스포츠용 고속 볼 모션분석 및 충돌검출 기술 ETRI Technology Marketing Strategy IT R&D Global Leader [첨부 제4호] 스포츠용 고속 볼 모션분석 및 충돌검출 기술 ETRI Technology Marketing Strategy 김종성 (js.kim@etri.re.kr) 차세대콘텐츠연구본부 ETRI OOO연구소(단, 본부)명

목 차 ---------------------------------------------- 1. 기술의 개요 목 차 ---------------------------------------------- 1. 기술의 개요 2. 기술이전 내용 및 범위 3. 기술의 사업성 - 활용분야 및 기대효과 4. 국내외 시장 동향

1. 기술의 개요 최종 목표 개인 및 단체 스포츠(축구, 티볼, 도전, 경쟁 등) 활동 시 사용되는 볼(축구공, 티볼공 등)의 초기 속도 및 회전과, 볼이 스크린에 충돌하는 위치를 고속카메라로 검출하여, 볼 궤적 및 충돌 가시화를 가능하게 함으로써 다양한 스포츠를 체험할 수 있는 플랫폼 및 콘텐츠를 제작할 수 있는 기술을 제공함

1. 기술의 개요 시스템 개요 및 이전 범위 A. 기술 이전 범위 B. 기술 이전 범위

1. 기술의 개요 스포츠용 고속 볼 모션분석 및 충돌검출 기술 스포츠 활동 시 타석을 향해 설치된 고속카메라를 통해 실시간으로 획득되는 볼의 영상에서 고속으로 한 개의 볼의 2차원 위치 및 영역을 추적하고, 추적된 모든 볼의 2차원 위치에서 볼의 3차원 위치를 복원하는 동시에 해당하는 영역에서 볼 3차원 패턴을 추출한 후, 복원된 볼의 3차원 위치로부터 볼의 속도를 분석하고, 추출된 볼의 3차원 패턴으로부터 볼의 회전을 분석하는 기술 <고속 볼 모션분석 기술>

1. 기술의 개요 스포츠용 고속 볼 모션분석 및 충돌검출 기술 스포츠 활동 시 스크린을 향해 설치된 고속카메라를 통해 실시간으로 획득되는 볼의 영상에서 고속으로 동시에 두 개의 볼에 대한 2차원 위치 및 상태를 추적하고, 추적된 각각의 볼의 2차원 위치 중에서 볼의 충돌 상태에 해당하는 2차원 위치를 스크린 상 2차원 위치로 투영함으로써, 추적된 각각의 볼의 스크린 상 2차원 충돌 위치를 검출하는 기술 <고속 볼 충돌검출 기술>

2. 기술이전 내용 및 범위 스포츠용 고속 볼 모션분석 및 충돌검출 기술 기술이전 내용 기술이전 범위 기술명 세부 기술명 (1세부기술) 고속 볼 모션분석 기술 (2세부기술) 고속 볼 충돌검출 기술 기술명 기술이전 범위 공통제공 스포츠용 고속 볼 모션분석 및 충돌검출 시스템상세설계서 1종 스포츠용 고속 볼 모션분석 및 충돌검출 시험절차결과서 1종 볼 영상획득을 위한 고속카메라 시스템 기술문서 1종 (1세부기술) 고속 볼 모션분석 기술 (1-1세부기술) 고속 볼 모션분석 기능 고속카메라 기반 볼 모션분석 SW 사용자 매뉴얼 1종 고속카메라 기반 볼 모션분석 SW 소스코드 및 실행파일 1종(기본 종목 2종목, 종목 변경 가능) (1-2세부기술) 고속 볼 모션분석 시험 고속카메라 기반 볼 모션분석 시험 SW 사용자 매뉴얼 1종 고속카메라 기반 볼 모션분석 시험 SW 소스코드 및 실행파일 1종(기본 종목 2종목, 종목 변경 불가) 고속카메라 기반 볼 모션분석 시험도구 기술문서 1종 (2세부기술) 고속 볼 충돌검출 기술 고속카메라 기반 볼 충돌검출 SW 사용자 매뉴얼 1종 고속카메라 기반 볼 충돌검출 SW 소스코드 및 실행파일 1종(기본 종목 2종목, 종목 변경 가능)

실험실 규모의 소재/부품/시스템 핵심성능 평가 2. 기술이전 내용 및 범위 기술 개발 현황 기술성숙도(TRL : Technology Readiness Level) 단계 : ( 4 )단계 실험실 규모의 소재/부품/시스템 핵심성능 평가 구 분 단계 정 의 세 부 설 명 기초 연구 단계 1 기초 이론/실험 ∘기초이론 정립 단계 2 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념정립 ∘기술개발 개념 정립 및 아이디어에 대한 특허 출원 단계 실험 단계 3 실험실 규모의 기본성능 검증 ∘실험실 환경에서 실험 등으로 기본성능이 검증될 수 있는 단계 ∘개발하려는 부품/시스템의 기본 설계도면을 확보하는 단계 4 실험실 규모의 소재/부품/시스템 핵심성능 평가 ∘시험샘풀을 제작하여 핵심성능에 대한 평가가 완료된 단계 ∘3단계 결과 중에서 최적의 결과를 선택하려는 단계 ∘컴퓨터 모사가 가능한 경우 최적화를 완료하는 단계 시작품 단계 5 확정된 소재/부품/시스템 시작품 제작 및 성능 평가 ∘실험실 시작품 제작 및 성능 평가가 완료된 단계 ∘실제 제작한 시작품 샘플은 1~수개 미만인 단계 ∘경제성을 고려하지 않고 기술의 핵심성능으로만 볼 때, 실제로 판매가 될 수 있는 정도로 목표 성능을 달성한 단계 6 파일롯 규모 시작품 제작 및 성능 평가 ∘파일롯 규모(복수 개~양산규모의 1/10정도)의 시작품 제작/평가 단계 ∘파일롯 규모 생산품에 대해 생산량, 생산용량, 불량률 등 제시 ∘파일롯 생산을 위한 대규모 투자가 동반되는 단계 ∘생산기업이 자체 현장테스트를 실시하여 목표 성능을 만족시킨 단계 ∘성능 평가 결과에 대해 가능하면 공인인증 기관의 성적서 확보 실용화 단계 7 신뢰성평가 및 수요기업 평가 ∘실제 환경에서 성능 검증이 이루어지는 단계 ∘수요업체에서 직접 파일롯 시작품을 현장 평가(성능, 신뢰성 평가) ∘가능하면 인증기관의 신뢰성 평가 결과 제출 8 시제품 인증 및 표준화 ∘표준화 및 인허가 취득 단계 사업화 9 ∘본격적인 양산 및 사업화 단계 ∘6-시그마 등 품질관리가 중요한 단계

3. 기술의 사업성 예상 응용 제품 및 서비스 가상 스포츠 플랫폼 및 콘텐츠 가격 경쟁력 면: 2대 이상의 고속카메라를 사용하는 스테레오 카메라 방식과는 달리 1대만을 사용하는 싱글 카메라 방식이므로 저렴하게 구현 가능 시장 환경 면: 스크린 골프 및 스크린 야구의 성공과 인구 고령화, 환 경 오염 등으로 인해 실내 가상 스포츠에 대한 수요 급증 가상 교육용 플랫폼 및 콘텐츠 가격 경쟁력 면: 볼의 모션분석뿐만 아니라 충돌검출까지 가능한 염 가의 가상 교육용 플랫폼 및 콘텐츠를 통해 학교 및 학원에서도 교육 용으로 사용 가능 시장 환경 면: 미세먼지, 황사 등의 환경적 요인으로 실내에서 가상 스포츠를 통해 안전하게 체육과 융합교육(에듀스포츠, Edusports) 수 업을 하고자 하는 학교 및 학원 증가

3. 기술의 사업성 사업성 기존 스크린 골프와 스크린 야구 시장뿐만 아니라 도심 근교의 스포츠 테마파크를 중심으로 실내에서 안전하게 다양한 형태의 스포츠 체험을 제공하는 가상 스포츠 시장이 확대되고 있음 상업적으로만 사용되던 가상 스포츠 플랫폼과 콘텐츠가 초·중·고등학교, 스포츠센터, 청소년수련원, 노인복지관 등에서 다양한 공공체육시설에서 교육용, 운동용, 복지용으로 보급될 예정임 골프, 축구, 야구와 같은 전통적인 스포츠뿐만 아니라 노약자, 어린이, 여성도 쉽게 할 수 있는 티볼, 게이트볼, 스네그볼 등과 같은 다양한 뉴스포츠에 대한 서비스 수요도 증가할 것으로 예측됨

3. 기술의 사업성 기술이전 업체 조건 사업화 시 제약 조건 가상 스포츠 플랫폼 장치 및 콘텐츠 제작 업체 또는 관련 업체 애로점 극복(개선)방안 고속카메라 자체의 제한된 화각으로 인해 볼 모션분석 및 충돌검출이 되지 않는 사각지대(인식범위) 문제가 발생함 사각지대를 완전히 없앨 수는 없지만 사용상 문제가 되지 않도록 고속카메라의 설치 위치와 방향, 광각 렌즈 사용 등의 방법을 통해 사각지대(인식범위)를 개선함 사용되는 IR조명의 밝기가 충분하지 않거나 IR조명의 설치 위치와 방향이 잘못된 경우에 볼 모션분석 및 충돌검출에 오류가 발생함 더 밝은 IR조명 또는 더 많은 IR조명을 설치하거나, IR조명의 설치 위치와 방향을 조절하여 볼 모션분석 및 충돌검출 오류가 발생하지 않도록 IR조명을 재설치 고속카메라와 IR조명이 볼과 충돌하는 등의 외부 충격에 의해 위치나 방향이 틀어진 경우 볼 모션인식 및 충돌검출 오류가 발생함 고속카메라와 IR조명이 볼과 충돌하는 등의 외부 충격을 받지 않도록 천정 또는 부스에 매립을 하거나 충격 보호 장치를 추가 설치하여 고속카메라와 IR조명의 위치와 방향에 틀어짐이 발생하지 보호함 고속 볼 모션검출 및 충돌검출 S/W에 있는 프로그램 설정 파라미터들이 최적으로 셋팅되지 않은 경우 오류가 발생함 고속 볼 모션검출 및 충돌검출 S/W 사용 전 반드시 최적 셋팅 과정을 거치며, 프로그램 셋팅 방법을 숙지하여 오류가 발생하는 경우 다시 프로그램 설정 파라미터를 최적으로 재설정함 사용자가 임의의 볼을 사용하는 경우 또는 크기가 서로 다르거나 어두운 색깔의 볼을 사용하는 경우 볼 모션분석 및 충돌검출 오류가 발생함 밝은색 계열의 축구공과 티볼공, 그리고 이와 유사한 크기와 밝기의 볼만 모션분석 및 충돌검출이 가능하므로, 스포츠 플랫폼에 인식 가능한 볼을 사전에 비치하여 각각의 콘텐츠에 사용자가 정해진 볼을 사용하도록 정함

4. 국내외 기술동향 국외 기술 현황 동기화된 2대 또는 4대 이상의 고속카메라 또는 도플러 레이더를 사용하여 볼의 초기 속도를 측정하는 기술이 가상 스포츠 플랫폼과 콘텐츠에 사용되고 있으나, 볼의 초기 스핀을 측정하는 기술과 1대의 고속카메라만을 사용하여 볼의 초기 속도와 스핀을 동시에 분석하는 기술은 아직 개발이 되지 않은 상태임 적외선 센서나 레이져 센서와 같은 광센서를 사용하여 볼이 충돌하는 위치를 검출하는 기술은 가상 스포츠 플랫폼과 콘텐츠에 사용되고 있으나, 1대의 고속카메라만을 사용하여 볼이 충돌하는 위치를 검출하는 기술은 아직 개발이 되지 않은 상태임

4. 국내외 기술동향 국내 기술 현황 2대의 고속카메라를 사용하여 볼의 초기 속도를 측정하는 기술이 스크린 골프와 스크린 야구 등에 사용되고 있으나, 1대의 고속카메라만을 사용하여 볼의 초기 속도뿐만 아니라 스핀까지 동시에 분석하는 기술은 아직 개발이 되지 않은 상태임 2대 또는 4대 이상의 카메라를 스크린 옆에 설치하거나 충돌센서를 스크린 뒤에 설치하여 볼이 스크린에 충돌하는 위치를 검출하는 기술은 있으나, 별도의 센서를 사용하지 않고 1대의 고속카메라만을 사용하여 볼이 충돌하는 위치를 검출하는 기술은 없는 상태임

감사합니다. ♣ 연락처 : 차세대콘텐츠연구본부, 김종성 선임 (js.kim@etri.re.kr) www.etri.re.kr ETRI OOO연구소(단, 본부)명