專利名稱：成像設(shè)備和高爾夫球分析設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成傳3殳備。 此外，本發(fā)明涉及一種高爾夫球分析設(shè)備。 本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種運(yùn)動(dòng)物體的成像方法。 此外，本發(fā)明涉及一種程序單元。 進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
US 2005/0026710 Al ^>開(kāi)了 一種碎見(jiàn)頻圖l象獲:^i史備，其具有一個(gè)或多 個(gè)數(shù)字照相機(jī)，用于在預(yù)定幀頻處獲取在連續(xù)視頻模式下至少兩次閃光或 頻閃產(chǎn)生的飛行中的高爾夫球的圖像。然后，將每個(gè)圖像幀從背景中去掉 并進(jìn)行對(duì)比，以判定飛行中的球的圖像的存在情況。此外，在US 2005/0026710 Al中還公開(kāi)了另一種視頻圖像獲取設(shè)備，其由至少兩個(gè)視頻 照相機(jī)組成，用于獲取通過(guò)在預(yù)定時(shí)間間隔處的至少兩次閃光或頻閃產(chǎn)生 的飛行中的高爾夫球的圖像。然后，該設(shè)備對(duì)兩幅攝影圖傳進(jìn)行三角計(jì)算， 以判定在既定的飛行時(shí)間處飛行中的高爾夫球在空間中的確切物理位置。但是，常規(guī)的高爾夫球分析系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于它們不適于在例如晴天的 高爾夫球場(chǎng)上等非常明亮的環(huán)境中使用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種準(zhǔn)確的成像系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了如獨(dú)立權(quán)利要求所述的成像設(shè)備、高爾夫 球分析設(shè)備、運(yùn)動(dòng)物體的成像方法、程序單元以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。如本發(fā)明的一種示例性實(shí)施方式所述，提供了一種成^象設(shè)備，其包括 照明裝置，其適于至少在至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔的至少一部分期間 照明可移動(dòng)物體；圖像傳感器裝置，其適于拍攝所述可移動(dòng)物體的圖4象； 控制單元，其適于以如下方式協(xié)調(diào)所述照明裝置和所述圖像傳感器裝置， 即在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間，所述圖像傳感器裝置拍攝所 述可移動(dòng)物體的圖4象，并且在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔之間的時(shí) 距期間(具體是在基本上整個(gè)時(shí)距期間)停用所述圖像傳感器裝置。如本發(fā)明的另一種示例性實(shí)施方式所述，提供了一種高爾夫球分析設(shè) 備，其用于評(píng)估高爾夫球運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作，尤其是擊打動(dòng)作，所述高爾夫球 分析設(shè)備包括具有上述特征的成像設(shè)備，所述成像設(shè)備適于拍攝由作為所 述可移動(dòng)物體的高爾夫球和高爾夫艱fr中的至少其中一項(xiàng)的圖^^。如本發(fā)明的另一種示例性實(shí)施方式所述，提供了一種運(yùn)動(dòng)物體的成傳_ 方法，所述方法包括至少在至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔的至少一部分 期間照明所述運(yùn)動(dòng)物體；拍才聶所述可移動(dòng)物體的圖〗象；以如下方式協(xié)調(diào)所 述照明和所述拍攝，即在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間，拍攝所 述運(yùn)動(dòng)物體的圖像，并且在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔之間的所述 時(shí)距期間(尤其是在基本上整個(gè)時(shí)距期間)不進(jìn)行所述拍攝。如本發(fā)明的再一種示例性實(shí)施方式所述，提供了一種程序單元，當(dāng)被 處理器執(zhí)行時(shí)，所述程序單元適于控制或?qū)嵤┚哂猩鲜鎏卣鬟\(yùn)動(dòng)物體的 成像方法。如本發(fā)明的再一種示例性實(shí)施方式所述，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)，在所述介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，所述計(jì)算機(jī) 程序適于控制或?qū)嵤┚哂猩鲜鎏卣鞯倪\(yùn)動(dòng)物體的成像方法。如本發(fā)明實(shí)施方式所述的電子圖像獲取方案能夠由計(jì)算積艱序即由軟 件、或者通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)專用的電子優(yōu)化電路即硬件、或者以混合形 式即通過(guò)軟件部分和硬件部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語(yǔ)"可移動(dòng)物體，，可具體表示一種物理結(jié)構(gòu)， 該物理結(jié)構(gòu)適配、設(shè)計(jì)或構(gòu)造成在流體(具體為氣體，但也有可能是液體) 環(huán)境中移動(dòng)，例如飛行。可移動(dòng)物體的示例是例如(高爾夫)球或飛盤等 運(yùn)動(dòng)裝置，或者例如航空器等任何種類的運(yùn)載工具。術(shù)語(yǔ)"兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔"可具體表示一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)單元 等在特定長(zhǎng)時(shí)間期間檢測(cè)圖像一一例如兩次。在所述一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)單 元的這兩個(gè)動(dòng)作間隔之間停用所述一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)，因此在此空閑期間 不檢測(cè)任何圖像。相應(yīng)的閃光單元至少在所述照相機(jī)的至少部分所述動(dòng)作 時(shí)間期間可發(fā)出光脈沖，或者在所述照相機(jī)多次例如兩次致動(dòng)期間可發(fā)出 較長(zhǎng)的持續(xù)閃光。術(shù)語(yǔ)"停用圖像傳感器裝置"可具體表示光子碰撞到所述圖像傳感器 上而導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)被忽視或未被考慮。這可例如通過(guò)僅在停用期間之前和 之后考慮光子，結(jié)合在讀出于動(dòng)作期間所拍攝的信號(hào)之后所述圖像傳感器 的重新初始化或重新設(shè)定等電子方式獲得?？商娲兀@可例如通過(guò)在停 用期間，在所述圖像傳感器前面設(shè)置(能移動(dòng)的)光子吸收構(gòu)件等機(jī)械方 式獲得。術(shù)語(yǔ)高爾夫球運(yùn)動(dòng)員的"動(dòng)作"可具體表示在實(shí)施擊打之前、擊打 過(guò)程中或擊打之后，高爾夫球運(yùn)動(dòng)員所實(shí)施的任何動(dòng)作。這可具體包括 擊打之前不久，例如當(dāng)實(shí)施擊打前高爾夫球運(yùn)動(dòng)員站到球座前并集中精 神時(shí)的行為?？删唧w包括擊打過(guò)程中，例如當(dāng)高爾夫球運(yùn)動(dòng)員擺動(dòng)高爾 夫球桿并撞擊高爾夫球時(shí)的行為?？删唧w包括擊打之后，例如當(dāng)高爾夫 球離開(kāi)球座/高爾夫球桿并沿目標(biāo)方向飛行時(shí)的行為。術(shù)語(yǔ)"擊打"可具體表示包括在高爾夫球靜止之前，高爾夫球桿的 擺動(dòng)、高爾夫球桿和高爾夫球之間的撞擊、以及高爾夫球的飛行等整個(gè) 過(guò)程或該過(guò)程的一部分。擊打可以是此動(dòng)作的至少一部分。術(shù)語(yǔ)"擊打距離"可具體表示擊打之前和擊打之后高爾夫球的靜止 位置之間的距離。術(shù)語(yǔ)"撞擊"可具體表示很短的時(shí)間間隔，在該時(shí)間間隔中，高爾 夫球桿和高爾夫球之間發(fā)生相互作用。術(shù)語(yǔ)"電磁輻射"可具體為光，但是，其它波長(zhǎng)(例如紅外線和/ 或紫外線)也是可能的。術(shù)語(yǔ)"高爾夫球分析設(shè)備"可具體表示一種可監(jiān)控高爾夫球運(yùn)動(dòng)員 的動(dòng)作并可對(duì)應(yīng)于此動(dòng)作進(jìn)行計(jì)算的設(shè)備。而且高爾夫球模擬器可由該 術(shù)語(yǔ)"高爾夫球分析設(shè)備"所覆蓋。例如，這樣的高爾夫球分析設(shè)備可 包括一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)，用于制作一幅或多幅高爾夫球和/或高爾夫球 桿和/或高爾夫球運(yùn)動(dòng)員的圖像，以便從中獲取信息用于進(jìn)行高爾夫球 擊打的分析。例如，頻閃儀可限定獲取圖像的不同時(shí)刻，并且可以利用圖像辨識(shí)方法來(lái)評(píng)估單幅圖像，以便分析高爾夫^:動(dòng)員的擊打。例如，這樣的 高爾夫球分析設(shè)備可根據(jù)擊打情況來(lái)計(jì)算例如速度、角度、加速度、旋 轉(zhuǎn)、擊打距離等參數(shù)。這樣的系統(tǒng)也可結(jié)合自適應(yīng)的高爾夫球分析部件 來(lái)實(shí)施，用于允許判定何種身體位置或其它擊打參數(shù)根據(jù)統(tǒng)計(jì)能獲得好 成績(jī)，而何種不能。因此，這樣的高爾夫球分析系統(tǒng)可向高爾夫球運(yùn)動(dòng) 員提供關(guān)于如何改進(jìn)動(dòng)作的建議，或者提供關(guān)于過(guò)去有什么參數(shù)已經(jīng)獲 得成功的信息。在有這種高爾夫球分析設(shè)備的情況下，高爾夫球手可以將高爾夫球 放置在球座上，可以選擇高爾夫球桿并可實(shí)施擊打。在球座的附近(例 如距離高爾夫球分析設(shè)備40厘米處)，使用者(例如位于距離高爾夫球 分析設(shè)備120厘米處)可設(shè)置高爾夫球分析設(shè)備，該高爾夫球分析設(shè)備 可包括照相機(jī)或其它圖像獲取裝置，以便能夠在撞擊球之前、撞擊過(guò)程 中和/或撞擊之后拍攝一幅或多幅圖像。然后關(guān)于球、高爾夫球桿、和/ 或高爾夫球手的身體姿勢(shì)來(lái)評(píng)估這些圖像，從而獲取參數(shù)用于進(jìn)行擊打 的分析，進(jìn)而評(píng)估擊打的質(zhì)量。如示例性實(shí)施方式所述，提供了一種系統(tǒng)，用于在多個(gè)時(shí)間拍攝例 如飛行中的高爾夫球等運(yùn)動(dòng)物體的圖像。可將這多幅圖像結(jié)合形成一幅 圖像，用于示出運(yùn)動(dòng)過(guò)程中多個(gè)時(shí)間處的可移動(dòng)物體(例如高爾夫球)， 以便能夠研究所述可移動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)學(xué)。常規(guī)地，可產(chǎn)生多次閃光(例 如在使用常規(guī)的頻閃儀的情況下)用于相對(duì)于背景多次照明物體，且當(dāng) 環(huán)境足夠暗時(shí)，就能夠在圖像上多個(gè)位置處看見(jiàn)或辨識(shí)出該物體。但是， 在某些情況下，例如當(dāng)可移動(dòng)物體將在晴天被檢測(cè)時(shí)，尤其對(duì)于圖像處 理程序而言，就可能發(fā)生因背景太亮以至于難以或不可能檢測(cè)到在圖像 上的多個(gè)位置處的運(yùn)動(dòng)物體。根據(jù)這種辨識(shí)方式，本發(fā)明的實(shí)施在相繼 的閃光或相繼的獲取時(shí)間間隔之間停用圖像傳感器裝置(例如電荷耦合器件(CCD)照相機(jī)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)照相機(jī))，從 而限制背景對(duì)圖像的影響，因此，甚至在明亮的背景條件下，也能在一 幅圖像上多次可靠地識(shí)別所述運(yùn)動(dòng)物體。換言之，如本發(fā)明的示例性實(shí) 施方式可以提高頻閃反差?？筛鶕?jù)高爾夫球的位置和/或設(shè)置在高爾夫 球上的圖案來(lái)評(píng)估所拍攝的圖像。明亮的結(jié)構(gòu)(如高爾夫球運(yùn)動(dòng)員的腿 部等)會(huì)擾亂圖形辨識(shí)過(guò)程，本發(fā)明的示例性實(shí)施方式有效地限制這種 明亮的結(jié)構(gòu)。如示例性實(shí)施方式所述，設(shè)置高爾夫球發(fā)射監(jiān)控器，在其中利用頻 閃攝影技術(shù)可拍攝剛發(fā)出的高爾夫球的至少兩個(gè)初始狀態(tài)。為了保證在 明亮的環(huán)境條件下的適當(dāng)?shù)姆床畋?，選擇性地在閃光燈照亮期間不進(jìn)行 圖像曝光。如示例性實(shí)施方式所述，發(fā)射監(jiān)控器可利用以頻閃方式獲取到的圖 像測(cè)量在撞擊時(shí)刻之前和/或之后被撞擊高爾夫球的運(yùn)動(dòng)和/或高爾夫球 桿的運(yùn)動(dòng)。這些圖像隨后可由處理器處理。例如，可判定標(biāo)記和/或機(jī) 構(gòu)和/或物體(如高爾夫球、球桿頭、球桿部)。為此目的，可使用計(jì)算 機(jī)或微處理器。為了圖像的自動(dòng)評(píng)估或分析，需要所需物體和背景之間 的適當(dāng)?shù)姆床畋取榇四康?，可以由閃光燈照亮或照明前景中的物體。 由于光的強(qiáng)度隨距離增大而以平方律減小("1/r2"定律)，所以例如高 爾夫球手的腿部等遠(yuǎn)距離的物體比例如高爾夫球等近距離的物體受到 的照明少很多。在例如太陽(yáng)直射的明亮的環(huán)境條件下，背景中的物體在 閃光之前、閃光之后以及閃光期間仍舊會(huì)被顯著照亮。然而，這會(huì)降低 所關(guān)注的所需近距離的物體相對(duì)于背景的反差。如本發(fā)明的示例性實(shí)施 方式所述，通過(guò)在特定時(shí)間間隔期間停用照相機(jī)以防止除閃光時(shí)刻外照 亮或曝光圖像，從而在后續(xù)的圖像處理程序中提高反差和準(zhǔn)確性。可以 使用足夠快速的電動(dòng)或機(jī)械快門以便保證這樣的功能。存在不同的用于獲取圖像的示例性可能—觸發(fā)信號(hào)可以較短的曝光時(shí)間來(lái)執(zhí)行圖像獲取。一可以較長(zhǎng)的曝光時(shí)間并任選地使用閃光燈來(lái)執(zhí)行圖像獲取。然后觸 發(fā)信號(hào)在此曝光時(shí)間內(nèi)致動(dòng)一次或多次相繼的短時(shí)閃光。因此，如示例性實(shí)施方式所述，可以實(shí)施適時(shí)精確控制的另外的獲取。發(fā)射監(jiān)控器可以測(cè)量在撞擊時(shí)刻之前和/或之后被撞擊高爾夫球的運(yùn)動(dòng)和/或高爾夫球桿的運(yùn)動(dòng)。發(fā)射監(jiān)控器可設(shè)置有如傳感器、附加的照 相機(jī)或附加的閃光燈等任選的附加裝置，用于檢測(cè)高爾夫球手、高爾夫球 和/或裝備的運(yùn)動(dòng)。能夠利用線纜或無(wú)線通信路徑來(lái)實(shí)施與所述附加裝 置的通信。尤其可使用藍(lán)牙來(lái)進(jìn)行這樣的通信。還能使用紅外通信、無(wú)線電頻率通信、(移動(dòng)式)通信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)等。以下，將說(shuō)明所述高爾夫球分析設(shè)備的進(jìn)一步示例性實(shí)施方式。但 是，這些實(shí)施方式也適用于高爾夫球分析設(shè)備、操縱高爾夫球分析設(shè)備 的方法、程序單元以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。所述高爾夫球分析設(shè)備包括以下所列至少其中一項(xiàng)供電單元，其 用于向所述高爾夫球分析設(shè)備的至少一部分提供電能；光學(xué)顯示單元， 其用于顯示與高爾夫球分析相關(guān)的信息；用戶界面單元，其用于允許用 戶與所述高爾夫球分析設(shè)備的至少一部分進(jìn)行交流；傳感器單元，其用 于感測(cè)至少 一 個(gè)與高爾夫球分析相關(guān)的傳感器參數(shù)；以及數(shù)據(jù)評(píng)估單 元，其用于評(píng)估與高爾夫球分析相關(guān)的數(shù)據(jù)。所述圖像獲取裝置可以是例如電荷耦合器件照相機(jī)或互補(bǔ)金屬氧化 物半導(dǎo)體照相機(jī)。也能設(shè)置多個(gè)照相機(jī)。所述供電單元可以是電池、蓄電池、太陽(yáng)能電池等。所述光學(xué)顯示單元可以是監(jiān)視器，如液晶顯示(LCD)監(jiān)視器、薄 膜晶體管(TFT)監(jiān)視器、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)基顯示器、等離 子監(jiān)視器或常規(guī)的陰極射線管。所述用戶界面單元可包括輸入元件，如鍵盤、控制桿、跟蹤球，或 者甚至包括語(yǔ)音分析系統(tǒng)。所述用戶界面單元還可包括觸摸屏。傳感器單元可以是任何種類的傳感器，如聲波傳感器(例如用于檢 測(cè)高爾夫球桿撞擊高爾夫球的時(shí)刻)、光學(xué)傳感器、位置傳感器、用于 檢測(cè)高爾夫球手的鞋子內(nèi)的重量分布的壓力傳感器、壓敏平臺(tái)或壓敏墊 (襯墊)等?？稍O(shè)置一個(gè)或多個(gè)閃光燈單元，例如頻閃儀，以便限定應(yīng)當(dāng)能夠在 照相機(jī)的圖像中看見(jiàn)高爾夫球的不同時(shí)刻。因此，通過(guò)拍攝高爾夫球和/或高爾夫球桿和/或高爾夫球運(yùn)動(dòng)員的多幅圖像，就可從所述拍攝的圖 像中獲取運(yùn)動(dòng)參數(shù)。所述數(shù)據(jù)評(píng)估單元可以是中央處理單元(CPU),并且還可以包括存儲(chǔ)裝置、輸入/輸出單元等。這樣的數(shù)據(jù)評(píng)估單元可以根據(jù)預(yù)存儲(chǔ)的 算法執(zhí)行計(jì)算，以便從所拍攝的信息中獲取高爾夫球分析的相關(guān)參數(shù)。所述高爾夫球分析設(shè)備可包括多個(gè)圖像獲取裝置，所述圖像獲取裝 置的位置可以從不同視向拍攝正在進(jìn)行擊打的高爾夫球運(yùn)動(dòng)員的圖像。 因此，可增加并提取所提供的且能用于評(píng)估擊打及其質(zhì)量的信息量。尤 其可獲得從不同視向的補(bǔ)充信息。如示例性實(shí)施方式所述，所述圖l象傳感器裝置可適于疊加在所述至 少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間拍攝的可移動(dòng)物體的圖像，從而形成一像。因此，在第一照明時(shí)間間隔期間產(chǎn)生了所述可移動(dòng)物體的第一幅圖 像之后，此局部圖像可被存儲(chǔ)(該存儲(chǔ)可通過(guò)執(zhí)行快速讀出程序來(lái)實(shí) 現(xiàn))。然后，所述圖像傳感器裝置可保持停用狀態(tài)直到下一次閃光出現(xiàn)。 隨后，所述圖像傳感器裝置的光敏部分可被重新初始化，也就是說(shuō)，可 將所有信息從所述圖像傳感器裝置中刪除。然后，當(dāng)下一次閃光出現(xiàn)時(shí)， 獲取第二幅圖像，所述第二幅圖像可以快速方式讀出/復(fù)制，并被疊加 到先前存儲(chǔ)的圖像上。此過(guò)程能夠任選地重復(fù)一次或多次。最終，可獲 得疊加圖像，所述疊加圖像示出處于相對(duì)于背景具有適當(dāng)?shù)姆床畹谋徽?明狀態(tài)中的所關(guān)注的物體。然后，可將此總圖4象讀出到存儲(chǔ)裝置，用于 通過(guò)圖像獲取軟件進(jìn)行進(jìn)一步分析。所述成像裝置可包括快門機(jī)構(gòu)，所述快門機(jī)構(gòu)由所述控制單元控制，圖像傳感器裝置。這樣的快門機(jī)構(gòu)(例如機(jī)械式快門機(jī)構(gòu)或電動(dòng)式快門 機(jī)構(gòu))可確保被照明光子的照明和檢測(cè)僅在特定時(shí)刻發(fā)生，從而提高所 述反差。例如，這種快門的電動(dòng)構(gòu)造可允許使所述圖像傳感器裝置的敏 感表面僅在當(dāng)閃光燈照亮?xí)r的特定時(shí)段期間才作用。通過(guò)在相繼的閃光之間將存儲(chǔ)在這種傳感器部分中的信息刪除，且通過(guò)在每個(gè)照明脈沖之 后讀出單份數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)這樣的電動(dòng)式快門機(jī)構(gòu)。機(jī)械式快門機(jī)構(gòu)可通過(guò)例如快門葉片等機(jī)械方法，以機(jī)械方式防止在相繼的閃光之間照明所 述敏感表面。所述照明裝置可包括一個(gè)或多個(gè)頻閃儀。具體地，由于兩個(gè)頻閃儀 可以消除由高爾夫球和單獨(dú)的頻閃儀之間的幾何不對(duì)稱所產(chǎn)生的圖像獲取誤差，所以可布置(具體地為相對(duì)于所述照相機(jī)對(duì)稱地布置)兩個(gè) 頻閃儀，且所述兩個(gè)頻閃儀可同時(shí)照明處于觀察中的物體。此外，也可 具有超過(guò)兩個(gè)的頻閃儀，例如三個(gè)或四個(gè)頻閃儀，或者更多。所述照明裝置可適于至少在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔的 至少一部分期間通過(guò)產(chǎn)生電磁輻射的脈沖來(lái)照明所述可移動(dòng)物體。這種脈沖可基本上呈狄拉克(Dirac)脈沖(一種函數(shù)，其對(duì)于確定時(shí)刻的 值為基本上無(wú)窮大，在別的地方該值為零，其中從負(fù)無(wú)窮到正無(wú)窮的積 分為l)的形狀，也就是說(shuō)，可以是非常緊和非常短的時(shí)間。脈沖可具 有矩形、鋸齒形等形狀。限定照相機(jī)動(dòng)作時(shí)間(所述動(dòng)作時(shí)間可以是，至少部分是，與閃光 時(shí)間同步/一致的)的所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間可 以在基本上1微秒和基本上200微秒之間的范圍內(nèi)，具體在基本上10 微秒和基本上(30微秒或)40微秒之間的范圍內(nèi)。這些時(shí)間間隔可具 體適于高爾夫球形狀和顏色的物體，所述物體布置為距離檢測(cè)儀大約40 厘米。不同的閃光燈可以用程序控制以使得所述閃光時(shí)間不同。例如，各 閃光燈的功率可能不同，其各自的閃光時(shí)間可以調(diào)節(jié)為使得閃光能量達(dá) 到基本相同。所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔之間的時(shí)距的持續(xù)時(shí)間在基本 上100微秒和基本上1秒之間的范圍內(nèi)，具體在基本上0.5毫秒(例如 用于觀測(cè)高爾夫球桿)和基本上10亳秒(例如用于觀測(cè)緩慢的高爾夫 球)之間的范圍內(nèi)。此外，這種時(shí)距可具體取決于所述運(yùn)動(dòng)物體的常規(guī) 速度。因此，可以根據(jù)如高爾夫球、高爾夫球桿、飛盤等特定的運(yùn)動(dòng)物 體來(lái)進(jìn)行所述時(shí)距值的重新調(diào)整。例如，高爾夫球的常規(guī)速度可以在10 米/秒和80米/秒之間。所述圖像傳感器裝置可以在處于基本上2微秒和基本上400微秒之 間的范圍內(nèi)、具體是在基本上20微秒和基本上40微秒之間的范圍內(nèi)的 致動(dòng)持續(xù)時(shí)間期間拍攝被照明的可移動(dòng)物體的圖像。例如照相機(jī)(具體 為電荷耦合器件照相機(jī)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體照相機(jī))等所述照明傳 感器裝置的照明時(shí)間可由硬件限制來(lái)限定。所述圖像獲取時(shí)間可被統(tǒng)一 為所述閃光時(shí)間，或者可以與所述閃光時(shí)間不同。所述成像設(shè)備可包括檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元適于檢測(cè)所述可移動(dòng) 物體的撞擊，所述撞擊使所述可移動(dòng)物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，所述檢測(cè)單元可進(jìn) 一步適于響應(yīng)于所檢測(cè)的撞擊而觸發(fā)所述照明裝置以照明所述物體。這 樣的檢測(cè)單元可以是例如麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)檢測(cè)當(dāng)由高爾夫球桿撞擊 高爾夫球時(shí)所產(chǎn)生的聲波?？紤]到所述聲波的傳播時(shí)間(考慮高爾夫球 和麥克風(fēng)之間的距離以及聲速)可被用來(lái)計(jì)算撞擊的時(shí)刻。據(jù)此，可產(chǎn) 生觸發(fā)信號(hào)來(lái)觸發(fā)第一光脈沖的產(chǎn)生，和/或可觸發(fā)所述照相機(jī)的第一 檢測(cè)階段。這就可允許可靠檢測(cè)高爾夫球位置用于提供關(guān)子運(yùn)動(dòng)學(xué)和所 述擊打質(zhì)量的有意義的信息。所述成像設(shè)備可包括評(píng)估單元，所述評(píng)估單元適用于基于對(duì)由圖像 拍攝裝置所拍攝的所述可移動(dòng)物體的圖像的分析來(lái)評(píng)估運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn) 動(dòng)特性。這種運(yùn)動(dòng)特性可包括速度、加速度、旋轉(zhuǎn)、角度信息或者所述 高爾夫球的擊打?qū)挾?。為此目的，可以?duì)示出飛行中的高爾夫球的多個(gè) 位置的圖像應(yīng)用圖像處理程序。具體地，所述評(píng)估單元可適于基于圖像處理算法來(lái)評(píng)估作為所述運(yùn) 動(dòng)物體的球的運(yùn)動(dòng)特性，所述圖像處理算法辨識(shí)由所述球的明亮中心、 所述球的暗色邊緣以及所述球的邊緣和背景之間的交接處中的至少其 中一項(xiàng)。當(dāng)呈球形的高爾夫球被照明時(shí)，所述高爾夫球的中心會(huì)非常亮， 且其邊緣會(huì)比較暗。取決于背景的亮度，球的邊緣甚至可以比背景暗或 者，在另一種情況下，比背景亮。但是，由于已如本發(fā)明的示例性實(shí)施 方式所述改善了的所述反差，所以通過(guò)高爾夫球軟件可以檢測(cè)所述邊緣 與所述背景之間的交接處。如本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式所述，所述圖〗象傳感器裝置可包括可照明 部分(曝光存儲(chǔ)器)和不可照明部分(遮光存儲(chǔ)器)。所述可照明部分還可表示為明亮存儲(chǔ)器(Hellspeicher、圖像陣列)，且所述不可照明部 分可表示為暗色存儲(chǔ)器(Dunkelspeicher、存儲(chǔ)陣列)。所述可照明部分 可適于在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間，在所述可移動(dòng)物體由 電磁輻射照明的情況下，拍攝所述可移動(dòng)物體的單幅圖像，可適于將所 述單幅圖《象提供(或復(fù)制)給所述不可照明部分，并可適于在所述至少 兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間相繼的照明之間被重新初始化。因此，所 述可照明部分可被照明以在其中 一個(gè)特定的所述照明時(shí)間間隔拍攝所 述高爾夫球的圖像。然后，可將此信息以例如微秒數(shù)量級(jí)的快速方式讀出到所述不可照明部分。在下一個(gè)檢測(cè)階段之前，所述可照明部分可被 重新初始化，也就是i兌，可將關(guān)于所述第一時(shí)間間隔的已存儲(chǔ)信息刪除。 然后，可以開(kāi)始新的檢測(cè)，位于另一個(gè)位置處的所述高爾夫球的下一幅 圖像可被檢測(cè)并提供給所述不可照明部分。所述不可照明部分可適于疊 加由所述可照明部分提供的所述單幅圖像以產(chǎn)生疊加后圖像，且可適于 最終將所述疊加后圖像提供給存儲(chǔ)裝置。換言之，與高爾夫球的各位置 相對(duì)應(yīng)的信號(hào)可由所述不可照明部分簡(jiǎn)單總加在一起，然后，結(jié)果圖像 可被傳遞(也以具有毫秒數(shù)量級(jí)時(shí)間常數(shù)的較慢的方式)到例如計(jì)算機(jī) 的硬盤等所述存儲(chǔ)裝置，用于進(jìn)一步分析。如一個(gè)實(shí)施方式所述，所述照明裝置可適于在所述至少兩個(gè)適時(shí)分 開(kāi)的時(shí)間間隔之間的至少部分所述時(shí)距期間不照明所述可移動(dòng)物體。換 言之，在所述照相機(jī)的至少部分停用時(shí)長(zhǎng)期間可以停用所述閃光燈。如另一個(gè)實(shí)施方式所述，所述照明裝置可適于在所述至少兩個(gè)適時(shí) 分開(kāi)的時(shí)間間隔的至少 一部分期間、以及在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí) 間間隔之間持續(xù)地照明所述可移動(dòng)物體。換言之，在所述照相機(jī)的至少 部分停用時(shí)長(zhǎng)期間可以將持續(xù)或延續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的閃光燈保持為被致動(dòng) 狀態(tài)。以上限定的各方面以及本發(fā)明的其它方面從以下將要描述的實(shí)施 方式的示例來(lái)看是顯而易見(jiàn)的，并且參照這些實(shí)施方式的示例來(lái)對(duì)其進(jìn) 行說(shuō)明。


以下將參照實(shí)施方式的示例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于 這些示例。圖1圖示了如本發(fā)明示例性實(shí)施方式所述的高爾夫球分析系統(tǒng)；圖2圖示了如本發(fā)明示例性實(shí)施方式所述的高爾夫球分析設(shè)備的各部 件的定時(shí)；圖3圖示了如本發(fā)明示例性實(shí)施方式所述的高爾夫球分析設(shè)備的信號(hào) 處理方案；圖4圖示了如本發(fā)明示例性實(shí)施方式所述的高爾夫球分析系統(tǒng)；圖5是由常規(guī)高爾夫球分析設(shè)備在兩個(gè)時(shí)刻處所獲取的高爾夫球的圖像；圖6是由如本發(fā)明示例性實(shí)施方式所述的高爾夫球分析設(shè)備在兩個(gè)時(shí) 刻處所獲取的高爾夫球的圖像；圖7和圖8圖示了用于如本發(fā)明示例性實(shí)施方式所述的高爾夫球分析 設(shè)備執(zhí)行的物體分析的圖像處理方案的原理。
具體實(shí)施方式
圖中的示例是示意性的。在不同的附圖中，相似的或相同的元件標(biāo)有 相同的附圖標(biāo)記。下面將參照?qǐng)D1描述如本發(fā)明示例性實(shí)施方式所述的高爾夫球分析系 統(tǒng)亂如圖1所示，高爾夫g動(dòng)員101處于持有高爾夫乘frl02的位置， 該高爾夫球桿102包括桿部103和桿頭104。高爾夫球105放置在球座(未 示出)上。高爾夫球分析設(shè)備100包括中央處理單元113 (在另一個(gè)實(shí)施方式中， 該中央處理單元113可以是微處理機(jī))，該中央處理單元113包括處理資源 和存儲(chǔ)資源。中央處理單元113可用作用于整個(gè)高爾夫球分析設(shè)備100的 控制系統(tǒng)。中央處理單元113與電荷耦合器件照相機(jī)114 (以雙向方式或 以單向方式)電耦接。代替設(shè)置一個(gè)電荷耦合器件照相機(jī)114,也可以設(shè) 置兩個(gè)或多個(gè)照相機(jī)。但只設(shè)置一個(gè)照相機(jī)特別有利，因?yàn)檫@樣可允許以 低成本和小尺寸來(lái)制造設(shè)備100。當(dāng)設(shè)置多個(gè)電荷耦合器件照相機(jī)114時(shí)， 設(shè)備100可適于從不同的視向/視角來(lái)監(jiān)控高爾夫^il動(dòng)員101，以便獲得 用于評(píng)估高爾夫球手101擊打的補(bǔ)充信息。此外還^L置有第一閃光燈116和第二閃光燈117。閃光燈116、 117能 夠位于高爾夫球分析設(shè)備100的任何需要的位置處，特別是附接到高爾夫 球分析設(shè)備100的殼體。閃光燈116、 117可以閃光以便限定照相機(jī)114拍 攝高爾夫耕102、高爾夫球105和/或高爾夫^動(dòng)員101的圖像的時(shí)刻。 作為閃光燈116、 117的替換方案，也可以設(shè)置頻閃儀。也可以利用發(fā)光二 極管(LED),尤其是有機(jī)發(fā)光二極管，來(lái)實(shí)施這種閃光源。也可以只使 用一個(gè)閃光燈或者^(guò)f吏用至少三個(gè)閃光燈來(lái)替4&使用兩個(gè)閃光燈116、 117。例如，每個(gè)閃光燈116、 117都能發(fā)出一束閃光，或者一個(gè)閃光燈116或 117可發(fā)出兩束或多束閃光。光脈沖的數(shù)量也可以變化并能大于或等于二。此外，中央處理單元113耦接至液晶顯示器118，所述液晶顯示器118 用作用于顯示高爾夫球分析結(jié)果的光學(xué)顯示單元。另外，中央處理單元113耦接至例如鍵盤、控制桿、觸摸屏等輸V輸 出裝置119,以便向中央處理單元113提供控制信息。例如，高爾夫球手 101可經(jīng)由輸V輸出裝置119輸入表示用于擊打的球桿102的信息，以便 向系統(tǒng)100提供用以評(píng)估擊打的情況所需要的信息。如圖1中進(jìn)一步所示出，設(shè)置有麥克風(fēng)124，其用于檢測(cè)由高爾夫球 桿頭104和球105之間的撞擊所產(chǎn)生的聲波。此外，在高爾夫球分析設(shè)備100處還設(shè)置有藍(lán)牙通信接口 125，并且 藍(lán)牙通信接口 125與中央處理單元113耦接。經(jīng)由藍(lán)牙通信接口 125，可 實(shí)現(xiàn)與設(shè)置在高爾夫球手101的兩只鞋子126、 127中的可選傳感器128、 129的通信。此外還可實(shí)現(xiàn)與設(shè)置在高爾夫球桿頭104中的傳感器130以 及設(shè)置在高爾夫球105中的傳感器131的無(wú)線通信。此外，高爾夫球105包括標(biāo)記150，該標(biāo)記150可以是文字或符號(hào)， 其光學(xué)特性不同于大致為白色的高爾夫球105。類似地也可以在高爾夫球 桿頭104處設(shè)置標(biāo)記151，以M球桿102的桿部103處設(shè)置標(biāo)記152。下面將更詳細(xì)地說(shuō)明系統(tǒng)100的功能性。當(dāng)高爾夫^動(dòng)員101揮動(dòng)高爾夫#102使得高爾夫#頭104撞 擊球105時(shí)產(chǎn)生聲波。麥克風(fēng)124以相應(yīng)的滯后檢測(cè)到這些聲波。從而觸 發(fā)閃光燈116、 117以發(fā)出光脈沖，具體為時(shí)長(zhǎng)為20微秒、時(shí)間間隔為2 亳秒的兩個(gè)光脈沖。相應(yīng)地，這些閃光燈116、 117限定了照相機(jī)114檢測(cè) 在(基本上)撞擊期間或撞擊之后受擊的球105、移動(dòng)的球桿102、和/或 移動(dòng)的高爾夫g動(dòng)員101的圖像的時(shí)刻。此外，來(lái)自傳感器128至131的傳感器信息^L傳送到藍(lán)牙通信接口 125。 中央處理單元113可以使用所有這些信息項(xiàng)以獲得例如角度信息、itJL信 息、距離信息等高爾夫球分析信息。這種評(píng)估的結(jié)果可經(jīng)由顯示單元118 輸出。作為麥克風(fēng)124的替換方案，可設(shè)置光障以用于檢測(cè)撞擊球105的時(shí)間。更具體地，高爾夫球分析設(shè)備IOO包括成像設(shè)備，該成像設(shè)備由照明 裝置(即閃光燈116、 117)所形成，所述照明裝置適于在兩個(gè)或多個(gè)適時(shí) 分開(kāi)的時(shí)間間隔期間照明運(yùn)動(dòng)中的高爾夫球105,所述時(shí)間間隔由閃光的 持續(xù)時(shí)間和相繼的閃光之間的時(shí)間間隔所限定。電荷耦合器件照相機(jī)114 (可替代地為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體照相機(jī))設(shè)置以拍攝運(yùn)動(dòng)的高爾夫球 105的圖像。中央處理單元113用作控制單元，用于以如下方式協(xié)調(diào)閃光 燈116、 117和電荷耦合器件照相機(jī)114，即使得電荷耦合器件照相機(jī)114 在所述兩個(gè)或多個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間拍攝被照明的高爾夫球105的 圖像，并且該電荷耦合器件照相機(jī)114在所述至少兩次適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間 隔之間的至少一部分時(shí)距期間停用。換言之，照相機(jī)114僅在與閃光燈116、 117的照明時(shí)間至少部分相關(guān)的特定時(shí)刻期間才啟動(dòng)。這將在下文參照?qǐng)D2 和圖3更詳細(xì)地說(shuō)明。然而，電荷耦合器件照相機(jī)114將在閃光單元116、 117的多次閃光期 間拍攝的飛行的高爾夫球105的圖像疊加，從而形成一幅表示閃光間隔期 間的飛行的高爾夫球105的圖像。但是，在中央處理單元113的控制下， 在閃光燈116、 117發(fā)出光脈沖之間的大部分時(shí)距期間，快門機(jī)構(gòu)、更具體 為電動(dòng)快門機(jī)構(gòu)使電荷耦合器件照相機(jī)114停用。如所描述的實(shí)施方式所 述，閃光燈116、 117同時(shí)發(fā)出光脈沖。可替代地，不同的閃光燈116、 117 可用來(lái)在不同時(shí)刻閃光。中央處理單元113還用作評(píng)估單元，用于基于對(duì)電荷耦合器件照相機(jī) 114所拍攝的圖像的分析來(lái)評(píng)估飛行中的高爾夫球105的運(yùn)動(dòng)特性。在此 圖像上，在高爾夫球105飛行過(guò)程中的不同時(shí)刻，以被照明的方式來(lái)顯示 出高爾夫球105。由于閃光燈116、 117的位置使得電荷耦合器件照相機(jī)114 位于閃光燈U6、 117之間，所以照相機(jī)114的位置基本對(duì)稱，并檢測(cè)由球 105的暗的圓形邊緣所環(huán)繞的球105的明亮的中心。在中央處理單元113 上運(yùn)行的圖像處理軟件具體分析球105的邊緣和(灰色)背景之間的交接 處。由于在閃光單元116、 117產(chǎn)生閃光之間停用照相機(jī)114，所以提高或 增強(qiáng)了明亮的球和暗色的背景之間的反差，從而允許以更高的準(zhǔn)確度執(zhí)行 圖像處理程序，并且提供更有意義的高爾夫球分析結(jié)果。以下將參照?qǐng)D2說(shuō)明圖示高爾夫球分析設(shè)備100的各部件的定時(shí)的定 時(shí)方案200。信號(hào)210表示用于觸發(fā)閃光單元116、 117的觸發(fā)信號(hào)。信號(hào)220表示 由閃光單元116、 117產(chǎn)生的閃光的持續(xù)時(shí)間。信號(hào)230表示照相機(jī)114的 快門的觸發(fā)信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系。沿時(shí)間軸240繪出了照相機(jī)114在其間實(shí) 際被照明的時(shí)間間隔。方案210、 220、 230、 240的水平方向表示時(shí)間，豎直方向表示信號(hào)的 幅值或邏輯值。當(dāng)高爾夫球105被撞擊時(shí)，這可由麥克風(fēng)124分析。此信號(hào)可從麥克 風(fēng)124傳送到中央處理單元或微控制器單元113，該中央處理單元或^t控 制器單元113產(chǎn)生用于觸發(fā)閃光燈116、 117的觸發(fā)信號(hào)211和212。換言 之，在時(shí)間間隔211、 212期間，閃光燈分別發(fā)出閃光脈沖221和222。與 此閃光221、 222 —致地，照相機(jī)113的快門被操作，并在時(shí)間間隔231 和232期間分別產(chǎn)生照相機(jī)113控制信號(hào)。相應(yīng)地，電荷耦合器件照相機(jī)113在時(shí)間間隔241和242期間分別被 照明。這在圖2中示意性地示出為三角形，因?yàn)樵陔姾神詈掀骷障鄼C(jī)114 的這些有效時(shí)間241、 242期間集結(jié)或積聚了光子。括號(hào)250示意性地表示出照相機(jī)113在時(shí)間間隔241和242期間拍攝 的單個(gè)信號(hào)的疊加。此疊加的結(jié)果是圖像260,其在由于照相機(jī)停用而獲 得的暗色背景之前示出飛行過(guò)程中在兩個(gè)不同位置處的高爾夫球105。圖3表示在電荷耦合器件照相機(jī)114內(nèi)的數(shù)據(jù)處理的方案300。在圖1的實(shí)施方式中使用的電荷耦合器件照相機(jī)114包括可照明部分 (Hellspeicher) 301和不可照明部分302 (Dunkelspeicher )。可照明部分301具有光敏性且適于在至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔 241 、 242期間光303照明的情況下拍攝可移動(dòng)的高爾夫球105的單幅圖像。 可照明部分301還適于將所述單幅圖像提供或復(fù)制到不可照明部分302。 此外，可在至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔241、 242期間相繼的照明之間重 新初始化可照明部分301 。不可照明部分302適于疊加由可照明部分301提供的單幅圖4象304以 產(chǎn)生疊加后的圖像305，此疊加后的圖像305將被提供給分析計(jì)算機(jī)(未 示出)或中央處理單元113的存儲(chǔ)裝置306，此疊加后的圖像305可由該 分析計(jì)算機(jī)或中央處理單元113進(jìn)一步處理。當(dāng)被照明部分301在時(shí)間間隔241期間檢測(cè)到來(lái)自飛行的高爾夫球的 光信號(hào)之后，此圖像數(shù)據(jù)被復(fù)制到未被照明部分302中。這可以是一個(gè)呈 微秒數(shù)量級(jí)的非?？焖俚倪^(guò)程。在用于分開(kāi)時(shí)間間隔241和242的時(shí)間間 隔之后，可照明部分301可被重新初始化且再次被激活，并在隨后的時(shí)間 間隔處，亦即在時(shí)間間隔242期間，拍攝高爾夫球105的圖像。與第二圖 ^^目關(guān)的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)304被復(fù)制到未被照明部分302中。通過(guò)采用這種 方法，第一圖像和第二圖像的數(shù)據(jù)以呈微秒數(shù)量級(jí)的快速方式簡(jiǎn)單疊加在 未被照明部分302中。只有在拍攝完最后的圖《象之后(也就是i兌，在時(shí)間 間隔242之后)，才將全部圖像數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)305傳遞到存儲(chǔ)裝置306,此 過(guò)程可能比較慢，例如呈毫秒數(shù)量級(jí)。然后將此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤306上用 于進(jìn)一步分析。圖3的電動(dòng)快門M的優(yōu)點(diǎn)是單元302和306之間緩慢的讀出過(guò)程只 發(fā)生一次。圖4示出如本發(fā)明示例性實(shí)施方式所述的高爾夫球分析設(shè)備400，其 實(shí)現(xiàn)了參照?qǐng)D2和圖3所描述的圖像獲取裝置。如圖4中所示的高爾夫球獲取裝置400包括外殼401。外殼401安裝 在支架402上。除了對(duì)稱安裝的閃光燈116、 117外，還示出了一個(gè)電荷耦 合器件照相機(jī)114。圖5示出了一幅由常規(guī)高爾夫球分析設(shè)備在明亮的M下獲取的圖像500。在圖像500中，在兩個(gè)不同時(shí)刻處只能以較差的質(zhì)量看出高爾夫球 105。在背景中示出了高爾夫艱逸動(dòng)員的腿部501。由于高爾夫球105和背 景、具體為腿部501之間的反差小，所以自動(dòng)圖像處理程序在檢測(cè)此分辨 率低的高爾夫球105的位置以確定其運(yùn)動(dòng)特性時(shí)將面臨很大問(wèn)題。圖5的實(shí)施方式涉;M^相繼的閃光之間停用的電荷耦合器件照相機(jī)。圖像500是以2.2亳秒的持續(xù)快門開(kāi)啟時(shí)間拍攝的。與此形成對(duì)比，圖6示出由圖4所示的成傳J殳備拍攝的圖《象600，其 實(shí)施了參照?qǐng)D2和圖3所描述的圖《象獲取方案。高爾夫^動(dòng)員的腿部幾乎不可見(jiàn)，且在兩個(gè)不同時(shí)刻能夠以高準(zhǔn)確 度分辨出高爾夫球105。這是由于在兩個(gè)相繼的閃光之間停用電荷耦合器件照相機(jī)113而產(chǎn)生的。圖6的圖4象是以帶有2亳秒時(shí)距的兩個(gè)30微秒的短時(shí)快門開(kāi)啟時(shí)間來(lái) 拍攝的。基于圖像600，圖像處理軟件通過(guò)"內(nèi)部明亮部分"和"周圍暗色部 分"可準(zhǔn)確地判定"兩個(gè)物體"的最有可能的位置，所述"內(nèi)部明亮部分" 和"周圍暗色部分，，呈"圓形，，并且具有"在預(yù)定范圍內(nèi)的尺寸"。因此， 可以使用圖形辨識(shí)算法自動(dòng)檢測(cè)在不同位置處的高爾夫球105?？晒浪阍O(shè) 置在高爾夫球105上的標(biāo)記602以判定旋轉(zhuǎn)特性等。此外，還能夠進(jìn)行從 兩維到三維的轉(zhuǎn)換，以便判定球105的速度和旋轉(zhuǎn)軸線。以下將參照?qǐng)D7和圖8來(lái)說(shuō)明如本發(fā)明的示例性實(shí)施方式所述的通過(guò) 積分時(shí)間調(diào)整來(lái)改善邊緣反差的程序.當(dāng)設(shè)計(jì)用于高爾夫球分析設(shè)備的照相機(jī)時(shí)，可以考慮以下幀條件1. 由于信息能夠存儲(chǔ)在一幀(圖像)內(nèi)，所以在短時(shí)間內(nèi)的多次曝光 能夠以節(jié)約成本的方式獲取頻閃圖像。在此不需要高速照相機(jī)等。2. 為了顯著提高所述反差，積分時(shí)間Ti應(yīng)當(dāng)降低為在沒(méi)有閃光能量損 耗的情況下的閃光持續(xù)時(shí)間。適當(dāng)?shù)倪吘壏床顚?duì)于圖《象處理的可靠性和準(zhǔn) 確性4艮重要。參照?qǐng)D7， t是閃光持續(xù)時(shí)間，S是球的軌跡亮度，R是球的邊緣亮度， T是球中心處的亮度。軌跡亮度S受從(衰減后的)背景亮度的影響以及球105變模糊產(chǎn)生 的亮度的影響。如圖8所示，邊緣亮度R取決于d)的正弦函數(shù)。球的邊緣處的亮度R受軌跡亮度S以及閃光亮度之和的影響，該閃光 亮度照明球的邊緣，因幾何形狀和散射度而降低。以下，將計(jì)算球邊緣和球中心相對(duì)于球軌跡的反差在本文中，KsT表示為球中心相對(duì)于球軌跡的反差KsT= ( T-S ) / ( T+S ) =1/ (CJi+l)KSR表示為球邊斜目對(duì)于球軌跡的反差KSR= (R-S) / (R +S ) =1/ (C2Ti+l)d和C2為表示閃光亮度、背景亮度、散光度以及幾何形狀的影響的常數(shù)。上述等式示出，較短的時(shí)間Ti會(huì)導(dǎo)致較高的反差K犯和KST。應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語(yǔ)"包括"并不排除其它的元件或特征，并且，"一"或 "一個(gè)"也不排除復(fù)數(shù)的情況。此外，結(jié)合不同的實(shí)施方式所描述的元件 可以組合。還
權(quán)利要求
1.一種成像設(shè)備，包括照明裝置，其適于至少在至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔的至少一部分期間照明可移動(dòng)物體；圖像傳感器裝置，其適于拍攝所述可移動(dòng)物體的圖像；控制單元，其適于以如下方式協(xié)調(diào)所述照明裝置和所述圖像傳感器裝置，即在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間，所述圖像傳感器裝置拍攝所述可移動(dòng)物體的圖像，并且在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔之間的時(shí)距期間停用所述圖像傳感器裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，所述圖〗象傳感器裝置適于選擇性地疊加在所述至少兩個(gè)適時(shí)分 開(kāi)的時(shí)間間隔期間拍攝的可移動(dòng)物體的圖像，從而形成一幅圖示所述可移 動(dòng)物體在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間的圖<象。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的成像設(shè)備，包括快門機(jī)構(gòu)，其能夠由所述控制單元控制，并適于在所述至少兩個(gè) 適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔之間的時(shí)距期間停用所述圖像傳感器裝置。
4. 如權(quán)利要求3所述的成像設(shè)備，其中，所述快門機(jī)構(gòu)包括機(jī)械式快門機(jī)構(gòu)和電動(dòng)式快門機(jī)構(gòu)中的至少 其中一種。
5. 如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其中，所述照明裝置包括一個(gè)或多個(gè)頻閃儀，具體為兩個(gè)相對(duì)于所述 圖像傳感器裝置呈對(duì)稱布置的頻閃儀。
6. 如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其中，所述照明裝置適于至少在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔的 至少一部分期間通過(guò)產(chǎn)生電磁輻射的脈沖來(lái)照明所述可移動(dòng)物體。
7. 如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其中，所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間在基本上1微秒 和基本上200微秒之間的范圍內(nèi)，具體在基本上10微秒和基本上40微秒 之間的范圍內(nèi)，更具體在基本上20微秒和基本上40微秒之間的范圍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其中，所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔之間的時(shí)距的持續(xù)時(shí)間在基 本上100微秒和基本上1秒之間的范圍內(nèi)，具體在基本上0.5毫秒和基本 上10毫秒之間的范圍內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，包括檢測(cè)單元，其適于檢測(cè)所述可移動(dòng)物體的撞擊，所述撞擊使所述 物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，所述檢測(cè)單元進(jìn)一步適于響應(yīng)于所檢測(cè)的撞擊而觸發(fā)所述 照明裝置以照明所述物體。
10. 如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，包括評(píng)估單元，其適于基于對(duì)由圖像拍攝裝置所拍攝的所述可移動(dòng)物 體的圖像的分析來(lái)評(píng)估所述可移動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)特性。
11. 如權(quán)利要求10所述的成像設(shè)備，其中，所述評(píng)估單元適于基于圖像處理算法來(lái)評(píng)估作為所述可移動(dòng)物 體的球的運(yùn)動(dòng)特性，所述圖像處理算法辨識(shí)由所述球的明亮中心、所述球 的暗色邊緣以及所述球的邊緣和背景之間的交接處中的至少其中一項(xiàng)。
12.如權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其中，所述圖像傳感器裝置包括可照明部分和不可照明部分，所述可照明部分適于在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間，在所 述可移動(dòng)物體由電磁輻射照明的情況下，拍攝所述可移動(dòng)物體的單幅圖 像，適于將所述單幅圖像提供給所述不可照明部分，并適于在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間相繼的照明之間被重新初始化；所述不可照明部分適于疊加由所述可照明部分提供的所述單幅圖像 以產(chǎn)生疊加后圖像，且適于最終將所述疊加后圖像提供給存儲(chǔ)裝置。
13. 如權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)所述的成像i殳備，其中，所述照明裝置適于在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔之間的 至少部分所述時(shí)距期間不照明所述可移動(dòng)物體。
14. 如權(quán)利要求1到13中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備，其中，所述照明裝置適于在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔的至少 一部分期間、以及在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔之間持續(xù)地照明所 述可移動(dòng)物體。
15. —種高爾夫球分析設(shè)備，其用于評(píng)估高爾夫艱逸動(dòng)員的動(dòng)作，尤 其是擊打動(dòng)作，所述高爾夫球分析設(shè)備包括如權(quán)利要求1到14中任一項(xiàng)所述的成像設(shè)備,所述成像設(shè)備適于拍攝 由作為所述可移動(dòng)物體的高爾夫球和高爾夫球桿中的至少其中一項(xiàng)的圖 像。
16.如權(quán)利要求15所述的高爾夫球分析設(shè)備，包括以下所列至少其中一項(xiàng)供電單元，其用于向所述高爾夫球分析 設(shè)備的至少一部分提供電能；光學(xué)顯示單元，其用于顯示與高爾夫球分析 相關(guān)的信息；用戶界面單元，其用于允許用戶與所述高爾夫球分析設(shè)備的 至少一部分進(jìn)行交流；傳感器單元，其用于感測(cè)至少一個(gè)與高爾夫球分析 相關(guān)的傳感器^lt;以及數(shù)據(jù)評(píng)估單元，其用于評(píng)估與高爾夫球分析相關(guān)的數(shù)據(jù)。
17. —種運(yùn)動(dòng)物體的成像方法，所述方法包括至少在至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔的至少 一 部分期間照明所述運(yùn) 動(dòng)物體；拍才聶所述可移動(dòng)物體的圖 <象；以如下方式協(xié)調(diào)所述照明和所述拍攝，即在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的 時(shí)間間隔期間，拍攝所述運(yùn)動(dòng)物體的圖像，并且在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi) 的時(shí)間間隔之間的所述時(shí)距期間不進(jìn)行所述拍攝。
18. —種程序單元，當(dāng)被處理器執(zhí)行時(shí)，所述程序單元適于控制或?qū)?施權(quán)利要求17所述的運(yùn)動(dòng)物體的成像方法。
19. 一種計(jì)算機(jī)可讀^h質(zhì)，其中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)由處理器執(zhí)行 時(shí)，所述計(jì)算機(jī)程序適于控制或?qū)嵤?quán)利要求17所述的運(yùn)動(dòng)物體的成像方 法。
全文摘要
一種成像設(shè)備，其包括照明裝置，其適于在至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間照明可移動(dòng)物體；圖像傳感器裝置，其適于拍攝所述可移動(dòng)物體的圖像；以及控制單元，其適于以如下方式協(xié)調(diào)所述照明裝置和所述圖像傳感器裝置，即在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔期間，所述圖像傳感器裝置拍攝所述被照明的可移動(dòng)物體的圖像，并且在所述至少兩個(gè)適時(shí)分開(kāi)的時(shí)間間隔之間的至少部分時(shí)距期間停用所述圖像傳感器裝置。
文檔編號(hào)A63B24/00GK101410153SQ200780003294
公開(kāi)日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月19日
發(fā)明者喬治·科恩, 克里斯蒂安·霍赫拉, 彼得·赫魯斯塔廖夫, 恩斯特·黑格爾斯, 斯特凡·梅爾, 羅納德·滕尼斯 申請(qǐng)人:朗吉泰蒙特股份有限公司