KR101492505B1 - 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건축 및 토목 공사 현장에서 이미지 촬영이 가능한 카메라를 이용하여 철근 콘크리트 구조물의 시공을 위하여 배근 작업이 완료된 철근을 촬영하고, 그 촬영한 이미지 데이터를 컴퓨터로 처리하여 배근된 철근의 개수, 철근의 두께, 및 배근 간격을 산출하는 방법에 관한 것으로서, 계측 및 산출 정밀도를 향상시키고, 그리고 촬영 이미지에 포함된 그림자 등의 영역을 제거하여 신뢰성을 향상시키는 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 건축 및 토목 공사 현장에서 이미지 촬영이 가능한 카메라를 이용하여 철근 콘크리트 구조물의 시공을 위하여 배근 작업이 완료된 철근을 촬영하고, 그 촬영한 이미지(畵像) 데이터를 컴퓨터로 처리(이미지 처리; Image Processing)하여 배근된 철근의 개수, 철근의 두께(직경), 및 배근 간격을 산출하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철근을 건축 소재로 사용하는 철근 콘크리트 구조물을 시공하는 건설 공사 현장에서는 구조물이 완성된 이후에 철근 콘크리트 구조물 내부에 매입된 철근의 종류나 규격 또는 배근 간격과 철근 개수 등의 철근 배근 정보를 확인하기 위한 기술로서는 특허공개공보 제10-2000-0003093호(2000.01.15. 공개) 및 제10-2004-0001712호(2004.01.07. 공개) 등에 개시된 바와 같이 자기장 탐침 또는 레이더 반사 등을 이용하는 기술들이 사용되고 있다.
그러나, 콘크리트 타설 전에 철근 조립이 완성된 상태에서 시공 도면에 정하여진 규격의 철근 종류와 철근 개수가 사용되었으며 그리고 배근 간격이 정확하게 유지되었는지를 확인하는 단계에서는 스케일을 활용한 감독자 또는 감리자의 육안 판독 검사에 의존하고 있는 실정이며, 검사된 결과를 추후 확인하거나 보고서 작성용으로 철근 조립체에 스케일을 인접 배치하고 카메라 촬영 이미지를 취득하여 별도로 보관하는 정도에 그치고 있어서, 검사 자료의 신뢰성과 검사 결과 데이터의 활용도가 매우 낮은 상황으로서, 특히 시공 현장에서 종이로 출력된 도면을 없애고 전산화된 캐드 도면 등을 디스플레이 장비로 확인하는 정보화 시공 현장에서는 위와 같이 현장에서 확인된 철근 규격이나 개수 및 배근 간격 등의 배근 정보를 기록할 수 있는 별도의 수단이 없기에 정보화 시공의 현장 보급에 장애가 될 수 있는 문제점이 있다.
한편, 최근 들어서는 스케일 또는 마커 등의 참조 수단을 구비한 반사판을 철근 조립체의 검사 대상 철근에 인접 배치하고 카메라 촬영하여 취득한 철근 이미지에 대한 데이터 프로세싱 과정을 통하여 철근의 두께(직경)에 따른 철근 규격을 확인하거나 배근 간격을 산출하는 기술들로 개발되고 있는 실정이나, 관련 기술 대부분의 경우에 마커 데이터 처리의 중요성을 간과하여 정확한 길이(크기) 참조 기준을 설정하지 못함으로써 이에 기초하여 산출된 배근 정보 데이터의 정확도가 낮은 문제점이 있으며, 아울러 실제의 철근 영역의 이미지와 반사판에 투사되는 철근의 그림자 영역을 명확하게 분리할 수 있는 수단을 별도로 제시하고 않고 있기에 오차가 발생할 개연성이 높아서 실제 시공 현장에서 사용하기에 충분한 신뢰성을 얻지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 종래 기술들의 일반적이고 공통적인 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명을 통하여 해결하고자 하는 기술적 과제는, 철근 콘크리트 구조물을 시공하기 위하여 콘크리트 타설 전에 철근 조립이 완성된 상태에서 시공 도면에 정하여진 규격의 철근 종류와 철근 개수가 사용되었으며 그리고 배근 간격이 정확하게 유지되었는지를 카메라 촬영 이미지를 통하여 확인하는 방법으로서, 철근 조립체에서 검사 대상이 되는 철근의 배후에 존재하는 다른 철근이나 배경을 차단하여 촬영 이미지 처리의 정확성을 높이며, 카메라 촬영하여 취득된 철근 영역의 이미지 크기(픽셀의 개수)로부터 실제 철근의 두께(직경)나 철근 간격을 보다 정확하게 산출할 수 있는 기준이 되는 수단을 제공하며, 나아가 이미지 데이터 처리 과정 중에서 데이터에 포함된 노이즈나 왜곡을 적절하게 보정할 뿐만 아니라, 철근 영역의 이미지와 철근의 그림자 영역의 이미지를 명확하게 분리할 수 있는 수단을 제공할 수 있는 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법으로서,
철근 조립체에서 검사 대상이 되는 철근의 배후에 존재하는 다른 철근이나 배경을 차단하며 양단부에 이미지 크기 팩터와 관련된 상관계수를 산출할 수 있는 마커(Marker)를 구비한 레퍼런스 바아를 설치하는 단계와;
검사 대상 철근과 그 배경이 되는 레퍼런스 바아의 이미지를 촬영하는 단계와;
촬영 이미지 중에서 레퍼런스 바아의 마커 부분을 추출하고, 마커의 실제 크기와 이미지 상의 마커를 구성하는 펙셀의 개수를 이용하여 상관계수(㎜/pixel)를 결정하는 단계와;
수평 방향의 레퍼런스 바아의 경우에는 마커의 위치를 기준으로 180°정방향 상태가 되며, 수직 방향의 레퍼런스 바아의 경우에는 마커의 위치를 기준으로 90°정방향 상태가 되도록 촬영 이미지를 정방향 상태로 회전시켜서 기준 이미지를 생성하고, 기준 이미지로부터 철근과 레퍼런스 바아를 포함하는 선택 영역의 이미지를 제외한 나머지 부분을 제거하여 선택 이미지를 크롭(crop)하는 단계와;
선택 이미지를 지역 가변 이진화(Locally Adaptive Thresholding)를 이용하여 이치화(binalization)한 후에 에지(Edge)에 해당하는 부분을 탐지하는 단계와;
탐지된 에지 데이터로부터 철근 추정 영역 이미지의 윤곽선(Contour)을 추출하고, 추출된 윤곽선으로부터 보간법을 이용하여 라인을 추출하고, 추출된 라인들 사이의 거리를 계산하여 철근 추정 영역별로 패키지화하는 단계와;
패키지화된 철근 추정 영역별 이미지를 지역 가변 이진화 처리를 하고, 그림자 영역 이미지와 철근 영역 이미지를 분리하는 단계와; 그리고
분리된 철근 영역 이미지로부터 높이 또는 너비로 나타나는 철근의 규격 및 인접 철근의 중심간 거리 산출을 위한 치수 산출 라인을 따른 픽셀(pixel) 개수를 카운트하고 상관계수(㎜/pixel)를 이용하여 철근 두께(㎜) 및 배근 간격을 포함한 배근 정보를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법을 제공한다.
여기에서, 상기 이미지를 촬영하는 단계와 그리고 상기 상관계수를 결정하는 단계 사이에 카메라 렌즈와의 거리차이에 따른 이미지 왜곡을 평면형으로 보정하는 카메라 캘리브레이션 단계를 추가적으로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따르면, 철근 콘크리트 구조물을 시공하기 위한 철근 조립체에 사용된 철근 종류와 철근 개수 및 배근 간격 등에 대한 배근 상태 정보를 카메라 촬영 이미지를 통하여 확인함에 있어서, 레퍼런스 바아를 제공하여 철근 조립체에서 검사 대상이 되는 철근의 배후에 존재하는 다른 철근이나 배경을 차단하여 촬영 이미지 처리의 정확성을 높이는 효과를 제공하며, 아울러 카메라 촬영하여 취득된 철근 영역의 이미지 크기(픽셀의 개수)로부터 실제 철근의 두께(직경)나 철근 간격을 보다 정확하게 산출할 수 있는 기준이 될 수 있는 개선된 마커를 제공함으로써 산출 데이터의 정확성을 향상시키며, 또한 이미지 데이터 처리 과정 중에서 데이터에 포함된 노이즈나 왜곡을 적절하게 보정할 수 있도록 할뿐만 아니라, 철근 영역의 이미지와 철근의 그림자 영역의 이미지를 명확하게 분리할 수 있도록 하는 수단을 제공함으로써 기술 실용화에 한발 더 다가갈 수 있도록 하는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 공사 현장에서 기초 위에 세워지는 기둥 구조물을 위한 철근 조립체가 조립된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 철근 조립체에서 검사 대상이 되는 철근의 배후에 존재하는 다른 철근이나 배경을 차단하며 양단부에 이미지 크기 팩터와 관련된 상관계수를 산출할 수 있는 마커(Marker)를 구비한 레퍼런스 바아가 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3a는 도 2와 같이 레퍼런스 바아가 설치된 상태에 있는 철근 조립체에 대한 카메라 촬영 이미지로서 기준 수평선(수직선)에 대해 일정 각도 기울여진 상태에서 촬영된 이미지의 예를 도시한 도면이다.
도 3b는 도 3a의 카메라 촬영 이미지를 정방향으로 회전시켜서 얻어진 기준 이미지의 일 예를 나타내고, 이로부터 크롭되는 선택 영역 이미지를 분리하여 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 철근 배근 상태 정보 산출 방법의 진행 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4b는 도 4a의 실시예에 카메라 캘리브레이션 단계가 추가되는 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 얻어지는 선택 영역 이미지와, 이로부터 철근 영역 이미지가 얻어지는 과정에서의 처리 과정과 처리 중간 결과물을 나타낸 도면들이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 산출된 철근의 종류와 인접 철근간의 거리 산출 데이터 출력 화면을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 철근 조립체에서 검사 대상이 되는 철근의 배후에 존재하는 다른 철근이나 배경을 차단하며 양단부에 이미지 크기 팩터와 관련된 상관계수를 산출할 수 있는 마커(Marker)를 구비한 레퍼런스 바아가 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 3a는 도 2와 같이 레퍼런스 바아가 설치된 상태에 있는 철근 조립체에 대한 카메라 촬영 이미지로서 기준 수평선(수직선)에 대해 일정 각도 기울여진 상태에서 촬영된 이미지의 예를 도시한 도면이다.
도 3b는 도 3a의 카메라 촬영 이미지를 정방향으로 회전시켜서 얻어진 기준 이미지의 일 예를 나타내고, 이로부터 크롭되는 선택 영역 이미지를 분리하여 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 철근 배근 상태 정보 산출 방법의 진행 과정을 나타낸 순서도이다.
도 4b는 도 4a의 실시예에 카메라 캘리브레이션 단계가 추가되는 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 얻어지는 선택 영역 이미지와, 이로부터 철근 영역 이미지가 얻어지는 과정에서의 처리 과정과 처리 중간 결과물을 나타낸 도면들이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라서 산출된 철근의 종류와 인접 철근간의 거리 산출 데이터 출력 화면을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법에 관한 것으로서, 도 1에는 본 발명이 적용되는 공사 현장에서 기초 위에 세워지는 철근 콘크리트 기둥 구조물을 위한 철근 조립체가 조립된 상태가 도시되어 있고, 그리고 도 2에는 철근 조립체에서 검사 대상이 되는 철근의 배후에 존재하는 다른 철근이나 배경을 차단하며 양단부에 이미지 크기 팩터와 관련된 상관계수를 산출할 수 있는 마커(Marker)를 구비한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레퍼런스 바아가 설치된 상태가 도시되어 있다. 그리고, 이와 같이 레퍼런스 바아가 설치된 상태에 있는 철근 조립체에 대한 카메라 촬영 이미지로서 기준 수평선(수직선)에 대해 일정 각도 기울여진 상태에서 촬영된 이미지의 예가 도 3a에 도시되어 있고, 이러한 카메라 촬영 이미지를 정방향으로 회전시켜서 얻어진 기준 이미지의 일 예가 도 3b에 도시되어 있으며, 그 하단에는 기준 이미지로부터 크롭된 선택 영역 이미지가 나타나 있다.
이하에서는 본 발명의 따라서 철근 배근 상태 정보를 산출하기 위한 방법의 진행 과정을 순서도로써 나타낸 도 4a를 참조하여 바람직한 일 실시예를 설명하기로 한다.
도면들을 통하여 예시되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면,
철근 조립체(10)에서 검사 대상이 되는 철근(예컨대, 주 철근(11))의 배후에 존재하는 다른 철근이나 배경을 차단하며 양단부에 이미지 크기 팩터와 관련된 상관계수를 산출할 수 있는 마커(21L, 21R, 22U, 22D)를 구비한 레퍼런스 바아(20)를 설치하는 단계(S100)와;
검사 대상 철근(예컨대, 주 철근(11))과 그 배경이 되는 레퍼런스 바아(20)의 이미지를 촬영하는 단계(S200)와;
촬영 이미지(100) 중에서 레퍼런스 바아의 마커 부분을 추출하고, 마커(21L, 21R, 22U, 22D)의 실제 크기와 이미지 상의 마커를 구성하는 펙셀의 개수를 이용하여 상관계수(㎜/pixel)를 결정하는 단계(S300)와;
촬영 이미지를 정방향 상태로 회전시켜서 기준 이미지를 생성하고, 기준 이미지로부터 철근과 레퍼런스 바아를 포함하는 선택 영역의 이미지를 제외한 나머지 부분을 제거하여 선택 이미지를 크롭(crop)하는 단계(S400)와;
선택 이미지를 지역 가변 이진화(Locally Adaptive Thresholding)를 이용하여 이치화(binalization)한 후에 에지(Edge)에 해당하는 부분을 탐지하는 단계(S500)와;
탐지된 에지 데이터로부터 철근 추정 영역 이미지의 윤곽선(Contour)을 추출하고, 추출된 윤곽선으로부터 보간법을 이용하여 라인을 추출하고, 추출된 라인들 사이의 거리를 계산하여 철근 추정 영역별로 패키지화하는 단계(S600)와;
패키지화된 철근 추정 영역별 이미지를 지역 가변 이진화 처리를 하고, 그림자 영역 이미지와 철근 영역 이미지를 분리하는 단계(S700)와; 그리고
분리된 철근 영역 이미지로부터 높이, 너비, 중심간 거리 등의 치수 산출 라인을 따른 픽셀(pixel) 개수를 카운트하고 상관계수(㎜/pixel)를 이용하여 철근 두께(㎜) 및 배근 간격을 포함한 배근 정보를 계산하는 단계(S800)를 포함하여 이루어지는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법을 제공한다.
여기에서, 도 4b에 도시된 바와 같이 이미지를 촬영하는 상기 (S200) 단계와 그리고 상관계수를 결정하는 상기 (S300) 단계 사이에, 카메라 렌즈와의 거리차이에 따른 이미지 왜곡을 평면형으로 보정하는 카메라 캘리브레이션 단계(S250)를 추가적으로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
이하에서는, 앞서 설명된 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법의 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 구체적인 구성과 그 진행 과정을 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 상기 단계 (S100) 단계에서 설치되는 레퍼런스 바아(20)는 도 2에 예시된 바와 같이 수직 방향으로 배근되는 주 철근(11)을 촬영하고 검사하기 위하여 설치되는 수평 방향의 레퍼런스 바아(21)와, 그리고 수평 방향으로 배근된 띠 철근(12)을 촬영하고 검사하기 위하여 설치되는 수직 방향의 레퍼런스 바아(22)가 사용될 수 있으며, 도면에 도시하지는 않았지만 경사 방향으로 설치되는 철근을 촬영하고 검사할 수 있는 경사 방향의 레퍼런스 바아가 사용될 수도 있다.
이러한 레퍼런스 바아(20: 21, 22)는 검사 대상이 되는 철근과 색상이 명확히 구별되는 재료로 만들어지고, 철근 조립체(10)에서 검사 대상이 되는 철근(예컨대, 주 철근(11))의 배후에 존재하는 다른 철근이나 배경을 차단하는 차단판의 역할을 수행하며, 그 양단부에는 철근의 규격을 산출할 수 있도록 이미지 크기 팩터와 관련된 상관계수를 산출할 수 있도록 사전 설정된 크기를 가진 마커(21L, 21R, 22U, 22D)가 제공되는데, 이러한 마커(21L, 21R, 22U, 22D)는 레퍼런스 바아(20: 21, 22)의 평면으로부터 돌출되도록 탈부착 가능하게 제공함으로써 그 전방에 있는 검사 대상이 되는 철근(예컨대, 주 철근(11))의 표면이 형성하는 평면에 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 마커(21L, 21R, 22U, 22D)는 도 2에 확대하여 예시된 바와 같이 최대한 많은 정보를 담을 수 있도록 6 × 6 Matrix와 같은 매트릭스(Matrix) 기반으로 형성하되, 매트릭스(Matrix)를 형성하는 각각의 단위 마커는 그 윤곽선(Contour)이 4개의 점으로 이루어지는 사각형 도형 형태로 제공되고, 마커 매트릭스(Marker Matrix)의 테두리 부분의 단위 마커의 윤곽선 내부는 검정색을 넣고(검정색 재료를 도포), 내부의 4 × 4 Matrix의 한 모서리에 위치하는 단위 마커의 윤곽선 내부는 검정색을 넣고서 나머지 단위 마커의 윤곽선 내부는 흰색을 넣음으로써 검정색이 채워진 내부의 4 × 4 Matrix의 단위 마커의 모서리 위치를 파악하여 각각의 마커(21L, 21R, 22U, 22D)의 종류를 구별할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로 검사 대상 철근(예컨대, 주 철근(11))과 그 배경이 되는 레퍼런스 바아(20)의 이미지를 촬영하는 단계(S200)가 진행되고, 그리고는 촬영 이미지(100) 중에서 레퍼런스 바아의 마커 부분을 추출하는 과정이 (S300) 단계를 통하여 진행되게 되는데, 여기에서 마커 부분을 추출하기 위하여 사전에 원본 이미지에 해당하는 촬영 이미지(100)를 에지(Edge) 처리를 한 후 마커 부분의 윤곽선(Contour)을 추출하게 되는데, 추출된 윤곽선을 구성하는 점의 개수가 만약 5개 또는 6개가 된다면 이는 사각형 도형 형태로 제공된 마커 이미지에 잘못 포함된 에러 등에 기인한 것이기에 이를 필터링하면서 4점 포인터로서 마커를 추출하게 되며, 나아가 제공된 마커(Marker)의 실제 크기(예컨대, 45㎜ × 45㎜)와 촬영 이미지(100) 상의 마커 부분의 pixel 수를 이용하여 이미지 크기 팩터와 관련된 상관계수('㎜/pixel' or 'pixel to ㎜')를 결정하게 된다.
한편으로, 상기 (S400) 단계에서 원본 이미지에 해당하는 촬영 이미지(100)를 정방향 상태로 회전시키는 과정은, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 수평 방향의 레퍼런스 바아(21)의 경우에는 마커(21L, 21R)의 위치를 기준으로 180°정방향 상태(HL)가 되도록 기울어진 경사 각도 θ만큼 촬영 이미지(100)를 회전시켜서 기준 이미지(100a)를 획득하며, 이와 달리 수직 방향의 레퍼런스 바아(22)를 사용하는 경우에는 마커(22U, 22D)의 위치를 기준으로 90°정방향 상태(VL)가 되도록 촬영 이미지(100)를 회전시키게 되는데, 이러한 과정은 카메라에 의한 이미지 촬영 작업 도중에 발생할 수 있는 기울어짐 오차를 보정하는 역할을 한다.
또한, 상기 (S400) 단계 중에서 계속적으로 진행되는 과정으로서 후속하는 이미지 처리 과정에 필수적인 데이터를 선별적으로 제공하여 작업 효율성을 높이기 위하여 도 3b에 하단에 도시한 바와 같이 기준 이미지(100a)로부터 선택 이미지(100b)를 취사 선택(크롭; Crop)하는 과정이 수행되게 되는데, 여기에서는 기준 이미지(100a) 중에서 레퍼런스 바아(21)의 양단에 제공된 마커(21L, 21R)의 중심점을 기준으로 마커의 한 변의 길이(Mh)의 1/2만큼의 높이(도면에서는 높이 Mh/2)의 레퍼런스 바아 부분을 선택 이미지(100b)로서 크롭(crop)하게 되는데, 이러한 선택 이미지(100b)에는 철근 영역 이미지(111b) 및 그림자 영역 이미지(115b)를 포함한 형태의 철근 추정 영역 이미지(110b)와 그리고 레퍼런스 바아 영역 이미지(120b)가 포함되게 된다.
도 3b의 도면에서는 철근 추정 영역 이미지(110b)를 구성하는 철근 영역 이미지(111b)와 그림자 영역 이미지(115b)가 상호 구별되도록 과장하여 도시하고 있지만, 도 5a에 도시된 바와 같이 실제의 이미지 데이터 처리 과정에서 얻어지는 선택 이미지(100b)에서는 철근 영역 이미지(111b)와 그림자 영역 이미지(115b)가 명확하게 구별되지는 않은 상태에 있게 된다.
본 발명에서는 그 특징적인 구성으로서, 선택 이미지(100b)로부터 철근 추정 영역을 검출하기 위한 사전 작업으로서 선택 이미지를 지역 가변 이진화(Locally Adaptive Thresholding)를 이용하여 이치화(binalization)한 후에(도 5b 참조) 에지(Edge)에 해당하는 부분을 탐지하는 단계(S500)가 진행되며, 그리고는 탐지된 에지 데이터로부터 철근 추정 영역 이미지(110b)의 윤곽선(Contour)을 추출하고(도 5c 참조), 추출된 윤곽선으로부터 도 5d 및 도 5e에 도시된 바와 같이 보간법을 이용하여 라인을 추출하고, 추출된 라인들(L4u1, L4u2, L4u3, L4u4) 사이의 거리를 계산하여 철근 추정 영역별로 패키지화하는 단계(S600)가 진행되게 되며, 나아가 패키지화된 철근 추정 영역별 이미지를 추가적으로 지역 가변 이진화 처리를 하고, 도 5f에 도시된 바와 같이 그림자 영역 이미지와 철근 영역 이미지를 분리하는 단계(S700)가 진행되게 된다.
여기에서, 철근 추정 영역 이미지(110b)의 윤곽선(Contour)을 추출하는 과정에 있어서 추출되는 윤곽선(Contour)은 철근과 평행(또는 평행에 근사)하며 그 길이는 크롭(Crop)된 선택 이지미(100b)의 길이의 70% 이상이 되는 것이 추출되도록 하는 것이 바람직하며, 추출된 윤곽선들을 라인으로 추출(fitting)하는 과정은 예컨대 선형 보간법(Linear Interpolation)을 이용하여 수행하는 것이 바람직하며, 그리고 추출된 라인들을 철근 추정 영역별로 패키지화하는 과정에서 이미지의 해상도에 따라서 라인 갭(Line gap)이 사전 설정된 픽셀(pixel) 이하의 라인은 동일한 라인으로 간주하여 처리(예컨대, 1920×1080 Full HD 해상도 이미지의 경우에 라인 갭이 5 pixel 이하의 라인은 동일한 라인으로 간주하여 처리)하는 것이 바람직하며, 기준 라인으로부터 설정 간격 이내의 라인들을 하나의 철근 추정 영역 팩키지로 그룹화하게 된다.
한편으로, 그림자 영역 이미지와 철근 영역 이미지를 분리하는 단계(S700)는 도 5f에 도시된 바와 같이 다수개로 패키지화된 철근 추정 영역별 이미지 각각을 추가적으로 지역 가변 이진화 처리하여 산출된 이치화 데이터의 라인별 누적 히스토그램(예컨대, 검은색 포인트에 ‘1’을 할당)을 생성할 때 나타나는 골과 마루의 패턴을 분석하여 철근 영역 이미지과 구별되는 그림자 영역 이미지를 분리하는 것이 가능하게 된다.
그리고는 이와 같이 분리된 철근 영역 이미지로부터 철근의 높이 또는 너비와 같은 철근 규격과, 중심간 거리 등의 치수 산출 라인을 따른 픽셀(pixel) 개수를 카운트하고, 앞서 계산된 상관계수(㎜/pixel)를 이용하여 철근 두께(㎜) 및 배근 간격 등의 배근 정보를 계산하는 과정이 앞서 설명된 바와 같이 단계(S800)를 통하여 진행될 수 있는데, 철근 영역 이미지의 높이(너비)를 따른 픽셀(pixel)의 개수를 카운트하고 픽셀(pixel) 개수 × 상관계수(mm/pixel) = 철근 두께(mm)의 계산식으로 철근 두께를 계산하고, 인접 철근 영역 이미지의 중심간 픽셀(pixel)의 개수를 카운트하고 픽셀(pixel) 개수 × 상관계수(mm/pixel) = 배근 간격(mm)의 계산식으로 배근 간격을 계산할 수 있는데, 사용 가능한 철근의 규격과 오차율(예컨대 5% 정도)을 고려하여 직접 계산을 통하여 산출된 철근 두께(㎜)로부터 규격화된 철근의 종류(예컨대, D13 또는 D16)를 결정하도록 처리할 수 있다(도 6 참조).
이상에서 바람직한 실시예로서 설명된 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법 중에서 이미지 처리 부분과 철근 두께(직경) 및 배근 간격의 계산은 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 형태로 구현이 가능하며, 그리고 철근의 종류를 결정하는 단계 등에서는 사전 구현된 데이터베이스가 사용될 수 있으며, 산출된 이미지 정보와 데이터는 감리 보고서 작성 프로그램 등의 입력 데이터로 제공될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 철근 조립체
11: 주 철근(검사 대상 철근)
12: 띠 철근
21L, 21R, 22U, 22D: 마커
20(21, 22): 레퍼런스 바아
100: 촬영 이미지
100a: 기준 이미지
100b: 선택 이미지
110b: 철근 추정 영역 이미지
111b: 철근 영역 이미지
115b: 그림자 영역 이미지
120b: 레퍼런스 바아 영역 이미지
11: 주 철근(검사 대상 철근)
12: 띠 철근
21L, 21R, 22U, 22D: 마커
20(21, 22): 레퍼런스 바아
100: 촬영 이미지
100a: 기준 이미지
100b: 선택 이미지
110b: 철근 추정 영역 이미지
111b: 철근 영역 이미지
115b: 그림자 영역 이미지
120b: 레퍼런스 바아 영역 이미지
Claims (9)
- 철근 조립체(10)에서 검사 대상이 되는 철근의 배후에 존재하는 다른 철근이나 배경을 차단하며 양단부에 이미지 크기 팩터와 관련된 상관계수를 산출할 수 있는 마커를 구비한 레퍼런스 바아(20)를 설치하는 단계(S100)와;
검사 대상 철근과 그 배경이 되는 레퍼런스 바아(20)의 이미지를 촬영하는 단계(S200)와;
촬영 이미지(100) 중에서 레퍼런스 바아(20)의 마커 부분을 추출하고, 마커의 실제 크기와 이미지 상의 마커를 구성하는 펙셀의 개수를 이용하여 상관계수를 결정하는 단계(S300)와;
촬영 이미지를 정방향 상태로 회전시켜서 기준 이미지를 생성하고, 기준 이미지로부터 철근과 레퍼런스 바아를 포함하는 선택 영역의 이미지를 제외한 나머지 부분을 제거하여 선택 이미지를 크롭하는 단계(S400)와;
선택 이미지를 지역 가변 이진화를 이용하여 이치화한 후에 에지에 해당하는 부분을 탐지하는 단계(S500)와;
탐지된 에지 데이터로부터 철근 추정 영역 이미지의 윤곽선을 추출하고, 추출된 윤곽선으로부터 보간법을 이용하여 라인을 추출하고, 추출된 라인들 사이의 거리를 계산하여 철근 추정 영역별로 패키지화하는 단계(S600)와;
패키지화된 철근 추정 영역별 이미지를 지역 가변 이진화 처리를 하고, 그림자 영역 이미지와 철근 영역 이미지를 분리하는 단계(S700)와; 그리고
분리된 철근 영역 이미지로부터 높이 또는 너비로 나타나는 철근의 규격 및 인접 철근의 중심간 거리 산출을 위한 치수 산출 라인을 따른 픽셀 개수를 카운트하고 상관계수를 이용하여 철근 두께 및 배근 간격을 포함하는 배근 정보를 계산하는 단계(S800)를 포함하여 이루어지는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법. - 제1항에 있어서, 이미지를 촬영하는 상기 (S200) 단계와 그리고 상관계수를 결정하는 상기 (S300) 단계 사이에, 카메라 렌즈와의 거리차이에 따른 이미지 왜곡을 평면형으로 보정하는 카메라 캘리브레이션 단계(S250)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단계 (S100) 단계에서 설치되는 레퍼런스 바아(20)는 수직 방향으로 배근되는 주 철근(11)을 촬영하고 검사하기 위하여 설치되는 수평 방향의 레퍼런스 바아(21)와, 그리고 수평 방향으로 배근된 띠 철근(12)을 촬영하고 검사하기 위하여 설치되는 수직 방향의 레퍼런스 바아(22)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법. - 제3항에 있어서,
상기 레퍼런스 바아(20: 21, 22)에 제공되는 마커(21L, 21R, 22U, 22D)는 검사 대상이 되는 철근의 표면이 형성하는 평면에 가깝게 배치되도록 레퍼런스 바아(20: 21, 22)의 평면으로부터 돌출되도록 탈부착 가능하게 제공되는 것을 특징으로 하는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법. - 제4항에 있어서,
상기 마커(21L, 21R, 22U, 22D)는 매트릭스 기반으로 형성하되, 매트릭스를 형성하는 각각의 단위 마커는 그 윤곽선이 4개의 점으로 이루어지는 사각형 도형 형태로 제공되고, 마커 매트릭스의 테두리 부분의 단위 마커의 윤곽선 내부는 검정색을 넣고, 내부의 매트릭스의 한 모서리에 위치하는 단위 마커의 윤곽선 내부는 검정색을 넣고서 나머지 단위 마커의 윤곽선 내부는 흰색을 넣음으로써 검정색이 채워진 내부 매트릭스의 단위 마커의 모서리 위치를 파악하여 각각의 마커(21L, 21R, 22U, 22D)의 종류를 구별할 수 있도록 형성하는 것을 특징으로 하는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단계(S400)에서, 기준 이미지(100a) 중에서 레퍼런스 바아(21)의 양단에 제공된 마커(21L, 21R)의 중심점을 기준으로 마커의 한 변의 길이(Mh)의 1/2만큼의 높이(Mh/2)의 레퍼런스 바아 부분이 선택 이미지(100b)로서 크롭되는 것을 특징으로 하는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단계(S600)에서, 철근 추정 영역 이미지(110b)의 윤곽선을 추출하는 과정에 있어서 추출되는 윤곽선은 철근과 평행하며 그 길이는 크롭(Crop)된 선택 이지미(100b)의 길이의 70% 이상이 되는 것이 추출되도록 하는 것을 특징으로 하는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단계(S600)에서, 추출된 윤곽선들을 라인으로 추출(fitting)하는 과정은 선형 보간법(Linear Interpolation)을 이용하여 수행되고, 그리고 추출된 라인들을 철근 추정 영역별로 패키지화하는 과정에서 이미지의 해상도에 따라서 라인 갭이 사전 설정된 픽셀 이하의 라인은 동일한 라인으로 간주하여 처리하며 기준 라인으로부터 설정 간격 이내의 라인들을 하나의 철근 추정 영역 팩키지로 그룹화하는 것을 특징으로 하는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 단계(S700)에서, 다수개로 패키지화된 철근 추정 영역별 이미지 각각을 추가적으로 지역 가변 이진화 처리하여 산출된 이치화 데이터의 라인별 누적 히스토그램을 생성할 때 나타나는 골과 마루의 패턴을 분석하여 철근 영역 이미지과 구별되는 그림자 영역 이미지를 분리하는 것을 특징으로 하는 철근 조립체의 카메라 촬영 이미지를 이용한 철근 배근 상태 정보 산출 방법.
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2014
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