(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は使用者の野球演習又は野球ゲームのための野球演習装置において投球又は打撃されたボールの運動に対するイメージを取得し、その取得されたイメージを分析することによってボールがどの運動をするかに対する正確で早い運動モデルを算出し、投球又は打撃によるボールの運動パラメーターの算出など、野球演習又は野球ゲームの進行に必要な多くの多様な情報をよほど正確で早く算出することができるイメージセンシングに基づくセンシング装置及びセンシング方法、それを用いた野球演習装置及びその制御方法を提供するためのものである。【選択図】  図 2
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置に用いられるセンシング装置であって、
ボールの運動に対するイメージを持続的に撮影するカメラユニット；及び
前記カメラユニットによって撮影されるイメージを収集し、各収集されたイメージを分析してボールを抽出し、ボールに対する３次元空間上の座標を計算し、計算された座標データを用いてボールの運動モデルを決定し、前記決定されたボールの運動モデルを用いて前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出するセンシング処理ユニット；
を含む、センシング装置。
【請求項２】
前記センシング処理ユニットは、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃した場合、打撃された後のボールに対する３次元空間上の座標データを用いてボールの運動モデルを抽出し、前記打撃されたボールに対して抽出されたボールの運動モデルを用いてボールの運動パラメーターを算出するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項３】
前記センシング処理ユニットは、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断し、前記使用者がスイングしたと判断した場合、これを前記野球演習装置に伝達してボールカウントにストライク記録が追加されるようにすることを特徴とする、請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項４】
前記センシング処理ユニットは、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断し、前記使用者がスイングしなかったと判断した場合、ホームプレート上のボールの３次元空間上の座標データを用いてボールであるかストライクであるかを判断するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項５】
仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置に用いられるセンシング装置のセンシング方法であって、
ボールの運動に対するイメージを持続的に撮影して収集する段階；
それぞれの収集されたイメージを分析してボールを抽出し、ボールに対する３次元空間上の座標を計算してボールに対する座標データを抽出する段階；
前記抽出された座標データを用いてボールの運動モデルを決定する段階；及び
前記決定されたボールの運動モデルを用いて前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階；
を含む、センシング装置のセンシング方法。
【請求項６】
前記ボールに対する座標データを抽出する段階は、
前記イメージ分析によってボール候補を抽出する段階と、
前記運動するボールが壁又は天井に衝突する場合、衝突した後のボールに対して検出されるボール候補を除去する段階とを含むことを特徴とする、請求項５に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項７】
前記ボールに対する座標データを抽出する段階は、
前記イメージ分析によってボール候補を抽出する段階と、
前記ボール候補のそれぞれの座標データのうち予め設定された個数のデータを任意に選択して任意の運動モデルを樹立する段階と、
前記樹立された任意の運動モデルによるボールの初期座標データが予め設定された範囲を外れる場合、該当運動モデルに含まれる座標データを除去する段階とを含むことを特徴とする、請求項５に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項８】
前記ボールの運動モデルを決定する段階は、
ボールの初期時間値又は初期座標データを用いて、ピッチングされて打席に移動するボールに対する運動モデルを決定する段階を含み、
前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階は、
前記決定された運動モデルに含まれるボールの座標データを全てのボールの座標データから除去してから残ったデータが予め設定された個数以上の場合には前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃したと判断し、残ったデータが予め設定された個数より少ないとかない場合には前記使用者が打撃しなかったと判断する段階を含むことを特徴とする、請求項５に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項９】
前記ボールの運動モデルを決定する段階は、
ピッチングされたボールがホームプレートに到逹する時間値を計算する段階を含み、
前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階は、
前記ボールがホームプレートに到逹する時間値を初期時間値とし、前記初期時間値であるときのボールの座標データをボールの初期座標データとして移動するボールに対する運動モデルを決定する段階と、
前記決定された運動モデルに基づいてボールの運動パラメーターを算出する段階とを含むことを特徴とする、請求項５に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項１０】
前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階は、
前記決定されたボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断する段階と、
前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃した場合、打撃された後のボールに対する３次元空間上の座標データを用いてボールの運動モデルを抽出する段階と、
前記打撃されたボールに対して抽出されたボールの運動モデルを用いてボールの運動パラメーターを算出する段階とを含むことを特徴とする、請求項５に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項１１】
前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階は、
前記決定されたボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断する段階と、
前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断する段階と、
前記使用者がスイングしなかった場合、ホームプレート上のボールの３次元空間上の座標が予め設定されたストライクゾーン内にあるかを確認することによってボールであるかストライクであるかを判断する段階とを含むことを特徴とする、請求項５に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項１２】
仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置であって、
使用者の打撃が行われる打席に向けてボールをピッチングするボールピッチング装置；
ボールの運動に対するイメージを持続的に撮影して収集し、前記各収集されたイメージを分析してボールを抽出し、ボールに対する３次元空間上の座標を計算し、計算された座標データを用いてボールの運動モデルを決定することによって前記決定されたボールの運動モデルを用いた情報を算出するセンシング装置；及び
前記センシング装置によって算出される情報を受け、前記受けた情報に基づいて前記野球演習又は野球ゲームの進行のための映像を具現する制御装置；
を含む、野球演習装置。
【請求項１３】
前記センシング装置は、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃した場合、打撃された後のボールに対する３次元空間上の座標データを用いてボールの運動モデルを抽出し、前記打撃されたボールに対して抽出されたボールの運動モデルを用いてボールの運動パラメーターを算出して前記制御装置に伝達するように構成され、
前記制御装置は、
前記受けたボールの運動パラメーターに基づいて、打撃されたボールの軌跡に対するシミュレーション映像を具現し、前記シミュレーション映像上で打球がホームラン、安打、ファウル及びアウトのうちどれに相当するかを判断することによって前記野球演習又は野球ゲームを進めるように構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の野球演習装置。
【請求項１４】
前記センシング装置は、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断し、前記使用者がスイングしたと判断した場合、これを前記制御装置に伝達するように構成され、
前記制御装置は、
前記受けた情報に基づいて前記使用者のボールカウントにストライク記録が追加されるようにすることによって前記野球演習又は野球ゲームを進めるように構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の野球演習装置。
【請求項１５】
前記センシング装置は、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断し、前記使用者がスイングしなかったと判断した場合、ホームプレート上のボールの３次元空間上の座標データを抽出し、予め設定されたストライクゾーンに前記抽出されたボールの座標が含まれるかの判断結果を前記制御装置に伝達するように構成され、
前記制御装置は、
前記受けた情報に基づいて、前記抽出されたホームプレート上のボールの座標が前記ストライクゾーンに含まれる場合には前記使用者のボールカウントにストライク記録が追加されるようにし、前記抽出されたホームプレート上のボールの座標が前記ストライクゾーンに含まれない場合には前記使用者のボールカウントにボール記録が追加されるようにすることによって前記野球演習又は野球ゲームを進めるように構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の野球演習装置。
【請求項１６】
仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置の制御方法であって、
前記野球演習又は野球ゲームのための映像を具現する制御装置によって仮想の投手がボールを投球する映像を具現する段階；
前記仮想の投手のボール投球映像と同期化してボールピッチング装置がボールを打席側にピッチングするように制御する段階；
センシング装置によって、前記ボールピッチング装置によってピッチングされて運動するボールに対するイメージを持続的に撮影、収集及び分析し、各イメージ上で前記運動するボールの３次元空間上の座標データの抽出、前記抽出された座標データを用いたボールの運動モデルの決定及び前記決定されたボールの運動モデルを用いた情報の算出を行う段階；及び
前記制御装置が前記センシング装置によって算出される情報を受け、前記受けた情報に基づいて前記野球演習又は野球ゲームの進行のための映像を具現する段階；
を含む、野球演習装置の制御方法。
【請求項１７】
前記決定されたボールの運動モデルを用いた情報の算出を行う段階は、
前記決定されたボールの運動モデルを用いて、前記打席側から前記ボールピッチング装置側に運動するボールの座標データが予め設定された個数以上存在するかを判断することによって、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃したかを判断する段階と、
前記使用者がボールを打撃した場合、ホームプレート上のボールの座標データをボールの初期座標データとして移動するボールに対する運動モデルを決定する段階と、
前記決定された運動モデルに基づいてボールの運動パラメーターを算出する段階とを含み、
前記野球演習又は野球ゲームの進行のための映像を具現する段階は、
前記算出されたボールの運動パラメーターに基づいて、打撃されたボールの軌跡に対するシミュレーション映像を具現する段階と、
前記シミュレーション映像上で打球がホームラン、安打、ファウル及びアウトのうちどれに相当するかを判断することによって前記野球演習又は野球ゲームを進める段階とを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の野球演習装置の制御方法。
【請求項１８】
前記決定されたボールの運動モデルを用いた情報の算出を行う段階は、
前記決定されたボールの運動モデルを用いて、前記打席側から前記ボールピッチング装置側に運動するボールの座標データが予め設定された個数以上存在するかを判断することによって前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃したかを判断する段階と、
前記使用者がボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断する段階とを含み、
前記野球演習又は野球ゲームの進行のための映像を具現する段階は、
前記使用者の空のスイングに関する映像を具現する段階と、
前記使用者のボールカウントにストライク記録が追加されるようにすることによって前記野球演習又は野球ゲームを進める段階とを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の野球演習装置の制御方法。
【請求項１９】
前記決定されたボールの運動モデルを用いた情報の算出を行う段階は、
前記決定されたボールの運動モデルを用いて、前記打席側から前記ボールピッチング装置側に運動するボールの座標データが予め設定された個数以上存在するかを判断することによって前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃したかを判断する段階と、
前記使用者がボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断する段階とを含み、
前記野球演習又は野球ゲームの進行のための映像を具現する段階は、
ホームプレート上のボールの３次元空間上の座標データを抽出する段階と、
予め設定されたストライクゾーンに前記抽出されたボールの座標が含まれるかを判断する段階と、
前記抽出されたボールの座標が前記ストライクゾーンに含まれる場合には前記使用者のボールカウントにストライク記録が追加されるようにし、前記抽出されたボールの座標が前記ストライクゾーンに含まれない場合には前記使用者のボールカウントにボール記録が追加されるようにすることによって前記野球演習又は野球ゲームを進める段階とを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の野球演習装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボールピッチング装置から発射されるボールを使用者がバットで打撃する方式の野球演習装置又は所定大きさの室内空間でボールピッチング装置によって発射されるボールを使用者がバットで打撃し、これをセンシング装置がセンシングし、そのセンシング結果によるシミュレーション映像を具現する、いわゆるスクリーン野球システムのような野球演習装置及びこれに用いられるセンシング装置、センシング方法、上記野球演習装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年野球人口が増加するにつれて、広い野球競技場で実際に野球競技をしにくい限界を克服し、狭い室内空間でも野球競技の現場感を感じながら仮想で野球競技ができるようにする、いわゆるスクリーン野球システムが登場することになった。
【０００３】
通常、スクリーン野球システムは、所定大きさの室内空間で使用者がバッティングすることができる打席と仮想の野球場を表示することができるスクリーンを設置し、そのスクリーンの背面に取り付けられるピッチングマシンが打席に向けてボールをピッチングすれば、打席でボールの打撃を準備している使用者はピッチングマシンからピッチングされたボールを打撃し、このとき、センシング装置がピッチングされたボール及び使用者によって打撃されたボールの動きをセンシングし、そのセンシング結果によってストライクであるか又はボールであるかを判定し、上記スクリーン上に打撃されたボールの軌跡に対するシミュレーション映像を具現する。
【０００４】
上記のようなセンシング装置に関連して、従来のスクリーン野球システムなどでは投球されたボール又は打撃されたボールが通る経路に多数の発光センサー及び受光センサーからなる光センサー装置を複数取り付け、ボールがその光センサー装置を通るとき、発光センサーから照射されてボールによって反射された光を受光することによって複数の光センサー装置のそれぞれからボールの座標情報を得、それに基づいて投球又は打球によるボールの速度、方向などのパラメーターを算出した。
【０００５】
そして、使用者がバットで打撃する場合には、別途のセンサー装置として使用者のスイング又は打撃を感知した。
【０００６】
韓国特許出願第１０−２０１５−００４１８４４号明細書、韓国特許出願第１０−２０１５−００４１８６１号明細書、韓国特許出願第１０−２０１４−００５４１０５号明細書、米国特許第５４４３２６０号明細書、特許第４７４３７６３号公報などの多数の先行技術文献で上記のような記述内容について開示している。
【０００７】
前述したような光センサーに基づくセンサー装置を用いる場合、かなり多くの発光センサー及び受光センサーを用いなければならないので、センサー装置のコストがよほど高くなることはもちろんのこと、センサー装置の破損及び誤作動などの可能性が高くて維持及び補修がかなり難しく、それにもかかわらずボール運動に対する正確な解釈に限界があるので、ボール運動に対するシミュレーションの正確度が非常に低いという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、使用者の野球演習又は野球ゲームのための野球演習装置において投球又は打撃されたボールの運動に対するイメージを取得し、その取得されたイメージを分析することによって、ボールがどの運動をするかに対する正確で早い運動モデルを算出して、投球又は打撃によるボールの運動パラメーター算出など、野球演習又は野球ゲームの進行に必要な多くの多様な情報をかなり正確で早く算出することができるイメージセンシングに基づくセンシング装置及びセンシング方法、それを用いた野球演習装置及びその制御方法を提供するためのものである。
【０００９】
また、投球又は打撃されたボールの運動に対する分析のためのセンシング装置、使用者のスイングの判別のためのセンシング装置、ボール／ストライクを判別するためのセンシング装置など、多様なセンシング装置をそれぞれ別に備えるものではなく、単一センシング装置を用いて投球又は打撃されたボールの運動に対する分析、使用者のスイング及び打撃の判別、ボール／ストライクの判別など、多様な分析を行うことができるイメージセンシングに基づくセンシング装置及びセンシング方法、それを用いた野球演習装置及びその制御方法を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施例によるセンシング装置は、仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置に用いられるセンシング装置であって、ボールの運動に対するイメージを持続的に撮影するカメラユニット；及び上記カメラユニットによって撮影されるイメージを収集し、各収集されたイメージを分析してボールを抽出し、ボールに対する３次元空間上の座標を計算し、計算された座標データを用いてボールの運動モデルを決定し、上記決定されたボールの運動モデルを用いて上記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出するセンシング処理ユニット；を含む。
【００１１】
一方、本発明の一実施例によるセンシング装置のセンシング方法は、仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置に用いられるセンシング装置のセンシング方法であって、ボールの運動に対するイメージを持続的に撮影して収集する段階；それぞれの収集されたイメージを分析してボールを抽出し、ボールに対する３次元空間上の座標を計算してボールに対する座標データを抽出する段階；上記抽出された座標データを用いてボールの運動モデルを決定する段階；及び上記決定されたボールの運動モデルを用いて上記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階；を含む。
【００１２】
一方、本発明の一実施例による野球練習装置は、仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置であって、使用者の打撃が行われる打席に向けてボールをピッチングするボールピッチング装置；ボールの運動に対するイメージを持続的に撮影して収集し、上記各収集されたイメージを分析してボールを抽出し、ボールに対する３次元空間上の座標を計算し、計算された座標データを用いてボールの運動モデルを決定することによって上記決定されたボールの運動モデルを用いた情報を算出するセンシング装置；及び上記センシング装置によって算出される情報を受け、上記受けた情報に基づいて上記野球演習又は野球ゲームの進行のための映像を具現する制御装置；を含む。
【００１３】
一方、本発明の一実施例による野球練習装置の制御方法は、仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置の制御方法であって、上記野球演習又は野球ゲームのための映像を具現する制御装置によって仮想の投手がボールを投球する映像を具現する段階；上記仮想の投手のボール投球映像と同期化してボールピッチング装置がボールを打席側にピッチングするように制御する段階；センシング装置によって、上記ボールピッチング装置によってピッチングされて運動するボールに対するイメージを持続的に撮影、収集及び分析し、各イメージ上で上記運動するボールの３次元空間上の座標データの抽出、上記抽出された座標データを用いたボールの運動モデルの決定及び上記決定されたボールの運動モデルを用いた情報の算出を行う段階；及び上記制御装置が上記センシング装置によって算出される情報を受け、上記受けた情報に基づいて上記野球演習又は野球ゲームの進行のための映像を具現する段階；を含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による野球演習装置に用いられるセンシング装置及びセンシング方法と、それを用いた野球演習装置及びその制御方法は、投球又は打撃されたボールの運動に対するイメージを取得し、その取得されたイメージを分析することによって、ボールがどの運動をするかに対する正確で早い運動モデルを算出することによって、投球又は打撃によるボールの運動パラメーター算出など、野球演習又は野球ゲームの進行に必要な多くの多様な情報をかなり正確で早く算出することができる効果がある。
【００１５】
また、投球又は打撃されたボールの運動に対する分析のためのセンシング装置、使用者のスイングの判別のためのセンシング装置、ボール／ストライクを判別するためのセンシング装置など、多様なセンシング装置をそれぞれ別に備えるものではなく、単一センシング装置を用いて投球又は打撃されたボールの運動に対する分析、使用者のスイング及び打撃の判別、ボール／ストライクの判別など、多様な分析を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例による野球演習装置として仮想野球シミュレーションシステム、すなわちいわゆるスクリーン野球システムが具現された例を示した図である。
【図２】図１に示した野球演習装置の構成について示したブロック図である。
【図３】図２に示した構成を有する野球演習装置においてセンシング装置のセンシング方法と制御装置による制御方法について示したフローチャートである。
【図４】図２に示した構成を有する野球演習装置においてセンシング装置のセンシング方法と制御装置による制御方法について示したフローチャートである。
【図５】本発明の一実施例によるセンシング装置のカメラユニットのうち一つのカメラで撮影している映像を仮定して示した図で、多数のフレームのイメージ上で現れるボールイメージをいっぺんに示して、センシング装置がボールを検出してボール運動モデルを決定するプロセスを説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例によるセンシング装置が、ピッチングされたボール又は打撃されたボールが壁、天井などに衝突する場合を考慮してボール運動モデルを決定することを説明するための図である。
【図７】本発明の一実施例によるセンシング装置のカメラユニットのうち一つのカメラで撮影している映像を仮定して示した図で、多数のフレームのイメージ上で現れるピッチングされたボール及び打撃されたボールに対するイメージをいっぺんに示して、センシング装置がボールを検出し、ボール運動モデルを決定するプロセスを説明するための図である。
【図８】本発明の一実施例によるセンシング装置によって撮影されて収集されるイメージにおいて打席部分をもっと拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明による野球演習装置に用いられるセンシング装置及びセンシング方法と、それを用いた野球演習装置及びその制御方法に関するより具体的な内容を図面に基づいて説明する。
【００１８】
本発明による"野球演習装置"は、単純に打撃演習ができるようにピッチングマシンがボールをピッチングし、打席で使用者がそのピッチングされたボールを打撃する方式の野球演習システムはもちろんのこと、所定大きさの室内空間で使用者がバッティングすることができる打席と仮想の野球場を表示することができるスクリーンを設置し、ピッチングマシンが打席に向けてボールをピッチングすれば、打席でボールの打撃を準備している使用者はピッチングマシンからピッチングされたボールを打撃し、センシング装置がピッチングされたボール及び使用者によって打撃されたボールの動きをセンシングし、そのセンシング結果によってスクリーン上に打撃されたボールの軌跡に対するシミュレーション映像を具現する仮想野球シミュレーションシステムなどを全て含む概念と定義し、以下で本発明について具体的に説明する。
【００１９】
まず、図１及び図２を参照して本発明の一実施例による野球演習装置について説明する。図１は本発明の一実施例による野球演習装置として仮想野球シミュレーションシステム、すなわちいわゆるスクリーン野球システムが具現された例を示した図、図２は図１に示した野球演習装置の構成について示したブロック図である。
【００２０】
図１に示したように、本発明の一実施例による野球演習装置は、一般的なスクリーン野球システムと同様に、側壁１１及び後壁１２などによって形成される空間に打席領域３０とスクリーン部２０を提供し、上記打席領域３０の打席部３１又は３２（ここで、図面符号３１は右打席部を、図面符号３２は左打席部をそれぞれ示す。以下、上記右打席部及び左打席部を通称して"打席部"と言い、上記"打席部"は右打席部及び左打席部の少なくとも一つを含むものと定義する）で使用者がバットでスイング及びボール打撃を行うことができるように具現される。
【００２１】
上記スクリーン部２０と後壁１２の間の空間部ＳＰには上記スクリーン部２０上に投影される野球シミュレーション映像についての情報処理のための制御装置３００が備えられることができ（制御装置３００で処理された映像は映像出力部４２０を介してスクリーン部２０に投影される）、打席領域３０側にボール１をピッチングすることができるボールピッチング装置１００が設置されることができ、上記スクリーン部２０上の上記ボールピッチング装置１００のボールが発射される部分と対応する位置にボール１が通過することができるようにピッチングホール２２が形成されることができる。
【００２２】
そして、図１に示したように、上記ボールピッチング装置１００はその前面側に上記スクリーン部２０上のピッチングホール２２を開閉することができるようにするホール開閉部２３を備えることができる。
【００２３】
本発明の一実施例による野球演習装置の制御系統を説明すると、図１及び図２に示したように、制御装置３００、ボールピッチング装置１００、センシング装置２００などを含んでなることができる。
【００２４】
上記ボールピッチング装置１００は、図２に示したように、ボール供給部１１０、ピッチング駆動部１２０及びピッチング制御部１３０を含んでなることができる。
【００２５】
上記ボール供給部１１０は多数のボールが保管された保管ボックスからボールを一つずつ移送してピッチング駆動部１２０に供給する、すなわちピッチングのための位置にボールを供給する構成要素である。
【００２６】
上記ピッチング駆動部１２０は上記ボール供給部１１０によって供給されたボールを発射する構成要素であり、一つのホイールを回転させ、ガイド板との間で上記ホイールの回転力でボールを発射する方式（例えば、特開２０１４−２１７４６８号公報など）、二つ以上のホイールを回転させ、そのホイールの間にボールを位置させることで、上記ホイールの回転力によってボールを発射する方式（例えば、韓国公開特許第２０１４−０１００６８５号公報、韓国登録特許第０４１１７５４号公報、韓国登録実用新案第０２６９８５９号公報など）、ボールを把持したアームを回転させてボールを投擲する方式（例えば、韓国登録特許第０９１９３７１号公報など）などの多様な方式で具現されることができる。
【００２７】
前述したボール供給部１１０及びピッチング駆動部１２０そのものの具体的な構成は既に多くの先行技術文献に多様に開示されているので、その構成についての具体的な説明は省略する。
【００２８】
一方、上記センシング装置２００は撮影したイメージを分析してイメージ上の客体に対するセンシングを行う方式のものであり、打席領域３０を含む一定撮影範囲に対するイメージを取得して分析することにより、ボールピッチング装置１００からピッチングされるボールに対するボール運動情報の算出、使用者が上記ピッチングされたボールを打撃したかについての情報、使用者によって打撃されたボールについてのボール運動情報の算出、使用者の空のスイングであるかについての情報、使用者がスイングしなかった場合、ピッチングされたボールのボールカウント情報などを算出する機能を果たす。
【００２９】
図２に示したように、上記センシング装置２００は、カメラユニット２１０と、センシング処理ユニット２２０を含んでなることができる。上記カメラユニット２１０は打席領域３０を含む一定撮影範囲に対するイメージを連続的に取得し、上記センシング処理ユニット２２０は上記カメラユニット２１０からイメージを受けて予め設定された事項によるイメージ分析を行って、上記野球演習装置を用いた野球演習又は野球ゲームに必要な情報を算出する。
【００３０】
上記センシング装置２００のカメラユニット２１０は互いに異なる位置で同じ撮影範囲をそれぞれ撮影し、撮影されたイメージ上の客体についての３次元位置情報を算出することができるように、第１カメラ２１１及び第２カメラ２１２を含んでステレオ方式（Ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ）で構成することにより、上記センシング処理ユニット２２０が上記カメラユニット２１０が撮影したイメージの分析によってボールに対する３次元座標データを得ることができるようにすることが好ましい。
【００３１】
そして、上記センシング処理ユニット２２０は上記カメラユニット２１０の第１カメラ２１１及び第２カメラ２１２のそれぞれから撮影されたイメージを受けて収集し、その収集されたイメージのそれぞれを分析してボールを捜し、各ボールに対する３次元座標データを抽出し、その抽出された３次元座標データを用いて、ピッチングされて運動するボール又は打撃されて運動するボールに対するボールの運動モデルを決定し、ボールの運動モデルが決定されれば、これを用いて上記野球演習装置を用いた野球演習又は野球ゲームに必要な各種の情報を算出する。
【００３２】
ここで、ボールの運動モデルはピッチング又は打撃されて運動するボールの３次元空間上の軌跡に関する運動方程式で表現するものを意味し、図１に示したように、本発明による野球演習装置による野球演習又は野球ゲームが行われる空間に対してｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３次元座標系で定義し、その定義された座標系によって上記ボールの運動モデルを決定することができる。
【００３３】
すなわち、上記ボールの運動モデルは、ｘ軸方向の運動方程式、ｙ軸方向の運動方程式及びｚ軸方向の運動方程式で定義することができる。これについてのより具体的な内容は後述する。
【００３４】
一方、上記センシング装置２００が前述したボール運動情報を算出し、これを制御装置３００に伝送し、上記制御装置３００は伝送されたボール運動情報に基づいてボール運動に対するシミュレーション映像を具現し、映像出力部４２０を介してスクリーン部２０に投影することができる。
【００３５】
一方、上記制御装置３００は、図２に示したように、データ格納部３２０、映像処理部３３０及び制御部３１０を含んでなることができる。
【００３６】
上記データ格納部３２０は野球演習装置でなされる野球シミュレーション映像などの処理のためのデータが記憶される部分である。上記データ格納部３２０はサーバー（図示せず）から伝送されたデータを一時的に保存する保存所の役割をするもので構成されることもできる。
【００３７】
上記映像処理部３３０は仮想の野球場に係わる映像、選手、審判、観客などに係わる映像などのバックグラウンド映像と仮想の投手がボールをピッチングする映像、使用者が打撃したボールの軌跡に対するシミュレーション映像など、各種の野球シミュレーション関連映像を生成するために、映像データに対する予め設定されたプログラムによる処理を行い、処理された映像は映像出力部４２０に伝送され、上記映像出力部４２０は伝送された映像を使用者に見られるようにスクリーン部２０に投映するなどの映像の出力を行う。
【００３８】
上記制御部３１０は本発明による野球演習装置の各構成要素を制御し、上記センシング装置２００から伝送される各種の情報に基づいて、打撃されたボールの軌跡に対するシミュレーションなどの野球シミュレーション映像具現のための各種の演算を行う。
【００３９】
上記制御部３１０は、上記ホール開閉部２３によるピッチングホール２２の開放又は閉鎖の時点、上記ボールピッチング装置１００によるボールピッチングの準備、準備したボールのピッチング（ボール発射）などがそれぞれ行われる時点を決定し、上記ピッチング制御部１３０に該当動作を行えという制御信号を伝送する機能を果たす。
【００４０】
上記ホール開閉部２３は基本的にスクリーン部２０のピッチングホール２２を閉鎖した状態にあるように制御され、上記ホール開閉部２３がピッチングホールを閉鎖した状態にあるときには、スクリーン部に投影される映像がピッチングホール部分で漏れることがなしに自然に見られる。
【００４１】
上記制御部３１０は野球演習又は野球ゲームに対する映像上で仮想の投手がボールを投球する映像と同期化してボールピッチング装置１００がボールを打席側にピッチングすることができるように上記ボールピッチング装置１００の駆動を制御することができる。
【００４２】
例えば、映像上の仮想の投手がボールを投球する動作及び投球されたボールの移動状態を感知して、ボールピッチング装置１００が仮想の投手の動作又は投球されたボールの状態に合うように準備したボールを打席側に発射することにより、打席で打撃準備をしている使用者の立場でまるで映像上の仮想の投手が投げたボールが実際に飛んで来るような感じがするようにすることができる。
【００４３】
一方、図３及び図４に示したフローチャートを参照して本発明の一実施例による野球演習装置に用いられるセンシング装置のセンシング方法及び野球演習装置の制御方法について説明する。
【００４４】
図３及び図４に示したフローチャートでは、図２に示した構成を有する野球演習装置においてセンシング装置のセンシング方法と制御装置による制御方法について示している。図３に示したフローチャートにおいてＡで表示された段階は図４に示したＡに連結される。
【００４５】
図３に示したように、本発明の一実施例による野球演習装置が作動するにつれて、センシング装置のカメラユニットはその撮影範囲のイメージを持続的に取得し、その取得されたイメージはセンシング処理ユニットによって収集される（Ｓ１００）。
【００４６】
センシング処理ユニットは、予め設定された個数のイメージが収集されれば、その収集されたそれぞれのイメージを分析して各イメージ上でボールを検出する（Ｓ１１０）。ここで、検出されたボールは実際に運動しているボールでもあり得るが、プレイ空間の床に置かれているボールでもあり得、その他のノイズが含まれることもできる。
【００４７】
したがって、より正確に言えば、上記Ｓ１１０段階で検出されるものはボール候補である。
【００４８】
上記各イメージ上でボール候補は多くの段階のボール検出プロセスによって検出することができる。
【００４９】
まず、センシング処理ユニットは、カメラユニットがボールの運動前に予め撮影しておいたイメージをレファレンスイメージとして記憶しておく。もちろん、実際にボールがピッチングされた後又は打撃された後にトリガープロセスによってトリガーが発生すれば、そのときのイメージを上記レファレンスイメージとして記憶しておくようにすることもできる。
【００５０】
ここで、トリガーは、イメージで予め決定された領域を設定しておき、ボールがその予め設定された領域で検出されるときに発生し、センシング処理ユニットは上記トリガー時点を基準にその以前及び以後の予め設定された個数のイメージを分析して上記ボール検出などのプロセスを進めることになる。
【００５１】
ボールピッチングが始まるにつれて撮影されるそれぞれのイメージに対して上記レファレンスイメージとの差演算技法（Ｉｍａｇｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉｎｇ）による差映像を求めると、その差映像には運動するボールを含む動く客体が残ることになる。
【００５２】
その差映像に対して映像上のピクセルに対するピックセル値（明るさ値）の閾値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を予め設定し、その予め設定された閾値を基準に上記差映像を２進化処理する（閾値を超えるピックセル値を有するピクセルは白色、そうではないピクセルは黒色で表現して２進化する）。
【００５３】
実際のボール（野球ボール）の場合、照明の影響によってイメージ上でピックセル値、すなわち明るさ値が大きいため、２進化を行えば、動くボールは大部分白色で現れ、残りの部分は黒色で現れるので、イメージ上で動くボール部分を容易に検出することができる。
【００５４】
センシング処理ユニットは、上記２進化した映像において白色で現れる部分の輪郭（Ｃｏｎｔｏｕｒ）を抽出し、それぞれの抽出された輪郭に対して縦横比（Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ）、輪郭の大きさ、輪郭内部の明るさなど、予め設定された条件に対して分析を行う（センシング処理ユニットはボールに対する縦横比の範囲、大きさの範囲、内部明るさの範囲などを予め設定している）。例えば、抽出された輪郭が長くて縦横比が予め設定された範囲を外れる場合、抽出された輪郭の大きさが予め設定された大きさ範囲を外れるとかあまり小さい場合などには該当部分を除去する方式で抽出された輪郭のうち有効なものをボール候補として選定する（このようにボール候補として選定されてもその中には床に置かれているボール又はその他のノイズが含まれていることがある）。
【００５５】
一方、センシング処理ユニットは前述したような方式で各イメージ上で検出されたボール、すなわちボール候補のそれぞれに対する３次元座標を算出する（Ｓ１２０）。
【００５６】
前述した３次元座標の算出は同じ客体に対する第１カメラの取得映像及び第２カメラの取得映像のそれぞれから得られる座標情報を用いることによって可能であるが、ステレオ方式のカメラシステムを用いた客体の３次元座標取得は既に公知となった技術なので、それについての説明は省略する。
【００５７】
一方、センシング処理ユニットは、前述したように算出されたボールの座標データを用いて、ボールピッチング装置から打席に移動するボール（ボールピッチング装置から発射されたボール）に対するボール運動モデルを決定する（Ｓ１３０）。
【００５８】
上記ボール運動モデルは上記ボールの３次元座標データを用いて図１で例示したようなｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の空間座標系で各軸方向の運動方程式を求めることによって決定することができる。本発明の一実施例による野球演習装置は、限定された空間（例えば、図１に示したように、側壁１１と後壁１２などによって形成される空間）内に設置される場合、ピッチングされたボール又は打撃されたボールが壁、天井などに衝突する場合を考慮して上記ボール運動モデルを樹立して決定することが好ましい。
【００５９】
ここで、前述したようなボールの運動モデルの決定に関連したＳ１１０、Ｓ１２０及びＳ１３０段階に対するより具体的な例を図５及び図６を参照して説明する。
【００６０】
図５はセンシング装置のカメラユニットのうち一つのカメラで撮影している映像を仮定して示した図であり、多数のフレームのイメージ上で現れるボールイメージｂ１〜ｂ９をいっぺんに示すことで、本発明の一実施例によるセンシング装置でイメージからボールを検出し、ボール運動モデルを決定するプロセスを説明するための図である。
【００６１】
そして、図６はピッチングされたボール又は打撃されたボールが壁、天井などに衝突する場合を考慮して前述したボール運動モデルを決定することを説明するための図である。
【００６２】
ここで、空間座標系は図１に示したｘ軸、ｙ軸及びｚ軸による座標系と同一である。
【００６３】
図５に示したように、センシング装置のカメラユニットによって撮影されて収集されるイメージにはバットＢＴを持って打席部３１で打撃準備をしている使用者１０とホームプレート３３に関連した部分が含まれ、ピッチングされて打席側に移動するボールｂ１〜ｂ９だけでなく床に置かれているボール及びその他のノイズに相当する部分ｎ１〜ｎ８も全て現れている。
【００６４】
ここで、センシング装置のセンシング処理ユニットは、ボールの運動モデルを樹立するために、ボール運動に対するｘ軸方向関数、ｙ軸方向関数及びｚ軸方向関数をそれぞれ予め定義して設定しておき、図５に示したようなボールｂ１〜ｂ９の３次元座標データを上記各関数に適用することにより、ボール運動に対する各軸方向の運動方程式を決定してボール運動モデルを樹立することができる。
【００６５】
ところが、図５に示したように分析するイメージ上にはボールｂ１〜ｂ９だけでなく各種のノイズｎ１〜ｎ８が含まれることがあり、これらが全て上記Ｓ１１０段階で検出されたボール候補であると仮定する。
【００６６】
上記Ｓ１２０段階で、上記ボール候補ｂ１〜ｂ９及びｎ１〜ｎ８のそれぞれの３次元座標データを算出する。このとき、上記各ボール候補は３次元座標データとともに時間値が分かる（例えば、ｎ番目フレームのイメージに登場するボール候補があるとき、該当ボール候補のフレーム番号又はタイムスタンプ値を上記時間値として記憶することができる）。
【００６７】
一方、上記ボール候補のうち有効なボールの座標データを検出するために、まず運動するボールが壁又は天井などに衝突する場合、その衝突後のボールに対する座標データを除去する必要がある。
【００６８】
図６はｂ１→ｂ２→ｂ３→ｂ４のように運動するボールが壁又は天井のような障害物ＬＭに衝突してｒ１→ｒ２のように飛んで行く場合について示している。
【００６９】
図６に示した例で、元々求めようとする運動モデルはｂ１→ｂ２→ｂ３→ｂ４→ｖ１→ｖ２のように運動するボールの運動モデルＭＤａであるので、ｒ１及びｒ２は除去されなければならない。
【００７０】
このようなボールの衝突後のデータを除去するために、上記ボール候補のうち任意に二つ又はそれ以上（予め設定された個数）を選択し、その選択されたボール候補のそれぞれの座標データを上記各軸方向の関数に適用して各軸方向の運動方程式を樹立することによって任意の運動モデルを樹立する。
【００７１】
ボールの運動モデルの樹立において、運動モデルの初期時間値を算出する必要がある。上記初期時間値はボールの運動モデルに含まれるデータのうち運動を始めるときの時間値であり、センシング装置のカメラユニットの画角範囲が図１でスクリーン部まで含めば、上記初期時間値はボールがピッチングされるときの時間値として既に分かっている値となることができる。
【００７２】
センシング装置のカメラユニットの画角範囲がスクリーン部を含まない場合には、上記初期時間値をボールがピッチングされるときの時間値とすることはできない。このときには、センシング装置のカメラユニットが撮影したイメージで動く客体、すなわちボールが最初に登場するときの時間値を上記初期時間値とすることもでき、検出されたボール候補のうち、図１に示したｘ−ｙ−ｚ座標系を基準にｙ軸方向の座標値が最大であるボール候補がイメージに登場したときの時間値を上記初期時間値とすることができる。
【００７３】
このように、ボール運動の初期時間値を算出すれば、これを上記任意の運動モデルに代入してボール運動の開始点座標値を確認することができる。
【００７４】
また、上記のように検出されたボール候補のうち、ｙ軸方向の座標値が最大であるボール候補の座標値を上記ボール運動の開始点座標値とすることができる。ｙ軸方向の座標値が最大であるボール候補が複数の場合には、その時間値を初期時間値として後述する運動モデルに適用することによってボール運動の開始点座標値を求めることができる。
【００７５】
したがって、図６でｒ１とｒ２を選択して上記のように任意の運動モデルＭＤｂを樹立したら、その任意の運動モデルＭＤｂに上記ボールピッチング初期時間値を代入してボール運動の開始点座標値を確認することができる。図６で任意の運動モデルＭＤｂのボール運動の開始点座標はｒｏ１となるであろう。
【００７６】
しかし、図６に示したように、ｒｏ１は壁又は天井ＬＭの外部に存在するので、すなわちボール運動の開始点座標が野球演習装置によるプレイ空間の外部に存在することになるので、上記任意の運動モデルＭＤｂに含まれる座標データは有効なデータではないことが確かであるので全て除去する。
【００７７】
このような方式で任意に座標データを各軸方向関数に適用して樹立された運動モデルの初期時間値によるボールの初期座標値を確認することによって、有効ではないデータは全て除去することができる（全てのデータに対して又は一部のデータに対して任意に予め設定された個数のデータを選択して運動モデルを樹立することによって有効ではないデータを除去することができる）。
【００７８】
ここで、'運動モデルに含まれる座標データ'とはその座標値が樹立された運動モデル上に存在する場合はもちろんのこと、座標値が運動モデル上に存在するものではないが、それに一定水準で近接している座標データを全て含むものと定義することにする。ここで、'一定水準で近接'とは、多数の実験などによって誤差範囲を予め設定し、データがその予め設定された誤差範囲内に存在する場合を言う。
【００７９】
以下で、'運動モデルが含まれる座標データ'とはいずれも上記のようにその運動モデルに対して予め設定された誤差範囲内の座標データを意味するものとする。
【００８０】
一方、図５で示したノイズｎ１〜ｎ８のうち床に置かれているボールが含まれている場合、床に置かれているボールの座標データを選択して上記のように任意の運動モデルを樹立して初期座標値を確認すれば、それもやはり野球演習装置によるプレイ空間の外部に存在することになるので、該当ノイズの座標データによって任意に樹立された運動モデルに含まれる全ての座標データは除去することができる。
【００８１】
上記のように任意の運動モデルの樹立及び初期座標値の確認のプロセスによって有効ではないデータを除去することができ、このようにデータが除去されてから残ったデータから最終的なボールの運動モデルを決定することができる。
【００８２】
上記のように任意の運動モデルの樹立及び初期座標値の確認のプロセスによって有効ではないデータを除去した後にもいくつかのノイズが残っていることがあり得る。
【００８３】
この場合、正確なボールの運動モデルの決定のために、ＲＡＮＳＡＣアルゴリズムのように分布されたデータのうち大部分のデータ（Ｉｎｌｉｅｒ）を基にしてボールの運動モデルを樹立することができ、Ｉｎｌｉｅｒではない残りのデータ（Ｏｕｔｌｉｅｒ）は全て除去する方式で最終的なボールの運動モデルを決定することができる。
【００８４】
すなわち、図５に示したように、ｂ１→ｂ２→ｂ３→ｂ４→ｂ５→ｂ６→ｂ７→ｂ８→ｂ９のように連結される運動モデルＭＤ１がピッチングされたボールに対するボールの運動モデルとして決定されることができる。もちろん、実際には一部のノイズなどの影響によって上記ＭＤ１のような正確な運動モデルが算出されないこともあるが、上記方法で運動モデルを求める場合、誤差範囲がほぼ無視することのできる水準の正確性の高い運動モデルの決定が可能である。
【００８５】
ボールの運動モデルの決定において、各軸方向の関数は、例えば幾つかの仮定とともに下記のように定義することができる。
【００８６】
＜ｙ軸方向の関数＞
運動するボールの時間に対するｙ軸方向運動は等速運動と仮定することができるので、下記のような時間に対する１次関数で表現することができる。
【００８７】
ｙ＝ａ＿ｙ＊ｔ＋ｂ＿ｙ
【００８８】
ここで、ｔは時間値、ｙはｙ方向座標値、ａ＿ｙは時間に対するｙ方向座標の増加量（関数の勾配）、ｂ＿ｙはｔが０であるときのｙ方向座標値（切片）を意味する。
【００８９】
＜ｘ軸方向の関数＞
運動するボールの時間に対するｘ軸方向運動も等速運動と仮定することができるので、下記のような時間に対する１次関数で表現することができる。
【００９０】
ｘ＝ａ＿ｘ＊ｔ＋ｂ＿ｘ
【００９１】
ここで、ｔは時間値、ｘはｘ方向座標値、ａ＿ｘは時間に対するｘ方向座標の増加量（関数の勾配）、ｂ＿ｘはｔが０であるときのｘ方向座標値（切片）を意味する。
【００９２】
＜ｚ軸方向の関数＞
運動するボールの時間に対するｚ軸方向運動は重力がいつも作用する等加速度運動と仮定することができるので、下記のような時間に対する２次関数で表現することができる。
【００９３】
ｚ＝ａ＿ｚ＊ｔ＋ｂ＿ｚ−０．５＊ｇ＊ｔ２
【００９４】
ここで、ｇは重力加速度、ｔは時間値、ｚはｚ方向座標値、ａ＿ｚはｔが０であるときのｚ方向速度、ｂ＿ｚはｔが０であるときのｚ方向座標値（切片）を意味する。
【００９５】
一方、本発明の一実施例によるセンシング装置は、前述したような方式で最終的に決定されたボールの運動モデルに含まれるデータの個数が非常に少ない場合（これはデータの個数を予め設定することができる）、有効ではないデータに基づいた運動モデルであると判断して全てノイズと判断することができる。
【００９６】
最終的に決定されたボールの運動モデルがノイズであると判断されれば、野球演習装置は該当投球が間違いであることを使用者に知らせ、再びプレイを進めるようにすることができる。
【００９７】
一方、再び図３に戻り、前述した図５及び図６に基づいて説明したような方式でＳ１１０、Ｓ１２０及びＳ１３０段階を進めることにより、ピッチングされるボールの運動モデルを決定することができる。
【００９８】
センシング処理ユニットは、前述したように決定されたボールの運動モデルを用いて、ピッチングされたボールがホームプレートに到逹するときの時間値を算出する（Ｓ１４０）。
【００９９】
前述したＳ１３０段階で決定されるボールの運動モデルはピッチングされたボールがホームプレートに到逹する前に決定することができる。この場合には、上記ホームプレートに到達する時間値を上記決定されたボールの運動モデルによって算出することができる。
【０１００】
例えば、下記の式によって上記ホームプレート到達時間値を算出することができる。
【０１０１】
ｔｈ＝（ｙｈ−ｂ＿ｙ）／ａ＿ｙ
【０１０２】
ここで、ｔｈはピッチングされたボールがホームプレートに到逹する時間値、ｙｈはホームプレートのｙ軸方向座標値、ａ＿ｙは上記ｙ軸方向関数において時間に対するｙ方向座標の増加量（関数の勾配）、ｂ＿ｙはｙ軸方向関数においてｔが０であるときのｙ方向座標値（切片）をそれぞれ意味する。
【０１０３】
センシング処理ユニットは、ホームプレートのｙ軸方向座標値を予め設定しておき（ホームプレートは固定されるものなので、ホームプレートの位置情報は予め分かる）、ボールの運動モデルを用いてボールが上記ホームプレートのｙ軸方向座標値に到逹する時間値を計算することができる。
【０１０４】
上記ピッチングされたボールがホームプレートに到逹する時間値は、後でボールが打撃される場合、打撃されたボールの運動モデルを決定するときに用いられる。
【０１０５】
一方、センシング処理ユニットは、収集されたイメージを分析して検出される全てのボール座標データから図５及び図６に基づいて説明したような方式で決定されたボール運動モデル（ボールピッチング装置から打席に移動するボールに対するボール運動モデル）に含まれる座標データを全て除去する（Ｓ１５０）。
【０１０６】
これについて、図７を共に参照して説明する。図７はセンシング装置のカメラユニットのうち一つのカメラで撮影している映像を仮定して示した図であり、多数のフレームのイメージ上で現れるボールイメージｂ１〜ｂ９及びｈ１〜ｈ９をいっぺんに現すことで、本発明の一実施例によるセンシング装置でイメージからボールを検出し、ボール運動モデルを決定するプロセスを説明するための図である。
【０１０７】
図７は使用者１０がバットＢＴでスイングしてボールを打撃する場合を示している。すなわち、図７でｈ１〜ｈ９で表示したものは打撃されて運動するボールを示したものである。
【０１０８】
上記Ｓ１５０段階を図７に示した例に基づいて説明すると、図７に示したように検出されたボールの全てのデータｂ１〜ｂ９及びｈ１〜ｈ９からピッチングされたボールに対するボール運動モデルに含まれるデータｂ１〜ｂ９を全て除去してから残ったデータが存在すれば、使用者１０がボールを打撃したものとなり、残ったデータが存在しなければ、ボールを打撃しなかったものとなる。
【０１０９】
ここで、使用者が打撃しなかったがピッチングされたボールに対するボール運動モデルに含まれるデータを全て除去したときに一部のデータが残っている場合もあり得るので、使用者が打撃したかの判断に基準となる残っているデータの個数を予め設定し、上記センシング処理ユニットが、上記残っているデータが予め設定された個数以上であれば使用者がボールを打撃したと判断し、残っているデータが予め設定された個数より少ないとかなければ使用者がボールを打撃しなかったと判断するようにすることができる。
【０１１０】
したがって、図３のＳ１５０段階で、センシング処理ユニットは、全てのボール座標データからボール運動モデルに含まれる座標データを全て除去したとき、残っている座標データが存在するかを判断し（Ｓ２００）、残っているデータが存在する場合には使用者がボールを打撃したと判断してＳ２１０段階のプロセスを進める。
【０１１１】
すなわち、センシング処理ユニットは、前述したボールがホームプレートに到逹するときの時間値を初期時間値とし、打撃後のボールに対する３次元座標データを用いてボール運動モデル（打撃されたボールに対するボール運動モデル）を決定する（Ｓ２１０）。
【０１１２】
前述した打撃されたボールに対するボール運動モデルの決定も、前述した図５及び図６に基づいて説明した'ピッチングされたボールに対するボール運動モデルの決定'に対するプロセスと同様に処理することができる。ただ、この時の初期時間値は先に計算された'ボールがホームプレートに到逹するときの時間値'を用いることができる。
【０１１３】
したがって、図７に示したように、ボールがホームプレートに到逹するときの時間値を初期時間値とするときのボールの座標データはｈ１の座標データとなり、ｈ１からｈ９までのボールの座標データを検出し（ボールの座標データの検出プロセスも図５及び図６に基づいて説明したものと同様な方式で処理することができる。すなわち、ボールが壁又は天井に衝突する場合を考慮し、ノイズを適切に除去して最終的に有効なボールの座標データを得ることができる）、その検出されたボールｈ１〜ｈ９の座標データを前述した各軸方向の関数に適用することにより、前述した打撃されて運動するボールに対する運動モデルＭＤ２を決定することができる。
【０１１４】
再び図３に戻り、前述したように打撃されて運動するボールの運動モデルが決定されれば、センシング処理ユニットは、その決定された運動モデルによって打撃されたボールに対する運動パラメーター（例えば、運動するボールの速度、方向角、高さ角など）を算出して制御装置に伝達する（Ｓ２２０）。
【０１１５】
制御装置は、前述したようにセンシング装置から伝達されたボールの運動パラメーターに基づいて、打撃されたボールの軌跡に対するシミュレーション映像を具現し（Ｓ２３０）、シミュレーション映像上で打球がホームラン、安打、ファウル及びアウト（内野／外野フライアウト又はゴロなどによってアウトされる場合など）のうちどれに相当するかを判断することによって本発明の一実施例による野球演習装置を用いた野球演習又は野球ゲームを進める（Ｓ２４０）。
【０１１６】
一方、上記Ｓ２００段階で、全てのボール座標データにおいてピッチングされたボールに対するボールの運動モデルに含まれる座標データを除去したときに残った座標データが存在しない場合、図４に示したフローチャートに移り、センシング処理ユニットは、収集されたイメージでホームプレートの位置を基準に予め設定された大きさのスイング認識検出領域を抽出する（Ｓ３１０）。
【０１１７】
そして、センシング処理ユニットは、その抽出されたスイング認識検出領域で使用者が持っているバットを検出する（Ｓ３２０）。
【０１１８】
センシング処理ユニットは、上記スイング認識検出領域でバットを検出してそのバットが動くかを判断することによって使用者がスイングをしたかを判断することができる（Ｓ４００）。
【０１１９】
仮に、上記スイング認識検出領域でバットが検出され、その検出されたバットが動ければ、センシング処理ユニットは、使用者がスイング、すなわち空のスイングしたと判断し、その情報を制御装置に伝達する（Ｓ４１０）。
【０１２０】
仮に、上記スイング認識検出領域でバットが検出されないとか検出されたバットの動きがないとか予め設定された範囲外に動かないとすれば、センシング処理ユニットは、使用者がスイングしなかったと判断し、ホームプレートを通過するボールがボールカウント上でボールであるかストライクであるかを判断する（Ｓ５００〜Ｓ５３０）。
【０１２１】
これについては図８を参照してさらに説明する。
【０１２２】
図８はセンシング装置によって撮影されて収集されるイメージにおいて打席部分をより拡大して示した図である。
【０１２３】
図８に示したように、使用者１０が打席部３１でバットＢＴでスイングすれば、ホームプレート３３を通過するしかない。
【０１２４】
したがって、センシング処理ユニットは、図８に示したように、ホームプレート３３を基準に予め設定された大きさでスイング認識検出領域ＲＳを設定し、その設定されたスイング認識検出領域ＲＳを分離することで、その領域ＲＳ内でバットＢＴが検出されるか、検出されたバットＢＴが動くか、及び検出されたバットＢＴの位置及び角度情報を算出することができる。
【０１２５】
スイング認識検出領域ＲＳ内でバットＢＴを検出する方法は、以前に予めイメージから抽出して記憶しておいたレファレンスイメージ（スイング認識検出領域に対するイメージ）と現在のスイング認識検出領域に対するイメージの差映像によって動く客体を検出し、イメージの２進化と動く客体に対する輪郭検出を行い、その検出された輪郭の縦横比を算出し、予め設定された値以上に大きな縦横比を示す場合、その検出された輪郭をバットとして検出することができる。
【０１２６】
連続したイメージのスイング認識検出領域でそれぞれ検出されたバットの位置とバットの角度を抽出して使用者がスイングしたかを判断することができる。スイング認識検出領域ＲＳでバットが検出されないとか、図８に示したようにバットがｂｔ１状態でａ１の角度を成していればスイングをしなかったと判断することができ、図８に示したようにバットがｂｔ２状態でａ２の角度を成していればスイングしたと判断することができる。
【０１２７】
前述したようにスイングしたと判断することができるバットの位置（又は状態）及びバットの角度の範囲は予め設定することができる。
【０１２８】
例えば、図８でｂｔ１のようにバットの位置がスイング認識検出領域ＲＳの後側で検出されるとともにバットがｙ軸に平行な線に対して成す角度が９０°より大きければスイングしなかったと判断することができ、図８でｂｔ２のようにバットの位置がスイング認識検出領域ＲＳの前側で検出されるとともにｙ軸に平行な線に対して成す角度が９０°より小さければスイングしたと判断することができる。
【０１２９】
ここで、スイング認識検出領域ＲＳの前側と後側は、例えばスイング認識検出領域ＲＳをｘ軸方向に半分に分け、図面上で左側を後側、図面上で右側を前側と予め設定することもでき、ホームプレート３３を基準にｘ軸方向に半分に分け、左側と右側をそれぞれ前述した後側と前側に区分して予め設定することもできる。
【０１３０】
一方、前述したようにスイング認識検出領域ＲＳを調査し、縦横比によってバットを検出する方法以外に他の方法でもスイング認識検出領域ＲＳ内でバットを検出することができる。実際のバットにマーカー（Ｍａｒｋｅｒ）を付着し、スイング認識検出領域ＲＳで上記マーカーを検出することによって、バットの動き、バットの位置、バットの角度などの情報を得ることができる。
【０１３１】
例えば、図８に示したように、実際のバットに付着された第１マーカーｂｎ１及び第２マーカーｂｎ２をスイング認識検出領域ＲＳで検出し、その検出された第１及び第２マーカーｂｎ１、ｂｎ２の動きでバットの動きを検出し、上記検出された第１及び第２マーカーｂｎ１、ｂｎ２の位置を用いてバットの位置を検出し、上記検出された第１及び第２マーカーｂｎ１、ｂｎ２の中心を通る線とｙ軸方向に平行な線がなす角度を算出してバットの角度情報を得ることができる。
【０１３２】
そして、複数のマーカーではなくて一つのマーカーを付着した場合であっても、前述したバットの動き、位置、角度情報を得ることができるのは言うまでもない。
【０１３３】
また、使用者のスイングの判断のために、前述したようなスイング認識検出領域ＲＳ内で検出される客体の縦横比を用いてバットを検出したが、バットの検出が失敗した場合、２次的に前述したマーカーの検出によってバットを検出する方法を用いることもできる。
【０１３４】
再び図４に戻り、上記図８で説明したような方式でスイング認識検出領域を調査してバットを検出することによって使用者がスイングしたかを判断することができ、使用者がスイングしたと判断すれば、Ｓ４１０段階及びＳ４２０段階が進む。仮に、スイング認識検出領域を調査したがバットが検出されなかったとか検出されたバットの位置及び角度情報によって使用者がスイングしなかったと判断する場合には、Ｓ５００段階〜Ｓ５３０段階のプロセスが進む。
【０１３５】
すなわち、センシング処理ユニットは、ホームプレートを通過するボールの３次元座標データを抽出し（Ｓ５００）、その抽出されたボール（ホームプレートを通過するボールとして検出されたもの）の３次元座標が予め設定された位置と大きさのストライクゾーン内にあるかを調査する（Ｓ５１０）。
【０１３６】
上記ストライクゾーンは通常野球競技の規定によって決定された大きさに設定することもでき、任意に設定することもできる。
【０１３７】
上記ストライクゾーンは図１に示したｘ−ｙ−ｚ座標系を基準にｚ−ｘ平面に平行な平面であり、その大きさは前述したように予め設定し、上記ストライクゾーンのｚ−ｘ平面上での位置情報は前述した予め設定された大きさによって予め決定することができる。
【０１３８】
ただ、上記ストライクゾーンのｙ軸上での位置は固定されるよりはホームプレート３３上で初めて検出されるボールの位置に設定しておき、上記ホームプレート上で初めて検出されるボールが該当位置で上記ストライクゾーンの内部に含まれるかを判断することによってボールカウント上でボールであるかストライクであるかを判断することになる。
【０１３９】
仮に、上記ホームプレートを通過するボールの３次元座標が上記ストライクゾーン内にあれば、制御装置はボールカウントにストライク記録を追加し（Ｓ５２０）、上記ホームプレートを通過するボールの３次元座標が上記ストライクゾーンを外れた位置にあれば、制御装置はボールカウントにボール記録を追加する（Ｓ５３０）。
【０１４０】
以上説明したように、本発明による野球演習装置及びこれに用いられるセンシング装置は、投球又は打撃されたボールの運動に対するイメージを取得し、その取得されたイメージを分析することによってボールがどの運動をするかに対する正確で早い運動モデルを算出して、投球又は打撃によるボールの運動パラメーター算出など、野球演習又は野球ゲームの進行に必要な多くの多様な情報をより正確で早く算出することができ、その上、単一センシング装置を用いて投球又は打撃されたボールの運動に対する分析、使用者のスイング及び打撃の判別、ボール／ストライクの判別などの多様な分析を行うことができる利点がある。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明による野球演習装置に用いられるセンシング装置及びセンシング方法と、それを用いた野球演習装置及びその制御方法は、所定大きさの室内空間でボールピッチング装置によって発射されるボールを使用者がバットで打撃し、これをセンシング装置がセンシングして前方のスクリーンにシミュレーション映像を具現することによって使用者の野球演習又は仮想の野球競技ができるようにする技術分野に産業上利用可能性を有する。
【図１】
2019501725.tif 000003
【図２】
2019501725.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月19日(2018.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置に用いられるセンシング装置であって、
ボールの運動に対するイメージを持続的に撮影するカメラユニット；及び
前記カメラユニットによって撮影されるイメージを収集し、各収集されたイメージの分析によってボール候補を抽出し、前記ボール候補のそれぞれの座標データのうち予め設定された個数のデータを任意に選択して任意の運動モデルを樹立し、前記樹立された任意の運動モデルによるボールの初期座標データが予め設定された範囲を外れる場合、該当運動モデルに含まれる座標データを除去する方式でボールに対する３次元空間上の座標データを抽出し、前記抽出された座標データを用いてボールの運動モデルを決定し、前記決定されたボールの運動モデルを用いて前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出するセンシング処理ユニット；
を含む、センシング装置。
【請求項２】
前記センシング処理ユニットは、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃した場合、打撃された後のボールに対する３次元空間上の座標データを用いてボールの運動モデルを抽出し、前記打撃されたボールに対して抽出されたボールの運動モデルを用いてボールの運動パラメーターを算出するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載のセンシング装置。
【請求項３】
前記センシング処理ユニットは、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断し、前記使用者がスイングしたと判断した場合、これを前記野球演習装置に伝達してボールカウントにストライク記録が追加されると、 前記使用者がスイングしなかったと判断した場合、ホームプレート上のボールの３次元空間上の座標データを用いてボールであるかストライクであるかを判断するように構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のセンシング装置。
【請求項４】
仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置に用いられるセンシング装置のセンシング方法であって、
ボールの運動に対するイメージを持続的に撮影して収集する段階；
それぞれの収集されたイメージを分析してボールを抽出し、ボールに対する３次元空間上の座標を計算してボールに対する座標データを抽出する段階；
前記抽出された座標データを用いてボールの運動モデルを決定する段階；及び
前記決定されたボールの運動モデルを用いて前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階を含み、
前記ボールに対する座標データを抽出する段階は、
前記イメージ分析によってボール候補を抽出する段階と、
前記ボール候補のそれぞれの座標データのうち予め設定された個数のデータを任意に選択して任意の運動モデルを樹立する段階と、
前記樹立された任意の運動モデルによるボールの初期座標データが予め設定された範囲を外れる場合、該当運動モデルに含まれる座標データを除去する段階とを含む、センシング装置のセンシング方法。
【請求項５】
前記ボールに対する座標データを抽出する段階は、
前記イメージ分析によってボール候補を抽出する段階と、
前記運動するボールが壁又は天井に衝突する場合、衝突した後のボールに対して検出されるボール候補を除去する段階とを含むことを特徴とする、請求項４に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項６】
前記ボールの運動モデルを決定する段階は、
ボールの初期時間値又は初期座標データを用いて、ピッチングされて打席に移動するボールに対する運動モデルを決定する段階を含み、
前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階は、
前記決定された運動モデルに含まれるボールの座標データを全てのボールの座標データから除去してから残ったデータが予め設定された個数以上の場合には前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃したと判断し、残ったデータが予め設定された個数より少ないとかない場合には前記使用者が打撃しなかったと判断する段階を含むことを特徴とする、請求項４または５に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項７】
前記ボールの運動モデルを決定する段階は、
ピッチングされたボールがホームプレートに到逹する時間値を計算する段階を含み、
前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階は、
前記ボールがホームプレートに到逹する時間値を初期時間値とし、前記初期時間値であるときのボールの座標データをボールの初期座標データとして移動するボールに対する運動モデルを決定する段階と、
前記決定された運動モデルに基づいてボールの運動パラメーターを算出する段階とを含むことを特徴とする、請求項４から６いずれか一項に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項８】
前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階は、
前記決定されたボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断する段階と、
前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃した場合、打撃された後のボールに対する３次元空間上の座標データを用いてボールの運動モデルを抽出する段階と、
前記打撃されたボールに対して抽出されたボールの運動モデルを用いてボールの運動パラメーターを算出する段階とを含むことを特徴とする、請求項４から７いずれか一項に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項９】
前記野球演習又は野球ゲームの進行に必要な情報を算出する段階は、
前記決定されたボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断する段階と、
前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断する段階と、
前記使用者がスイングしなかった場合、ホームプレート上のボールの３次元空間上の座標が予め設定されたストライクゾーン内にあるかを確認することによってボールであるかストライクであるかを判断する段階とを含むことを特徴とする、請求項４から８いずれか一項に記載のセンシング装置のセンシング方法。
【請求項１０】
仮想野球映像に基づいて使用者が野球演習又は野球ゲームをすることができるようにする野球演習装置であって、
使用者の打撃が行われる打席に向けてボールをピッチングするボールピッチング装置；
ボールの運動に対するイメージを持続的に撮影して収集し、前記各収集されたイメージを分析してボールを抽出し、ボールに対する３次元空間上の座標を計算し、計算された座標データを用いてボールの運動モデルを決定することによって前記決定されたボールの運動モデルを用いた情報を算出するセンシング装置；及び
前記センシング装置によって算出される情報を受け、前記受けた情報に基づいて前記野球演習又は野球ゲームの進行のための映像を具現する制御装置を含み、
前記センシング装置は、
ボールの初期時間値又は初期座標データを用いて、ピッチングされて打席に移動するボールに対する運動モデルを決定し、
前記決定された運動モデルに含まれるボールの座標データを全てのボールの座標データから除去してから残ったデータが予め設定された個数以上の場合には前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃したと判断し、残ったデータが予め設定された個数より少ないとかない場合には前記使用者が打撃しなかったと判断する、野球演習装置。
【請求項１１】
前記センシング装置は、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃した場合、打撃された後のボールに対する３次元空間上の座標データを用いてボールの運動モデルを抽出し、前記打撃されたボールに対して抽出されたボールの運動モデルを用いてボールの運動パラメーターを算出して前記制御装置に伝達するように構成され、
前記制御装置は、
前記受けたボールの運動パラメーターに基づいて、打撃されたボールの軌跡に対するシミュレーション映像を具現し、前記シミュレーション映像上で打球がホームラン、安打、ファウル及びアウトのうちどれに相当するかを判断することによって前記野球演習又は野球ゲームを進めるように構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の野球演習装置。
【請求項１２】
前記センシング装置は、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断し、前記使用者がスイングしたと判断した場合、これを前記制御装置に伝達するように構成され、
前記制御装置は、
前記受けた情報に基づいて前記使用者のボールカウントにストライク記録が追加されるようにすることによって前記野球演習又は野球ゲームを進めるように構成されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の野球演習装置。
【請求項１３】
前記センシング装置は、
前記ボールの運動モデルを用いて、前記使用者がピッチングされたボールを打撃したかを判断し、前記使用者が前記ピッチングされたボールを打撃しなかった場合、前記収集されたイメージを分析してバットを検出することによって前記使用者がスイングしたかを判断し、前記使用者がスイングしなかったと判断した場合、ホームプレート上のボールの３次元空間上の座標データを抽出し、予め設定されたストライクゾーンに前記抽出されたボールの座標が含まれるかの判断結果を前記制御装置に伝達するように構成され、
前記制御装置は、
前記受けた情報に基づいて、前記抽出されたホームプレート上のボールの座標が前記ストライクゾーンに含まれる場合には前記使用者のボールカウントにストライク記録が追加されるようにし、前記抽出されたホームプレート上のボールの座標が前記ストライクゾーンに含まれない場合には前記使用者のボールカウントにボール記録が追加されるようにすることによって前記野球演習又は野球ゲームを進めるように構成されることを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の野球演習装置。
【国際調査報告】
2019501725.tif 000011
2019501725.tif 000012
2019501725.tif 000013
2019501725.tif 000014