Verfahren und Vorrichtung zur genauen Lagebestimmung von pfeilartigen Objekten relativ zu Oberflächen

• Main Authors: Thümmel, Martin, Rühle, Johannes, Heppner, Konrad, Freytag, Alexander
• Format: Patent
• Language: German
• Published: 03.05.2018
• Subjects: AMUSEMENTS; APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING,CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; BLASTING; BULLET CATCHERS; GAMES; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; HEATING; HUMAN NECESSITIES; LIGHTING; MEASURING; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS; MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEARDIMENSIONS; MECHANICAL ENGINEERING; NAVIGATION; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY; PHYSICS; SPORTS; SURVEYING; TARGET RANGES; TARGETS; TESTING; TRAINING EQUIPMENT; WEAPONS

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine kostengünstige, schnelle und gleichzeitig genaue Lagebestimmung von pfeilartigen Objekten relativ zu Oberflächen mit geringem Aufwand zu ermöglichen. Insbesondere für ein System zur automatischen Darterkennung ist ein Messaufbau notwendig, der robust und, einfach zu bedienen ist und dezent im Hintergrund misst. Der Aufbau darf den Spieler weder ablenken, noch das Dartspiel verkomplizieren oder zur Anpassung der Spielweise an verfahrensbedingte Eigenheiten (Berechnungsverzögerung, rotierende Elemente, Lichtirritationen) zwingen. Nur mit der Erfassung der vollständigen Orientierungsparameter der Dartpfeile sind neben dem Eintreffpunkt auch präzise und komplexe Spielsituationen zu erfassen und im Sinne von Spieler- und Trainingsstatistiken auswertbar.Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Lagebestimmung von pfeilartigen Objekten zu Oberflächen gelöst, indem zunächst die Lage des oder der pfeilartigen Objekte bestimmt wird. Diese ergibt sich als Schnittgerade der von mindestens zwei Kameras aufgespannten Detektionsebenen. Diese wiederum werden durch den jeweiligen Fokuspunkt der Kamera und der zugehörigen 2D-Linienprimitve des pfeilartigen Objektes gebildet.Dieser Ansatz liefert unmittelbar eine dreidimensionale Parametrisierung des pfeilartigen Objektes. Dadurch ist es möglich - eine dreidimensionale Parametrisierung der Oberfläche vorausgesetzt - nicht nur den Auftreffpunkt des pfeilartigen Objektes auf der Oberfläche, sondern gleichzeitig die Orientierungsparameter zu bestimmen, d.h. man erhält zusätzliche Informationen, welchen Winkel das pfeilartige Objekt und die Oberfläche bilden The invention is based on the object of facilitating, with little outlay, a cost-effective, fast and simultaneously precise determination of the spatial orientation of arrow-like objects relative to surfaces. In particular, a system for automatically recognizing darts requires a measurement construction that is robust and easy to operate, and which measures discreetly in the background. The construction must not distract the player nor make the game of darts more complicated or force the adaptation of the play to method-related peculiarities (calculation delay, rotating elements, light irritations). Only by capturing the complete orientation parameters of the darts is it possible to capture precise and complex game situations in addition to the point of impact, and render these evaluable within the meaning of player and training statistics. According to the invention, the object is achieved by a method for determining the spatial orientation of arrow-like objects in relation to surfaces by virtue of the spatial orientation of the arrow-like object or objects being initially determined. This arises as line of intersection of the detection planes spanned by at least two cameras. These, in turn, are formed by the respective focal point of the camera and the associated 2-D line primitives of the arrow-like object. This approach immediately supplies a three-dimensional parameterization of the arrow-like object. As a result, it is possible - assuming a three-dimensional parameterization of the surface - to determine not only the point of impact of the arrow-like object on the surface but, at the same time, the orientation parameters as well; i.e., additional information in respect of the angle formed by the arrow-like object and the surface is obtained.