KR101104450B1 - 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치 - Google Patents

터널 조사용 입체 영상 촬영 장치 Download PDF

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배재대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치는 제1 및 제2 카메라; 상기 제1 및 제2 카메라의 장착을 위한 복수의 장착부를 구비하고, 수평 방향으로 배치되는 수평바; 상기 수평바의 일측으로부터 하부 방향으로 연장 형성되는 틸팅부; 상기 틸팅부를 고정하되, 상기 틸팅부와 회동 가능하게 결합되어 상기 수평바가 상기 틸팅부를 중심으로 상하 회동 가능하도록 하는 고정축; 및 상기 고정축과 이격되게 배치되고, 상기 틸팅부의 상하 회동에 연동하여 상기 수평바 타측의 높이를 조절하는 높이 조절부를 포함한다.

Description

터널 조사용 입체 영상 촬영 장치{3D IMAGE PHOTOGRAPHING APPARATUS FOR TUNNEL SURVEYING}
본 발명의 실시예들은 영상 촬영 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치에 관한 것이다.
기존의 터널 시공 중 막장면 및 내공면 관찰은 작업자의 주관적인 판단에 의한 기재 및 스케치를 하는 방식으로 수행되었다. 이 과정에서 각 막장별 사진을 스케치와 함께 확보한다. 그러나 사진과 기재 및 스케치가 연계되어 정리되는 경우는 전무한 실정이다. 특히 막장에서 측정될 수 있는 면구조의 배열 및 그 분포도를 위한 조사의 정확성을 검증할 마땅한 방법이 없는 것이 현실이다.
따라서, 작업자의 지식과 경험에 따라 조사 결과의 편차가 심하여 작업의 전문성 및 신뢰성이 저하되고 조사 관리의 부실로 인하여 안전사고의 위험이 방치되는 문제점도 있으며, 분석에 상당한 시간이 소요되어 작업 지연의 요인이 되는 문제점도 있다.
이에 조사 및 분석 작업의 시간을 단축시킴과 아울러 조사 결과의 전문성과 신뢰성을 확보할 수 있는 새로운 영상 촬영 장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
관련 선행기술로는 공개특허공보 제2008-106729호가 있다.
본 발명의 일 실시예는 작업자의 지식과 경험에 따라 터널 막장의 입체 영상의 촬영에 편차가 심하여 작업의 전문성 및 신뢰성이 저하되는 기존의 문제점을 해소함과 동시에 영상 촬영 및 분석에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 획득된 입체사진의 배열이 수평으로 이루어져 있으며 카메라 사이의 이격거리가 일정하므로, 기준점(Ground Control Point) 등을 이용한 특별한 보정이 없이 사진을 이용한 지형모델 계산을 수행할 수 있도록 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 조명 장치를 통해 다양한 방향에서 빛을 조사함으로써, 영상 촬영 시 터널 굴착면에 분포하는 면구조에 의해 형성되는 그림자를 최소화 할 수 있는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치는 제1 및 제2 카메라; 상기 제1 및 제2 카메라의 장착을 위한 복수의 장착부를 구비하고, 수평 방향으로 배치되는 수평바; 상기 수평바의 일측으로부터 하부 방향으로 연장 형성되는 틸팅부; 상기 틸팅부를 고정하되, 상기 틸팅부와 회동 가능하게 결합되어 상기 수평바가 상기 틸팅부를 중심으로 상하 회동 가능하도록 하는 고정축; 및 상기 고정축과 이격되게 배치되고, 상기 틸팅부의 상하 회동에 연동하여 상기 수평바 타측의 높이를 조절하는 높이 조절부를 포함한다.
상기 제1 및 제2 카메라는 상기 수평바에 일정 간격 이격되어 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치는 상기 수평바에 형성되어 상기 수평바의 수평 상태를 표시하는 수평계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 카메라는 상기 수평계에서 상기 수평바가 수평 상태를 표시할 때 상기 터널 막장을 촬영할 수 있다.
상기 높이 조절부는 상기 수평계에서 상기 수평바가 수평 상태로 표시될 때까지, 상기 수평바를 승강 또는 하강시켜 상기 수평바의 높이를 조절할 수 있다.
상기 높이 조절부는 모터; 및 상기 모터의 회전 구동에 연동하여 회전함으로써 상기 수평바를 승강 또는 하강시켜 상기 수평바의 높이를 조절하는 볼스크류를 포함할 수 있다.
상기 높이 조절부는 액추에이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치는 상기 제1 및 제2 카메라의 초점 거리(렌즈와 필름 혹은 CCD 소자 간의 거리)와, 상기 제1 및 제2 카메라 간의 이격 거리를 이용하여 터널 막장의 타깃과 마운트(카메라의 바디와 렌즈의 결합 부위) 간의 거리를 측정하는 거리 측정부; 및 상기 측정된 거리 및 상기 제1 및 제2 카메라에 의해 촬영된 영상에 기초하여, 상기 터널 막장에 대한 3차원의 입체 영상을 생성하는 영상 생성부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치는 상기 생성된 입체 영상을 컴퓨터에 전송하는 전송부를 더 포함하고, 상기 컴퓨터는 상기 입체 사진을 이용하여 상기 터널 막장에 분포하는 암반의 불연속면의 3차원 배열 구조를 측정하고, 상기 측정된 불연속면의 3차원 배열 구조를 상기 터널의 벽면에 투영하여 상기 불연속면의 궤적을 추정하며, 상기 추정된 궤적에 기초하여 상기 벽면과 상기 막장에 대응하는 터널 이미지에 다각형의 위상 구조를 제작하고, 상기 제작된 다각형의 위상 구조를 이용하여 상기 불연속면의 3차원 블록을 인식하며, 상기 인식된 3차원 블록을 블록이론을 이용해 분석하여 불안정 블록을 추출하고, 상기 추출된 불안정 블록을 3차원 도면으로 도식화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치는 상기 수평바에 장착되고, 터널의 굴착면에 광원을 여러 방향에서 조사하여 상기 터널의 굴착면에 형성되는 그림자의 발생을 최소화하는 복수의 조명 장치를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 작업자의 지식과 경험에 따라 터널 막장의 조사 결과에 편차가 심하여 작업의 전문성 및 신뢰성이 저하되는 기존의 문제점을 해소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 터널 막장에 대한 영상 촬영 및 분석에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며 정확성을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 조명 장치를 통해 다양한 방향에서 빛을 조사함으로써, 영상 촬영 시 터널 굴착면에 분포하는 면구조에 의해 형성되는 그림자를 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치의 외부 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 높이 조절부의 사용 상태도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치의 외부 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 높이 조절부의 사용 상태도이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치를 이용하여 타깃과 마운트 간의 거리를 측정하는 원리를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 영상 측량 원리에 대한 설명을 뒷받침하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 이러한 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 장치에 카메라가 장착된 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치의 외부 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치(100)는 고정부(105), 제1 카메라(110), 제2 카메라(120), 수평바(130), 틸팅부(140), 고정축(150), 높이 조절부(160), 수평계(170) 및 조명 장치(180)를 포함할 수 있다.
상기 고정부(105)는 상부의 수평을 제어하기 위한 마운트를 장착하여 차량(101) 혹은 운반수단에 접지되는 장치로서 탈부착이 가능한 장치를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)는 서로 일정 간격 이격되게 배치되어 터널 막장을 촬영하는 역할을 한다.
상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)의 이격 배치를 위해 상기 수평바(130)에는 상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)의 장착을 위한 장착부(132)가 복수개 형성되어 있다.
즉, 상기 수평바(130)는 상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)의 장착을 위한 복수의 장착부를 구비한다. 또한, 상기 수평바(130)는 평판 형태의 긴 막대 모양으로 형성되고, 수평 방향으로 배치되어 상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)가 서로 수평하게 장착되도록 한다.
여기서, 상기 장착부는 상기 수평바(130)와 평행한 수평축을 기준으로 회전이 가능한 장치를 구비할 수 있다. 도 7은 이러한 장치의 일례를 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 장치에 카메라가 장착된 도면이다. 이러한 도 7의 장치를 이용할 경우, 상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)는 2개의 카메라가 아닌 하나의 카메라로 구현될 수 있다.
상기 틸팅(Tilting)부(140)는 상기 수평바(130)의 일측으로부터 하부 방향으로 연장 형성된다. 이러한 틸팅부(140)는 상기 수평바(130)를 틸팅할 수 있도록 그 하단이 볼 형태로 형성될 수 있다.
상기 고정축(150)은 상기 틸팅부(140)를 고정하되, 상기 틸팅부(140)와 회동 가능하게 결합되어 상기 수평바(130)가 상기 틸팅부(140)를 중심으로 상하 회동 가능하도록 한다.
여기서, 상기 고정축(150)은 상기 틸팅부(140)와 결합되는 부분에, 상기 틸팅부 하단의 볼 모양에 대응하는 형태의 홀을 구비할 수 있다.
상기 높이 조절부(160)는 상기 고정축(150)과 이격되게 배치된다. 상기 높이 조절부(160)는 상기 틸팅부(140)의 상하 회동에 연동하여 상기 수평바(130) 타측의 높이를 조절한다.
이러한 높이 조절부(160)는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(162) 및 볼스크류(164)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 모터(162)는 전원 공급부(미도시)로부터 전원을 공급 받아 구동하며, 상기 볼스크류(164)에 물리적으로 연결되는 구조를 취한다.
상기 볼스크류(164)는 상기 모터(162)의 구동에 따라 회전하여 상기 수평바(130)의 높이를 조절한다. 즉, 상기 볼스크류(164)는 상기 모터(162)의 회전 구동에 연동하여 회전함으로써, 상기 수평바(130)를 승강 또는 하강시켜 그 높이를 조절할 수 있다.
도 2는 도 1의 높이 조절부(160)의 사용 상태도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 높이 조절부(160)는 상기 모터(162)와 볼스크류(164)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 수평바(130)에는 스크류 형상의 홀(Hole)이 형성되어 있는데, 이 홀에 상기 볼스크류(164)가 삽입된다. 이러한 상태에서 상기 모터(162)가 구동하게 되면 상기 볼스크류(164)가 회전하게 되고, 상기 볼스크류(164)의 회전에 따라 상기 수평바(130)가 승강 또는 하강하게 된다.
예컨대, 상기 볼스크류(164)가 시계 방향으로 회전하면 상기 수평바(130)는 승강하게 되고, 상기 볼스크류(164)가 시계 반대 방향으로 회전하면 상기 수평바(130)는 하강하게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 수평계(170)는 상기 수평바(130)에 형성되어 상기 수평바의 수평 상태를 표시할 수 있다. 이때, 상기 수평계(170)는 수포를 통해 수평 상태를 표시하는 아날로그 방식의 수평계일 수 있으며, 또 달리 숫자를 통해 경사도를 표시하는 디지털 방식의 수평계일 수도 있다.
상기 수평계(170)에서 상기 수평바(130)가 수평 상태임을 표시할 때, 상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)는 상기 터널 막장을 촬영할 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)는 상기 수평계(170)에서 수평 상태임을 표시할 때 사용자에 의한 수동 조작으로 상기 터널 막장을 촬영할 수 있다.
또 달리, 상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)는 상기 수평계(170)에서 수평 상태임을 표시할 때(특히 디지털 방식의 수평계에서 경사도 0도가 표시할 때), 상기 제1 및 제2 카메라(110, 120)는 제어부(도 6의 "640" 참조)로부터 제어 신호를 수신하여 상기 터널 막장을 자동으로 촬영할 수도 있다.
상기 조명 장치(180)는 상기 고정부(105) 혹은 상기 수평바(130)에 장착될 수 있다. 상기 조명장치(180)는 상기 수평계(130)에서 상기 수평바(130)가 수평 상태를 표시할 때 가동할 수 있다.
상기 조명 장치(180)는 한 방향 이상에서 동시에 광원을 조사하여 단일광원으로 인해 터널 굴착부에 형성되는 그림자의 발생을 최소화 할 수 있다. 이를 위해, 본 실시예에서는 상기 조명 장치(180)가 상기 수평바(130)의 양측에 하나씩 설치될 수 있으며, 또 달리 상기 조명 장치(180)가 상기 고정부(105)에 수직으로 설치되는 수직바(미도시)에 추가로 하나 더 장착될 수도 있다. 이로써, 상기 조명 장치(180)는 다양한 방향에서 광원을 동시에 터널 굴착부에 조사할 수 있다.
또한, 상기 조명 장치(180)는 수평 방향으로 다각도 조절 가능한 구조를 취할 수 있다. 이를 위해, 상기 조명 장치(180)와 상기 수평바(130) 사이에는 좌우 방향으로 회동 및 고정 가능한 연결 장치(미도시)가 설치될 수 있다. 이로써, 상기 조명 장치(180)는 더욱 다양한 방향에서 광원을 조사할 수 있다.
한편, 상기 높이 조절부(160)는 상기 수평계(170)에서 상기 수평바(130)가 수평 상태로 표시될 때까지, 상기 수평바(130)를 승강 또는 하강시켜 상기 수평바(130)의 높이를 조절할 수 있다.
이때, 상기 높이 조절부(160)는 사용자에 의한 버튼 조작으로 동작할 수도 있고, 또 달리 상기 제어부로부터의 제어 신호를 통해 동작할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치의 외부 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치(300)는 고정부(305), 제1 카메라(310), 제2 카메라(320), 수평바(330), 틸팅부(340), 고정축(350), 높이 조절부(360), 수평계(370), 및 조명 장치(380)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치(300)는 도 1의 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치(100)와 대동소이하다. 따라서, 본 실시예에서는 도 1의 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치(100)와 다른 구성요소인 높이 조절부(360)에 대해서만 설명하고, 다른 구성요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 높이 조절부(360)는 액추에이터(Actuator)로 구현될 수 있다. 상기 액추에이터는 도 4에 도시된 바와 같이 피스톤과 실린더를 이용해 상기 수평바(330)를 승강 또는 하강시킨다. 참고로, 도 4는 도 3의 높이 조절부(360)의 사용 상태도이다.
이때, 상기 액추에이터는 상기 수평계(370)에서 상기 수평바(330)가 수평 상태임을 표시할 때까지 구동하여 상기 수평바(330)의 높이를 조절할 수 있다. 즉, 상기 액추에이터의 구동에 따라 상기 수평계(370)에서 상기 수평바(330)가 수평 상태임이 표시되면, 제어부에서 제어 신호를 발생하게 되고, 상기 제어 신호에 의해 상기 액추에이터의 구동은 멈추게 된다.
이처럼 상기 액추에이터는 상기 수평계(370)와 연동하여 자동으로 상기 수평바(330)의 높이를 자동으로 조절할 수도 있지만, 사용자의 수동 조작에 따라 구동할 수도 있다. 즉, 사용자가 수동으로 버튼을 조작하면, 상기 액추에이터는 구동하게 되어 상기 수평바(330)를 승강 또는 하강시킨다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치를 이용하여 타깃과 마운트 간의 거리를 측정하는 원리를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 카메라의 렌즈(520)와 필름(510) 간의 거리인 초점 거리(S1)와 사진에서 측정된 거리(S2), 그리고 두 카메라의 이격 거리(S4)는 미리 알 수 있는 정보이며, 이러한 정보를 알면 터널 막장의 타깃과 마운트(카메라의 바디와 렌즈의 결합 부위) 간의 거리(S3)를 알아낼 수 있다.
즉, 상기 초점 거리(S1)와 사진에서 측정된 거리(S2)의 비(Ratio)를 통해 타킷과 마운트 간의 거리(S3)와 두 카메라의 이격 거리(S4)의 비를 알 수 있으며, 이를 통해 타킷과 마운트 간의 거리를 측정할 수 있다(S1:S2=S3:S4).
도 5b는 본 발명의 영상 측량 원리에 대한 설명을 뒷받침하기 위해 도시한 도면이다.
두 영상 A와 B가 D의 간격으로 이격된 카메라에 의해 획득되었으며 카메라의 위치가 도 5b와 같이 평행한 관계를 갖고 있을 경우, 지형의 한 점 Pt1이 두 영상에 각기 P1과 P2 위치에 투영되었을 경우를 가정한다.
우측 사진의 투영점 P2를 좌측으로 옮겨 형성되는 삼각형 P1-P2-O1는 카메라 렌즈와 지형의 한 점을 연결하는 삼각형 O1-O2-Pt1과 닮은꼴이라는 것에 근거해 지형상의 점 Pt1의 3차원 좌표는 아래의 수학식 1과 같이 정의된다. 그러므로 두 영상에 존재하는 지형지물의 동일 위치를 영상의 좌표로 확인할 수만 있으면 지형의 3차원 좌표가 정의되는 것이다. 자동화 시스템에서는 두 영상에서 이와 같은 정합점(matching point)을 영상처리 알고리듬을 이용하여 전산으로 찾아낸다.
[수학식 1]
Figure 112011066895145-pat00001
항공측량에서는 카메라를 항공기에 탑재하여야 하므로 사진의 위치가 항상 지표면에 수직이 되질 않으며, 도 5b와 같이 두 영상이 항상 평행이동 된 상태도 아니다. 그러므로 표정이라는 과정을 통해 사진의 자세를 교정한 후 위의 기법으로 지형의 3차원 좌표를 획득하게 된다. 표정을 위해서는 정확하게 측량된 지형의 기준좌표들과 입체 사진에서의 해당 화소를 일치시키는 작업이 필수적이다. 지형도의 경우는 지도가 발간되어 있어서 기준점의 좌표를 획득하기가 어렵지 않다. 그러나 암사면의 경우는 기준점을 삼각측량 등으로 구해야 하는 번거로움이 있다. 그러므로 본 실시예에서는 카메라의 위치를 도 5b와 같은 수평과 표적에 수직인 위치로 고정하며, 카메라의 간격 역시 입체영상을 이용해 획득할 수 있는 입체 영상 촬영 장치를 제공함으로써, 이 장치를 이용해 면구조의 배열을 측정하는 방법을 구현한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치(600)는 거리 측정부(610), 영상 생성부(620), 전송부(630) 및 제어부(640)를 내부 구성요소로서 포함할 수 있다.
상기 거리 측정부(610)는 제1 및 제2 카메라(도 1의 "110", "120" 참조)의 초점 거리(렌즈와 필름 간의 거리), 상기 제1 및 제2 카메라 간의 이격 거리, 및 사진에서 측정된 거리를 이용하여 터널 막장의 타깃과 마운트(좌측 카메라의 렌즈 부위) 간의 거리를 측정할 수 있다.
상기 영상 생성부(620)는 상기 거리 측정부(610)에 의해 측정된 거리, 및 상기 제1 및 제2 카메라에 의해 촬영된 영상에 기초하여, 상기 터널 막장에 대한 3차원의 입체 영상을 생성할 수 있다.
즉, 상기 영상 생성부(620)는 상기 제1 및 제2 카메라에 의해 촬영된 영상에 상기 거리 측정부(610)에 의해 측정된 거리를 적용하여 상기 터널 막장에 대한 3차원의 입체 영상을 생성할 수 있다.
상기 전송부(630)는 상기 영상 생성부(620)에 의해 생성된 3차원의 입체 영상을 컴퓨터에 전송할 수 있다. 이때, 상기 전송부(630)는 상기 컴퓨터와 유선 또는 무선으로 통신을 수행할 수 있으며, 예컨대 RS232 케이블을 통해 상기 컴퓨터에 상기 입체 영상을 전송할 수 있다.
상기 컴퓨터는 상기 입체 사진을 이용하여 상기 터널 막장에 분포하는 암반의 불연속면의 3차원 배열 구조를 측정한다. 상기 컴퓨터는 상기 측정된 불연속면의 3차원 배열 구조를 상기 터널의 벽면에 투영하여 상기 불연속면의 궤적을 추정한다.
상기 컴퓨터는 상기 추정된 궤적에 기초하여 상기 벽면과 상기 막장에 대응하는 터널 이미지에 다각형의 위상 구조를 제작한다. 상기 컴퓨터는 상기 제작된 다각형의 위상 구조를 이용하여 상기 불연속면의 3차원 블록을 인식한다.
상기 컴퓨터는 상기 인식된 3차원 블록을 블록이론을 이용해 분석하여 불안정 블록을 추출한다. 상기 컴퓨터는 상기 추출된 불안정 블록을 3차원 도면으로 도식화한다. 상기 컴퓨터는 상기 3차원 도면을 이용하여 터널 막장에 분포하는 암반의 불연속면을 측정할 수 있다.
상기 제어부(640)는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치(600), 즉 상기 거리 측정부(610), 상기 영상 생성부(620), 상기 전송부(630) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에서는 작업자의 지식과 경험에 따라 터널 막장의 입체 영상의 촬영에 편차가 심하여 작업의 전문성 및 신뢰성이 저하되는 기존의 문제점을 해소함과 동시에 영상 촬영 및 분석에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
105: 고정부
110: 제1 카메라
120: 제2 카메라
130: 수평바
132: 장착부
140: 틸팅부
150: 고정축
160: 높이 조절부
162: 모터
164: 볼스크류
170: 수평계
180: 조명 장치
610: 거리 측정부
620: 영상 생성부
630: 전송부
640: 제어부

Claims (10)

  1. 제1 및 제2 카메라;
    상기 제1 및 제2 카메라의 장착을 위한 복수의 장착부를 구비하고, 수평 방향으로 배치되는 수평바;
    상기 수평바의 일측으로부터 하부 방향으로 연장 형성되는 틸팅부;
    상기 틸팅부를 고정하되, 상기 틸팅부와 회동 가능하게 결합되어 상기 수평바가 상기 틸팅부를 중심으로 상하 회동 가능하도록 하는 고정축; 및
    상기 고정축과 이격되게 배치되고, 상기 틸팅부의 상하 회동에 연동하여 상기 수평바 타측의 높이를 조절하는 높이 조절부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 카메라는
    상기 수평바에 일정 간격 이격되어 장착되는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수평바에 형성되어 상기 수평바의 수평 상태를 표시하는 수평계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 카메라는
    상기 수평계에서 상기 수평바가 수평 상태를 표시할 때 상기 터널 막장을 촬영하는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 높이 조절부는
    상기 수평계에서 상기 수평바가 수평 상태로 표시될 때까지, 상기 수평바를 승강 또는 하강시켜 상기 수평바의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 높이 조절부는
    모터; 및

    상기 모터의 회전 구동에 연동하여 회전함으로써 상기 수평바를 승강 또는 하강시켜 상기 수평바의 높이를 조절하는 볼스크류
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 높이 조절부는
    액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 카메라의 초점 거리(렌즈와 필름 간의 거리)와, 상기 제1 및 제2 카메라 간의 이격 거리를 이용하여 터널 막장의 타깃과 마운트(카메라의 바디와 렌즈의 결합 부위) 간의 거리를 측정하는 거리 측정부; 및
    상기 측정된 거리 및 상기 제1 및 제2 카메라에 의해 촬영된 영상에 기초하여, 상기 터널 막장에 대한 3차원의 입체 영상을 생성하는 영상 생성부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 생성된 입체 영상을 컴퓨터에 전송하는 전송부
    를 더 포함하고,
    상기 컴퓨터는
    상기 입체 사진을 이용하여 상기 터널 막장에 분포하는 암반의 불연속면의 3차원 배열 구조를 측정하고, 상기 측정된 불연속면의 3차원 배열 구조를 상기 터널의 벽면에 투영하여 상기 불연속면의 궤적을 추정하며, 상기 추정된 궤적에 기초하여 상기 벽면과 상기 막장에 대응하는 터널 이미지에 다각형의 위상 구조를 제작하고, 상기 제작된 다각형의 위상 구조를 이용하여 상기 불연속면의 3차원 블록을 인식하며, 상기 인식된 3차원 블록을 블록이론을 이용해 분석하여 불안정 블록을 추출하고, 상기 추출된 불안정 블록을 3차원 도면으로 도식화하는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수평바에 장착되고, 터널의 굴착면에 광원을 여러 방향에서 조사하여 상기 터널의 굴착면에 형성되는 그림자의 발생을 최소화하는 복수의 조명 장치
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 조사용 입체 영상 촬영 장치.
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