專(zhuān)利名稱(chēng)：移動(dòng)物體的感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法以及使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法以及使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置，并且尤其涉及一種移動(dòng)物體的感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法，其獲取和分析諸如高爾夫球等移動(dòng)物體的圖像，以便獲得其物理信息，并且本發(fā)明還公開(kāi)了一種使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置。
背景技術(shù)：
在最近些年中，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的各種裝置允許用戶在室內(nèi)或特定地點(diǎn)中通過(guò)模擬以交互式體育游戲的形式享受流行體育游戲，諸如，棒球，足球，籃球以及高爾夫球等。為了在這種交互式體育游戲中使用球，諸如棒球、足球、籃球和高爾夫球等來(lái)模擬體育運(yùn)動(dòng)，已經(jīng)對(duì)各種感測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了很多研究，以精確地感測(cè)移動(dòng)物體的物理信息，即，球的移動(dòng)。例如，諸如使用紅外線傳感器的感測(cè)系統(tǒng)、使用激光傳感器的感測(cè)系統(tǒng)、使用聲傳感器的感測(cè)系統(tǒng)以及使用攝像機(jī)傳感器的感性系統(tǒng)等的各種感測(cè)系統(tǒng)都已經(jīng)進(jìn)入了市場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種移動(dòng)物體的感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法，雖然移動(dòng)物體的多重曝光圖像經(jīng)由低分辨率和低速攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置來(lái)獲取，但本發(fā)明所述的移動(dòng)物體的感測(cè)裝置及感測(cè)處理方法能夠精確地從所獲取的圖像中提取該物體的圖像，并且雖然數(shù)個(gè)物體圖像由于獲取了特別是以低速移動(dòng)的物體的多重曝光圖像而以重疊狀態(tài)呈現(xiàn)，但本發(fā)明所述的移動(dòng)物體的感測(cè)裝置及感測(cè)處理方法能夠精確地提取重疊的物體圖像以提取其中心點(diǎn)的坐標(biāo)，從而以低成本實(shí)現(xiàn)了高感測(cè)處理性能和感測(cè)準(zhǔn)確度，并且本發(fā)明還公開(kāi)了一種使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置。解決問(wèn)題的方案根據(jù)本發(fā)明的一方面，上述和其它目的可以通過(guò)提供一種感測(cè)裝置而實(shí)現(xiàn)，該感測(cè)裝置包括一傳感器單元，在閃光燈手電筒下相對(duì)于移動(dòng)物體獲取一多重曝光圖像；以及一感測(cè)處理單元，包括一第一處理裝置，自該多重曝光圖像中提取一物體圖像區(qū)域，其中所述移動(dòng)物體的圖像通過(guò)多重曝光而彼此重疊；以及一第二處理裝置，形成該所提取的物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件，以調(diào)整該中心點(diǎn)候補(bǔ)件的位置，從而提取該物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種感測(cè)裝置，該感測(cè)裝置包括一傳感器單元，在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取一多重曝光圖像；以及一感測(cè)處理單兀，包括一第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置，基于該物體的初始位置信息估測(cè)該物體的移動(dòng)方向；一第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置，基于該多重曝光圖像中各個(gè)圖像區(qū)域的像素值估測(cè)該物體的一移動(dòng)方向；以及一物體提取裝置，從在由該第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置或該第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置所估測(cè)的該移動(dòng)方向中的該圖像提取該物體的圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種感測(cè)裝置，該感測(cè)裝置包括一傳感器單元，在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)球獲取一多重曝光圖像；以及一感測(cè)處理單兀，包括一物體提取裝置，自該多重曝光圖像中提取一球圖像區(qū)域，其中該移動(dòng)球的圖像彼此重疊；一安裝裝置，安裝該球圖像區(qū)域，以使一預(yù)定直徑的半圓形曲線分別形成在所述提取的球圖像區(qū)域的對(duì)立端部處；以及一坐標(biāo)提取裝置，以提取該所安裝的球圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種感測(cè)處理方法，包括在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取一多重曝光圖像；自該多重曝光圖像中提取一物體圖像區(qū)域，其中該移動(dòng)物體的圖像通過(guò)多重曝光而彼此重疊；形成所提取物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件；以及根據(jù)預(yù)定條件調(diào)整該中心點(diǎn)候補(bǔ)件的位置，從而提取該物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種感測(cè)處理方法，包括在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取多重曝光圖像的多個(gè)畫(huà)面；識(shí)別該多重曝光圖像中物體的初始位置；形成穿過(guò)該多重曝光圖像中的圖像區(qū)域的線；估測(cè)最接近該物體的初始位置的該線的其中之一的方向作為該物體的移動(dòng)方向；以及從所估測(cè)的移動(dòng)方向上的圖像中提取和分析該物體的圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種感測(cè)處理方法，包括在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取多重曝光圖像的多個(gè)畫(huà)面；識(shí)別該多重曝光圖像中物體的初始位置；將該多重曝光圖像的至少兩個(gè)畫(huà)面結(jié)合為一單一圖像；相對(duì)于所結(jié)合的圖像圍繞該物體的初始位置以一預(yù)定角度進(jìn)行線掃描，以基于各個(gè)掃描線上的圖像的像素值獲得一預(yù)定函數(shù)值；提取具有最大函數(shù)值的該掃描線的其中之一的方向作為該物體的移動(dòng)方向；以及從所估測(cè)的移動(dòng)方向上的圖像中提取和分析該物體的圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種感測(cè)處理方法，包括在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)球獲取一多重曝光圖像；自該多重曝光圖像中提取一球圖像區(qū)域，其中該移動(dòng)球的圖像通過(guò)多重曝光而彼此重疊；安裝該球圖像區(qū)域，以使一預(yù)定直徑的半圓形曲線形成在所提取的球圖像區(qū)域的對(duì)立端部處；以及提取所安裝的球圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種虛擬高爾夫球模擬裝置，包括一傳感器單元，在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取一多重曝光圖像；一感測(cè)處理單兀，包括一第一處理裝置，自該多重曝光圖像中提取一物體圖像區(qū)域，其中該移動(dòng)物體的圖像通過(guò)多重曝光而彼此重疊；以及一第二處理裝置，形成該所提取的物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件，以調(diào)整該中心點(diǎn)候補(bǔ)件的位置，從而提取該物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)；以及一模擬器，計(jì)算該中心點(diǎn)的坐標(biāo)的變化，以獲得移動(dòng)高爾夫球的物理信息，從而模擬該高爾夫球的軌道。本發(fā)明的有益效果在如上所述根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)物體的感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法以及使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置中，雖然移動(dòng)物體的多重曝光圖像經(jīng)由低分辨率和低速攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置來(lái)獲取，但本發(fā)明所述的移動(dòng)物體的感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法可以精確地從所獲取的圖像中提取該物體的圖像，并且雖然數(shù)個(gè)物體圖像由于獲取了特別是以低速移動(dòng)的物體的多重曝光圖像而以重疊狀態(tài)呈現(xiàn)，但本發(fā)明所述的移動(dòng)物體的感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法可以精確地提取重疊的物體圖像以提取其中心點(diǎn)的坐標(biāo)。因此，本發(fā)明具有以低成本實(shí)現(xiàn)高感測(cè)處理性能和感測(cè)準(zhǔn)確度的效果。


本發(fā)明的上述和其他目的、特點(diǎn)以及其他優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)結(jié)合附圖從下面詳細(xì)描述中更加清楚地理解，圖式中圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的感測(cè)裝置或虛擬高爾夫球模擬裝置的框圖；圖2是顯示一種屏幕高爾夫系統(tǒng)的示例的視圖，其中圖1顯示的感測(cè)裝置或虛擬高爾夫球模擬裝置應(yīng)用于該屏幕高爾夫系統(tǒng)；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中該感測(cè)裝置的攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置的操作信號(hào)方案的視圖；圖4(a)和圖4(b)是顯示由圖2所示的屏幕高爾夫系統(tǒng)所獲取的物體的圖像圖案的視圖；圖5(a)是顯示具有圖4(b)所示圖案的圖像的實(shí)際獲取圖像的實(shí)施例的視圖，以及圖5(b)是顯示圖5(a)所示的圖像的初步處理圖像的視圖；圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中估測(cè)由感測(cè)裝置所執(zhí)行的球的移動(dòng)方向的過(guò)程的實(shí)施例的視圖；圖7是顯示圖6的區(qū)域A的放大視圖；圖8至圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中估測(cè)由感測(cè)裝置所執(zhí)行的球的移動(dòng)方向的過(guò)程的另一實(shí)施例的視圖；圖11(a)是顯示球圖像區(qū)域的實(shí)施例的視圖，其中該球圖像彼此重疊，以及圖11(b)是顯示相對(duì)于圖11(a)所示的圖像沿著移動(dòng)方向的軸線核對(duì)的像素值的分布的圖表;圖12(a)是顯示沿著移動(dòng)方向的軸線安裝球圖像區(qū)域的過(guò)程的視圖，以及圖12(b)是顯示沿著移動(dòng)方向的軸線的半圓形上的像素值的總和的圖表；圖13是顯示一圖像的視圖，其中該球圖像區(qū)域是已安裝的半圓形，并且該球圖像區(qū)域的中心點(diǎn)候選件由圖12(a)和圖12(b)所示的過(guò)程而形成；圖14(a)和圖14(b)是顯示調(diào)整所估測(cè)的球的移動(dòng)方向的軸線的位置以穿過(guò)所安裝的球圖像區(qū)域的中心的過(guò)程的視圖；圖15(a)是顯示調(diào)整在所安裝的球圖像區(qū)域中形成的中心點(diǎn)候補(bǔ)件的位置的過(guò)程的視圖，以及圖15(b)是顯示通過(guò)圖15(a)所示的過(guò)程而調(diào)整的中心點(diǎn)的視圖；圖16是顯示校正球圖像的中心點(diǎn)以對(duì)應(yīng)于閃光燈手電筒的間隔率的過(guò)程的視圖；以及圖17和圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)處理方法的處理步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明中移動(dòng)物體的感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法以及使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置的示例性實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)裝置獲取和分析移動(dòng)物體的圖像，以獲得其物理信息。這里，移動(dòng)物體可以是在使用球的體育運(yùn)動(dòng)如高爾夫球中由高爾夫球球員擊打的球。該感測(cè)裝置用于感測(cè)這種移動(dòng)球。在一實(shí)施例中，該感測(cè)裝置可以應(yīng)用到所謂的屏幕高爾夫系統(tǒng)，其中虛擬高爾夫球模擬裝置應(yīng)用到該屏幕高爾夫系統(tǒng)。圖1和圖2示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)裝置以及使用上述裝置的虛擬高爾夫球模擬裝置的構(gòu)造。首先，參考圖1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中的感測(cè)裝置以及使用上述裝置的虛擬高爾夫球模擬裝置。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中移動(dòng)物體的感測(cè)裝置包括:傳感器單元，該傳感器單元包括攝像機(jī)裝置310和320、閃光燈手電筒裝置330和信號(hào)生成單元210 ;以及感測(cè)處理單元220，以處理由該傳感器單元所獲取的圖像以及移動(dòng)物體的圖像，從而提取其中心點(diǎn)的坐標(biāo)。在圖1中，提供了兩個(gè)攝像機(jī)裝置310和320，然而，本發(fā)明并不受限于此。例如，可以提供一個(gè)攝像機(jī)裝置或超過(guò)兩個(gè)的攝像機(jī)裝置。提供攝像機(jī)裝置310和320，以分別拍攝在該物體的移動(dòng)方向上自初始位置移動(dòng)的物體的移動(dòng)的多個(gè)畫(huà)面。閃光燈手電筒裝置330是使用發(fā)光二極管(LED)的照明裝置。閃光燈手電筒裝置330被用作為攝像機(jī)裝置的拍攝的光源。閃光燈手電筒裝置330以預(yù)定時(shí)間間隔(S卩，以預(yù)定時(shí)間間隔產(chǎn)生多個(gè)閃光)生成閃光燈手電筒，以使攝像機(jī)裝置310和320可以拍攝多重曝光圖像。S卩，物體呈現(xiàn)于由該攝像機(jī)裝置拍攝的畫(huà)面上，以響應(yīng)自閃光燈手電筒裝置330生成的閃光的次數(shù)，以提供其多重曝光圖像。下面將詳細(xì)地描述攝像機(jī)裝置310和320以及閃光燈手電筒裝置330的操作。同時(shí)，由信號(hào)生成單元210產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，以操作攝像機(jī)裝置310和320和閃光燈手電筒裝置330。由攝像機(jī)裝置310和320以及閃光燈手電筒裝置330所拍攝的多重曝光圖像由感測(cè)處理單元220處理，并且將其傳送到模擬器100。感測(cè)處理單元220包括:第一處理裝置230，自該多重曝光圖像中提取物體圖像區(qū)域，其中移動(dòng)物體的圖像通過(guò)多重曝光而彼此重疊；以及第二處理裝置240，形成并調(diào)整所提取物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件，從而提取該物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)。優(yōu)選地，第一處理裝置230包括:初步處理裝置231，去除背景圖像和噪音；移動(dòng)方向估測(cè)裝置232，估測(cè)該多重曝光圖像中物體的移動(dòng)方向；以及物體提取裝置233，自所估測(cè)的移動(dòng)方向中的圖像中提取物體圖像區(qū)域，其中該物體圖像彼此重疊。移動(dòng)方向估測(cè)裝置232可以包括:第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置，基于該物體的初始位置信息估測(cè)該物體的移動(dòng)方向；以及第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置，基于該多重曝光圖像中的各個(gè)圖像區(qū)域的像素值估測(cè)該物體的移動(dòng)方向。移動(dòng)方向估測(cè)裝置232可以包括該第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置或者該第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置?；蛘撸苿?dòng)方向估測(cè)裝置232可以包括該第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置和該第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置。在該移動(dòng)方向估測(cè)裝置包括該第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置和該第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置的情況下，該第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置首先用于估測(cè)物體的移動(dòng)方向，并且如果由該第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置估測(cè)的物體的移動(dòng)方向是錯(cuò)誤的，則第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置用于估測(cè)物體的移動(dòng)方向。物體提取裝置233可配置以包括圖案分析裝置，以分析在所估測(cè)的移動(dòng)方向上的圖像的圖案，從而有效地提取該物體圖像區(qū)域，其中該物體圖像彼此重疊，或者配置以包括一裝置，以核對(duì)所估測(cè)的移動(dòng)方向上的各個(gè)圖像的像素值，并且基于所核對(duì)的像素值來(lái)分析圖案，從而提取該物體圖像區(qū)域。在另一方面，第二處理裝置240優(yōu)選地包括安裝裝置241，基于預(yù)先被設(shè)定為該物體的尺寸的值來(lái)安裝所提取的物體圖像區(qū)域，從而形成所安裝的物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件；以及坐標(biāo)提取裝置242，根據(jù)預(yù)定條件調(diào)整所形成的中心點(diǎn)候補(bǔ)件的位置，從而提取該物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)。下面將更加詳細(xì)地描述第一處理裝置230和第二處理裝置240。同時(shí)，模擬器100優(yōu)選地包括控制器M、數(shù)據(jù)庫(kù)110、圖像處理單元120以及圖像輸出單元130?？刂破鱉接收物體的坐標(biāo)信息，其中該物體為由感測(cè)處理單元220處理和獲取的圖像、將該坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換成三維坐標(biāo)、獲得該物體的移動(dòng)軌道模擬的預(yù)定物理信息，以及將所獲得的物理信息傳送到圖像處理單元120。可以從數(shù)據(jù)庫(kù)110中提取物體的移動(dòng)軌道模擬的預(yù)定數(shù)據(jù)，并且由圖像處理單元120對(duì)物體的移動(dòng)軌道模擬進(jìn)行圖像處理可以通過(guò)提取存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)110中的圖像數(shù)據(jù)而進(jìn)行。同時(shí)，可以與控制器M分開(kāi)地提供轉(zhuǎn)換裝置，以將自感測(cè)處理單元220傳送的物體的坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)裝置。在硬件方面，第一處理裝置230和第二處理裝置240可以實(shí)現(xiàn)為單一控制器，被配置以執(zhí)行上述裝置的功能，或者實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立控制器，被配置以分別執(zhí)行上述裝置的功能。在軟件方面，第一處理裝置230和第二處理裝置240可以實(shí)現(xiàn)為單一程序，被配置以執(zhí)行上述裝置的功能，或者實(shí)現(xiàn)為獨(dú)立程序，被配置以分別執(zhí)行上述裝置的功能。圖2顯示了一種屏幕高爾夫系統(tǒng)的示例，其中具有上述構(gòu)造的感測(cè)裝置或虛擬高爾夫球模擬裝置應(yīng)用于該屏幕高爾夫系統(tǒng)。如圖2所示，具有在其上放置高爾夫球的高爾夫球球座的打擊墊30、以及地面(優(yōu)選地包括從球道墊、粗糙墊以及沙坑墊中選擇的至少一個(gè))以及搖板20提供于高爾夫球單間B的一側(cè)，其中高爾夫球球員在搖板20上打擊高爾夫球。屏幕40提供于高爾夫球單間B的前方，其中由圖像輸出單元130實(shí)現(xiàn)的虛擬高爾夫球模擬圖像顯示在屏幕40上。攝像機(jī)裝置310和320以及閃光燈手電筒裝置330提供于高爾夫球單間B的頂棚處。在圖2中，攝像機(jī)裝置310和320分別提供于高爾夫球單間B的頂棚和墻壁處，然而本發(fā)明并不受限于此。只要攝像機(jī)裝置310和320沒(méi)有干擾到高爾夫球球員的擺動(dòng)，并且當(dāng)攝像機(jī)裝置310和320可以有效地拍攝高爾夫球10的移動(dòng)狀態(tài)的圖像時(shí)防止與被高爾夫球球員擊打的高爾夫球發(fā)生碰撞，攝像機(jī)裝置310和320可以安裝于高爾夫球單間B的任何位置處。此外，在圖2中，閃光燈手電筒裝置330安裝在高爾夫球單間B的頂棚處，以提供基本垂直于擊打點(diǎn)的閃光燈手電筒，然而本發(fā)明并不受限于此。只要閃光燈手電筒裝置330可以有效地提供閃光燈手電筒，閃光燈手電筒裝置330可以安裝在高爾夫球單間B的任何位置處。 當(dāng)在搖板20上的高爾夫球球員在具有上述構(gòu)造的系統(tǒng)中朝向屏幕40擊打在打擊墊30上的高爾夫球10時(shí)，如圖2所示，拍攝預(yù)定區(qū)域的攝像機(jī)裝置310和320分別拍攝多個(gè)畫(huà)面，其中在該預(yù)定區(qū)域進(jìn)行擊打。此時(shí)，閃光燈手電筒裝置330在每個(gè)畫(huà)面中產(chǎn)生數(shù)個(gè)閃光，以獲取移動(dòng)聞爾夫球的多重曝光圖像。圖3是顯示由信號(hào)生成單元210 (參考圖1)的攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置的觸發(fā)信號(hào)生成方案的視圖。如圖3所示，該攝像機(jī)裝置的觸發(fā)信號(hào)具有時(shí)間間隔tc。即，對(duì)于每一畫(huà)面而言，在時(shí)間間隔tc處產(chǎn)生該觸發(fā)信號(hào)。此時(shí),每一畫(huà)面的曝光時(shí)間是te (此時(shí),優(yōu)選地tc>te)。此外，tc - te時(shí)間所獲取的圖像上的數(shù)據(jù)優(yōu)選地被傳送到感測(cè)處理單元220 (參考圖1)。S卩，如圖3所示，該攝像機(jī)裝置在每一畫(huà)面中的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生時(shí)間之間的間隔處被觸發(fā)，并且在所獲取的多重曝光圖像上的數(shù)據(jù)被傳送到該感測(cè)處理單元。在該攝像機(jī)裝置的曝光時(shí)間(時(shí)間te)期間，由該閃光燈手電筒裝置數(shù)次產(chǎn)生閃光燈手電筒。在圖3中，該閃光燈手電筒觸發(fā)信號(hào)以時(shí)間間隔tsl產(chǎn)生三次。S卩，在該攝像機(jī)裝置的曝光時(shí)間(時(shí)間te)期間，閃光燈手電筒以相同的時(shí)間間隔tsl被三次生成。此時(shí)，攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置優(yōu)選地與信號(hào)生成單元210(參考圖1)同步，以生成第一觸發(fā)信號(hào)。此外，如圖3所示，時(shí)間間隔ts2優(yōu)選地被提供在該三個(gè)閃光燈手電筒中的最后一個(gè)的觸發(fā)信號(hào)和下一個(gè)畫(huà)面的第一閃光燈手電筒之間。時(shí)間間隔tsl和時(shí)間間隔ts2可以設(shè)定為彼此相等。如圖3所示，然而，時(shí)間間隔tsl和時(shí)間間隔ts2優(yōu)選地設(shè)定為彼此不同。更優(yōu)選地，時(shí)間間隔ts2設(shè)定為長(zhǎng)于時(shí)間間隔tsl。因?yàn)槿缟纤龅臄z像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置的觸發(fā)信號(hào)間隔相同，在多重曝光圖像上的物體圖像之間的間隔相同。當(dāng)該多重曝光圖像由感測(cè)處理單元處理時(shí)，因此，可以基于觸發(fā)信號(hào)的相同固定間隔的特性從該多重曝光圖像上顯示的物體圖像和各種噪音中有效地分離出正確的物體圖像。此外，因?yàn)殚W光燈手電筒的間隔均勻地固定于攝像機(jī)裝置的每一畫(huà)面，具有各種圖案的圖像可以根據(jù)物體的移動(dòng)速度自該多重曝光圖像中生成。下面將描述作為移動(dòng)物體的實(shí)施例的由高爾夫球球員使用高爾夫球球棒擊打的球(高爾夫球)。圖4(a)和圖4(b)是分別基于圖3所示的信號(hào)生成方案由攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置所獲取的多重曝光圖像的兩個(gè)圖案的視圖。即,在圖4(a)和圖4(b)中，使用基于在圖3 (II和12)中所示的觸發(fā)信號(hào)方案所獲得的兩個(gè)圖像圖案顯示了高爾夫球球員使用高爾夫球球棒擊打的球的移動(dòng)狀態(tài)。
圖4(a)中顯示的圖像Il是通過(guò)高爾夫球球棒圖像C1、C2和C3以及球圖像11a、Ilb和Ilc的多重曝光所獲取。在這種情況下，球圖像11a、Ilb和Ilc以一預(yù)定間隔彼此分離。圖4(b)的圖像12顯示了球圖像重疊以便提供預(yù)定尺寸的圖像區(qū)域12的情形。S卩，在圖4(a)中所示的圖像中，該球以高速移動(dòng)，因此，該圖像在一狀態(tài)中形成，在所述狀態(tài)中，當(dāng)閃光燈手電筒被觸發(fā)時(shí)，該球圖像彼此分離一預(yù)定間隔；并且在圖4(b)中所示的圖像中，該球以低速移動(dòng)，因此，在該球移動(dòng)離開(kāi)之前，閃光燈手電筒被觸發(fā)，從而使該球圖像彼此重疊。提供根據(jù)本發(fā)明的該感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法，以便當(dāng)該球圖像在多重曝光圖像上彼此重疊時(shí)，因?yàn)樵撉蚧谌鐖D4(b)所示的該閃光燈手電筒的固定間隔以等于或小于預(yù)定速度的速度移動(dòng)，而精確地獲得該球圖像的中心點(diǎn)的坐標(biāo)。下面將參考圖5至圖18描述根據(jù)本發(fā)明中通過(guò)移動(dòng)物體用感測(cè)裝置對(duì)圖4(b)所示的重疊球圖像的處理。圖5(a)是顯示包含有重疊球圖像的多重曝光圖像的正本的視圖。該多重曝光圖像通過(guò)使用具有320x240的低分辨率且以75fps的低速操作的攝像機(jī)裝置和以330Hz操作的閃光燈手電筒裝置所獲得。該第一處理裝置的初步處理裝置231 (參考圖1)通過(guò)減法從圖5(a)中顯示的原始圖像中去除靜止圖像，即背景圖像，并且執(zhí)行諸如高斯模糊等預(yù)定初步處理操作。圖5 (b)顯示了通過(guò)該初步處理操作獲取的圖像。然而，因?yàn)樵撉驁D像彼此重疊且攝像機(jī)裝置的分辨率低，S卩，圖像的分辨率太低以致于不能清楚地確定該球圖像是否彼此重疊，該重疊的球圖像以具有預(yù)定尺寸的圖像區(qū)域的形式顯示，其可能與各種噪音混淆，例如具有顯示高爾夫球球員身體的一部分的預(yù)定尺寸的圖像區(qū)域或者具有顯示高爾夫球球棒的預(yù)定尺寸的圖像區(qū)域。為此，很難在包含有各種噪音的狀態(tài)中僅提取球圖像彼此重疊的該圖像區(qū)域。提取這種重疊球圖像的方法是使用根據(jù)本發(fā)明中感測(cè)裝置的移動(dòng)方向估測(cè)裝置232(參考圖1)來(lái)估測(cè)球的移動(dòng)方向，以主要地提取在所估測(cè)的移動(dòng)方向中的圖像，并且自所提取的圖像中提取球圖像區(qū)域。圖6至圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中通過(guò)感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法而進(jìn)行的估測(cè)球的移動(dòng)方向的過(guò)程的視圖。首先，將參考圖6和圖7描述通過(guò)該第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置進(jìn)行的估測(cè)球的移動(dòng)方向的過(guò)程。首先，形成線L以穿過(guò)所有圖像區(qū)域R，該圖像區(qū)域R出現(xiàn)在通過(guò)自該具有初始獲取的所有畫(huà)面的多重曝光圖像中適當(dāng)?shù)厝コ尘皥D像和噪音所獲得的圖像中。S卩，如圖6所示，形成連接圖像區(qū)域R的至少兩點(diǎn)的線。此時(shí)，必須預(yù)先設(shè)定球的初始位置上的信息。即，攝像機(jī)裝置在該球移動(dòng)之前感測(cè)該球的初始位置，并且在該多重曝光圖像中球的初始位置BI基于該球的所感測(cè)的初始位置上的信息而設(shè)定。測(cè)量如上所述形成的所有線L和該球的初始位置BI之間的距離。S卩，參考圖7，為顯示圖6的區(qū)域A的放大視圖，測(cè)量在穿過(guò)區(qū)域Rl的多條線和該球的初始位置BI之間的直線距離以及穿過(guò)區(qū)域R2的多條線和該球的初始位置BI之間的直線距離。在圖7中，穿過(guò)區(qū)域Rl的線LI和穿過(guò)區(qū)域R2的線L2最接近于該球的初始位置BI。線LI比線L2更接近于該球的初始位置BI。因此，線LI暫時(shí)地被估測(cè)為該球的移動(dòng)方向的軸線。假設(shè)該球的初始位置BI和線LI之間的直線距離是DL，如果DL是長(zhǎng)距離以使DL偏離一預(yù)定范圍的程度，使用上述方法所估測(cè)的移動(dòng)方向可能是錯(cuò)誤的。因此，忽略通過(guò)如上所述的該第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置所估測(cè)的結(jié)果，并且該移動(dòng)方向優(yōu)選地由該第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置所估測(cè)。圖8至圖10是顯示通過(guò)該第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置進(jìn)行的估測(cè)球的移動(dòng)方向的過(guò)程的視圖。首先，如圖8所示，多個(gè)畫(huà)面結(jié)合為一圖像，其中球圖像區(qū)域隨著時(shí)間流逝而出現(xiàn)。S卩，在圖8中，各個(gè)畫(huà)面的球圖像區(qū)域12-1、12_2和12_3顯示為一單一圖像。此外，該移動(dòng)方向?yàn)榛谌鐖D8所示的該單一圖像通過(guò)該第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置所估測(cè)，其將參考圖9來(lái)描述。
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優(yōu)選地，該第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置包括:圖像結(jié)合裝置，將該多重曝光圖像的至少兩個(gè)畫(huà)面結(jié)合為單一圖像；線掃描裝置，以一預(yù)定角度圍繞該物體的初始位置進(jìn)行線掃描，以核對(duì)各個(gè)掃描線上的圖像的像素值；以及軸線提取裝置，提取通過(guò)該線掃描裝置掃描的線中具有最大像素值的掃描線作為該移動(dòng)方向的軸線。S卩，多個(gè)畫(huà)面可以通過(guò)如圖8中所示的該第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置的該圖像結(jié)合裝置被結(jié)合為單一圖像，并且該球的移動(dòng)方向的軸線可以通過(guò)圖9所示的線掃描裝置和軸線提取裝置而提取。如圖9所示，一預(yù)定角度掃描區(qū)域SR基于該球的初始位置BI來(lái)指定，以核對(duì)基于該球的初始位置BI的相應(yīng)掃描區(qū)域SR中各個(gè)掃描線X1、X2、X3…X1...Xn上的圖像的像素值。此時(shí)，優(yōu)選地形成構(gòu)成該掃描區(qū)域SR的掃描區(qū)域線Si和s2，以在其間定義一預(yù)定角度。可以設(shè)定該掃描區(qū)域線Si和s2，以在其間定義360度。優(yōu)選地，如圖9所示，設(shè)定該掃描區(qū)域線Si和s2，以在其間定義前120度。各個(gè)掃描線Χ1、Χ2、Χ3...X1...Xn上的圖像的像素值可以如圖10所示被核對(duì)。如圖10所示，第一子掃描線UL和第二子掃描線LL為基于預(yù)先設(shè)定為該球的半徑Rs的值(包括基于先前已知的該球的半徑而設(shè)定的值以及基于自該球的圖像預(yù)先測(cè)量的球的半徑而設(shè)定的值)而形成于該掃描線Xi的一側(cè)和另一側(cè)，并且計(jì)算該掃描線Xi上的圖像的像素值的總和Suml、該第一子掃描線UL上的圖像的像素值的總和Sum2以及該第二子掃描線LL上的圖像的像素值的總和Sum2。隨后獲得下面的成本函數(shù)值。v=Suml-Sum2-Sum3獲得每一掃描線的上述成本函數(shù)值，并且具有最大值的掃描線被估測(cè)為該球的移動(dòng)方向的軸線。以此方式，當(dāng)相對(duì)于各個(gè)掃描線基于該球的半徑值獲得偏離于各個(gè)掃描線和該子掃描線的成本函數(shù)值而有效地排除太小或太大以致于不能成為球圖像區(qū)域的圖像時(shí)，可以精確地包括該球圖像區(qū)域，因此，可以精確地提取穿過(guò)該球圖像區(qū)域的移動(dòng)方向的軸線。因此，在圖9中，該掃描線Xi可以被估測(cè)為該球的移動(dòng)方向的軸線。同時(shí)，在使用上述方法來(lái)提取該球的移動(dòng)方向的軸線之后，通過(guò)使用所提取的該球的移動(dòng)方向的軸線憑借物體提取裝置233 (參考圖1)來(lái)提取球圖像彼此重疊的該球圖像區(qū)域。S卩，如圖11所示，相對(duì)于所有圖像核對(duì)該像素值(該圖像除包括所提取的球圖像區(qū)域之外還可以包括噪音)，其中所提取的該球的移動(dòng)方向的軸線穿過(guò)該圖像，以有效地去除噪音，并因此僅提取該球圖像區(qū)域。圖11(a)和圖11(b)顯示從該移動(dòng)方向的軸線上呈現(xiàn)的圖像中有效地僅提取球圖像的方法的示例。圖11(a)是顯示具有預(yù)定圖案的圖像的視圖，其中該圖像可以出現(xiàn)在該移動(dòng)方向的軸線上，以及圖11(b)是顯示沿著移動(dòng)方向的軸線13核對(duì)的像素值相對(duì)于圖11(a)中所示的圖像的分布的圖表。如圖11(a)所示，移動(dòng)方向的軸線13穿過(guò)球圖像區(qū)域12以及該球圖像區(qū)域12周?chē)脑胍鬘I，其中球圖像彼此重疊。沿著移動(dòng)方向的軸線13的圖像的像素值的分布具有圖11 (b)所示的圖案。球圖像彼此重疊的該球圖像區(qū)域必須具有一區(qū)段，在所述區(qū)段中像素值保持為預(yù)定臨界值或更大值，該區(qū)段對(duì)應(yīng)于通過(guò)添加至少兩個(gè)球的直徑而獲得的區(qū)段。如圖11(b)所示，像素值保持為該預(yù)定臨界值或更大值的該區(qū)段包括區(qū)段al至a2和區(qū)段a3至a4。如果像素值保持為預(yù)定臨界值或更大值的該區(qū)段具有對(duì)應(yīng)于區(qū)段a3至a4的圖像，即，由圖11 (a)中的附圖標(biāo)記12所表示的圖像，該像素值保持為預(yù)定臨界值或更大值的該區(qū)段可以被估測(cè)為該球圖像區(qū)域，其中該球圖像彼此重疊。在另一方面，如果該像素值保持為預(yù)定臨界值或更大值的該區(qū)段具有對(duì)應(yīng)于區(qū)段al至a2的圖像，即，由圖11(a)中的附圖標(biāo)記NI所表示的圖像，該像素值保持為預(yù)定臨界值或更大值的該區(qū)段可以被估測(cè)為噪音(高爾夫球球棒的圖像)。因此，可以排除該圖像NI，并且由附圖標(biāo)號(hào)12所表示的圖像可以被提取為該球圖像區(qū)域，其中在該球圖像區(qū)域中該球圖像彼此重疊。同時(shí)，在該球圖像彼此重疊的該球圖像區(qū)域?yàn)樽匀缟纤龅囊苿?dòng)方向的軸線上出現(xiàn)的圖像中提取，通過(guò)安裝裝置241 (參考圖1)進(jìn)行適當(dāng)?shù)匕惭b所提取的圖像區(qū)域以提取其中心點(diǎn)的過(guò)程。作為安裝該球圖像彼此重疊的該球圖像區(qū)域的方法，可以使用半圓形安裝方法，以將一個(gè)半圓形安裝在該球圖像彼此重疊的球圖像區(qū)域12的一端，并且將另一半圓形安裝于該球圖像彼此重疊的球圖像區(qū)域12的另一端，如圖12和圖13所示。如圖12(a)所示，球圖像區(qū)域12具有比外圍更高的亮度值(這里，如果所獲取的圖像具有灰度圖像，每一像素值具有亮度值)。球圖像區(qū)域12的邊緣部分具有逐漸變化的亮度值。該亮度值的變化在該球圖像區(qū)域的輪廓處結(jié)束。因此，優(yōu)選地，安裝該球圖像區(qū)域的輪廓。因此，為了適當(dāng)?shù)匕惭b，如圖12(a)所示，第一半圓形CCl和第二半圓形CC2沿著移動(dòng)方向的軸線13在球圖像區(qū)域12周?chē)韵喾吹姆较蛞苿?dòng)，以計(jì)算第一半圓形CCl上的圖像的像素值的總和以及第二半圓形CC2上的圖像的像素值的總和。如上所述計(jì)算的像素值的總和具有圖12(b)的圖表中所示的分布。圖12(b)是顯示半圓形上的像素值的總和的分布的圖表。在圖12(b)的圖表中，像素值在點(diǎn)Vl或點(diǎn)V2和點(diǎn)V3之間突然變化，其中在點(diǎn)V2處該像素值開(kāi)始突然變化，在點(diǎn)V3處完成亮度值的變化。優(yōu)選地，半圓形曲線HCl或HC2(參考圖13)形成于點(diǎn)Vl或點(diǎn)V3處，以安裝該球圖像區(qū)域。S卩，優(yōu)選地，在點(diǎn)Vl和點(diǎn)V3之間的特定值預(yù)先地設(shè)定為該像素值的總和的預(yù)定值，并且半圓形曲線HCl和HC2形成于各個(gè)半圓形CCl和CC2上的像素值的總和小于該預(yù)定值的位置，以便安裝該球圖像區(qū)域。因此，點(diǎn)Vl的值可以預(yù)先地設(shè)定為預(yù)定值，點(diǎn)V2或點(diǎn)V3的值可以預(yù)先地設(shè)定為預(yù)定值或者點(diǎn)Vl和點(diǎn)V3之間的任意值可以預(yù)先地設(shè)定為預(yù)定值。可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到該預(yù)定值的設(shè)定，以確定哪個(gè)值作為該預(yù)定值，從而可以獲得最精確的結(jié)果。這里，半圓形CCl和CC2的直徑或半圓形曲線HCl和HC2可以具有預(yù)先地設(shè)定為該球的直徑的值或者自該球圖像所測(cè)量的值，作為該球的直徑。即，該球的直徑可以是預(yù)先地測(cè)量和輸入的值，或者是通過(guò)該攝像機(jī)裝置在該球的初始位置處感測(cè)且測(cè)量以及在該圖像上設(shè)定的值，作為該直徑。在另一方面，該球的直徑可以自圖4(a)中所示的單獨(dú)球圖像中測(cè)量，并且可以用于安裝該重疊的球圖像。同時(shí)，在圖13中，點(diǎn)Vl至點(diǎn)V3中的任何一個(gè)為自沿著移動(dòng)方向的軸線13的半圓形CCl和CC2上的像素值的總和的分配中選擇，并且具有球的預(yù)定直徑或該球的測(cè)量直徑的半圓形曲線HCl和HC2形成于球圖像區(qū)域12的對(duì)立端，以安裝球圖像區(qū)域。S卩，優(yōu)選地，第一半圓形曲線HCl形成在球圖像區(qū)域12的一端，以安裝球圖像區(qū)域12，以及第二半圓形曲線HC2形成在球圖像區(qū)域12的另一端，以安裝球圖像區(qū)域12?？梢酝ㄟ^(guò)一處理裝置進(jìn)行如上所述的半圓形安裝。當(dāng)?shù)谝话雸A形CCl和第二半圓形CC2移動(dòng)至該球圖像區(qū)域的相對(duì)端時(shí)，可以通過(guò)像素核對(duì)裝置核對(duì)該像素值，并且該半圓形曲線可以通過(guò)一安裝處理裝置形成在球圖像區(qū)域的對(duì)立端部處，以便安裝該球圖像區(qū)域。此外，一個(gè)半圓形的半圓形安裝以及另一半圓形的半圓形安裝可以通過(guò)不同的處理裝置而單獨(dú)地進(jìn)行。S卩，第一半圓形CCl的移動(dòng)以及在第一半圓形CCl上的像素值的核對(duì)可以通過(guò)第一像素核對(duì)裝置執(zhí)行，第二半圓形CC2的移動(dòng)以及第二半圓形CC2上的像素值的核對(duì)可以通過(guò)第二像素核對(duì)裝置執(zhí)行。根據(jù)由該第一像素核對(duì)裝置所執(zhí)行的像素核對(duì)的結(jié)果，第一安裝處理裝置可以在該球圖像區(qū)域的一端處形成第一半圓形曲線HC1，以安裝該球圖像區(qū)域。根據(jù)由該第二像素核對(duì)裝置所執(zhí)行的像素核對(duì)的結(jié)果，第二安裝處理裝置可以在該球圖像區(qū)域的另一端部處形成第二半圓形曲線HC2，以安裝該球圖像區(qū)域。同時(shí)，如果用于安裝的半圓形曲線HCl和HC2形成在如圖12(b)的圖表所示的點(diǎn)V3處，中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2可以形成在點(diǎn)Vl或者點(diǎn)V2處。
S卩，優(yōu)選地，第一中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl形成在第一半圓形曲線HCl所在的一側(cè)，第二中心點(diǎn)候補(bǔ)件EP2形成在第二半圓形曲線HC2所在的一側(cè)。此外，優(yōu)選地，中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2形成在移動(dòng)方向的軸線13上。當(dāng)然，中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2可以被選擇作為在半圓形安裝側(cè)的任意點(diǎn)。必須使用坐標(biāo)提取裝置242 (參考圖1)調(diào)節(jié)如上所述形成的中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2,以使中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2可以位于正確的中心點(diǎn)位置。此外，優(yōu)選地，調(diào)節(jié)該移動(dòng)方向的軸線的位置以使該移動(dòng)方向的軸線可以位于更正確的位置處。首先，參考圖14描述該移動(dòng)方向的軸線的位置的調(diào)節(jié)。該移動(dòng)方向的軸線最好穿過(guò)該球圖像區(qū)域的中心。因?yàn)樵撘苿?dòng)方向的軸線不是精確地提取而是估測(cè)，然而，所估測(cè)的該移動(dòng)方向的軸線可以不準(zhǔn)確地穿過(guò)該球圖像區(qū)域的中心。在這種情況下，最好調(diào)節(jié)該移動(dòng)方向的軸線的位置，以使所估測(cè)的該移動(dòng)方向的軸線可以準(zhǔn)確地穿過(guò)球圖像區(qū)域的中心。如圖14(a)所示，球圖像區(qū)域12的上部厚度和下部厚度必須基本相同，其中該移動(dòng)方向的軸線13穿過(guò)該球圖像區(qū)域12。因此，最好將該移動(dòng)方向的軸線13的位置轉(zhuǎn)向至該移動(dòng)方向的軸線13之下的球圖像區(qū)域12的厚度tl與該移動(dòng)方向的軸線13之上的球圖像區(qū)域12的厚度t2之間的差所對(duì)應(yīng)的距離，如圖14(a)所示。圖14(b)顯示使用如上所述的該過(guò)程將該移動(dòng)方向的軸線轉(zhuǎn)向至穿過(guò)球圖像區(qū)域12的中心的中心線CL的狀態(tài)。在另一方面，圖15(a)顯示了調(diào)節(jié)使用圖12和圖13所示的方法形成的中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2的過(guò)程。因?yàn)樗惭b的半圓形曲線HCl和HC2的每一個(gè)形成為如圖15(a)所示的半圓形的形狀，可以基于其幾何條件將各個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2調(diào)節(jié)為正確的中心點(diǎn)。S卩，三個(gè)方向線rl、r2和r3形成為相對(duì)于第一中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl具有相同的長(zhǎng)度，三個(gè)方向線r4、r5和r6形成為相對(duì)于第二中心點(diǎn)候補(bǔ)件EP2具有相同的長(zhǎng)度，以調(diào)節(jié)中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2的位置，從而使中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2可以位于正確的位置處。S卩，使用上述方法調(diào)節(jié)中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2的位置，以使中心點(diǎn)候補(bǔ)件EPl和EP2可以分別地位于具有所安裝的半圓形曲線HCl和HC2的圓形的中心處。此時(shí),三個(gè)方向線rl、r2和r3或r4、r5和r6的長(zhǎng)度可以對(duì)應(yīng)于預(yù)先設(shè)定為該球的直徑的值或者通過(guò)該球圖像所測(cè)量的直徑值的值。如圖15(b)所示，通過(guò)上述過(guò)程提取球圖像區(qū)域12的兩個(gè)中心點(diǎn)CPl和CP2的坐標(biāo)。同時(shí)，通過(guò)上述過(guò)程提取的圖像區(qū)域可以包括與實(shí)際球的球圖像不同的圖像。為了防止這種錯(cuò)誤，如圖16所示，可以基于每一畫(huà)面的閃光燈手電筒周期來(lái)確定所提取的中心點(diǎn)是否正確，如果該中心點(diǎn)被錯(cuò)誤地提取，可以校正所提取的中心點(diǎn)。S卩，該閃光燈手電筒的每一畫(huà)面的時(shí)間間隔是ts I, —畫(huà)面的最后一個(gè)閃光燈手電筒和下一畫(huà)面的第一閃光燈手電筒之間的時(shí)間間隔是ts2，如圖3所示，該時(shí)間間隔tsl和ts2必須對(duì)應(yīng)于圖11的各個(gè)畫(huà)面的球圖像區(qū)域12-1、12-2和12_3之間以預(yù)定比例的距離間隔。
即，ts2與2tsl的比必須對(duì)應(yīng)于b與a的比或d與c的比。如果所提取的中心點(diǎn)之間的間隔不對(duì)應(yīng)于閃光燈手電筒周期，可以校正所提取的中心點(diǎn)，以使所提取的中心點(diǎn)之間的間隔可以對(duì)應(yīng)于該閃光燈手電筒周期。例如，如果該中心點(diǎn)不位于其根據(jù)該閃光燈手電筒周期而必須位于的位置處，可以校正該中心點(diǎn)，以使該中心點(diǎn)可以位于相應(yīng)位置處。在另一方面，如果該中心點(diǎn)位于其根據(jù)該閃光燈手電筒周期不必須位于的位置處，可以去除該中心點(diǎn)。在如上所述提取并校正該中心點(diǎn)之后，可以確定球圖像區(qū)域的最后中心點(diǎn)的坐標(biāo)，其中在所述球圖像區(qū)域中該球圖像彼此重疊。因此，雖然使用由低分辨率和低速攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置所獲取的低質(zhì)量圖像，可以非常精確地提取該移動(dòng)球的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，從而使球彼此重疊，因此，出現(xiàn)具有預(yù)定尺寸的圖像區(qū)域。如上所述最終確定的該球的中心點(diǎn)的坐標(biāo)通過(guò)該轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)，并且基于該三維坐標(biāo)獲得待模擬的球的移動(dòng)軌道的物理信息。下面將參考圖17描述根據(jù)本發(fā)明的感測(cè)處理方法的實(shí)施例。如圖17所示，首先，由該信號(hào)生成單元施加觸發(fā)信號(hào)，以使該攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置以預(yù)定間隔獲取物體的移動(dòng)狀態(tài)的多重曝光圖像(SlO)。此時(shí)，感測(cè)并識(shí)別球的初始位置(S20)。進(jìn)行各種初步處理步驟，以自所獲取的多重曝光圖像中去除背景圖像和各種噪音(S30)。形成如上所述通過(guò)初步處理的圖像中的圖像區(qū)域的多條線(S40)，提取最接近該球的初始位置的線(S50)，以估測(cè)該球的移動(dòng)方向的軸線。此時(shí)，當(dāng)該球的初始位置和最接近該球的初始位置的線之間的距離小于一預(yù)定距離時(shí)，該線被提取作為移動(dòng)方向的軸線(S61)。當(dāng)該球的初始位置和最接近該球的初始位置的線之間的距離大于該預(yù)定距離時(shí)，確定步驟S40和S50中所估測(cè)的移動(dòng)方向的軸線是錯(cuò)誤的，并且進(jìn)行第二移動(dòng)方向估測(cè)過(guò)程。S卩，結(jié)合該初步處理的圖像的兩個(gè)或更多個(gè)畫(huà)面(S62)，并且以一預(yù)定角度圍繞該球的初始點(diǎn)進(jìn)行線掃描(S63)。此時(shí)，相對(duì)于各個(gè)掃描線上的圖像區(qū)域的像素值獲得成本函數(shù)值(參考圖10)(S64)，并且具有最大成本函數(shù)值的掃描線的其中之一被提取為該移動(dòng)方向的軸線(S65)。自如上所述提取的移動(dòng)方向的軸線上的圖像區(qū)域中提取和分析該球的圖像，以最終獲得該球的中心點(diǎn)的坐標(biāo)(S70)。下面將參考圖18更加詳細(xì)地描述圖17中的步驟S70。通過(guò)如上所述的移動(dòng)方向估測(cè)裝置提取球移動(dòng)的該移動(dòng)方向的軸線，自該圖像中提取球圖像區(qū)域，其中所提取的該移動(dòng)方向的軸線穿過(guò)該圖像，當(dāng)具有一預(yù)定直徑或者一測(cè)量直徑的該各個(gè)半圓形沿該移動(dòng)方向的軸線自所獲取的球圖像區(qū)域的中心移動(dòng)至所獲取的球圖像區(qū)域的相對(duì)端的同時(shí)計(jì)算該半圓形上的像素值的總和(S71)。隨后，半圓形曲線形成于所計(jì)算的像素值的總和小于一預(yù)定值的位置處，以便安裝該球圖像區(qū)域(S72)。該球圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件形成于穿過(guò)該球圖像區(qū)域的移動(dòng)方向的軸線上(S73)，并且調(diào)節(jié)所形成的中心點(diǎn)候補(bǔ)件，以使所形成的中心點(diǎn)候補(bǔ)件可以分別位于具有安裝的半圓形曲線的圓形的中心處(S74)。此外，校正如上所述調(diào)節(jié)的該中心點(diǎn)的位置，以使其對(duì)應(yīng)于該閃光燈手電筒周期(S75)，并且最終獲得該球圖像區(qū)域的兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)(S76)。計(jì)算在三維空間中如上所述獲取的該中心點(diǎn)的坐標(biāo)的變化，以獲得該移動(dòng)球的物理性質(zhì)的信息。發(fā)明模式已經(jīng)以實(shí)施本發(fā)明的最佳模式描述一種感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法以及使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置的各種實(shí)施例。工業(yè)實(shí)用性在如上所述根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)物體的感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法以及使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置中，雖然通過(guò)低分辨率和低速攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置獲取移動(dòng)物體的多重曝光圖像，可以從所獲取的圖像中準(zhǔn)確地提取物體的圖像，雖然數(shù)個(gè)物體圖像由于獲取特別是以低速移動(dòng)的物體的多重曝光圖像而出現(xiàn)在重疊狀態(tài)中，可以準(zhǔn)確地提取該重疊的物體圖像以提取其中心點(diǎn)的坐標(biāo)，從而以低成本實(shí)現(xiàn)高感測(cè)處理性能和感測(cè)準(zhǔn)確度。因此，本發(fā)明可以廣泛地用于與移動(dòng)物體的感測(cè)裝置和感測(cè)處理方法以及使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置相關(guān)的產(chǎn)業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種感測(cè)裝置，其特征在于，該裝置包括:一傳感器單兀，在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取一多重曝光圖像；以及一感測(cè)處理單元，包括:一第一處理裝置，自該多重曝光圖像中提取一物體圖像區(qū)域，其中所述移動(dòng)物體的圖像通過(guò)多重曝光而彼此重疊；以及一第二處理裝置，形成該所獲取的物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件，并且調(diào)節(jié)所述中心點(diǎn)候補(bǔ)件的位置，從而提取所述物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述第一處理裝置包括: 一移動(dòng)方向估測(cè)裝置，估測(cè)所述多重曝光圖像中的物體的移動(dòng)方向；以及 一物體提取裝置，自該所估測(cè)的移動(dòng)方向上的圖像中提取所述物體圖像區(qū)域，其中所述物體圖像彼此重疊。
3.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述第二處理裝置包括: 一安裝裝置，安裝該所獲取的物體圖像區(qū)域，從而形成該所安裝的物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件；以及 一坐標(biāo)提取裝置，根據(jù)預(yù)定條件調(diào)節(jié)所述形成的中心點(diǎn)候補(bǔ)件的位置，從而提取所述物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
4.如權(quán)利要求1所述的感測(cè)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一校正裝置，校正所述提取的中心點(diǎn)的坐標(biāo)，以使所述提取的中心點(diǎn)的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于一閃光燈手電筒周期。
5.一種感測(cè)裝置，其特征在于，該裝置包括: 一傳感器單兀，在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取一多重曝光圖像；以及一感測(cè)處理單元，包括:一第 一移動(dòng)方向估測(cè)裝置，基于所述物體的初始位置信息估測(cè)所述物體的移動(dòng)方向；一第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置，基于所述多重曝光圖像中各個(gè)圖像區(qū)域的像素值估測(cè)所述物體的移動(dòng)方向；以及一物體提取裝置，自通過(guò)所述第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置或所述第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置所估測(cè)的所述移動(dòng)方向上的所述圖像中提取所述物體的圖像。
6.如權(quán)利要求5所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置包括:一線形成裝置，形成連接所述多重曝光圖像中的各個(gè)圖像區(qū)域的至少兩點(diǎn)的線；以及一線提取裝置，提取最接近所述物體的初始位置的線的其中之一作為該物體的移動(dòng)方向的軸線。
7.如權(quán)利要求5所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置包括: 一圖像結(jié)合裝置，將所述多重曝光圖像的至少兩個(gè)畫(huà)面結(jié)合為一單一圖像； 一線掃描裝置，以預(yù)定角度圍繞所述物體的初始位置進(jìn)行線掃描，以核對(duì)各個(gè)掃描線上的圖像的像素值；以及 一軸線提取裝置，在通過(guò)該線掃描裝置掃描的該線中提取具有最大像素值的該掃描線作為所述物體的移動(dòng)方向的軸線。
8.如權(quán)利要求5所述的感測(cè)裝置，其特征在于，該物體提取裝置被配置以如果由所述第一移動(dòng)方向估測(cè)裝置所估測(cè)的所述物體的移動(dòng)方向的軸線和所述物體的初始位置之間的距離大于一預(yù)定值，該物體提取裝置基于由所述第二移動(dòng)方向估測(cè)裝置所估測(cè)的所述物體的移動(dòng)方向提取所述物體的圖像。
9.一種感測(cè)裝置，其特征在于，該裝置包括:一傳感器單兀，在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)球獲取一多重曝光圖像；以及一感測(cè)處理單元，包括:一物體提取裝置，自該多重曝光圖像中提取一球圖像區(qū)域，其中所述移動(dòng)球的圖像彼此重疊；一安裝裝置，安裝所述球圖像區(qū)域，以使預(yù)定直徑的半圓形曲線分別形成于所述提取的球圖像區(qū)域的對(duì)立端部處；以及一坐標(biāo)提取裝置，提取所述安裝的球圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
10.如權(quán)利要求9所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述安裝裝置包括: 一像素核對(duì)裝置，在自該球圖像區(qū)域的中心移動(dòng)至該球圖像區(qū)域的對(duì)立端的同時(shí)核對(duì)預(yù)定直徑的半圓形上的像素值，其中所述移動(dòng)球的圖像彼此重疊；以及 一安裝處理裝置，安裝所述球圖像區(qū)域，以使所述預(yù)定直徑的半圓形曲線基于所述像素核對(duì)的結(jié)果而形成在所述球圖像區(qū)域的對(duì)立端部。
11.如權(quán)利要求9所述的感測(cè)裝置，其特征在于，所述安裝裝置包括: 一第一半圓形安裝裝置，安裝所述球圖像區(qū)域，以使所述預(yù)定直徑的一第一半圓形曲線形成于所述球圖像區(qū)域的一端，其中所述移動(dòng)球的圖像彼此重疊；以及 一第二半圓形安裝裝置，安裝所述球圖像區(qū)域，以使所述預(yù)定直徑的一第二半圓形曲線形成于所述球圖像區(qū)域的另一端，其中所述移動(dòng)球的圖像彼此重疊。
12.如權(quán)利要求11所述的感測(cè)裝置，其特征在于， 所述第一半圓形安裝裝置包括:一第一像素核對(duì)裝置，在自該球圖像區(qū)域的中心移動(dòng)至該球圖像區(qū)域的一端的同時(shí)計(jì)算所述預(yù)定直徑的該第一半圓形上的像素值的總和，其中所述移動(dòng)球的圖像彼此重疊；以及一第一安裝處理裝置，安裝所述球圖像區(qū)域，以使所述第一半圓形曲線形成于所計(jì)算的所述像素值的總和等于或小于一預(yù)定值的位置，以及 所述第二半圓形安裝裝置包括:一第二像素核對(duì)裝置，在自該球圖像區(qū)域的中心移動(dòng)至該球圖像區(qū)域的另一端的同時(shí)計(jì)算所述預(yù)定直徑的該第二半圓形上的像素值的總和，其中所述移動(dòng)球的圖像彼此重疊；以及一第二安裝處理裝置，安裝所述球圖像區(qū)域，以使所述第二半圓形曲線形成于所計(jì)算的所述像素值的總和等于或小于一預(yù)定值的位置。
13.—種感測(cè)處理方法，其特征在于，該方法包括: 在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取一多重曝光圖像； 自該多重曝光圖像中提取一物體圖像區(qū)域，其中所述移動(dòng)物體的圖像通過(guò)多重曝光而彼此重置； 形成該所提取的物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件；以及根據(jù)預(yù)定條件調(diào)節(jié)所述中心點(diǎn)候補(bǔ)件的位置，以提取所述物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
14.如權(quán)利要求13所述的感測(cè)處理方法，其特征在于，提取所述物體圖像區(qū)域的步驟包括: 估測(cè)所述多重曝光圖像中的物體的移動(dòng)方向； 從所述多重曝光圖像中提取在所述估測(cè)的移動(dòng)方向上的圖像；以及 從在所提取的移動(dòng)方向上的各個(gè)圖像中提取所述物體圖像區(qū)域。
15.如權(quán)利要求13所述的感測(cè)處理方法，其特征在于，形成所述中心點(diǎn)候補(bǔ)件的步驟包括: 安裝所述物體圖像區(qū)域，以使預(yù)定直徑的半圓形曲線形成在所提取的球圖像區(qū)域的對(duì)立端部處；以及 形成所安裝的物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)作為所述中心點(diǎn)候補(bǔ)件。
16.一種感測(cè)處理方法，其特征在于，該方法包括: 在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取多重曝光圖像的多個(gè)畫(huà)面； 識(shí)別所述多重曝光圖像中的所述物體的初始位置； 形成穿過(guò)所述多重曝光圖像中的圖像區(qū)域的線； 估測(cè)最接近所述物體的初始位置的所述線的其中之一的方向作為該物體的移動(dòng)方向；以及 從所估測(cè)的移動(dòng)方向上的圖像中提取和分析所述物體的圖像。
17.如權(quán)利要求16所述的感測(cè)處理方法，其特征在于，估測(cè)最接近所述物體的初始位置的所述線的其中之一的方向作為該物體的移動(dòng)方向的步驟包括: 如果最接近所述物體的初始位置的所述線和所述物體的初始位置之間的距離大于一預(yù)定值，將所述多重曝光圖像的至少兩個(gè)畫(huà)面結(jié)合為一單一圖像； 以一預(yù)定角度圍繞所述物體的初始位置進(jìn)行線掃描，以核對(duì)各個(gè)掃描線上的圖像的像素值的總和；以及 提取具有所述最大像素值總和的所述掃描線的其中之一的方向作為該物體的移動(dòng)方向。
18.—種感測(cè)處理方法，其特征在于，該方法包括: 在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取多重曝光圖像的多個(gè)畫(huà)面； 識(shí)別所述多重曝光圖像中的所述物體的初始位置； 將所述多重曝光圖像的至少兩個(gè)畫(huà)面結(jié)合為一單一圖像； 相對(duì)于所結(jié)合的圖像以一預(yù)定角度圍繞所述物體的初始位置進(jìn)行線掃描，以基于所述各個(gè)掃描線上的圖像的像素值獲得預(yù)定函數(shù)值； 提取具有所述最大函數(shù)值的所述掃描線的其中之一的方向作為該物體的移動(dòng)方向；以及 從所估測(cè)的移動(dòng)方向上的圖像中提取和分析所述物體的圖像。
19.如權(quán)利要求18所述的感測(cè)處理方法，其特征在于，獲得所述預(yù)定函數(shù)值的步驟包括: 計(jì)算所述掃描線的每一個(gè)上的所述圖像的像素值的總和的一第一值； 計(jì)算以預(yù)定間隔形成在所述掃描線的一側(cè)上的線的圖像的像素值的總和的一第二值； 計(jì)算以預(yù)定間隔形成在所述掃描線的另一側(cè)上的線的圖像的像素值的總和的一第三值；以及 從所述第一值中減去所述第二值和所述第三值。
20.一種感測(cè)處理方法，其特征在于，該方法包括: 在閃光燈手電筒下相對(duì) 于一移動(dòng)球獲取一多重曝光圖像； 自該多重曝光圖像中提取一球圖像區(qū)域，其中所述移動(dòng)球的圖像通過(guò)多重曝光而彼此重疊； 安裝所述球圖像區(qū)域，以使預(yù)定直徑的半圓形曲線形成在所提取的球圖像區(qū)域的對(duì)立端部處；以及 提取所安裝的球圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)。
21.如權(quán)利要求20所述的感測(cè)處理方法，其特征在于，所述安裝步驟包括: 在沿著穿過(guò)所獲取的球圖像區(qū)域的該球的移動(dòng)方向的軸線自該球圖像區(qū)域的中心移動(dòng)該預(yù)定直徑的半圓形至該球圖像區(qū)域的對(duì)立端的同時(shí)計(jì)算在所述半圓形上的像素值的總和；以及 安裝所述物體圖像區(qū)域，以使所述預(yù)定直徑的半圓形曲線形成在所計(jì)算的該像素值的總和等于或小于一預(yù)定值的位置處。
22.—種虛擬高爾夫球模擬裝置，其特征在于，該裝置包括: 一傳感器單兀，以在閃光燈手電筒下相對(duì)于一移動(dòng)物體獲取一多重曝光圖像； 一感測(cè)處理單元，包括:一第一處理裝置，自該多重曝光圖像中提取一物體圖像區(qū)域，其中所述移動(dòng)物體的圖像通過(guò)多重曝光而彼此重疊；以及一第二處理裝置，形成該所提取的物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)候補(bǔ)件，以調(diào)節(jié)所述中心點(diǎn)候補(bǔ)件的位置，從而提取所述物體圖像區(qū)域的至少兩個(gè)中心點(diǎn)的坐標(biāo)；以及 一模擬器，計(jì)算所述中心點(diǎn)的坐標(biāo)的變化，以獲得移動(dòng)高爾夫球的物理信息，從而模擬所述高爾夫球的軌道 。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種移動(dòng)物體的感測(cè)裝置及感測(cè)處理方法，雖然移動(dòng)物體的多重曝光圖像經(jīng)由低分辨率和低速攝像機(jī)裝置和閃光燈手電筒裝置來(lái)獲取，但本發(fā)明所述移動(dòng)物體的感測(cè)裝置及感測(cè)處理方法能夠精確地從所獲取的圖像中提取該物體的圖像，雖然數(shù)個(gè)物體圖像由于獲取了特別是以低速移動(dòng)的物體的多重曝光圖像而以重疊狀態(tài)呈現(xiàn)，但本發(fā)明所述移動(dòng)物體的感測(cè)裝置及感測(cè)處理方法能夠精確地提取重疊的物體圖像以提取其中心點(diǎn)的坐標(biāo)，從而以低成本實(shí)現(xiàn)了高感測(cè)處理性能和感測(cè)準(zhǔn)確度，并且本發(fā)明還公開(kāi)了使用上述裝置與方法的虛擬高爾夫球模擬裝置。
文檔編號(hào)A63B69/36GK103079652SQ201180041839
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者金元一, 金禜贊, 禹昌憲, 韓民水, 李太華, 崔銘善, 政在旭, 姜身, 李乘禹, 樸韓光, 金螟禹, 金庸禹, 許成麴 申請(qǐng)人:高夫準(zhǔn)株式會(huì)社