초음파 센서와 배트와의 거리의 변화를 측정한 값을 보면 스윙할 때에는 기본 스트라이크 존의 최대값인 어깨 위 부분 보다 낮아진 높이가 측정 되는 것을 이용해 배트의 스윙여부와 공이 스트라이크 존의 범위 안에 들어오면서 스쳐지나 가면서 측정되는 값을 보고 공의 스트라이크 존 통과 여부를 판단한다.
배트를 휘두르지 않고 공이 스트라이크 존을 통과하지 않았을 때 볼로 판정 하도록 알고리즘을 설계했다.
본 논문에서는 키넥트를 이용하여 스트라이크 존 위치를 특정하고, 초음과 센서를 이용하여 공의 위치를 특정한다.
본 논문은 커넥트 센서와 초음파 센서를 이용하여 타자의 관절과 움직임을 통해 스트라이크 존 내 볼의 위치를 추적하고 스트라이크 존과 볼을 판정한다[5].
초음파(Ulrasonic)센서는 초음파를 발생시키고, 이와 동시에 숫자 세기를 시작하고, 초음파가 돌아온 것이 감지되면, 세는 것을 멈춘다[6].이 때 세어진 값을 읽어 초음파가 돌아오는 데 걸린 시간을 계산하여 거리를 측정한다. 본 논문에서 사용된 초음파 센서의 경우 측정 가능 최대 거리는 4 미터, 최소 거리는 2 센치미터이고 각도는 15도이다[7].
먼저 홈플레이트에 부착된 6 개의 아두이노 초음파 센서로 볼이 날아온 위치값을 추적하고, 키넥트의 Skeleton trackig 예제로 타자의 윗 어깨, 벨트의 중간 지점인 허리와 무릎 좌표를 측정하여 타자마다 가변적인 스트라이크 존의 범위를 각각 지정한다. 초음파 센서와 배트와의 거리의 변화를 측정한 값을 보면 스윙할 때에는 기본 스트라이크 존의 최대값인 어깨 위 부분 보다 낮아진 높이가 측정 되는 것을 이용해 배트의 스윙여부와 공이 스트라이크 존의 범위 안에 들어오면서 스쳐지나 가면서 측정되는 값을 보고 공의 스트라이크 존 통과 여부를 판단한다.
볼 판정 알고리즘은 그림 3 과 같다. 크게 두 가지로 이루어 지는데, 첫번째는 배트를 휘두르고 공이 스트라이크 존을 통과 했을 때, 배트를 위두르는 공이 스트라이크 존을 통과하지 않았을 때 그리고 배트를 휘두르지 않고 공이 스트라이크 존을 통과 했을 때 스트라이크로 판정하도록 하고.

대상 데이터

165cm 여성 실험자를 대상으로 실험하여 그림 4 와 그림 5 와 같은 결과를 확인할 수 있었다. 그림 4 의 경우 스트라이크 존 안에 공이 들어왔을 때 스트라이크 판정이 되는 모습을 확인할 수 있으며, 그림 5 의 경우 공이 스트라이크 존을 벗어나 노 스트라이크 판정이 되는 모습을 볼 수 있다.
이 때 세어진 값을 읽어 초음파가 돌아오는 데 걸린 시간을 계산하여 거리를 측정한다. 본 논문에서 사용된 초음파 센서의 경우 측정 가능 최대 거리는 4 미터, 최소 거리는 2 센치미터이고 각도는 15도이다[7].
본 연구의 하드웨어 구성도는 그림 3 과 같다. 사용된 디바이스는 크게 아두이노와 키넥트로 구성된다. 먼저 홈플레이트에 부착된 6 개의 아두이노 초음파 센서로 볼이 날아온 위치값을 추적하고, 키넥트의 Skeleton trackig 예제로 타자의 윗 어깨, 벨트의 중간 지점인 허리와 무릎 좌표를 측정하여 타자마다 가변적인 스트라이크 존의 범위를 각각 지정한다.

후속연구

그림 4 의 경우 스트라이크 존 안에 공이 들어왔을 때 스트라이크 판정이 되는 모습을 확인할 수 있으며, 그림 5 의 경우 공이 스트라이크 존을 벗어나 노 스트라이크 판정이 되는 모습을 볼 수 있다. 초음파 센서를 활용 한 디바이스로는 초음파 센서로 측정 가능 한 것으로 확인 되어 공 위치와 성인남성들의 야구경기에서의 정확한 데이터 측정에 한계가 있었음을 실험 결과 발견했기에 레이저 센서르 부착하여 보다 정확한 측정이 가능 한 디바이스로 구성해 볼 계획이다.

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