KR101895835B1 - Ground penetrating radar survey system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지표 투과 레이더 탐사 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정보송수신부에서 정보수집부가 수집한 정보를 처리하는 정보처리부와 이를 표시하는 정보표시부로 구성되되, 동공탐사용차의 전방, 측면, 후방 단부에 설치되어 관로 및 동공의 위치정보 관련 지면상의 전방, 측면 지형물 및 지면 영상을 동시에 취득하는 렌즈어댑터 및 디지털카메라가 구비된 영상취득부; 상기 동공탐사용차의 하부에 설치되어 관로 및 동공 정보를 획득하는 지표투과레이더; 상기 지표투과레이더의 일측 전방에 설치되어 상기 동공탐사용차가 관로 상부면을 주행하는 경우 상기 동공탐사용차의 주행거리 및 주행속도를 측정하는 엔코더; 상기 영상취득부에서 획득한 영상자료와 상기 지표투과레이더에서 획득한 전자파자료를 수집 및 저장하는 진동 주파수 특징 추출 모듈을 통해 수집된 자료를 이용하여 영상을 합성, 편집, 및 분석하는 조사분석프로그램이 내장된 모듈기반 지능형 영상 분석 장치;를 포함하는 지표 투과 레이더 탐사 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an information transmission unit for processing information collected by an information collecting unit in an information transmitting and receiving unit and an information display unit for displaying the same, An image acquiring unit installed at an end of the image capturing unit and equipped with a lens adapter and a digital camera for simultaneously acquiring front and side topographical images and a ground image on the ground related information of the pipeline and the pupil; An indicator transmission radar installed at a lower portion of the pupil exploration vehicle to acquire pipeline and pupil information; An encoder installed at a front side of the surface transmission radar and measuring a travel distance and a traveling speed of the pupil-searching vehicle when the pupil-surveying vehicle runs on a channel upper surface; An analysis program for synthesizing, editing, and analyzing images using data collected through an oscillation frequency feature extraction module for collecting and storing the image data acquired by the image acquisition unit and the electromagnetic wave data acquired from the surface transmission radar And an embedded module based intelligent image analysis apparatus.
최근들어 도시 노후화에 의한 도로함몰 사고가 빈번하게 발생하여 시민의 인명과 재산상 피해로 시민들의 불안이 증가하고 있어 서울시에서는 도로하부의 숨은 동공을 찾아 사전에 조치하는 사업을 추진하게 되었다.In recent years, road accidents due to aging of the city have been frequent and citizens 'anxiety has been increasing due to the loss of citizens' lives and property.
2014년 8월 서울시 석촌호수 인근에서 5개의 도로함몰이 발생하여 도심지 도로함몰이 사회적 문제로 부각되었고, 2015년 2월 용산역 주변 공사장 옆 보도를 걸어가고 있던 여중생이 도로함몰 구간에 빠져 부상을 당하는 사건을 계기로 국가기관, 지방자치단체 및 학계, 업계 등에서 다각적으로 대응책을 준비하고 있으나 동공은 지속적으로 발생하고 있다.In August 2014, five road depressions occurred near the Seokchon lake in Seoul, causing the urban road depression to become a social issue. In February 2015, a middle school student who was walking along the road near Yongsan Station construction site was injured in a road accident The government, local governments, academia, and industry are preparing various countermeasures, but puppets are constantly emerging.
서울시 동공은 편마암지역과 한강변 충적층 지역을 중심으로 집중 발생하고 있으며 동공발생빈도는 서울시가 가장 높으며 2011년부터 지속적으로 동공발생수가 증가하는 추세이다.The pupil density in Seoul is concentrated in the gneissic area and in the alluvial area of the Han river. The pupil occurrence rate is highest in Seoul and the number of pupil incidence is continuously increasing since 2011.
기존 단일채널 GPR탐사는 송신부와 수신부가 1개씩으로 구성되어 있으며, 1회 측정시 1개의 종단면만을 획득가능하였다. The existing single channel GPR probe consists of one transmitter and one receiver, and it is possible to acquire only one profile in one measurement.
그러나 도로하부의 숨은 동공을 찾기에는 역부족이었고 지속적으로 발생하는 동공에 대한 다각적이고 효과적인 방법을 제공해 주지 못하고 있었다.However, it was insufficient to find the hidden pupil at the bottom of the road, and did not provide a multifaceted and effective method for the persistent pupil.
특히 성능 좋은 장비를 사용하더라도 세부적으로 정밀하게 동공을 관측하기는 매우 어려운 실정이다.Especially, it is very difficult to observe the pupil precisely even if the equipment with high performance is used.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 서울시 도로노면하부 숨은 동공에 의한 도로함몰을 예방하기 위해 사전에 동공을 탐지하고 이에 대한 안전대책을 수행할 수 있는 지표 투과 레이더 탐사 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ground penetrating radar detection system capable of detecting a pupil in advance and performing safety measures in order to prevent road depression caused by a hypocentral pupil below the road surface in Seoul The purpose is to provide.
또한 본 발명은 차량에 장착하여 운용하며 25채널로 구성되어 있어 1회 탐사시 25개의 종단면 및 평면, 횡단면이 획득 가능하고, 기존 단일채널에 비해 시간과 비용이 절약되며, 정확성이 높은 지표 투과 레이더 탐사 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.In addition, since the present invention is installed in a vehicle and has 25 channels, it is possible to acquire 25 longitudinal profiles, planes, and cross sections in a single search, save time and cost compared to the existing single channel, The objective is to provide an exploration system.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 동공탐사용차의 전방, 측면, 후방 단부에 설치되어 관로 및 동공의 위치정보 관련 지면상의 전방, 측면 지형물 및 지면 영상을 동시에 취득하는 렌즈어댑터 및 디지털카메라가 구비된 영상취득부; 상기 동공탐사용차의 하부에 설치되어 관로 및 동공 정보를 획득하는 지표투과레이더; 상기 지표투과레이더의 일측 전방에 설치되어 상기 동공탐사용차가 관로 상부면을 주행하는 경우 상기 동공탐사용차의 주행거리 및 주행속도를 측정하는 엔코더; 상기 동공탐사용차의 하부에 설치되어 진동 주파수를 취득하는 진동 주파수 취득 모듈;을 포함하는 정보수집부;In order to solve the above-described problems, the present invention provides a lens adapter and a digital camera installed at the front, side, and rear ends of a pupil-seeking vehicle for simultaneously acquiring front and side surface features and ground images on the ground An image acquisition unit; An indicator transmission radar installed at a lower portion of the pupil exploration vehicle to acquire pipeline and pupil information; An encoder installed at a front side of the surface transmission radar and measuring a travel distance and a traveling speed of the pupil-searching vehicle when the pupil-surveying vehicle runs on a channel upper surface; And an oscillation frequency acquisition module installed at a lower portion of the pupil-seeking vehicle to acquire a vibration frequency.
상기 영상취득부에서 획득한 영상자료와 상기 지표투과레이더에서 획득한 전자파자료를 수집 및 저장하고, 수집된 자료를 이용하여 영상을 합성, 편집, 및 분석하는 조사분석프로그램이 내장된 정보처리부; 및An information processing unit incorporating a survey analysis program for collecting and storing the image data acquired by the image acquisition unit and the electromagnetic wave data acquired from the indicator transmission radar and synthesizing, editing, and analyzing the images using the collected data; And
상기 정보 처리부에서 처리한 정보를 표시하는 정보표시부;로 구성되되,And an information display unit for displaying information processed by the information processing unit,
상기 정보처리부는 상기 진동 주파수 취득 모듈에서 획득한 탐사 진동 정보에서 Mel-Frequency Cepstrum Coefficient(MFCC), Time domain features, 및 Frequency domain features를 추출하며, 진동 주파수 취득 모듈로 부터 입력받은 동공 진동 주파수에서 복수의 진동 주파수 특징을 추출하는 진동 주파수 특징 추출 모듈;The information processing unit extracts Mel-Frequency Cepstrum Coefficient (MFCC), Time domain features, and Frequency domain features from the vibration vibration information acquired by the vibration frequency acquisition module, A vibration frequency feature extraction module for extracting a vibration frequency characteristic of the vibration frequency;
딥러닝 알고리즘 중 하나인 DNN(Deep Neural Network)로서, 미리 학습된 DNN모델을 통하여 상기 진동 주파수 특징 추출 모듈로 부터 실시간으로 취득되는 진동 주파수들을 입력으로 하여 동공을 탐지 및 분류하는 동공 인식 모듈;A pupil recognition module for detecting and classifying pupils by inputting vibration frequencies acquired in real time from the vibration frequency feature extraction module through a previously learned DNN model as a DNN (Deep Neural Network) which is one of deep learning algorithms.
상기 동공 인식 모듈로 부터 탐지 및 분류된 동공 정보에 대해 DNN 모델의 과적합(Over-fitting)을 피하고, 신경망 모델의 노드들 간의 상호적응을 피하기 위하여 dropout 기법을 사용하여 학습 과정에서 임의의 정상 노드들을 배제한 후 학습을 진행 하여 동공을 재탐지 및 재분류하는 동공 탐지 및 분류 모듈;In order to avoid the over-fitting of the DNN model for the pupil information detected and classified by the pupil recognition module and to avoid the mutual adaptation between the nodes of the neural network model, A pupil detection and classification module for re-detecting and re-classifying the pupils by learning after excluding the pupils;
상기 진동 주파수 특징 추출 모듈로 부터 추출된 진동 주파수 중 일정 규칙에 의해 다시 추출된 진동 주파수를 CFS(Correlation-based Feature Selection) 또는 나선신경망기술(CNN:Convolutional Neural Network)을 이용하여 최적화하는 진동 주파수 특징 최적화 모듈;을 더 포함한다.Wherein the vibration frequency characteristic extracted from the vibration frequency feature extraction module is optimized by using a correlation-based feature selection (CFS) or a convolutional neural network (CNN) And an optimization module.
상기 동공 상태를 감지하고 통신하기 위해 맨홀 뚜껑의 하측부에 설치된 감시 모듈; 상기 감시 모듈 내에 설치되어 진동 정보를 생성하는 진동 센서부; 통신을 위한 안테나부; 맨홀 뚜껑의 고유번호와, 상기 진동 센서부를 통해 맨홀 및 그 주변부의 정보를 수집하고 진동 정보를 포함하는 맨홀 및 그 주변부의 정보를 안테나부를 통해 정보처리부로 전송하는 제어부;로 구성된 맨홀과 네트워크 망으로 연결된 상기 정보처리부는 상기 제어부에서 무선신호로 상기 맨홀 및 그 주변부의 정보를 전달받아 동공 탐지, 분류 및 제어한다.A monitoring module installed at a lower side of the manhole cover to detect and communicate the pupil state; A vibration sensor installed in the monitoring module to generate vibration information; An antenna unit for communication; A manhole cover and a control unit for collecting information on the manhole and its periphery through the vibration sensor unit and transmitting manhole information including vibration information and information on the periphery of the manhole to an information processing unit through an antenna unit, The connected information processing unit receives the information of the manhole and its periphery with a radio signal from the controller, and detects, classifies, and controls the pupil.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 동공에 의한 도로함몰 발생전 동공 탐지를 수행하여 동공에 대한 피해를 사전 조치를 취함으로써 시민의 안전과 생명을 보호하는 효과가 있다.The present invention as described above has the effect of protecting the safety and life of the citizens by performing pupil detection before the occurrence of the road depression due to the pupil and taking preliminary measures against damage to the pupil.
초기단계인 국내 동공탐지 기술을 신규업종 산업 확장으로 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.It is effective to improve the puppy detection technology in the early stage by expanding the industry of new industries.
본 발명에 따른 차량형 멀티채널 안테나는 차량에 장착되어 25채널로 구성되어 있어 기존 단일채널 안테나 보다 폭 2.4m의 25개의 종단면 거리별 횡단면을 용이하게 획득 가능하다.The vehicle-type multi-channel antenna according to the present invention is composed of 25 channels mounted on a vehicle, so that it is possible to easily obtain 25 cross-sections for each of the longitudinal cross-sectional distances of 2.4 m, which is larger than that of the conventional single-
또한 본 발명은 기존 단일채널에 비해 탐사속도가 빠르며, 시간과 비용절감의 효과가 있다.Further, the present invention has a faster searching speed than the conventional single channel, and has a time and cost reduction effect.
또한 본 발명은 정확한 동공확인으로 도로함몰 이전 동공을 확인하여 위험 동공인 경우 안전대책으로 긴급보수공사를 실시함으로써 시민의 안전과 재산을 보호할 수 있다.In addition, the present invention can identify the pupils before the road depression with accurate pupil recognition and protect the safety and property of citizens by performing emergency repair work in case of dangerous pupil.
또한 본 발명은 동공위치 정보 등 자료를 축적 분석 연구함으로써 동공발생 메카니즘을 파악함으로써 도심지 도로포장 및 구조물 공사시 사전 조치가 가능하다.In addition, the present invention is capable of taking precautions at the time of road pavement and structure construction of a city by grasping pupil generation mechanism by accumulating and analyzing data such as pupil position information.
또한 본 발명은 동공 관련 자료를 축적하여 도로포장층 특성에 적합한 위험 동공 관리방안 수립 효과가 있다.Further, the present invention has the effect of establishing a dangerous pupil management method suitable for characteristics of a road pavement layer by accumulating pupil-related data.
도 1은 종래 발명에 따라 지표 투과 레이더 탐사 시스템의 개념을 보여주는 도면이다.
도 2는 종래 발명의 일실시예에 따라 지표 투과 레이더 탐사 시스템의 개념을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구성 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 동공파형 분석기법을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 최적의 동공분석 프로그램 적용을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 지표 투과 레이더 탐사 시스템의 동공파형 DB화 자료활용을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 지표 투과 레이더 탐사 시스템의 탐사폭 확대 장치를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 노면영상 취득속도를 향상시켜 80㎞/h 탐사가 가능한 것을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 도 7의 구성을 자세히 보여주는 것을 보여주는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing the concept of an indicator transmission radar survey system according to the prior art.
2 is a view showing a concept of an indicator transmission radar survey system according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a pupil waveform analysis technique according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating application of an optimal pupil analysis program according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing utilization of a pupil waveform DB data of the surface transmission radar survey system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing an apparatus for enlarging the width of a surveying radar surveying system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing that a speed of 80 km / h is possible by improving the road surface image acquisition speed according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing the configuration of FIG. 7 in detail according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. The present embodiments are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description.
각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals.
또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.Further, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.
본 발명은 차량에 장착되어 25채널로 구성되어 있어 기존 단일채널 안테나 보다 폭 2.4m의 25개의 종단면 거리별 횡단면을 용이하게 획득 가능하여 탐사노선 모든 동공을 정확하게 탐지하기 위한 분석기술 향상시킬 수 있다.Since the present invention is composed of 25 channels mounted on a vehicle, it is possible to easily acquire 25 cross-sections for each of the longitudinal cross-sectional distances of 2.4 m, which is wider than the conventional single-channel antenna, thereby improving the analytical technique for accurately detecting all the pupil of the probe route.
따라서 본 발명의 일실시예로서 동공파형 오차율을 줄임으로서 동공조사에서 높은 적중률을 예상할 수 있다.Therefore, as one embodiment of the present invention, a high hit rate can be expected in the pupil examination by reducing the pupil waveform error rate.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 정보송수신부(11)에서 정보수집부(12)가 수집한 정보를 정보처리부(13)에서 표시하는 데, 정보처리부(13)에서 동공에 의한 도로함몰 발생전 동공 탐지 정보를 수집하여 동공에 대한 피해를 사전 조치를 취할 수 있다.3, the
상기 정보처리부(13)는 CFS(Correlation-based Feature Selection) 등과 같은 특징 선택 방법 또는 딥 러닝(Deep Learning) 방법 중의 하나인 나선신경망기술(CNN:Convolutional Neural Network)과 같은 방법들을 이용하여, 동공 정보를 분류 처리하고, 동공 탐지 및 분류를 위하여 기계학습 및 딥러닝 알고리즘 중 하나를 이용한다.The
또한 상기 정보처리부(13)에 설치되는 유/무선 영상 추적 장치로부터 영상을 전달받아 분석하는 모듈기반 지능형 영상 분석 장치에서 동공 주변의 관심영역을 분석하는 모듈기반 지능형 영상 분석 장치는 지능형 관심영역 설정을 위해 소벨 오퍼레이터를 통한 입력 영상 에지 추출 기능과 횡방향 에지 그룹화 기능과 관심 영역 펜스 자동 설정 기능과 Min-Max 배경 모델링과 GMM을 융합하여 이동 객체 탐지를 위한 배경 분리 알고리즘 기능과 움직임 영역 추출 기능과 움직임 영역 잡음 제어 기능과 이동 객체 추출 기능과 HOG 모델링 방법으로 분석하여 정보 표시부(14)에 표시하도록 한다.In addition, a module-based intelligent image analyzing apparatus for analyzing a region of interest around a pupil in a module-based intelligent image analyzing apparatus that receives and analyzes an image from a wired / wireless image tracking apparatus installed in the
즉 상기 정보처리부(13)에 설치되는 동공 인식 모듈은 입력 영상에서 동공내의 배경을 제외하고 동공을 탐지할 수 있도록 Min-Max 배경 모델링과 GMM을 융합하여 이동 객체 탐지를 위한 배경 분리 알고리즘 기능과 동공 영역 추출 기능과 동공 영역 잡음 제어 기능과 동공 위치 추출 기능을 포함하는 모듈로서, 정확한 형태의 동공의 위치와 크기 등을 알 수 있게 한다.That is, the pupil recognition module installed in the
또한 상기 동공 인식 모듈은 CFS(Correlation-based Feature Selection) 등과 같은 특징 선택 방법 또는 딥 러닝(Deep Learning) 방법 중의 하나인 나선신경망기술(CNN:Convolutional Neural Network)과 같은 방법들을 이용하여, 동공을 탐지 및 분류에 이용한다.Further, the pupil recognition module can detect a pupil using methods such as a correlation selection method such as CFS (Correlation-based Feature Selection) or a method such as CNN (Convolutional Neural Network), which is one of deep learning methods And classification.
이 외에도 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 GPR 평면, 종단, 횡단, 취득파형 및 노면, 주변 영상이 동시 확인 가능한 GPR IS 프로그램을 적용할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5, the present invention can employ a GPR IS program capable of simultaneously checking a GPR plane, an end point, a traverse, an acquired waveform, a road surface, and a surrounding image.
따라서 본 발명은 탐사폭을 2.4m로 확대하여 동공확인 불가구간을 제거할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, it is possible to enlarge the scanning width to 2.4 m, thereby eliminating the pupil-unidentifiable section.
도 6에 도시된 바와 같이 동공의 형태, 위치별 파형특성들을 DB화 분류하여 동공 구별 분석기술 능력을 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 6, it is possible to classify the waveform characteristics of the pupil and the position into DBs, thereby improving the pupil discrimination analysis capability.
도 6을 참고하면 본 발명은 진동 주파수 취득 모듈(Sound Acquisition Module), 진동 주파수 특징 추출 모듈(Feature Extraction Module), 진동 주파수 특징 최적화 모듈(Feature Optimization Module), 동공 탐지 및 분류 모듈(Fault Detection and Classification Module)을 더 포함하여 구성될 수 있다.6, the present invention includes a sound acquisition module, a vibration frequency feature extraction module, a vibration frequency feature optimization module, a fault detection and classification module Module).
상기 진동 주파수 취득 모듈은 레이더 센서로 부터 지하 탐사 시 발생하는 진동 주파수를 획득한다.The vibration frequency acquisition module acquires a vibration frequency generated in the underground probe from the radar sensor.
이를 위해 동공의 근거리에 설치한 센서로 부터 지하 탐사 시의 진동 주파수 정보를 효과적으로 취득한다. 이때, 사람이 직접 감시하는 방법과 달리 외부 제약 없이 실제 동공의 상태 정보를 정확히 취득할 수 있게 된다.For this purpose, the vibration frequency information at the time of underground exploration is effectively acquired from the sensor installed near the pupil. At this time, it is possible to accurately acquire the actual pupil state information without external constraints unlike the method of directly monitoring by the person.
따라서 센서 만으로 동공을 탐지 및 분류 할 수 있기 때문에 초기 비용이 낮으며, 진동 주파수 특징 벡터의 차원을 줄임으로써 계산량을 줄일 수 있다. Therefore, since the pupil can be detected and classified by the sensor alone, the initial cost is low, and the calculation amount can be reduced by reducing the dimension of the vibration frequency characteristic vector.
또한 이하 설명하는 진동 주파수 특징 추출에 의해 이미지 처리에 의한 분석 보다 진동 주파수 정보에 의한 분석이 외관상 관측할 수 없는 부분의 동공 파악이 가능하다.In addition, by the vibration frequency feature extraction described below, it is possible to grasp the pupil of the part where the analysis by the vibration frequency information can not be observed apparently, rather than the analysis by the image processing.
또한 정성적 분석과 함께 공개적으로 사용 가능한 벤치마크 진동 주파수데이터 셋을 이용할 수도 있는 데 외부 지반의 열악한 외부환경에서도 비정상 진동 주파수 탐지 및 식별 시스템의 성능을 끌어올릴 수 있다.It is also possible to use a publicly available benchmark vibration frequency dataset with qualitative analysis to enhance the performance of the unsteady vibration frequency detection and identification system even in the harsh environment of the external ground.
상기 진동 주파수 특징 추출 모듈은 진동 주파수 취득 모듈에서 획득한 탐사 진동 정보에서 다양한 진동 주파수 특징들(MFCC: Mel-Frequency Cepstrum Coefficient, Time domain features, Frequency domain features 등)을 추출한다.The vibration frequency feature extraction module extracts various vibration frequency characteristics (MFCC: Mel-Frequency Cepstrum Coefficient, time domain features, and frequency domain features, etc.) from the probe vibration information acquired by the vibration frequency acquisition module.
예를 들어 상기 진동 주파수 특징 추출 모듈은 진동 주파수 취득 모듈로 부터 입력받은 동공 진동 주파수에서 다양한 진동 주파수 특징을 추출한다. For example, the vibration frequency feature extraction module extracts various vibration frequency characteristics from the pupil vibration frequency inputted from the vibration frequency acquisition module.
여기에서 추출하는 진동 주파수 특징은 주로 사용되는 단구간 신호의 파워 스펙트럼을 표현하는 방법인 Mel-Frequency Cepstral Coefficients(MFCC) 특징을 추출한다.The extracted frequency-frequency characteristics extract the characteristics of the Mel-Frequency Cepstral Coefficients (MFCC), which is a method of expressing the power spectrum of a short-term signal mainly used.
여기에서, MFCC는 멜(mel) 스케일을 따르는 진동 특성을 반영한 켑스트럽(cepstrum) 계수 추출 방법 방법이다.Here, MFCC is a cepstrum coefficient extraction method that reflects the vibration characteristics along the mel scale.
그리고, FFT를 수행한 후 진동 주파수 신호는 스펙트럼(spectrum)으로 표현되며, 멜 단위의 필터 뱅크와 로그를 계산한다.After performing the FFT, the vibration frequency signal is represented by a spectrum, and the filter bank and log are calculated in units of melts.
멜 필터 뱅크와 로그 계산이 수행된 후, DCT(Discrete Cosine Transform)를 수행하여 다수개개의 주파수 특성과 하나의 프레임 로그 에너지 특성으로 구성된 MFCC 계수(coefficient)를 추출한다.After performing the logarithm calculation with the Melt filter bank, DCT (Discrete Cosine Transform) is performed to extract MFCC coefficients composed of a plurality of frequency characteristics and one frame log energy characteristic.
본 발명의 일실시예로서, 진동 주파수 정보를 이용하여 비정상 상황을 탐지 및 식별하기 위해, 진동 센서가 설치된 장소 마다 발생가능한 비정상 진동 주파수를 미리 정의하고, 이를 MFCC(Mel Frequency Cepstrum Coefficient)와 같이 주파수를 수치적으로 변환하는 특징 값으로 표현한다. 그리고 각 비정상 진동 주파수를 GMM, HMM(Hidden Markov Model), SVM 등과 같은 기계학습 알고리즘을 이용하여 학습한 후 매초마다 입력되는 진동 주파수 신호를 학습에 사용하였던 특징 값으로 변환함으로써, 비정상 진동 주파수를 용이하게 탐지할 수도 있다.As an embodiment of the present invention, in order to detect and identify an abnormal situation using the vibration frequency information, an abnormal vibration frequency that can be generated at each place where the vibration sensor is installed is defined in advance, and is defined as a frequency frequency coefficient Is expressed as a characteristic value that is converted numerically. Then, each unsteady vibration frequency is learned by using a machine learning algorithm such as GMM, HMM (Hidden Markov Model), SVM, etc., and converted into a feature value used for learning by inputting the vibration frequency signal input every second, You can also detect it.
이하 설명할 탐지 및 분류에 사용할 진동 주파수의 특징은 MFCC 뿐만 아니라 Mel-Log Spectrum, Time Domain 특징, Frequency Domain 특징 등을 활용 할 수도 있다. 또한, 탐지 및 분류에 사용할 진동 주파수는 잡음 등에 대한 전처리 기능도 포함이 된다.The characteristics of the vibration frequency to be used in the detection and classification described below may utilize not only MFCC but also Mel-Log Spectrum, Time Domain characteristic, and Frequency Domain characteristic. In addition, the vibration frequency to be used for detection and classification includes a preprocessing function for noise and the like.
상기 진동 주파수 특징 최적화 모듈은 진동 주파수 특징 추출 모듈에서 추출한 진동 주파수 특징들을 CFS(Correlation Feature Selection) 등과 같은 특징 부분 집합 선택 알고리즘에 적용하여 동공을 탐지할 수 있는 중요한 진동 주파수 특징벡터를 선택한다.The vibration frequency characteristic optimization module selects an important vibration frequency characteristic vector capable of detecting the pupil by applying the vibration frequency characteristics extracted from the vibration frequency characteristic extraction module to a characteristic subset selection algorithm such as CFS (Correlation Feature Selection).
이와 같은 진동 주파수 특징의 최적화는 동공 탐지 및 분류 모듈에서 동공 탐지 및 분류의 계산 시간을 감소시키기 위해 상기 진동 주파수 특징 벡터의 차원을 축소시켜 계산량을 줄일 수 있고 동시에, 동공에 대한 탐지 및 분류에 큰 영향을 미치는 중요한 특징들을 선택함으로써 안정적인 성능을 확보할 수 있도록 한다.Such optimization of the vibration frequency characteristic can reduce the calculation amount by reducing the dimension of the vibration frequency characteristic vector in order to reduce the calculation time of the pupil detection and classification in the pupil detection and classification module, and at the same time, By selecting important features that affect it, you can ensure stable performance.
상기 동공 탐지 및 분류 모듈은 동공 탐지 및 분류를 위하여 기계학습 및 딥러닝 알고리즘 중 하나를 이용한다. The pupil detection and classification module uses one of a machine learning and a deep learning algorithm for pupil detection and classification.
예를 들어, 통계적 학습이론에 기반을 둔 SVM(Support Vector Machine)은 주어진 문제를 항상 전역적 최적해가 보장되는 convex quadratic problem으로 변환하여 해를 구하기 때문에 동공 패턴인식 분야에서 매우 우수한 성능을 보이고 있다. For example, the SVM (Support Vector Machine) based on the statistical learning theory shows excellent performance in the pupil pattern recognition field by converting a given problem into a convex quadratic problem which is always guaranteed as a global optimal solution.
여기에서 이상상황탐지 문제는 정상과 이상상황(비정상)을 구분하는 이진 클래스 분류 문제로 볼 수 있다. 본 발명에서는 이진 클래스 분류에 효과적인 기계학습 방법인 SVM(Support Vector Machine)을 비정상 상황을 탐지하는 알고리즘으로 사용한다. Here, the abnormal situation detection problem can be regarded as a binary class classification problem that distinguishes between normal and abnormal situations (abnormality). In the present invention, SVM (Support Vector Machine), which is an effective machine learning method for classifying a binary class, is used as an algorithm for detecting an abnormal situation.
또한 예를 들어, 동공 인식 모듈은 딥러닝 알고리즘 중 하나인 DNN(Deep Neural Network)의 경우에는, 미리 학습된 DNN모델을 통하여 실시간으로 취득되는 진동 주파수들을 입력으로 하여 동공을 탐지 및 분류 할 수 있다. Also, for example, in the case of the DNN (Deep Neural Network), which is one of the deep learning algorithms, the pupil recognition module can detect and classify the pupil by inputting the vibration frequencies acquired in real time through the DNN model previously learned .
상기 DNN 학습 시, 진동 주파수 특징 최적화 모듈에서 획득한 차원이 축소된 특징 벡터를 입력으로 하며, 동공의 다양한 상태 등으로 다양하게 분류할 수 있다. In the DNN learning, a feature vector obtained by reducing the dimension obtained by the vibration frequency feature optimizing module is input, and can be classified into various states according to various states of the pupil.
상기 동공 탐지 및 분류 모듈에서 사용하는 DNN 모델의 경우 기존 인공 신경망과 달리 입력층과 출력층 사이에 하나 이상의 은닉층을 가지는 구조를 가지는 신경망 모델이다.The DNN model used in the pupil detection and classification module is a neural network model having a structure having at least one hidden layer between the input layer and the output layer unlike the conventional artificial neural network.
이렇게 하나 이상의 은닉층을 가지는 깊은 신경망은 많은 수의 가중치를 포함하여 학습 수용력(capacity)이 증가하기 때문에 매우 많은 수의 학습 데이터가 사용 가능한 경우일수록 많은 정보를 학습 할 수 있게 된다. The deep neural network with one or more hidden layers increases learning capacity including a large number of weights, so that a larger number of learning data can be used to learn more information.
또한, 동공 탐지 및 분류 모듈에서는 DNN 모델의 과적합(Over-fitting)을 피하고, 신경망 모델의 노드들 간의 상호적응을 피하기 위하여 dropout 기법을 사용하여 학습 과정에서 임의의 정상 노드(위험성이 없는 정상적인 동공)들을 배제한 후 학습을 진행 한다In addition, in the pupil detection and classification module, in order to avoid over-fitting of the DNN model and to avoid mutual adaptation between nodes of the neural network model, a dropout technique is used to detect any normal nodes ), And then proceeds to study
또한 동공 탐지 및 분류 모듈에서는 이외의 다양한 기계학습 알고리즘을 이용하여, 동공에 대해 취득한 진동 주파수의 특징 정보로부터 동공을 실시간으로 탐지 및 분류한다.The pupil detection and classification module also detects and classifies the pupil in real time from feature information of the vibration frequency acquired for the pupil using various other machine learning algorithms.
또는 진동 센서로 부터 입력되는 진동 주파수 시그널로 진동 주파수 획득 프로세스 알고리즘을 이용하여 동공 부분만을 취득하고, 정상 또는 비정상 진동 주파수의 특정 주파수 영역에서, 해당 영역의 진폭에 따른 값을 계산하며, 새로 입력되는 진동의 주파수의 특정영역이 미리 설정한 진폭 임계값 보다 크면 비정상으로 판단하는 임계값 비교 방법을 사용할 수도 있다.Or acquires only the pupil portion using the vibration frequency acquisition process algorithm with the vibration frequency signal input from the vibration sensor, calculates a value according to the amplitude of the region in a specific frequency region of the normal or abnormal vibration frequency, If the specific region of the frequency of the vibration is larger than the predetermined amplitude threshold value, the threshold comparison method may be used.
따라서 다양한 기계학습 알고리즘을 통하여 동공 탐지에 그치지 않고 해당 동공의 종류까지 분류함으로써 관리자의 능동적인 대처를 기대할 수 있다.Therefore, through the various machine learning algorithms, not only the pupil detection but also the classification of the pupil can be anticipated.
또한 본 발명의 다른 실시예로서, 다양한 기계학습 알고리즘을 이용하여, 동공에서 취득한 진동 주파수의 특징 정보로부터 동공을 실시간으로 탐지 및 분류된 동공에 대한 항목별 조치요령에 따라 현장의 상황에 대한 보고서의 점검 항목에 "일치" 또는 "불일치"에 대한 정보를 입력할 수 있어, 진동 주파수의 특징 정보로부터 동공을 실시간으로 탐지 및 분류된 동공에 대한 항목과 일치되지 않은 경우 관리자가 동공 상태를 수기로 기입하거나 재 탐색할 수 있도록 DB에 저장한다.Further, as another embodiment of the present invention, pupil is detected in real time from the feature information of the vibration frequency obtained from the pupil using various machine learning algorithms, and a report on the situation on the spot It is possible to input information about "coincidence" or "mismatch" in the check item, so that the pupil is detected in real time from the feature information of the vibration frequency and if the item is not matched with the classified pupil, the manager writes the pupil state manually Or stored in the database so that they can be searched again.
도 8에 도시된 바와 같이 노면영상 취득속도를 향상시켜 80㎞/h 탐사가 가능하다.As shown in FIG. 8, the speed of road surface image acquisition can be improved to perform the 80 km / h exploration.
예를 들어 먼저 차량탑재형 GPR을 투입해 동공(예 : 싱크홀)로 분석되면 의심지역에 핸드형 GPR을 이용해 싱크홀 여부를 재확인하고 구멍을 뚫은 뒤 내시경 장비로 싱크홀을 최종 확인하는 방식이다. 차량탑재형 GPR 장비는 한번에 시속 80㎞ 속도로 폭 2.4m의 도로를 조사할 수 있다. 내시경 장비는 땅속을 360도 회전하며 단면을 촬영하는 최첨단 장비이다.For example, if a vehicle GPR is inserted first and analyzed as a pupil (eg, a sinkhole), a hand-held GPR is used to confirm the presence of a sink hole in the suspected area, and a hole is drilled to confirm the sink hole with the endoscope . Vehicle-mounted GPR equipment can survey roads up to 2.4 m wide at a speed of 80 km / h. Endoscopy equipment is a state-of-the-art equipment that 360 ° rotates underground and records sections.
도 9에 도시된 바와 같이 차량 일체형, 전파식 거리계를 통하여 곡선부 포지셔닝 및 탐사거리 측정 오류를 제거할 수 있다.As shown in Fig. 9, it is possible to eliminate the curved portion positioning and the measurement distance measurement error through the vehicle-integrated type, odometer.
본 발명은 차량탑재형 GPR은 외부 표시 장치에 알람 장치를 포함할 수 있는 데, 기본 알람을 설정하고, 조건을 변경하면 조건에 따른 알람을 정보처리부 등에 전송하며, 이 외에는 미리 정하여진 기본 알람과 특수 상황에 대한 정보를 포함하는 특수 알람을 발생시킨다.The onboard GPR of the present invention can include an alarm device in an external display device. A basic alarm is set. When a condition is changed, an alarm according to a condition is transmitted to an information processing unit. In addition, Generates a special alarm that contains information about a special situation.
여기에서 특수 상황에 따른 알람은 예를 들어 첫 번째 알람 대상자인 관리자가 부재 중이거나 일정 시간 내에 연락을 안 받을 경우 제 2, 제 3의 관리자에게 차례 대로 연락이 갈 수 있거나, 알람 내용을 각 상황에 맞게 바꿔 알람을 단순히 차례대로 받는 것이 아니라 그 방법과 과정까지 제어할 수 있도록 한다.Here, the alarm according to the special situation can be set such that, for example, if the manager who is the first alarm target is absent or is not contacted within a predetermined time, the second and third administrators can be contacted in turn, So that you can control not only the alarm but also the method and process.
또한 알람 내용은 탐사> 관찰> 안전 등급으로 나누거나, △긴급복구 △우선복구 △일반복구 △관찰대상으로 나눌 수 있다.In addition, alarm contents can be divided into exploration> observation> safety grade, △ emergency recovery △ first recovery △ general recovery △ observation object.
또한 관리자의 단말기에 '긴급보수앱'을 설치하면 '포트홀 실시간 신고시스템'에 도로함몰(도로파손 포함) 신고접수 → 공무원, 감리원, 보수업체 동시 전달 → 보수업체 긴급출동 → 보수 조치 후 정보 공유 순으로 진행할 수 있다.In addition, if 'emergency repair application' is installed in the terminal of the administrator, it is possible to receive the report of road drowning (including road breakage) to the 'port hall real-time reporting system' → simultaneous delivery of public officials, supervisor, .
예를 들어 관리자들의 스케쥴 일정을 반영하여 상기 관리자 단말기에 경보 최대 횟수를 일정하게 조정하여 특정 관리자의 휴가의 경우 경보 횟수가 없게 하고, 근무 시간이 지난 경우 경보 횟수를 일정치 이하로 조정하며,For example, by adjusting the schedule schedule of the managers, the maximum number of alarms is adjusted to the manager terminal so that the number of alarms is reduced in the case of leaving the specific manager, and the number of alarms is adjusted to be less than a predetermined value,
정보처리부는 이전의 배관 누수 등에 대한 장애 발생 경보 동작에서 관리자가 대처했던 수행명령 집합 1과 동일한 장애 발생 경보의 수행명령 집합 2가 발송되었을 경우, 상기 수행명령 집합 1과 수행명령집합 2의 일치의 경우 상기 수행명령 집합 1의 장애 발생 대처 정보를 반영하여 작업을 진행한다. The information processing unit is configured to determine whether or not the set of the execution command set 1 and the set of the execution command set 2 match the set of the execution command set 2, The operation is reflected by reflecting the failure occurrence countermeasure information of the execution instruction set 1.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 동공탐사용차는 각종 카메라와 메인 안테나, 견인 와이어 등을 포함할 수 있으며, 이에 더하여 동공탐사용차의 전방, 측면, 후방 단부에 설치되어 관로 및 동공의 위치정보 관련 지면상의 전방, 측면 지형물 및 지면 영상을 동시에 취득하는 렌즈어댑터 및 디지털카메라가 구비된 영상취득부; 상기 동공탐사용차의 하부에 설치되어 관로 및 동공 정보를 획득하는 지표투과레이더; 상기 지표투과레이더의 일측 전방에 설치되어 상기 동공탐사용차가 관로 상부면을 주행하는 경우 상기 동공탐사용차의 주행거리 및 주행속도를 측정하는 엔코더; 상기 영상취득부에서 획득한 영상자료와 상기 지표투과레이더에서 획득한 전자파자료를 수집 및 저장하는 진동 주파수 특징 추출 모듈을 통해 수집된 자료를 이용하여 영상을 합성, 편집, 및 분석하는 조사분석프로그램이 내장된 모듈기반 지능형 영상 분석 장치; 지표로부터 이격된 상태에서, 전자기파를 지표를 향해 방사할 수 있는 송신안테나; 지표로부터 이격된 상태에서, 상기 송신안테나에서 방사된 후 목표물로부터 반사된 전자기파를 수신할 수 있는 수신안테나;등을 더 포함한다.9, the pupil probe of the present invention may include various cameras, a main antenna, a traction wire, and the like. In addition, the pupil probe may be installed at the front, side, and rear ends of the pupil- An image acquiring unit including a lens adapter and a digital camera for simultaneously acquiring front, side, and topographic images on the information related paper; An indicator transmission radar installed at a lower portion of the pupil exploration vehicle to acquire pipeline and pupil information; An encoder installed at a front side of the surface transmission radar and measuring a travel distance and a traveling speed of the pupil-searching vehicle when the pupil-surveying vehicle runs on a channel upper surface; An analysis program for synthesizing, editing, and analyzing images using data collected through an oscillation frequency feature extraction module for collecting and storing the image data acquired by the image acquisition unit and the electromagnetic wave data acquired from the surface transmission radar Embedded module based intelligent image analysis device; A transmitting antenna capable of radiating an electromagnetic wave toward an indicator in a state of being spaced apart from an indicator; And a reception antenna that is capable of receiving the electromagnetic waves reflected from the target after being radiated from the transmission antenna in a state of being separated from the surface of the target.
본 발명의 일실시예로서 동공탐사용차의 전방, 측면, 후방 단부에 설치되어 관로 및 동공의 위치정보 관련 지면상의 전방, 측면 지형물 및 지면 영상을 동시에 취득하는 렌즈어댑터 및 디지털카메라가 구비된 영상취득부; 상기 동공탐사용차의 하부에 설치되어 관로 및 동공 정보를 획득하는 지표투과레이더; 상기 지표투과레이더의 일측 전방에 설치되어 상기 동공탐사용차가 관로 상부면을 주행하는 경우 상기 동공탐사용차의 주행거리 및 주행속도를 측정하는 엔코더; 상기 동공탐사용차의 하부에 설치되어 진동 주파수를 취득하는 진동 주파수 취득 모듈;을 포함하는 정보수집부;As one embodiment of the present invention, there is provided a portable information terminal including a lens adapter and a digital camera provided at a front, a side, and a rear end of a pupil-seeking vehicle for simultaneously acquiring front and side topographic images and a ground image on a ground- An acquisition unit; An indicator transmission radar installed at a lower portion of the pupil exploration vehicle to acquire pipeline and pupil information; An encoder installed at a front side of the surface transmission radar and measuring a travel distance and a traveling speed of the pupil-searching vehicle when the pupil-surveying vehicle runs on a channel upper surface; And an oscillation frequency acquisition module installed at a lower portion of the pupil-seeking vehicle to acquire a vibration frequency.
상기 영상취득부에서 획득한 영상자료와 상기 지표투과레이더에서 획득한 전자파자료를 수집 및 저장하고, 수집된 자료를 이용하여 영상을 합성, 편집, 및 분석하는 조사분석프로그램이 내장된 정보처리부; 및An information processing unit incorporating a survey analysis program for collecting and storing the image data acquired by the image acquisition unit and the electromagnetic wave data acquired from the indicator transmission radar and synthesizing, editing, and analyzing the images using the collected data; And
상기 정보 처리부에서 처리한 정보를 표시하는 정보표시부;로 구성되되,And an information display unit for displaying information processed by the information processing unit,
상기 정보처리부는 상기 진동 주파수 취득 모듈에서 획득한 탐사 진동 정보에서 Mel-Frequency Cepstrum Coefficient(MFCC), Time domain features, 및 Frequency domain features를 추출하며, 진동 주파수 취득 모듈로 부터 입력받은 진동 주파수에서 복수의 진동 주파수 특징을 추출하는 진동 주파수 특징 추출 모듈;The information processing unit extracts Mel-Frequency Cepstrum Coefficient (MFCC), Time domain features, and Frequency domain features from the vibration vibration information acquired by the vibration frequency obtaining module, A vibration frequency characteristic extraction module for extracting a vibration frequency characteristic;
딥러닝 알고리즘 중 하나인 DNN(Deep Neural Network)로서, 미리 학습된 DNN모델을 통하여 상기 진동 주파수 특징 추출 모듈로 부터 실시간으로 취득되는 진동 주파수들을 입력으로 하여 동공을 탐지 및 분류하는 동공 인식 모듈;A pupil recognition module for detecting and classifying pupils by inputting vibration frequencies acquired in real time from the vibration frequency feature extraction module through a previously learned DNN model as a DNN (Deep Neural Network) which is one of deep learning algorithms.
상기 동공 인식 모듈로 부터 탐지 및 분류된 동공 정보에 대해 DNN 모델의 과적합(Over-fitting)을 피하고, 신경망 모델의 노드들 간의 상호적응을 피하기 위하여 dropout 기법을 사용하여 학습 과정에서 임의의 정상 노드들을 배제한 후 학습을 진행 하여 동공을 재탐지 및 재분류하는 동공 탐지 및 분류 모듈;In order to avoid the over-fitting of the DNN model for the pupil information detected and classified by the pupil recognition module and to avoid the mutual adaptation between the nodes of the neural network model, A pupil detection and classification module for re-detecting and re-classifying the pupils by learning after excluding the pupils;
상기 진동 주파수 특징 추출 모듈로 부터 추출된 진동 주파수 중 일정 규칙에 의해 다시 추출된 진동 주파수를 CFS(Correlation-based Feature Selection) 또는 나선신경망기술(CNN:Convolutional Neural Network)을 이용하여 최적화하는 진동 주파수 특징 최적화 모듈;을 더 포함한다.Wherein the vibration frequency characteristic extracted from the vibration frequency feature extraction module is optimized by using a correlation-based feature selection (CFS) or a convolutional neural network (CNN) And an optimization module.
본 발명의 일실시예로서 감시 모듈을, 도로에 일정 간격으로 구비된 맨홀 뚜껑마다 설치토록 하는 것이 바람직하다. In an embodiment of the present invention, it is preferable that the monitoring modules are installed in every manhole cover provided at regular intervals on the road.
상기 동공 상태를 감지 및 맨홀 내부 및 그 주변부의 상태를 감지하고 통신하기 위한 맨홀 뚜껑의 하측부에 설치된 감시 모듈; 상기 감시 모듈 내에 설치되는 진동 센서부; 통신을 위한 안테나부; 상기 맨홀 뚜껑의 고유번호와, 상기 진동 센서부를 통해 맨홀 및 그 주변부의 정보를 수집하고 진동 정보를 포함하는 맨홀 및 그 주변부의 정보를 안테나부를 통해 정보처리부로 전송하는 제어부; 상기 제어부에서 무선신호로 상기 맨홀 및 그 주변부의 정보를 전달받아 동공 탐지, 분류 및 제어하는 정보처리부;를 더 포함하여 맨홀 뚜껑과 네트워크 망으로 연결된 상기 정보처리부는 상기 제어부에서 무선신호로 상기 맨홀 및 그 주변부의 정보를 전달받아 동공 탐지, 분류 및 제어한다.A monitoring module installed on a lower side of a manhole cover for sensing the pupil state and detecting and communicating the state of the inside of the manhole and the periphery thereof; A vibration sensor unit installed in the monitoring module; An antenna unit for communication; A control unit for collecting information on the manhole cover and information on manholes and surrounding areas through the vibration sensor unit and transmitting information on the manhole including the vibration information and its peripheral part to the information processing unit through the antenna unit; The information processing unit is connected to the manhole cover and the network. The information processing unit receives the information of the manhole and the periphery of the manhole using the radio signal and detects, classifies and controls the pupil. The pupil is detected, classified and controlled by receiving the information of the periphery thereof.
11 : 정보송수신부
12 : 정보수집부
13 : 정보처리부
14 : 정보표시부11: Information transmission /
12: Information collecting section
13: Information processor
14: information display section
Claims (2)
상기 영상취득부에서 획득한 영상자료와 상기 지표투과레이더에서 획득한 전자파자료를 수집 및 저장하고, 수집된 자료를 이용하여 영상을 합성, 편집, 및 분석하는 조사분석프로그램이 내장된 정보처리부; 및
상기 정보 처리부에서 처리한 정보를 표시하는 정보표시부;로 구성되되,
상기 정보처리부는 상기 진동 주파수 취득 모듈에서 획득한 탐사 진동 정보에서 Mel-Frequency Cepstrum Coefficient(MFCC), Time domain features, 및 Frequency domain features를 추출하며, 진동 주파수 취득 모듈로 부터 입력받은 동공 진동 주파수에서 복수의 진동 주파수 특징을 추출하는 진동 주파수 특징 추출 모듈;
딥러닝 알고리즘 중 하나인 DNN(Deep Neural Network)로서, 미리 학습된 DNN모델을 통하여 상기 진동 주파수 특징 추출 모듈로 부터 실시간으로 취득되는 진동 주파수들을 입력으로 하여 동공을 탐지 및 분류하는 동공 인식 모듈;
상기 동공 인식 모듈로 부터 탐지 및 분류된 동공 정보에 대해 DNN 모델의 과적합(Over-fitting)을 피하고, 신경망 모델의 노드들 간의 상호적응을 피하기 위하여 dropout 기법을 사용하여 학습 과정에서 임의의 정상 노드들을 배제한 후 학습을 진행 하여 동공을 재탐지 및 재분류하는 동공 탐지 및 분류 모듈;
상기 진동 주파수 특징 추출 모듈로 부터 추출된 진동 주파수 중 일정 규칙에 의해 다시 추출된 진동 주파수를 CFS(Correlation-based Feature Selection) 또는 나선신경망기술(CNN:Convolutional Neural Network)을 이용하여 최적화하는 진동 주파수 특징 최적화 모듈;을 더 포함하고,
상기 동공 상태를 감지하고 통신하기 위해 맨홀 뚜껑의 하측부에 설치된 감시 모듈; 상기 감시 모듈 내에 설치되어 진동 정보를 생성하는 진동 센서부; 통신을 위한 안테나부; 맨홀 뚜껑의 고유번호와, 상기 진동 센서부를 통해 맨홀 및 그 주변부의 정보를 수집하고 진동 정보를 포함하는 맨홀 및 그 주변부의 정보를 안테나부를 통해 정보처리부로 전송하는 제어부;로 구성된 맨홀 뚜껑과 네트워크 망으로 연결된 상기 정보처리부는 상기 제어부에서 무선신호로 상기 맨홀 뚜껑의 고유번호 및 그 주변부의 정보를 전달받아 동공 탐지, 분류 및 제어하는 것을 특징으로 하는 지표 투과 레이더 탐사 시스템.
An image acquiring unit provided at a front, a side, and a rear end of a pupil of the pupil to acquire front and side topographical images and a ground image on the ground related to the positional information of the duct and the pupil, and a digital camera; An indicator transmission radar installed at a lower portion of the pupil exploration vehicle to acquire pipeline and pupil information; An encoder installed at a front side of the surface transmission radar and measuring a travel distance and a traveling speed of the pupil-searching vehicle when the pupil-surveying vehicle runs on a channel upper surface; And an oscillation frequency acquisition module installed at a lower portion of the pupil-seeking vehicle to acquire a vibration frequency.
An information processing unit incorporating a survey analysis program for collecting and storing the image data acquired by the image acquisition unit and the electromagnetic wave data acquired from the indicator transmission radar and synthesizing, editing, and analyzing the images using the collected data; And
And an information display unit for displaying information processed by the information processing unit,
The information processing unit extracts Mel-Frequency Cepstrum Coefficient (MFCC), Time domain features, and Frequency domain features from the vibration vibration information acquired by the vibration frequency acquisition module, A vibration frequency feature extraction module for extracting a vibration frequency characteristic of the vibration frequency;
A pupil recognition module for detecting and classifying pupils by inputting vibration frequencies acquired in real time from the vibration frequency feature extraction module through a previously learned DNN model as a DNN (Deep Neural Network) which is one of deep learning algorithms.
In order to avoid the over-fitting of the DNN model for the pupil information detected and classified by the pupil recognition module and to avoid the mutual adaptation between the nodes of the neural network model, A pupil detection and classification module for re-detecting and re-classifying the pupils by learning after excluding the pupils;
Wherein the vibration frequency characteristic extracted from the vibration frequency feature extraction module is optimized by using a correlation-based feature selection (CFS) or a convolutional neural network (CNN) Further comprising an optimization module,
A monitoring module installed at a lower side of the manhole cover to detect and communicate the pupil state; A vibration sensor installed in the monitoring module to generate vibration information; An antenna unit for communication; A manhole cover, and a control unit for collecting information on the manhole and its periphery through the vibration sensor unit and transmitting manhole information including vibration information and information on the periphery thereof to an information processing unit through an antenna unit, Wherein the information processing unit connected to the information processing unit receives the unique number of the manhole cover and information on the periphery of the manhole cover in a radio signal to detect, classify, and control pupil detection.
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