KR100765047B1 - Portable concrete surface crack detecting apparatus with image processing and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 장치의 전면도 및 후면도1a and 1b is a front view and a rear view of a portable concrete surface crack measurement apparatus according to the present invention
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 장치의 블럭도2 is a block diagram of a portable concrete surface crack measurement apparatus according to the present invention
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 장치의 작동 예시도3 is a view illustrating the operation of the portable concrete surface crack measurement apparatus according to the present invention
도 4는 본 발명에 따른 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 방법의 일실시예를 설명하기 위한 흐름도Figure 4 is a flow chart for explaining an embodiment of a portable concrete surface crack measurement method according to the invention
도 5는 도 4의 과정 중에 표시부에 표시되는 화면의 예시도5 illustrates an example of a screen displayed on a display unit during the process of FIG. 4.
도 6은 본 발명에 따른 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 방법의 다른 실시예의 경우 표시부에 표시되는 화면의 예시도6 is an exemplary view of a screen displayed on the display in the case of another embodiment of a portable concrete surface crack measurement method according to the present invention
도 7은 본 발명에 따른 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 방법의 또 다른 실시예의 경우 표시부에 표시되는 픽셀값의 분포도7 is a distribution diagram of pixel values displayed on a display unit in the embodiment of a portable concrete surface crack measurement method according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 방법의 또 다른 실시예의 경우 표시부에 표시되는 화면의 예시도8 is an exemplary view of a screen displayed on the display in the case of another embodiment of a portable concrete surface crack measurement method according to the present invention
도 9는 도 8의 영역(103) 내의 픽셀들의 픽셀값의 분포도FIG. 9 is a distribution diagram of pixel values of pixels in the
도 10a 및 도 10b는 빛의 영향이 보정되지 않은 영상 및 모폴로지 기법에 의해 빛의 영향이 보정된 영상의 예시도10A and 10B are exemplary views of images in which light effects are not corrected and images in which light effects are corrected by a morphology technique.
도 11a 및 도 11b는 각각 도 10a 및 도 10b에서 A-A선을 따라 위치한 픽셀들의 픽셀값을 도시한 그래프11A and 11B are graphs showing pixel values of pixels located along the A-A line in FIGS. 10A and 10B, respectively.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10: 조명 장치 20: 거리 측정기10: lighting device 20: distance meter
30: 카메라 40: 표시부30: camera 40: display unit
50: 명령 입력 장치 60: 제어부50: command input device 60: control unit
70: 영상 저장 장치 80: 외부 송수신 장치70: video storage device 80: external transceiver
본 발명은 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카메라로 촬영한 콘크리트 표면 영상을 디지털 영상 처리를 하여 콘크리트 표면의 균열의 폭을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a portable concrete surface crack measuring apparatus and method, and more particularly to a device and method for measuring the width of the concrete surface by performing a digital image processing of the concrete surface image taken by the camera.
건물, 터널, 교량 등에서 흔하게 사용되는 콘크리트 구조물은 시간에 따라 손상되고 노후화된다. 이와 같이 손상되고 노후화되는 콘크리트 구조물의 기능을 유지시켜 수명을 연장시키기 위해서는 콘크리트 구조물의 지속적인 관리, 점검이 필요하다. Concrete structures commonly used in buildings, tunnels, bridges, etc., are damaged and aged over time. In order to maintain the function of the damaged and aged concrete structure to prolong its life, it is necessary to continuously manage and inspect the concrete structure.
콘크리트 구조물의 점검에서 가장 기본적인 조사는 외관 조사이고, 외관 조 사에서 콘크리트 구조물 표면의 균열에 대한 조사는 콘크리트 구조물의 정밀 안전 진단의 수행 여부를 판단하는 중요한 요소이다.In the inspection of concrete structures, the most basic investigation is the appearance investigation, and the investigation of the crack on the surface of the concrete structure in the exterior investigation is an important factor in determining whether or not to perform the precise safety diagnosis of the concrete structure.
콘크리트 구조물 표면의 균열에 대한 조사는 통상적으로 육안 관측이 사용되었다. 그러나 육안 관측은 측정자의 주관성이 개입되어 객관적인 균열 폭의 측정이 어렵고 신뢰성이 낮은 단점이 있다. 또한, 콘크리트 구조물에 측정자가 접근하기 어려운 경우 측정 효율이 저하되고 안전 사고의 위험이 따른다.Investigation of cracks in the surface of concrete structures has usually been made by visual observation. However, visual observation has a disadvantage in that it is difficult to measure objective crack width due to the subjectivity of the measurer and has low reliability. In addition, when it is difficult for the measurer to access the concrete structure, the measurement efficiency is lowered and the risk of a safety accident follows.
이러한 측면에 의해 영상 기법에 의한 콘크리트 구조물 표면의 균열 측정 기법이 실시되고 있는 추세이다. 대한민국 공개 특허 제 2002-77250호 및 제 2004-20261호는 콘크리트 구조물의 영상을 처리하여 균열을 측정하는 장치 및 방법을 개시한다. 그러나 이러한 장치는 차량에 탑재되거나 자체 이동 운반 수단에 탑재되며, 현장에 있는 사용자가 실시간으로 현장 상황에 따라 콘크리트 구조물 표면의 균열을 측정하는 것을 어렵게 만든다.In this aspect, the crack measurement method of the surface of the concrete structure by the imaging technique is a trend. Korean Patent Laid-Open Nos. 2002-77250 and 2004-20261 disclose an apparatus and method for measuring cracks by processing an image of a concrete structure. However, these devices are mounted on vehicles or on their own mobile vehicles, making it difficult for the user on site to measure cracks in the concrete structure surface in real time according to site conditions.
전술한 문제점을 극복하기 위하여 본 발명은 사용자가 휴대할 수 있고 영상 처리에 의하여 콘크리트 구조물 표면의 균열을 측정할 수 있는 콘크리트 표면 균열 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to overcome the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a concrete surface crack measuring apparatus and method that can be carried by the user and can measure the crack of the surface of the concrete structure by image processing.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 검사 대상까지의 거리를 측정하는 거리 측정기; 검사 대상을 촬영하는 카메라; 카메라의 영상을 표시하는 표시부; 표시부에 의해 표시된 영상 중 균열 부분의 적어도 2 이상의 지점을 지정하는 지정 수단; 및 거리 측정기에 의해 측정된 검사 대상 까지의 거리에 기초하여 지정 수단 에 의해 지정된 지점들 사이의 실제 거리를 계산하는 계산 수단;을 포함하는 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 장치를 제공한다.In order to achieve this object, the present invention, the distance measurer for measuring the distance to the inspection object; A camera for photographing an inspection object; A display unit displaying an image of a camera; Designation means for designating at least two or more points of the crack portion in the image displayed by the display portion; And calculating means for calculating an actual distance between the points designated by the designation means based on the distance to the inspection object measured by the distance measurer.
이러한 측정 장치는 검사 대상을 조명하는 조명 장치를 더 포함할 수 있다.Such a measuring device may further include a lighting device for illuminating the inspection object.
이러한 측정 장치는 영상 및 영상에 대한 정보를 송수신하기 위한 송수신 수단을 더 포함할 수 있다.Such a measuring device may further include transmitting and receiving means for transmitting and receiving the image and the information about the image.
검사 대상을 기울어진 방향으로 검사하는 경우를 위하여, 거리 측정기는 검사 대상 상의 일직선을 구성하지 않는 적어도 3 개의 점에 대한 거리를 측정하고, 계산 수단은, 측정된 적어도 3 개의 점에 대한 거리에 기초하여 카메라의 광축에 대한 검사 대상의 경사각을 계산하고 경사각에 기초하여 실제 거리를 보정하는 보정 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 표시부는 경사각에 기초하여 보정된 영상을 표시할 수 있다.For the case of inspecting the inspection object in the tilted direction, the distance measurer measures the distance to at least three points which do not constitute a straight line on the inspection object, and the calculation means is based on the distance to the measured at least three points. It is preferable to include a correction means for calculating the inclination angle of the inspection object with respect to the optical axis of the camera and correcting the actual distance based on the inclination angle. In this case, the display unit may display an image corrected based on the inclination angle.
또한, 본 발명은, 검사 대상까지의 거리를 측정하는 거리 측정 단계; 측정된 거리에 따라 카메라의 초점을 조정하는 초점 조정 단계; 카메라에 의해 검사 대상의 영상을 촬영하는 촬영 단계; 촬영된 영상을 표시 화면에 표시하는 영상 표시 단계; 표시 화면에 표시된 영상에서 복수의 점 사이의 실제 길이를 거리 측정 단계에서 측정된 거리에 기초하여 계산하는 길이 계산 단계; 및 실제 길이를 표시 화면에 표시하는 길이 표시 단계;를 포함하는 영상 처리에 의한 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 방법을 제공한다.In addition, the present invention, the distance measuring step of measuring the distance to the inspection object; A focus adjusting step of adjusting a focus of the camera according to the measured distance; A photographing step of photographing an image of an inspection target by a camera; An image display step of displaying the captured image on a display screen; A length calculation step of calculating an actual length between the plurality of points in the image displayed on the display screen based on the distance measured in the distance measuring step; And a length display step of displaying an actual length on a display screen.
표시 화면에 표시된 영상에서 사용자가 지정한 소정의 영역에 대하여 픽셀값의 통계치를 계산하고, 통계치에 기초하여 검사 대상의 균열 영역을 규정하며, 표 시 화면에 영상 및 균열 영역을 표시하거나, 또는 표시 화면에 표시된 영상 전체 또는 영상 중 사용자가 지정한 소정의 영역에 대하여 픽셀값의 분포를 표시 화면에 표시하고, 픽셀값의 분포에서 사용자가 지정한 소정의 값을 기준으로 검사 대상의 균열 영역을 규정하며, 표시 화면에 영상 및 규정된 균열 영역을 표시하게 할 수 있다.In the image displayed on the display screen, statistics of pixel values are calculated for a predetermined area designated by the user, the crack area of the inspection target is defined based on the statistics, and the image and the crack area are displayed on the display screen, or the display screen The distribution of pixel values is displayed on the display screen for the entire image or a predetermined area designated by the user on the display screen, and the crack area of the inspection target is defined based on the predetermined value specified by the user in the distribution of pixel values. Allows you to display images and defined crack areas on the screen.
또한, 촬영된 영상의 배경의 밝기를 균일하게 하기 위해 모폴로지 기법을 적용할 수 있으며, 모폴로지 기법은 촬영된 영상에 폐쇄 연산을 수행한 영상에서 촬영된 영상을 빼는 기법인 것이 바람직하다.In addition, a morphology technique may be applied to make the background brightness of the captured image uniform. The morphology technique is preferably a technique of subtracting a photographed image from an image that performs a closed operation on the photographed image.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선, 본 발명에 따른 장치의 구성이 설명된다. 도 1A 및 1B는 본 발명에 따른 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 장치(1)의 전면도 및 후면도이고, 도 2는 그 블럭도이다.First, the configuration of the apparatus according to the present invention is described. 1A and 1B are front and rear views of a portable concrete surface
도 1a, 1b 및 2에서 도시되는 바와 같이 본 발명에 따른 균열 측정 장치(1)는 조명 장치(10), 거리 측정기(20), 카메라(30), 표시부(40), 명령 입력 장치(50), 제어부(60), 영상 저장 장치(70) 및 외부 송수신 장치(80)로 구성된다. 균열 측정 장치(1)는 사용자가 한 손으로 휴대할 수 있는 크기이고, PDA, 휴대전화와 유사한 크기의 별도의 장비이거나, PDA, 휴대전화 등에 적절한 외부장치 및 프로그램을 탑재하여 사용될 수 있다. 도 3은 균열 측정 장치(1)를 이용하여 콘크리트 표면 의 균열을 촬영하는 작동의 예시도이다.As illustrated in FIGS. 1A, 1B and 2, the
조명 장치(10)는 검사하고자 하는 콘크리트 표면을 조명하는 장치로 균열 측정 장치(1)의 전면에 위치한다. 조명 장치(10)는 콘크리트 표면이 어두운 경우에 사용자에 의해 작동되거나, 별개의 센서 또는 후술할 카메라(30)로 측정된 휘도가 소정의 값 이하일 경우에 자동으로 작동되도록 구성될 수 있다.The
거리 측정기(20)는 균열 측정 장치(1)의 전면에 위치하며 후술할 카메라(30)의 광축을 따라 균열 측정 장치로부터 검사하고자 하는 콘크리트 표면까지의 거리를 측정한다. 거리 측정기(20)는 일반 자동 초점 카메라에서 사용되는 바와 같이 적외선 등을 사용한다. 거리 측정기(20)의 광축은 카메라(30)의 광축과 일치하고, 측정된 거리의 오차를 감소시키기 위하여 거리 측정기(20)는 균열 측정 장치 상에 카메라(30)와 근접하여 위치한다. 측정된 거리는 후술할 제어부(60)로 출력된다.The distance measuring
후술할 카메라(30)의 광축과 검사하고자 하는 콘크리트 표면이 수직이 아닌 경우, 카메라(30)에 의해 측정되는 영상은 왜곡되며, 영상 내에서 각 픽셀이 나타내는 실제 길이는 영상 내에서 픽셀의 위치에 따라 변하게 된다. 이러한 왜곡을 보정하고 정확한 실제 길이를 획득하기 위해서는 카메라(30)의 광축과 콘크리트 표면 사이의 경사각에 대한 정보가 필요하다. 그러므로, 거리 측정기(20)는 이러한 경사각을 측정하기 위하여 검사하고자 하는 콘크리트 표면 상에서 일직선 상에 위치하지 않는 3 개 이상의 점에 대하여 거리를 측정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 거리 측정기(20)는 카메라(30)의 광축과 콘크리트 표면이 만나는 점 및 광축과 콘크리트 표면이 만나는 점으로부터 가로 방향 및 세로 방향으로 소정의 각도 이격된 두 점에 대한 거리를 측정할 수 있다.If the optical axis of the
카메라(30)는 균열 측정 장치(1)의 전면에 위치한다. 카메라(30)는 촬상 렌즈, CCD 또는 CMOS와 같은 촬상 소자, 초점 제어 장치 등을 포함한다. 카메라(30)의 초점은 거리 측정기(20)에서 측정된 거리에 의하여 조정된다. 카메라(30)에서 촬영된 영상은 제어부(60)로 출력된다.The
표시부(40)는 균열 측정 장치의 후면(1)에 위치한다. 표시부(40)는 균열 측정 장치 제어 화면, 카메라(30)에서 촬영되거나 후술할 영상 저장 장치(70)로부터 판독되거나 또는 외부 송수신 장치(80)를 통해 입력된 영상, 콘크리트 표면 및 그 균열에 대한 데이터 등을 표시한다. The
명령 입력 장치(50)는 문자, 숫자 등을 입력하기 위한 키패드, 촬영 키, 저장 키 및 마우스를 포함하며 균열 측정 장치(1)의 후면에 위치한다. 또는 명령 입력 장치(50)는 터치 스크린 방식으로 표시부(40)와 같이 위치할 수도 있다. The
제어부(60)는 균열 측정 장치(1)에 내장된다. 제어부(60)는 CPU, ROM 및 RAM 등을 포함한다. 제어부(60)는 명령 입력 장치(50)로 입력된 명령에 따라 균열 측정 장치(1)의 각 부분을 제어하고 균열 측정을 위한 연산을 수행한다.The
보다 상세하게는, 제어부(60)는 명령 입력 장치(50)에서 균열 측정 작동 개시 명령이 입력되는 때 거리 측정기(20)가 균열 측정 장치로부터 검사하고자 하는 콘크리트 표면까지의 거리를 측정하도록 한다. 측정된 거리는 제어부(60) 내의 RAM에 저장되며, 제어부(60)는 측정된 거리에 기초하여 카메라(30)의 초점을 제어하고 카메라(30)에서 촬영된 영상이 제어부(60)로 입력된다. 제어부(60)는 영상을 표시 부(40)로 출력한다. 사용자가 검사하고자 하는 콘크리트 표면에서 균열의 폭을 측정하기 위하여 출력된 영상에서 균열의 경계에 해당하는 두 점을 명령 입력 장치(50)의 마우스 등을 이용하여 지정하였을 때, 제어부(60)는 사용자가 지정한 위치에 해당하는 픽셀 좌표를 읽고 두 점 사이의 픽셀 길이를 계산하고, 계산된 픽셀 길이와 거리 측정기(20)에서 입력된 콘크리트 표면까지의 거리를 이용하여 실제 균열의 폭을 계산한다. More specifically, the
또한, 거리 측정기(20)가 콘크리트 표면 상에서 일직선 상에 위치하지 않는 3 개 이상의 점에 대하여 거리를 측정한 경우, 제어부(60)는 측정된 복수의 점까지의 거리를 이용하여 카메라(30)의 광축과 콘크리트 표면의 경사각을 계산하고, 그 각도가 90°가 아닌 경우(수직하지 않는 경우)에 경사에 의한 왜곡을 보정하여 사용자가 지정한 두 점 사이의 실제 균열의 폭을 계산한다. 표시부(40)의 영상이 왜곡이 심한 경우에 사용자의 선택에 따라 제어부(60)는 카메라(30)에서 입력된 영상에 대하여 경사각 보정을 하여 표시부(40)로 출력하는 것도 가능하다.In addition, when the
영상 저장 장치(70)는 하드 디스크 또는 플래시 RAM 등으로 구성되며, 카메라(30)에 의해 촬영되거나 외부 송수신 장치(80)를 통해 입력된 영상을, 촬영 시간, 촬영 장소, 각 측정 위치에서 균열의 폭, 그 평균 및 최대값, 및 사용자의 코멘트 등을 포함하는 그 영상에 대한 부가 정보와 함께 저장하고, 사용자가 필요로 하는 경우 저장된 영상을 판독하기 위하여 균열 측정 장치(1)에 내장된다.
외부 송수신 장치(80)는 균열 측정 장치에 의해 촬영된 영상 및 그 영상에 대한 부가 정보를 유무선으로 외부로 출력하고, 필요한 데이터를 외부로부터 입력 하기 위하여 사용된다. 외부 송수신 장치(80)는 핀커넥터, USB 커넥터 또는 유무선 랜카드 등의 외부 인터페이스가 사용될 수 있다. 또한, 외부 송수신 장치(80)는 무전기, 핸드폰 등과 같은 기능을 가질 수 있다.The
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 휴대용 콘크리트 표면 균열 측정 장치(1)로 콘크리트 표면의 균열을 측정하는 방법의 실시예를 상세하게 기술한다. 도 4는 본 발명에 따른 방법의 일실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.Next, the Example of the method of measuring the crack of a concrete surface with the portable concrete surface
사용자는 명령 입력 장치(50)를 사용하여 측정하고자 하는 대상의 정보를 입력한다. 정보에는 검측 대상, 위치, 시간, 사용자 정보 등이 입력된다(S10 단계). 이 중 일부는 균열 측정 장치(1)에 의하여 자동으로 입력될 수도 있다. 입력이 완료되면 사용자는 촬영 키를 눌러 검사를 한다.The user inputs information of an object to be measured using the
제어부(60)는 사용자의 명령에 따라 거리 측정기(20)를 구동한다. 거리 측정기(20)는 검사 대상까지 거리를 측정하여 제어부(60)로 출력하고(S11 단계), 제어부(60)는 측정된 거리를 저장하는 동시에 측정된 거리에 따라 카메라(30)의 초점을 조정한다(S12 단계). 초점이 조정된 카메라(30)는 검사 대상을 촬영하여 영상을 제어부(60)로 출력한다(S13 단계). The
제어부(60)는 촬영된 영상을 표시부(40)에 표시한다(S14 단계). 도 5는 표시부(40)에 표시된 촬영 영상(100)의 예시도이다. 촬영 영상(100) 중 콘크리트 표면 상의 균열은 ‘101’로 표시된다. 사용자는 명령 입력 장치(50)의 마우스 등을 이용하여 표시부(40) 상의 화살표를 이동시킬 수 있다. 사용자는 균열(101)의 폭을 측정하고자 하는 위치로 화살표를 이동시켜, 균열(101)의 경계 상의 마주보는 두 점(A 및 B)을 차례로 클릭하여 지정한다(S15 단계).The
제어부(60)는 사용자가 지정한 두 점(A 및 B) 사이의 영상 상에서의 길이를 픽셀 단위로 계산한다. 그리고, 제어부(60)는 S11 단계에서 측정된 검사 대상까지의 거리를 이용하여 픽셀 단위를 실제 길이로 변환한다(S16 단계). 계산된 균열의 실제 폭은 표시부(60)에 표시된다(S17 단계). The
촬영된 영상 및 영상의 특정 위치에서 계산된 균열의 폭은 표시부에 표시되며, 사용자의 선택에 따라 저장 장치(70)에 저장되거나 외부 송수신 장치(80)를 통하여 외부로 출력될 수 있다.The width of the crack calculated at the specific position of the captured image and the image is displayed on the display unit, and may be stored in the
또한, 도 4의 S11 단계에서, 거리 측정기(30)는 검사 대상 표면 상에서 일직선을 구성하지 않는 3 개 이상의 점에 대하여 균열 측정 장치로부터의 거리를 측정할 수 있다. 제어부(60)는 측정된 3 개 이상의 점까지의 거리를 이용하여 카메라(30)의 광축과 검사 대상 표면 사이의 경사각을 계산하고 이를 저장한다. 그리고, S17 단계에서 제어부(60)가 균열의 실제 폭을 계산할 때, 픽셀 단위의 길이 및 검사 대상까지의 거리에 의하여 계산된 길이를 S11 단계에서 계산된 경사각을 이용하여 보정을 한다. 그리고, 표시부(40)는 계산 및 보정이 된 균열의 폭을 S18 단계에서 표시한다. 또는, 사용자의 선택에 따라 S15 단계에서 경사각이 보정된 영상이 표시부(40)로 출력될 수 있다.In addition, in step S11 of FIG. 4, the
표시부(40)에 표시된 촬영 영상(100)에서 사용자가 균열(101)의 위치를 육안으로 지정하는 것이 상술되었지만(S15 단계), 균열 측정 장치에서 균열(101) 영역을 자동으로 지정할 수도 있다.Although it has been described above that the user visually designates the position of the
도 6은 균열 측정 장치에서 균열 영역(101)을 자동으로 지정하는 방법에 대한 실시예를 설명하기 위한 표시부(40)의 화면을 예시한다. 카메라(30)에 의해 촬영된 영상(100)이 표시부(40)로 출력된다. 사용자는 영상(100) 상에서 균열이 없는 임의의 영역(102)을 명령 입력 장치(50)의 마우스 등으로 지정한다. 제어부(60)는 지정된 영역(102) 내의 픽셀의 픽셀값의 분포를 계산한다. 예를 들어 8 bit(0~255) 흑백 모드인 경우, 픽셀값은 흑색(0)에서 백색(255) 사이의 값을 가질 것이고, 백색에 가까운 균열이 없는 콘크리트 표면에 비해 균열 부분의 픽셀값은 낮을 것이다. 제어부(60)는 지정된 영역(102) 내의 픽셀값의 최소값, 평균, 중간값 또는 최빈값 중 적어도 하나를 계산하여 기준으로 하고, 기준에서 픽셀값을 차감한 값이 소정의 값 이상이거나 기준에서 픽셀값을 나눈 값이 소정의 수 이상인 픽셀을 자동으로 균열 영역(101) 내의 픽셀로 규정한다. 그리고, 균열 영역 내의 픽셀이라고 규정된 픽셀 및 그 픽셀들의 경계를 표시부(40) 상의 영상(100)에 표시한다. 사용자는 도 5에서 도시된 바와 같이 직접 폭을 측정하려는 위치를 지정하거나, 또는 이렇게 규정된 균열 영역(101)에 대하여 길이, 폭, 넓이 등을 자동으로 계산하도록 할 수 있다.6 illustrates a screen of the
도 7은 균열 측정 장치에서 균열 영역을 자동으로 지정하는 방법에 대한 다른 실시예를 설명하기 위한 표시부(40)의 화면을 예시한다. 카메라(30)에 의해 촬영된 영상의 각 픽셀의 픽셀값의 분포도(200) 화면이 가로축을 픽셀값, 세로축을 개수로 하여 표시부(40)에 표시된다. 균열이 없는 경우 콘크리트 표면은 백색에 가까울 것이고, 분포도(200) 상의 픽셀값 분포 곡선(201)은 우측에 하나의 피크를 가 질 것이다. 그러나, 균열이 있는 경우 균열 부분은 흑색에 가까울 것이고, 분포도(200) 상의 픽셀값 분포 곡선(201)은 손상되지 않은 부분의 우측과 균열 부분의 좌측의 두 개의 피크를 가진 곡선이 될 것이다. 사용자는 손상되지 않은 부분과 균열 부분의 픽셀값의 경계를 규정하는 직선(202)을 명령 입력 장치(50) 상의 화살표 또는 마우스 등으로 이동시키고 직선(202)의 적절한 위치를 지정한다. 직선(202)의 위치가 지정되었을 때, 직선(202)에 의해 지정된 픽셀값보다 낮은 픽셀값을 가진 픽셀, 즉 직선(202)의 좌측에 위치하는 픽셀들이 균열 영역으로 지정된다. 표시부(40)는 도 5 또는 도 6의 촬영된 영상(100)으로 표시를 전환하고, 이렇게 지정된 픽셀들은 촬영된 영상(100) 상에 균열 영역(101)으로 표시되어 사용자가 확인할 수 있다. 사용자는 도 5에서 도시된 바와 같이 직접 폭을 측정하려는 위치를 지정하거나, 또는 이렇게 규정된 균열 영역(101)에 대하여 길이, 폭, 넓이 등을 자동으로 계산하도록 할 수 있다.FIG. 7 illustrates a screen of the
도 8 및 도 9는 균열 측정 장치에서 균열 영역을 자동으로 지정하는 방법에 대한 또 다른 실시예를 설명하기 위한 표시부(40)의 화면을 예시한다. 도 8에서, 카메라(30)에 의해 촬영된 영상(100)이 표시부(40)로 출력된다. 사용자는 균열 부위(101)를 포함하는 표시부(40)의 전체 영상(100)보다 작은 소정의 크기의 영역(103)을 지정한다. 도 7과 유사하게, 도 9에서 지정된 영역(103)의 각 픽셀의 픽셀값의 분포도(200') 화면이 가로축을 픽셀값, 세로축을 개수로 하여 표시부(40)에 표시된다. 사용자는 손상되지 않은 부분과 균열 부분의 픽셀값의 경계를 규정하는 직선(202')을 명령 입력 장치(40) 상의 화살표 또는 마우스 등으로 이동시키고 직 선(202')의 적절한 위치를 지정한다. 직선(202')에 의해 지정된 픽셀값보다 낮은 픽셀값을 가진 픽셀이 균열 영역으로 지정된다. 표시부(40)는 도 8의 촬영된 영상(100)으로 표시를 전환하고, 지정된 픽셀들이 균열 영역으로 표시된다. 도 6 및 도 7을 참조하여 기술한 전체 영역의 픽셀값을 이용하여 균열 영역을 지정하는 방법에 비하여, 도 8 및 도 9에서 기술한 지역 영역의 픽셀값을 이용하여 균열 영역을 지정하는 방법은 균열 영역의 픽셀값 또는 손상되지 않은 영역의 픽셀값이 전체 영상(100) 내에서 변화할 때 이러한 변화의 영향을 억제할 수 있다.8 and 9 illustrate screens of the
한편, 촬영할 때 조명의 영향 등으로 위치별로 콘크리트 표면의 밝기가 일정하지 않을 수 있다. 본 발명은 이러한 일정하지 않은 위치별 빛의 밝기의 영향을 보정하기 위한 모폴로지 기법을 제시한다. 이러한 모폴로지 기법은 검사 대상 촬영(도 4의 S13 단계) 이후 자동으로 적용되거나, 촬영된 영상을 표시부에 표시한(도 4의 S14 단계) 이후 사용자가 배경의 밝기가 일정하지 않다고 판단할 때 선택적으로 적용될 수 있다. On the other hand, the brightness of the concrete surface for each location may not be constant due to the influence of lighting when shooting. The present invention proposes a morphology technique for correcting the influence of the brightness of the light at the non-constant position. This morphology technique is automatically applied after the examination subject shooting (step S13 of FIG. 4) or selectively when the user determines that the brightness of the background is not constant after displaying the photographed image on the display unit (step S14 of FIG. 4). Can be applied.
모폴로지 기법은 기본적으로 침식(erosion), 팽창(dilation), 개방(opening) 및 폐쇄(closing)의 4가지 연산에 근간을 둔다. 배경의 밝기를 균일하게 하기 위하여, 수학식 1에서 제시되는 바와 같이, 화상에 폐쇄 연산을 수행한 뒤 연산이 수행된 화상에서 원래의 화상을 빼는 기법이 바람직하다. The morphology technique is basically based on four operations: erosion, dilation, opening and closing. In order to make the brightness of the background uniform, as shown in
수학식 1에서 ‘A’는 원래의 화상, ‘B’는 팽창 및 침식 연산에 사용되는 커널, ‘C’는 일정하지 않은 빛에 의한 영향이 제거된 화상, ‘’ 및 ‘’는 각각 팽창 및 침식 연산, 그리고 ‘·’은 폐쇄 연산을 나타낸다. In
도 10a 및 도 10b는 각각 빛의 영향이 보정되지 않은 균열 화상 및 빛의 영향이 보정된 균열 화상을 도시한다. 도 11a 및 도 11b는 각각 도 10a 및 도 10b의 A-A선을 따라 위치한 픽셀들의 픽셀값을 도시한다. 도 10a 내지 도 11b에서 도시되는 바와 같이, 배경의 밝기가 일정하지 않고 기울기가 있는 영상(도 10a 및 도 11a)에 모폴로지 기법이 적용되면 배경의 밝기가 균일하게 되는 것을 볼 수 있다(도 10b 및 도 11b).10A and 10B show a crack image in which the influence of light is not corrected and a crack image in which the influence of light is corrected, respectively. 11A and 11B show pixel values of pixels located along the A-A line of FIGS. 10A and 10B, respectively. As shown in FIGS. 10A to 11B, when the morphology technique is applied to an image having a constant brightness and a tilted image (FIGS. 10A and 11A), the brightness of the background may be uniform (FIGS. 10B and 10B). 11B).
상술한 바와 같이, 본 발명은 사용자가 휴대할 수 있고 영상 처리에 의하여 콘크리트 구조물 표면의 균열을 측정할 수 있는 콘크리트 표면 균열 측정 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면 균열 폭을 용이하고 신뢰성 있게 측정할 수 있으며, 데이터베이스 구축도 용이하게 할 수 있다.As described above, the present invention provides a concrete surface crack measuring apparatus and method that can be carried by the user and can measure the crack of the surface of the concrete structure by image processing. According to the present invention, the crack width can be easily and reliably measured, and the database can be easily constructed.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various other modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. It is obvious that all belong to the scope of the appended claims.
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