KR101294356B1 - 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR101294356B1
KR101294356B1 KR1020130026185A KR20130026185A KR101294356B1 KR 101294356 B1 KR101294356 B1 KR 101294356B1 KR 1020130026185 A KR1020130026185 A KR 1020130026185A KR 20130026185 A KR20130026185 A KR 20130026185A KR 101294356 B1 KR101294356 B1 KR 101294356B1
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김영민
이창근
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Abstract

본 발명은 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 측정대상 한옥 구조물을 촬영하는 카메라(100); 및 기 촬영된 기준 촬영영상에 포함된 한옥 구조물의 기준거리 측정값을 도출하고, '기준 촬영영상'과 카메라(100)로부터 재차 수신한 '후속 촬영영상' 각각의 평균정지영상 변화를 분석하여 한옥구조물의 변형정도 분석을 통해 '변형정도 측정정보'를 생성하는 분석서버(200);를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 한옥 구조물에 대해 기 촬영된 초기 영상 정보와 기준거리 측정값을 기준으로, 촬영된 촬영영상의 평균정지영상 변화를 분석함으로써, 구조물 상의 센서 설치가 필요없고, 고정된 카메라를 설치하기 어려운 장소에서도 지속적으로 핸드헬드 촬영을 통해 한옥 구조물의 변형정도 측정을 제공하는 효과가 있다.

Description

한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템 및 그 방법{CALIBRATION SYSTEM AND METHOD OF DEFORMATION USING COMPOSED DIGITAL IMAGE FOR KOREAN TRADITIONAL WOODEN HOUSE}
본 발명은 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 한옥 구조체의 변형을 측정하는 기술에 관한 것이다.
종래에는 구조물 상에 반도체 센서, 금속 박막 센서, 압전 센서, 광섬유 센서 등을 직접 설치하여 그 안전상태 또는 변형 등을 감지하고 있다. 이들은 모두 센서를 이용한 구조물 변형 감지 방식인데, 상기 구조물에 각 센서들을 안정적으로 설치 및 운용하기가 다소 어려운 편이며 설치비용이 비싼 단점이 있다.
또한, 각 센서들은 전자기파, 날씨 등의 주변환경에 민감한 편이므로 오작동이 잦고 이로 인해 잘못된 정보를 전달하게 되고, 결국에는 관리자가 CCTV 감시 또는 현장 방문을 통해 직접 구조물을 육안으로 확인해야 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 많은 연구개발이 이루어지고 있으며, 대한민국 공개특허 제2010-0087996호(구조물 변형 감지 시스템 및 방법)에는, 구조물에 설치되는 표적체; 표적체에 대해 촬영된 촬영이미지 정보를 전송하는 카메라; 및 표적체에 대해 기 촬영되어 저장된 초기이미지 정보를 기준으로, 상기 카메라로부터 전송받은 촬영이미지 정보의 이미지 변화를 분석함에 따라, 표적체의 이동정도를 연산하여 구조물의 변형정보를 제공하는 제어서버;를 통해 구조물 변형 감지하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 전술한 선행특허의 경우, 상시 고정된 카메라를 통하여 상시적인 구조 변형에 대해 모니터링을 수행함에 따라, 고정 카메라를 설치하기 어려운 경우 핸드헬드 촬영을 통하여 데이터를 수집해야하며, 종래의 방법으로 변형을 측정할 경우 거리의 오차가 심각하게 발생할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 한옥 구조물에 대해 기 촬영된 초기 영상 정보와 기준거리 측정값을 기준으로, 촬영된 촬영영상의 평균정지영상 변화를 분석함으로써, 구조물 상의 센서 설치가 필요없고, 고정된 카메라를 설치하기 어려운 장소에서도 지속적으로 핸드헬드 촬영을 통해 한옥 구조물의 변형정도를 측정하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템은, 측정대상 한옥 구조물을 촬영하는 카메라(100); 및 기 촬영된 기준 촬영영상에 포함된 한옥 구조물의 기준거리 측정값을 도출하고, '기준 촬영영상'과 카메라(100)로부터 재차 수신한 '후속 촬영영상' 각각의 평균정지영상 변화를 분석하여 한옥구조물의 변형정도 분석을 통해 '변형정도 측정정보'를 생성하는 분석서버(200);를 포함한다.
그리고, 전술한 시스템을 기반으로 하는 본 발명의 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 방법은, 카메라(100)가 측정대상 한옥 구조물을 촬영하는 (a) 단계; 분석서버(200)가 카메라(100)에 의해 기 촬영된 '기준 촬영영상'에 포함된 한옥 구조물의 기준거리 측정값을 도출하는 (b) 단계; 및 분석서버(200)가 '기준 촬영영상'과 카메라(100)로부터 재차 수신한 '후속 촬영영상' 각각의 평균정지영상 변화를 분석하여 한옥구조물의 변형정도 분석에 따른 '변형정도 측정정보'를 생성하는 (c) 단계;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 한옥 구조물에 대해 기 촬영된 초기 영상 정보와 기준거리 측정값을 기준으로, 촬영된 촬영영상의 평균정지영상 변화를 분석함으로써, 구조물 상의 센서 설치가 필요없고, 고정된 카메라를 설치하기 어려운 장소에서도 지속적으로 핸드헬드 촬영을 통해 한옥 구조물의 변형정도 측정을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템의 분석서버에 대한 세부구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템의 작동양태를 도시한 예시도.
도 4는 본 발명의 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템에 따른 기준거리 측정값 도출을 도시한 예시도.
도 5는 본 발명의 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템에 따른 영상 외곽선 추출을 도시한 예시도.
도 6은 본 발명의 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템에 따른 평균 정지영상 제작을 도시한 예시도.
도 7은 본 발명의 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템에 따른 특징점 추출을 도시한 예시도.
도 8은 본 발명의 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템에 따른 픽셀거리 비율분석을 도시한 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 방법을 도시한 순서도.
도 10은 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 방법의 제S30단계의 세부과정을 도시한 순서도.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템(S)은, 측정대상 한옥 구조물을 촬영하는 카메라(100), 및 기 촬영된 촬영영상(이하, '기준 촬영영상')에 포함된 한옥 구조물의 기준거리 측정값을 도출하고, '기준 촬영영상'과 카메라(100)로부터 재차 수신한 촬영영상(이하, '후속 촬영영상') 각각의 평균정지영상 변화를 분석하여 한옥구조물의 변형정도 분석을 통해 '변형정도 측정정보'를 생성하는 분석서버(200)를 포함하여 구성된다.
이때, 카메라(100)는 위치가 상시 고정된 상태에서 측정대상인 한옥 구조물을 촬영하되, 촬영자의 직접적 조작에 의해 촬영(이하, '핸드헬드')될 수 있다.
또한, 기준거리 측정값은 변형이 되지 않는 고정된 기준 물체로부터 촬영 표적이되는 구조물까지의 거리를 의미하는 것으로, 기준 물체와 구조물 모두 한 개의 촬영 영상 내에 존재한다.
이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템(S)의 분석서버(200)에 대한 세부구성을 살피면 아래와 같다.
먼저, 분석서버(200)의 초기영상 추출부(210)는 도 4에 도시된 바와 같이, 카메라(100)로부터 수신한 '기준 촬영영상'으로부터 한옥 구조물의 기준거리 측정값을 도출한다.
또한, 외곽선 추출부(220)는 도 5에 도시된 바와 같이, 초기영상 추출부(210)로부터 인가받은 '기준 촬영영상'과 카메라(100)로부터 수신한 '후속 촬영영상' 각각을 샤르 필터 또는 소벨 필터를 통해 '기준 외곽선 영상정보' 및 '후속 외곽선 영상정보'를 추출한다.
또한, 정지영상 제작부(230)는 도 6에 도시된 바와 같이, 외곽선 추출부(220)로부터 인가받은 복수개의 '후속 외곽선 영상정보' 각각을 중첩시켜 '후속 평균 정지영상 정보'를 생성한다.
이때, 정지영상 제작부(230)는 '후속 평균 정지영상 정보'에 포함된 기준 물체 정보들이 회전되어 있거나, 영상의 크기가 상이한 경우, 영상에 포함된 복수개의 기준 물체를 기준으로 영상의 회전 및 동일 비율의 크기 변형을 통해 영상의 흔들림 또는 뒤틀림에 대한 보정을 수행한다.
또한, 특징점 추출부(240)는 도 7에 도시된 바와 같이, 정지영상 제작부(230)로부터 인가받은 '후속 평균 정지영상 정보'에 포함된 한옥 구조물에 대한 특징점을 추출하고, 도 8에 도시된 바와 같이, 추출한 특징점 과 대응하는 구조물 각각에 대해 연산한 '실제 변형 값'을 포함하는 '변형정도 측정정보'를 생성한다.
이때, '실제 변형 값' 연산은, '기준 외곽선 영상정보'를 기준으로, '후속 평균 정지영상 정보' 상에서 변형된 픽셀변형거리를 도출하여, 구조물의 실제변형정도를 수치화 하는 것으로 [수학식 1]을 통해 도출된다.
[수학식 1]
Figure 112013021427251-pat00001
여기서,
Figure 112013021427251-pat00002
은 실제 변형 값이고,
Figure 112013021427251-pat00003
은 기준측정거리이며,
Figure 112013021427251-pat00004
는 픽셀변형거리이고,
Figure 112013021427251-pat00005
는 픽셀거리 이다.
또한, 위험 예측부(250)는 특징점 추출부(240)로부터 인가받은 '변형정도 측정정보'들을 단위 시간당 변화량으로 분류하여 실제변형거리가 한옥 구조물에 있어 위험 변경값에 도달하는 시기를 예측하는 '위험 예측정보'를 생성한다.
그리고, 영상관리DB(260)는 '기준 촬영영상', '후속 촬영영상', '기준 외곽선 영상정보', '후속 외곽선 영상정보', '후속 평균 정지영상 정보', '실제 변형 값', '변형정도 측정정보' 및 '위험 예측정보'를 저장/관리한다.
부연하면, 종래의 경우 완전히 고정되지 않은 핸드헬드 촬영의 경우 같은 장소, 같은 카메라로 촬영을 하였다 하더라도 영상 자체의 위치 및 각도, 그리고 뒤틀림 등의 차이가 있을 수 있다.
하지만, 전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 한옥의 디지털 영상 합성 변형 분석을 통한 변형 분석은 여러장의 영상의 평균 정지영상을 통하여 변형을 도출하므로, 보다 정확한 변형을 도출할 수 있다.
또한, 한옥의 특징점을 통한 한옥의 변형을 예측하여 안전도를 모니터링하며, 특징점간의 거리를 이용하여 표적체 또는 센서 등 다른 장비없이 영상만을 이용하여 구조체의 변형에 대한 측정이 가능하다.
이하, 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 방법에 대해 살피면 아래와 같다.
먼저, 카메라(100)가 측정대상 한옥 구조물을 촬영한다(S10).
이어서, 분석서버(200)가 카메라(100)에 의해 기 촬영된 '기준 촬영영상'에 포함된 한옥 구조물의 기준거리 측정값을 도출한다(S20).
그리고, 분석서버(200)가 '기준 촬영영상'과 카메라(100)로부터 재차 수신한 '후속 촬영영상' 각각의 평균정지영상 변화를 분석하여 한옥구조물의 변형정도 분석에 따른 '변형정도 측정정보'를 생성한다(S30).
이하, 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 방법의 제S30단계의 세부과정을 살피면 아래와 같다.
제S20단계 이후, 분석서버(200)가 '기준 촬영영상'과 카메라(100)로부터 수신한 '후속 촬영영상' 각각을 샤르 필터 또는 소벨 필터를 통해 '기준 외곽선 영상정보' 및 '후속 외곽선 영상정보'를 추출한다(S31).
이어서, 분석서버(200)가 복수개의 '후속 외곽선 영상정보' 각각을 중첩시켜 '후속 평균 정지영상 정보'를 생성한다(S32).
뒤이어, 분석서버(200)가 '후속 평균 정지영상 정보'에 포함된 한옥 구조물에 대한 특징점을 추출한다(S33)
이어서, 분석서버(200)가 추출한 특징점 과 대응하는 구조물 각각에 대해 연산한 '실제 변형 값'을 포함하는 '변형정도 측정정보'를 생성한다(S34).
그리고, 분석서버(200)가 '변형정도 측정정보'들을 단위 시간당 변화량으로 분류하여 실제변형거리가 한옥 구조물에 있어 위험 변경값에 도달하는 시기를 예측하는 '위험 예측정보'를 생성한다(S35).
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템
100: 카메라 200: 분석서버
210: 초기영상 추출부 220: 외곽선 추출부
230: 정지영상 제작부 240: 특징점 추출부
250: 위험 예측부 260: 영상관리DB

Claims (8)

  1. 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템에 있어서,
    측정대상 한옥 구조물을 촬영하는 카메라(100); 및
    기 촬영된 기준 촬영영상에 포함된 한옥 구조물의 기준거리 측정값을 도출하고, '기준 촬영영상'과 상기 카메라(100)로부터 재차 수신한 '후속 촬영영상' 각각의 평균정지영상 변화를 분석하여 한옥구조물의 변형정도 분석을 통해 '변형정도 측정정보'를 생성하는 분석서버(200);를 포함하되,
    상기 분석서버(200)는,
    상기 카메라(100)로부터 수신한 '기준 촬영영상'으로부터 한옥 구조물의 기준거리 측정값을 도출하는 초기영상 추출부(210);
    상기 '기준 촬영영상'과 상기 카메라(100)로부터 수신한 '후속 촬영영상' 각각을 샤르 필터 또는 소벨 필터를 통해 '기준 외곽선 영상정보' 및 '후속 외곽선 영상정보'를 추출하는 외곽선 추출부(220);
    복수개의 '후속 외곽선 영상정보' 각각을 중첩시켜 '후속 평균 정지영상 정보'를 생성하는 정지영상 제작부(230); 및
    '후속 평균 정지영상 정보'에 포함된 한옥 구조물에 대한 특징점을 추출하고, 추출한 특징점 과 대응하는 구조물 각각에 대해 연산한 '실제 변형 값'을 포함하는 '변형정도 측정정보'를 생성하는 특징점 추출부(240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준거리 측정값은,
    변형이 되지 않는 고정된 기준 물체로부터 촬영표적이 되는 구조물까지의 거리를 의미하는 것으로, 기준 물체와 구조물 모두 한 개의 촬영 영상 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정지영상 제작부(230)는,
    상기 '후속 평균 정지영상 정보'에 포함된 기준 물체 정보들이 회전되어 있거나, 영상의 크기가 상이한 경우,
    영상에 포함된 복수개의 기준 물체를 기준으로 영상의 회전 및 동일 비율의 크기 변형을 통해 영상의 흔들림 또는 뒤틀림에 대한 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 '실제 변형 값' 연산은,
    상기 '기준 외곽선 영상정보'를 기준으로, '후속 평균 정지영상 정보' 상에서 변형된 픽셀변형거리를 도출하여, 구조물의 실제변형정도를 수치화 하는 것으로 [수학식 1]을 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112013045342534-pat00006

    여기서,
    Figure 112013045342534-pat00007
    은 실제 변형 값이고,
    Figure 112013045342534-pat00008
    은 기준측정거리이며,
    Figure 112013045342534-pat00009
    는 픽셀변형거리이고,
    Figure 112013045342534-pat00010
    는 픽셀거리 이다.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석서버(200)는,
    상기 '변형정도 측정정보'들을 단위 시간당 변화량으로 분류하여 실제변형거리가 한옥 구조물에 있어 위험 변경값에 도달하는 시기를 예측하는 '위험 예측정보'를 생성하는 위험 예측부(250); 및
    '기준 촬영영상', '후속 촬영영상', '기준 외곽선 영상정보', '후속 외곽선 영상정보', '후속 평균 정지영상 정보', '실제 변형 값', '변형정도 측정정보' 및 '위험 예측정보'를 저장/관리하는 영상관리DB(260);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 시스템.
  7. 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 방법에 있어서,
    (a) 카메라(100)가 측정대상 한옥 구조물을 촬영하는 단계;
    (b) 분석서버(200)가 카메라(100)에 의해 기 촬영된 '기준 촬영영상'에 포함된 한옥 구조물의 기준거리 측정값을 도출하는 단계; 및
    (c) 분석서버(200)가 '기준 촬영영상'과 카메라(100)로부터 재차 수신한 '후속 촬영영상' 각각의 평균정지영상 변화를 분석하여 한옥구조물의 변형정도 분석에 따른 '변형정도 측정정보'를 생성하는 단계;를 포함하되,
    상기 (c) 단계는,
    (c-1) 분석서버(200)가 '기준 촬영영상'과 카메라(100)로부터 수신한 '후속 촬영영상' 각각을 샤르 필터 또는 소벨 필터를 통해 '기준 외곽선 영상정보' 및 '후속 외곽선 영상정보'를 추출하는 단계;
    (c-2) 분석서버(200)가 복수개의 '후속 외곽선 영상정보' 각각을 중첩시켜 '후속 평균 정지영상 정보'를 생성하는 단계;
    (c-3) 분석서버(200)가 '후속 평균 정지영상 정보'에 포함된 한옥 구조물에 대한 특징점을 추출하는 단계;
    (c-4) 분석서버(200)가 추출한 특징점 과 대응하는 구조물 각각에 대해 연산한 '실제 변형 값'을 포함하는 '변형정도 측정정보'를 생성하는 단계; 및
    (c-5) 분석서버(200)가 '변형정도 측정정보'들을 단위 시간당 변화량으로 분류하여 실제변형거리가 한옥 구조물에 있어 위험 변경값에 도달하는 시기를 예측하는 '위험 예측정보'를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 한옥의 디지털 영상 합성 변형 측정 방법.
  8. 삭제
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