KR102026427B1 - Measurement System for concrete crack using smartphone - Google Patents

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KR102026427B1
KR102026427B1 KR1020180108249A KR20180108249A KR102026427B1 KR 102026427 B1 KR102026427 B1 KR 102026427B1 KR 1020180108249 A KR1020180108249 A KR 1020180108249A KR 20180108249 A KR20180108249 A KR 20180108249A KR 102026427 B1 KR102026427 B1 KR 102026427B1
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smartphone
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KR1020180108249A
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이석민
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동의대학교 산학협력단
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Abstract

A method for measuring a concrete crack using a smartphone according to the present invention relates to the method for measuring the concrete crack using the smartphone including a distance sensor and a camera to measure a distance, comprising: a step of measuring a distance between the smartphone and a concrete to measure a crack and photographing a crack image with the camera (S100); a step of performing parallel correction as the camera and the concrete surface are not exactly parallel (S200); a step of applying an image processing technique to the photographed image (S300); and a step of determining and evaluating a crack width and a crack length of the concrete (S400).

Description

스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법 {Measurement System for concrete crack using smartphone}Measuring method of concrete crack using smartphone {Measurement System for concrete crack using smartphone}

본 발명은 거리 센서와 스마트폰을 이용하여 촬영 거리 및 콘크리트 균열 이미지를 측정하고, 촬영한 이미지에 대하여 영상처리기법을 적용한 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring a concrete crack using a smart phone to measure a photographing distance and concrete crack image using a distance sensor and a smartphone, and to apply an image processing technique to the photographed image.

콘크리트 구조물의 표면에 발생되는 균열은 구조물의 손상을 직관적으로 판단할 수 있는 가장 확실한 손상 종류이며, 이러한 균열은 사용자의 불안감 증대 및 철근의 부식을 유발시킬 수 있다. 따라서 균열의 폭과 그 폭에 대응되는 균열 길이를 조사하는 것은 구조물의 유지관리 및 손상 상태 평가 측면에서 상당히 중요하다. 콘크리트 구조물에 대한 안전점검 및 정밀안전진단 시 균열의 폭과 균열의 길이를 조사하는 것은 필수적인 항목이다. 현재의 균열 측정은 작업자의 육안에 의한 평가가 주로 사용되고 있으며, 균열 폭을 측정하기 위한 균열 게이지 등의 장비가 사용될 수 있지만, 현장의 시간적 제약 조건 때문에 거의 사용되지 않고 있다. 균열의 폭 및 길이에 대한 정확한 측정은 구조물의 효율적인 유지 관리를 위한 가장 기본적인 자료임에도 불구하고, 육안에 의한 측정은 작업자에 따른 일관되지 못한 결과로 평가되어 그 오차가 크게 발생된다. 스마트폰을 이용하여 균열 이미지를 촬영하는 것만으로 현장에서 실시간으로 균열 폭과 균열 길이를 평가할 수 있다는 것은 시간적, 경제적 측면에서 상당히 효율적이다.Cracks on the surface of the concrete structure is the most obvious type of damage that can intuitively determine the damage of the structure, these cracks can increase the user's anxiety and cause corrosion of the reinforcing bars. Therefore, investigating the width of cracks and their corresponding crack lengths is of great importance in terms of structural maintenance and damage assessment. In the safety inspection and precision safety diagnosis of concrete structures, it is essential to investigate the width and length of cracks. Current crack measurement is mainly used by the naked eye evaluation, and equipment such as a crack gauge for measuring the crack width can be used, but is rarely used due to the time constraints of the site. Although accurate measurements of the width and length of cracks are the most basic data for efficient maintenance of structures, visual measurements are considered to be inconsistent results for operators, resulting in significant errors. It is very efficient in terms of time and economics to be able to evaluate crack width and crack length in real time in the field just by taking a crack image using a smartphone.

영상처리기법을 이용하여 구조물의 손상을 파악하는 방법은 재난 안전 관리 및 콘크리트 구조물의 유지관리 선진화를 위한 기초 기술의 개발 측면에서 상당히 중요한 요소이다. 최근 잦은 지진에 따른 많은 구조물의 손상 상태에 대한 관심과 구조물의 효율적 유지관리를 위한 대응분야가 미래 구조물 관리의 중요한 키워드로 대두되고 있다. 우리나라는 더 이상 지진에 대한 안전지역이 아니며, 구조물 유지 관리에 대한 필요성이 증대되고 있으므로 신뢰성 있는 손상 상태 자료의 구축이 요구된다. 그 중 균열 계측은 구조물에 대한 가장 기본적인 손상 상태 분석 단계이므로 구조물의 손상 상태 파악과 유지 관리 분야의 근간이 된다. The method of identifying the damage of the structure by using the image processing technique is a very important factor in the development of basic technology for disaster safety management and advanced maintenance of concrete structure. Recently, attention to damage status of many structures due to frequent earthquakes and countermeasures for efficient maintenance of structures have emerged as important keywords for future structure management. Since Korea is no longer a safe area for earthquakes, and the need for structure maintenance is increasing, reliable damage status data is required. Among them, the crack measurement is the most basic damage condition analysis stage of the structure, so it is the basis of the damage status and maintenance of the structure.

최근 들어 국외에서는 드론 및 영상처리기법을 활용하여 구조물의 손상 상태를 분석하려는 연구가 진행되고 있으나, 균열의 특성상 그 폭이 미세하여 신뢰성 있는 연구 결과를 보여주지 못하고 있는 실정이다. 국내에서는 IT 기술과 가상현실 등 영상처리 분야가 상당히 발달되어 있으나, 균열 계측 분야에 대한 적용은 아직 미미한 상황이다. Recently, studies to analyze the damage state of structures using drones and image processing techniques have been conducted in foreign countries, but due to the nature of cracks, the width of the structure is not showing reliable research results. Although the field of image processing such as IT technology and virtual reality has been developed in Korea, the application of crack measurement field is still insignificant.

균열 폭과 균열 길이의 측정은 구조물의 점검 및 안전진단 시 필수적인 항목이다. 작업자의 육안에 의한 균열의 평가는 결과에 대한 정확성이 떨어지고, 지하 구조물 및 야간 작업 시 현장 측정이 곤란하며, 비용과 인력이 과다하게 소요되므로 측정 범위의 확대 또는 신속한 작업이 곤란하다. 따라서 다양한 콘크리트 구조물에 대하여 측정 정확성과 작업자의 측정 편의성이 뛰어난 계측 장비의 개발이 필요하다. Measurement of crack width and crack length is essential for the inspection and safety diagnosis of structures. The evaluation of cracks by the naked eye of the operator is less accurate for the results, difficult to measure on-site during the underground structure and night work, and it is difficult to expand the measuring range or speed up the work due to excessive cost and manpower. Therefore, it is necessary to develop measurement equipment with excellent measurement accuracy and operator convenience for various concrete structures.

KR 10-1806272 B1KR 10-1806272 B1 KR 10-1501120 B1KR 10-1501120 B1 KR 10-1316451 B1KR 10-1316451 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 측정 정확성과 작업자의 측정 편의성이 뛰어난 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법을 제공함에 있다.The present invention to solve the above problems, to provide a concrete crack measuring method using a smart phone excellent in measurement accuracy and measurement convenience of the operator.

본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법은 거리 측정을 하는 거리 센서 및 카메라를 포함하는 스마트폰을 이용하여 콘크리트 균열 측정 방법에 있어서, 상기 스마트폰과 균열을 측정하고자 하는 콘크리트와의 거리를 측정하고 상기 카메라로 균열 이미지를 촬영하는 단계(S100); 상기 카메라와 콘크리트 표면이 정확히 평행이 되지 않기 때문에 평행 보정을 하는 단계(S200); 촬영한 이미지에 대하여 영상처리기법을 적용하는 단계(S300) 및 상기 콘크리트의 균열 폭과 균열 길이를 결정 및 평가하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Concrete crack measurement method using a smart phone according to the present invention in the concrete crack measurement method using a smart phone including a distance sensor and a camera to measure the distance, the distance between the concrete and the concrete to measure the crack Measuring and taking a crack image with the camera (S100); Performing parallel correction because the camera and the concrete surface are not exactly parallel (S200); And applying the image processing technique to the photographed image (S300) and determining and evaluating the crack width and the crack length of the concrete (S400).

본 발명은 콘크리트 균열 관리 기술의 첨단화를 통한 구조물 유지관리 효율성 향상과 이로 인한 경제적 비용을 감소시키고, 콘크리트 구조물 관련 측정자들이 구조물의 손상을 평가할 때 저비용, 고효율적인 작업 환경을 제공할 수 있는 효과를 보유하고 있다.The present invention has the effect of improving the efficiency of maintenance of the structure and reducing the economic cost through the advanced concrete crack management technology, and providing the low-cost, high-efficiency working environment when measuring the damage of the structure by the measurers of the concrete structure Doing.

도 1은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법의 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법의 실시 예로 균열 폭과 균열 길이 평가의 대상인 콘크리트를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 사용되는 스마트폰의 전면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 사용되는 스마트폰의 후면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 사용되는 스마트폰 어플 화면의 실시 예이다.
도 6은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 적용할 수 있는 영상 처리 기법을 이용한 콘크리트 구조물 균열 폭 평가 방법의 알고리즘이다.
1 is a flow chart of a concrete crack measurement method using a smart phone according to the present invention.
2 shows concrete that is the target of crack width and crack length evaluation as an example of a concrete crack measurement method using a smart phone according to the present invention.
Figure 3 is a front view of the smartphone used in the concrete crack measurement method using a smartphone according to the present invention.
Figure 4 is a rear view of the smartphone used in the concrete crack measurement method using a smartphone according to the present invention.
5 is an embodiment of a smartphone application screen used in the concrete crack measurement method using a smartphone according to the present invention.
6 is an algorithm of a concrete structure crack width estimation method using an image processing method that can be applied to the concrete crack measurement method using a smart phone according to the present invention.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although described with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, this is for easier understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "... 부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When any part of the specification is to "include" any component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. In addition, the terms "... unit", "module", etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. .

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element in between. .

설명에 앞서 본 명세서에는 다수의 양태 및 실시양태가 기술되며, 이들은 단순히 예시적인 것으로서 한정하는 것이 아니다.Prior to the description, a number of aspects and embodiments are described herein, which are merely illustrative and not limiting.

본 명세서를 읽은 후에, 숙련자는 다른 양태 및 실시예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 가능함을 이해할 것이다.After reading this specification, skilled artisans will appreciate that other aspects and embodiments are possible without departing from the scope of the invention.

도 1은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법의 플로우 차트이고, 도 2는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법의 실시 예로 균열 폭과 균열 길이 평가의 대상인 콘크리트를 나타내고, 도 3은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 사용되는 스마트폰의 전면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 사용되는 스마트폰의 후면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 사용되는 스마트폰 어플 화면의 실시 예이고, 도 6은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 적용할 수 있는 영상 처리 기법을 이용한 콘크리트 구조물 균열 폭 평가 방법의 알고리즘이다.1 is a flow chart of a concrete crack measurement method using a smartphone according to the present invention, Figure 2 shows an example of the concrete of the crack width and crack length evaluation of the concrete crack measurement method using a smartphone according to the present invention, 3 is a front view of the smartphone used in the concrete crack measurement method using a smartphone according to the present invention, Figure 4 is a rear view of the smartphone used in the concrete crack measurement method using a smartphone according to the present invention, 5 is an embodiment of a smartphone application screen used in the concrete crack measurement method using a smartphone according to the present invention, Figure 6 is an image processing technique that can be applied to the concrete crack measurement method using a smartphone according to the present invention Algorithm of crack width estimation method for concrete structures using

다음은 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.Next will be described in detail with respect to the concrete crack measurement method using a smart phone according to the present invention with reference to FIGS.

본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법은 거리 측정을 하는 거리 센서 및 카메라를 포함하는 스마트폰을 이용하여 콘크리트 균열 측정 방법에 있어서, 상기 스마트폰과 균열을 측정하고자 하는 콘크리트와의 거리를 측정하고 상기 카메라로 균열 이미지를 촬영하는 단계(S100); 상기 카메라와 콘크리트 표면이 정확히 평행이 되지 않기 때문에 평행 보정을 하는 단계(S200); 촬영한 이미지에 대하여 영상처리기법을 적용하는 단계(S300) 및 상기 콘크리트의 균열 폭과 균열 길이를 결정 및 평가하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Concrete crack measurement method using a smart phone according to the present invention in the concrete crack measurement method using a smart phone including a distance sensor and a camera to measure the distance, the distance between the concrete and the concrete to measure the crack Measuring and taking a crack image with the camera (S100); Performing parallel correction because the camera and the concrete surface are not exactly parallel (S200); And applying the image processing technique to the photographed image (S300) and determining and evaluating the crack width and the crack length of the concrete (S400).

또한, 상기 영상처리기법은 촬영한 영상의 배경에 대한 노이즈를 제거하여 균열을 구분하고, 콘크리트 표면 조도 상태를 고려하여 이진화에 대한 임계값을 지역적 통게값으로 결정하여 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 한다.In addition, the image processing method is characterized by removing the noise on the background of the photographed image to classify the crack, and remove the noise by determining the threshold value for the binarization as the local current value in consideration of the concrete surface roughness state. .

상기 단계(S400)는 균열 이미지에 대한 히스토그램을 이용하여 균열의 폭을 결정하고, 균열 이미지에 대한 레이블링을 통해 균열 길이를 결정하는 것을 특징으로 한다.The step S400 is characterized in that the width of the crack is determined using the histogram for the crack image, and the crack length is determined by labeling the crack image.

본 발명의 목적은 거리 센서와 스마트폰을 이용하여 촬영 거리 및 콘크리트 균열 이미지를 측정하고, 촬영된 이미지에 대하여 영상처리기법(디지털 이미지 프로세싱)을 적용함으로써 균열 폭과 균열 길이를 실시간으로 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to measure the shooting distance and concrete crack image using a distance sensor and a smart phone, and to evaluate the crack width and crack length in real time by applying an image processing technique (digital image processing) to the captured image To provide a way.

균열 폭 및 균열 길이 평가 알고리즘에 대해 좀 더 상세히 설명하자면, 영상처리기법을 이용한 계측 방법은 종래의 센서 및 장비를 이용하는 계측 방법에 비해 경제적이고 효과적인 방법으로 구조물의 동특성 분석 등 여러 분야에 이용될 수 있다. 도 2에서 볼 수 있듯 콘크리트 구조물의 표면에 발생되는 균열을 촬영한 이미지는 콘크리트 표면의 조도와 먼지 등에 의해 균열과 비균열 사이의 구분이 쉽지 않다. 이러한 점을 해결하고자 종래의 영상처리기법에 관한 연구에서는 배경에 대한 노이즈를 제거하여 균열을 구분하는 하는 방법 등이 연구되어 왔다.To describe the crack width and crack length evaluation algorithm in more detail, the measurement method using the image processing technique can be used in various fields such as the analysis of the dynamic characteristics of the structure in an economical and effective way compared to the measurement method using a conventional sensor and equipment. have. As shown in FIG. 2, the image of the crack generated on the surface of the concrete structure is not easily distinguished between the crack and the non-crack by the roughness and dust of the concrete surface. In order to solve this problem, in the conventional image processing technique, a method of classifying cracks by removing noise on a background has been studied.

본 발명에서는 콘크리트 표면 조도 상태를 고려하여 이진화에 대한 임계값을 지역적 통계값으로 결정함으로써 기본적인 노이즈를 제거하고, 균열 이미지에 대한 히스토그램을 이용하여 균열의 폭을 결정하고자 한다. 또한 균열 이미지에 대한 레이블링을 통하여 균열 길이를 결정하고자 한다. OpenCV 라이브러리는 이러한 영상처리기법의 많은 함수들을 제공하고 있으며, 이는 자바 및 안드로이드 플래폼에서 구현될 수 있다.In the present invention, by considering the surface roughness of the concrete to determine the threshold value for the binarization as a regional statistical value to remove the basic noise, and to determine the width of the crack using the histogram for the crack image. In addition, the crack length is determined by labeling the crack image. The OpenCV library provides many functions of this image processing technique, which can be implemented on Java and Android platforms.

다음으로 촬영 거리 측정 모듈에 대해서 좀 더 상세히 설명하자면, 스마트폰을 이용하여 콘크리트 구조물 표면에 발생된 균열의 이미지를 촬영하고, 이에 대한 균열의 폭 및 길이를 평가하기 위해서는 스마트폰 카메라로부터 균열까지의 거리를 알고 있어야 하며, 스마트폰의 카메라와 콘크리트 표면이 정확히 평행이 되지 않기 때문에 이에 대한 보정이 요구된다. 따라서 거리 센서와 아두이노를 이용하여 스마트폰의 촬영 거리를 측정할 수 있는 모듈이 필요하다. 거리 측정 모듈은 메인보드에서 4개의 거리 센서를 제어하며, 측정된 거리는 스마트폰의 어플리케이션에 무선으로 송신된다.Next, the shooting distance measuring module will be described in more detail. Using a smartphone, an image of a crack generated on the surface of a concrete structure is taken, and in order to evaluate the width and length of the crack, the distance from the smartphone camera to the crack is evaluated. You need to know the distance, and correction is required because the smartphone's camera and the concrete surface are not exactly parallel. Therefore, there is a need for a module that can measure the shooting distance of a smartphone using a distance sensor and Arduino. The distance measurement module controls four distance sensors on the motherboard, and the measured distances are wirelessly transmitted to the application of the smartphone.

또한 스마트폰 어플리케이션의 경우, 자바 언어로 개발된 알고리즘은 안드로이드 언어로 포팅되어 스마트폰 어플리케이션에 적용된다. 촬영 거리 측정 모듈로부터 수신된 측정 거리는 스마트폰의 어플리케이션에서 균열 폭 및 균열 길이 평가에 사용된다.In addition, for smartphone applications, algorithms developed in the Java language are ported to the Android language and applied to smartphone applications. The measurement distance received from the shooting distance measuring module is used for the evaluation of the crack width and the crack length in the application of the smartphone.

본 발명은 레이져 또는 초음파 센서와 스마트폰을 이용하여 콘크리트 구조물의 표면 균열 폭과 균열 길이를 실시간으로 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것으로써 이를 위해서 본 발명을 실시할 때 다음과 같은 방법을 권장한다.The present invention provides a method for measuring the surface crack width and crack length of a concrete structure in real time using a laser or an ultrasonic sensor and a smart phone. To this end, the following method is recommended when implementing the present invention. .

OpenCV를 이용한 영상처리기법과 거리 센서 및 아두이노를 이용한 모듈 구성을 하고, 영상처리기법을 균열 이미지에 적용함으로써 균열 폭과 균열 길이를 각각 평가할 수 있는 알고리즘을 적용한다. 이때 스마트폰의 코딩 언어인 안드로이드는 자바 언어에 그 기초를 두고 있으므로 알고리즘의 개발은 자바 언어로 코딩하는 것을 권장한다. 균열 이미지에 대한 영상처리는 OpenCV 라이브러리를 자바 플랫폼에 등록시킴으로써 수행될 수 있으며, 기본적으로 회색 영상 변환과 이진화 과정 등이 적용된다. 이진화 과정에서 필수적인 단계인 임계값의 선택은 종래의 연구에서 이미 각 관련 이론들을 기반으로 오차 분석이 수행된 바 있으며, 본 발명에서는 이러한 오차 분석을 바탕으로 지역적 통계적인 접근 방법을 통하여 임계값을 결정한다. An image processing technique using OpenCV, a module consisting of a distance sensor and Arduino, and an algorithm for evaluating the crack width and crack length by applying the image processing technique to the crack image are applied. Android, the coding language of smartphones, is based on the Java language, so the development of algorithms is recommended to be coded in the Java language. Image processing for the crack image can be performed by registering the OpenCV library to the Java platform. Gray image conversion and binarization processes are basically applied. The threshold selection, which is an essential step in the binarization process, has already been performed in the conventional study based on the relevant theories. In the present invention, the threshold is determined through a regional statistical approach based on the error analysis. do.

또한, 콘크리트 균열 폭의 평가와 관련된 종래의 연구들에서는 배경으로부터 균열만을 검출한 후 직접 픽셀의 개수를 연산한다. 이러한 방법은 현장에서 신속하게 균열 폭을 평가해야하는 상황을 고려해볼 때 적당하지 않다. 따라서 본 발명에서는 균열 폭 측정과 관련하여 먼저 히스토그램 분석을 수행하고, 축 및 축에 대한 최대 픽셀 위치에서 각각 균열 폭을 계산함으로써 균열 폭을 평가한다. 이때 레이저 또는 초음파 센서로부터 측정된 촬영 거리를 기준으로 영상에 대한 픽셀 수와 실제 균열 폭 사이에 축척이 고려된다. 균열 길이 측정과 관련하여 균열 이미지에 대한 레이블링을 수행하여 균열 객체 각각에 대한 균열 길이를 평가한다. 이 단계에서는 통계적 접근에 의한 임계값의 선택이 영상처리기법에 의한 균열 폭 평가에 대해서 신뢰성을 가져야 하며, 영상처리기법에 의한 균열 폭과 균열게이지로 직접 측정한 균열 폭을 비교해볼 때 신뢰할 만한 오차 범위 내 값을 갖도록 한다.In addition, conventional studies related to the evaluation of concrete crack widths calculate the number of pixels directly after detecting only cracks from the background. This method is not suitable given the situation where the crack width must be evaluated quickly in the field. Therefore, in the present invention, the histogram analysis is first performed in connection with the measurement of the crack width, and the crack width is evaluated by calculating the crack width at the maximum pixel position with respect to the axis. At this time, the scale is considered between the number of pixels and the actual crack width of the image based on the photographing distance measured from the laser or the ultrasonic sensor. In connection with the crack length measurement, labeling of the crack image is performed to evaluate the crack length for each crack object. In this step, the selection of the threshold by the statistical approach should be reliable for the evaluation of the crack width by the image processing technique, and it is a reliable error when comparing the crack width by the image processing technique with the crack width measured directly by the crack gauge. Try to have a value in the range.

다음으로 레이저 또는 초음파 센서와 아두이노를 이용하여 스마트폰으로부터 콘크리트 표면까지의 거리를 측정할 수 있는 시스템(어플리케이션)을 적용한다. 센서의 종류는 콘크리트 표면의 조도와 현장 상황을 고려하여 레이저 또는 초음파 센서 등을 여러 상황 별 실험을 통하여 선택한다. 또한, 도 3 내지 도 4와 같이 스마트폰과 센서 및 전원공급장치가 하나의 시스템으로 구성되어 간편하게 휴대할 수 있도록 스마트폰 거치 모듈과 3D 프린터를 이용한 프레임을 적용하여 센서의 정확도가 확보되어야 하고, 전압을 고려하여 촬영 거리 측정 시스템의 안정성을 확인하고 적용하여야 한다.Next, we apply a system (application) that can measure the distance from the smartphone to the concrete surface using a laser or ultrasonic sensor and Arduino. The type of sensor is selected by experimenting with laser or ultrasonic sensor in consideration of the roughness of the concrete surface and the site situation. In addition, as shown in Figures 3 to 4, the smartphone and the sensor and the power supply device is configured as a system to be easily carried by applying a smartphone mounting module and a frame using a 3D printer to ensure the accuracy of the sensor, The stability of the shooting distance measuring system should be checked and applied in consideration of the voltage.

다음으로, 도 5와 같이 스마트폰 어플리케이션을 안드로이드 플랫폼에서 제작하여, 자바 언어로 개발된 알고리즘을 어플리케이션에 적용한다. 또한, 촬영 거리 측정 장치를 접목하여 무선 통신 기능을 구현하고, 디버깅 작업을 통하여 오류를 최소화할 수 있도록 한다. 마지막으로 제작된 프레임에 스마트폰, 센서, 메인보드, 전원공급장치 등을 부착하여 최종 시스템을 구성하고 테스트 과정을 연계한다. 이 단계에서는 3D 프린터로 제작되는 프레임을 여러 수정 작업을 거쳐 간소화시키고, 현장 실험을 통하여 현장 적용성을 검토한다.Next, as shown in FIG. 5, a smartphone application is produced on the Android platform, and an algorithm developed in the Java language is applied to the application. In addition, a wireless communication function is implemented by incorporating a photographing distance measuring device, and errors can be minimized through debugging. Finally, smartphones, sensors, motherboards, power supplies, etc. are attached to the fabricated frame to form the final system and connect the test process. In this step, the frame produced by the 3D printer is simplified through various modifications, and the field applicability is examined through field experiments.

다음은 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법에 적용할 수 있는 콘크리트 구조물 균열 폭 평가 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.Next will be described in detail with respect to the concrete structure crack width evaluation method that can be applied to the concrete crack measurement method using a smart phone according to the present invention with reference to FIG.

콘크리트 구조물의 균열 폭을 평가하는 방법에 있어서, 콘크리트 표면을 카메라로 촬영하는 단계(S10); 촬영한 영상을 회색 영상으로 변환하는 단계(S20); 콘크리트 표면에 의해 상기 촬영한 영상에 생긴 잡음을 제거하고자 Bilateral Blur를 통한 Smoothing을 수행하는 단계(S30); 상기 촬영한 영상에 생긴 그림자 및 조명 반사에 대한 영향을 제거하고자 Adaptive Threshold Gaussian Constant를 적용하는 단계(S40); 상기 Adaptive Threshold Gaussian Constant로 인해 연속된 콘크리트 균열 객체가 분리되는 영향을 보완하기 위한 Closing 연산(Dilation-Erosion)을 적용하는 단계(S50) 및 이진화 및 Closing 연산이 적용된 영상에서 균일 후보 영역을 검출하기 위해 Labeling 알고리즘을 적용하는 단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method for evaluating the crack width of the concrete structure, Step of photographing the concrete surface with a camera (S10); Converting the captured image into a gray image (S20); Performing smoothing through a bilateral blur to remove noise generated in the captured image by the concrete surface (S30); Applying an Adaptive Threshold Gaussian Constant to remove the effects of shadows and light reflections on the captured image (S40); Applying a Closing operation (Dilation-Erosion) to compensate for the effect of separating the continuous concrete crack object due to the Adaptive Threshold Gaussian Constant (S50) and to detect the uniform candidate region in the binarization and Closing operation applied image And applying a labeling algorithm (S60).

또한, 상기 단계(S30)은 Bilateral Blur에 대한 Diameter는 15를 적용하고, 색상과 공간에 대한 표준편차는 40으로 적용할 수 있다.In addition, the step (S30) may apply a diameter of 15 for the bilateral blur, and a standard deviation of 40 for color and space.

그리고, 상기 단계(S40)은 Block Size 7, Constant C 8.0으로 적용할 수 있다.In addition, the step S40 may be applied to Block Size 7, Constant C 8.0.

다음은 Bialateral Blur에 대해 상세히 설명하도록 한다.The following describes the Bialateral Blur in detail.

Bilateral Blur는 경계 보존(edge-preserving) Smoothing이라고 알려져 있는 영상 분석 방법 중의 하나로써, 양방향 필터를 사용하여 Smoothing을 수행한다. Bilateral Blur는 각 픽셀과 주변 요소들로부터 가중 평균(weighted average)을 구하며, 가중치는 두 개의 성분을 갖는다. 하나는 Gaussian Smoothing에서 사용되는 가중치와 동일하고, 나머지 하나는 Gaussian 가중치와 유사하지만, 중심으로부터 거리에 따라 결정되는 값이 아니라 중심 픽셀 값과의 밝기 차이에 의해 결정되는 가중치를 사용한다. 즉, Bilateral Blur는 유사한 픽셀에 대하여 더 큰 가중치를 부여하는 Gaussian Smoothing이라고 간주할 수 있으며, 이는 콘크리트 표면에 대한 점 형태의 잡음 제거에 효과적일 수 있다. Bilateral Blur는 하기의 수학식 1과 같이 정의된다.Bilateral Blur is one of the image analysis methods known as edge-preserving smoothing and performs smoothing using a bidirectional filter. Bilateral Blur obtains a weighted average from each pixel and surrounding elements, and the weight has two components. One is the same as the weight used in Gaussian Smoothing, and the other is similar to the Gaussian weight, but uses the weight determined by the brightness difference from the center pixel value, not the value determined by the distance from the center. In other words, Bilateral Blur can be regarded as Gaussian Smoothing, which gives greater weight to similar pixels, which can be effective for removing point-shaped noise on concrete surfaces. Bilateral Blur is defined as in Equation 1 below.

Figure 112018090146812-pat00001
Figure 112018090146812-pat00001

(수학식 1)(Equation 1)

여기서 f와 h는 입력 영상과 결과 영상이 다중 대역임을 의미하며, k는 Kernel로써 하기 수학식 2와 같이 정의된다.Here, f and h mean that the input image and the resultant image are multi-band, k is defined as Equation 2 as Kernel.

Figure 112018090146812-pat00002
Figure 112018090146812-pat00002

(수학식 2)(Equation 2)

다음은 Adaptive Threshold에 대해 상세히 설명하도록 한다.The following describes the Adaptive Threshold in detail.

Adaptive Threshold는 특정 영역에 대한 주변 픽셀들의 분포를 분석하여 Threshold Value를 결정함으로써 이진화를 수행하는 방법이며, Adaptive Threshold T(x,y)는 특정 영역에 대하여 다른 값을 갖는다. T(x,y)는 각 픽셀 주변 (block size) × (block size)에서 계산된 가중치 평균값에서 지정된 상수를 뺀 값으로 결정된다. Adaptive Threshold 방법은 이미지에 강한 조명 또는 반사가 포함되어 픽셀 값이 점진적으로 변화하는 경우에 유용하며, Adaptive Threshold Mean Constant의 경우 가중치는 모두 동일한 값으로 지정되고, Adaptive Threshold Gaussian Constant의 경우 가중치는 가우시안 함수의 형태로 지정되어 중심 쪽 픽셀에 대한 가중치가 좀 더 크게 부여된다. 본 발명에서는 콘크리트 영상에 대한 얼룩 및 그림자 영향을 제거하기 위하여 Adaptive Threshold Gaussian Constant를 적용하는 것을 권장한다. Adaptive Threshold는 다음과 같이 하기 수학식 3에 따라 연산된다.Adaptive Threshold is a method of performing binarization by analyzing the distribution of surrounding pixels for a specific region and determining a threshold value. Adaptive Threshold T (x, y) has a different value for a specific region. T (x, y) is determined by subtracting a specified constant from a weighted average value calculated at each block size × block size. The Adaptive Threshold method is useful when the pixel values change gradually because the image contains strong lighting or reflections.In the case of the Adaptive Threshold Mean Constant, the weights are all equal, and in the case of the Adaptive Threshold Gaussian Constant, the weights are Gaussian functions. It is specified in the form of to give more weight to the center pixel. In the present invention, it is recommended to apply the Adaptive Threshold Gaussian Constant to remove the stain and shadow effects on the concrete image. Adaptive Threshold is calculated according to Equation 3 below.

Figure 112018090146812-pat00003
Figure 112018090146812-pat00003

(수학식 3)(Equation 3)

다음은 Dilation 연산에 대해 상세히 설명하도록 한다.The following describes the dilation operation in detail.

Dilation 연산은 영상의 일부와 kernel과의 convolution이다. kernel은 template 또는 mask와 유사하며, Dilation 연산은 지역적 최대값을 선택하는 효과가 있다. 특정 영역에 대한 최대 픽셀값은 영상의 일부와 kernel의 연산 영역에서 구해지고, kernel의 고정점 아래에 있는 픽셀값은 이 최대값으로 설정된다. 그 결과 영상의 관심 객체는 확장된다. Dilation 연산은 connected component를 통한 Labeling에 적용될 수 있으며, 하기 수학식 4를 통하여 연산된다.The dilation operation is the convolution of a portion of the image with the kernel. The kernel is similar to a template or mask, and the dilation operation has the effect of selecting a local maximum. The maximum pixel value for a specific region is obtained from part of the image and the kernel's computational domain, and the pixel value below the kernel's fixed point is set to this maximum value. As a result, the object of interest in the image is expanded. The dilation operation may be applied to labeling through the connected component, and is calculated through Equation 4 below.

Figure 112018090146812-pat00004
Figure 112018090146812-pat00004

(수학식 4)(Equation 4)

다음은 Erosion 연산에 대해 상세히 설명하도록 한다.The following describes the Erosion operation in detail.

Erosion 연산은 Dilaton과 반대되는 개념이다. Erosion은 kernel 아래에서 지역적 최소값을 계산한다. Erosion 연산은 영상에서 얼룩 잡음을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 얼룩은 Erosion 연산을 통하여 제거되고, 관심 영역들은 영향을 받지 않고 남아있게 된다. Erosion 연산은 다음과 같이 하기 수학식 5에 따라 연산된다.Erosion operation is the opposite of Dilaton. Erosion calculates the local minimum under the kernel. Erosion operations can be used to remove speckle noise from images. Speckles are removed through the Erosion operation, and the regions of interest remain unaffected. Erosion operation is calculated according to the following equation (5).

Figure 112018090146812-pat00005
Figure 112018090146812-pat00005

(수학식 5)(Equation 5)

이진화 영상에 대한 Labeling은 영상 처리에 대한 많은 분야에서 적용되어 왔다. 입력 영상 에 하나 또는 그 이상의 연결된 요소가 포함되어 있을 때 입력 영상 A와 같은 크기의 행렬 X 0로부터 배경 픽셀 값 0을 검출할 수 있다. 이렇게 검출된 X 0에 대응되는 위치를 제외하고, 입력 영상 A의 각 연결된 요소는 전경 픽셀 값인 이 된다. Labeling 연산은 연결된 요소에 대한 X 0로부터 시작되고, 입력 영상 A의 전 범위에 대해서 연산함으로써 모든 연결된 요소를 찾을 수 있다. Labeling 연산은 다음과 같이 하기 수학식 6에 의해서 연산된다.Labeling for binarized images has been applied in many fields for image processing. When the input image includes one or more connected elements, the background pixel value 0 may be detected from the matrix X 0 having the same size as the input image A. Except for the position corresponding to X 0 thus detected, each connected element of the input image A becomes a foreground pixel value. The labeling operation starts with X 0 for the connected elements and can find all connected elements by operating over the entire range of the input image A. The labeling operation is calculated by the following equation (6).

Figure 112018090146812-pat00006
Figure 112018090146812-pat00007
Figure 112018090146812-pat00006
Figure 112018090146812-pat00007

(수학식 6)(Equation 6)

여기서, B는 연결된 요소 검출에 대한 임의의 구조적 요소이며, 상기 수학식6의 알고리즘은 입력 영상 A의 모든 연결된 요소를 포함하는 X k에 대해서 X k=X k-1이 만족될 때 종료된다.Here, B is any structural element to the associated component is detected, the algorithm of the equation (6) is terminated when about X k containing all the connected elements of an input image A X k = X k-1 is satisfied.

다음은 Labeling 면적비를 이용한 균열 후보 영역 검출하는 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.Next, a method of detecting a crack candidate region using a labeling area ratio will be described in detail.

콘크리트 균열은 발생 원인에 대한 형상과 관련하여 진행 방향을 유지하려는 특성이 있다. 이러한 특성을 고려해볼 때 Labeling된 영역에 대한 면적비를 이용하면 균열과 비균열 영역으로 구분할 수 있다. Labeling된 영역에 대한 면적비는 다음과 같이 하기 수학식 7에 의해 계산될 수 있다.Concrete cracks have a characteristic of maintaining the direction of progress with respect to the shape of the cause of occurrence. Considering these characteristics, the area ratio of the labeled area can be divided into crack and non-cracked area. The area ratio with respect to the labeled area may be calculated by Equation 7 as follows.

Figure 112018090146812-pat00008
Figure 112018090146812-pat00008

(수학식 7)(Equation 7)

여기서, A ob는 Labeling에 의해서 검출된 각 영역의 객체 면적이고, A cb는 각 영역의 직사각형 면적이다. 면적비 F cb는 0에서 1.0 사이의 값을 가질 수 있으며, 일반적으로 독립된 균열의 경우에 그 값은 작아지게 된다.Here, A ob is the object area of each area detected by labeling, and A cb is the rectangular area of each area. The area ratio F cb can have a value between 0 and 1.0, and in general, the value becomes smaller in the case of independent cracks.

다음은 Histogram을 이용한 균열 폭 산정에 대해 상세히 설명하도록 한다.The following describes the crack width estimation using the histogram in detail.

Histogram은 정해진 개수의 축에 축적된 데이터의 단순 합산이다. Histogram은 gradient의 크기와 방향, 색상 등으로부터 추출된 특징들이 나타나는 횟수를 합산한 것이며, 주어진 데이터 분포에 대한 통계적인 그림을 보여준다. Histogram은 일반적으로 원본 데이터보다 낮은 차수로 구성된다. Histogram은 Labeling된 균열 후보 영역에서 x, y축에 대한 균열 픽셀 빈도수를 도 1 내지 도 2와 같이 나타낼 수 있다. 도 1 및 도 2에서 각 축에 대한 Histogram 빈도 최대값과 그 위치는 도 3과 하기 수학식 8을 이용하여 균열 폭 평가에 사용될 수 있다.Histogram is a simple summation of data accumulated on a fixed number of axes. Histogram is the sum of the number of features that appear from the size, direction, and color of a gradient, and shows a statistical plot of a given data distribution. Histograms generally consist of orders of magnitude lower than the original data. The histogram may indicate crack pixel frequencies on the x and y axes in the labeled crack candidate region as shown in FIGS. 1 and 2. In FIG. 1 and FIG. 2, the maximum Histogram frequency and its position for each axis may be used for crack width evaluation using FIG. 3 and Equation 8 below.

Figure 112018090146812-pat00009
,
Figure 112018090146812-pat00010
,
Figure 112018090146812-pat00011
Figure 112018090146812-pat00009
,
Figure 112018090146812-pat00010
,
Figure 112018090146812-pat00011

(수학식 8)(Equation 8)

여기서, w는 각 균열 후보 영역에 대한 최대 균열 폭이며, w1과 w2는 x축과 y축 기준 Histogram 최대 빈도수에 대한 균열 폭이다. Δx1은 x축 기준 최대 빈도수이며, Δy1은 Δx1 위치에서의 y축 빈도수이다. Δy2는 y축 기준 최대 빈도수이며, Δx2는 Δy2 위치에서의 x축 빈도수이다.Where w is the maximum crack width for each crack candidate region and w 1 and w 2 are the crack widths for the histogram maximum frequency on the x and y axes. Δx 1 is the maximum frequency based on the x-axis, and Δy 1 is the y-axis frequency at the Δx 1 position. Δy 2 is the maximum frequency based on the y-axis, and Δx 2 is the x-axis frequency at the Δy 2 position.

최근 국내의 잦은 지진으로 인하여 콘크리트 구조물의 손상 사례가 증가하고 있으며, 이러한 지진피해로 인하여 콘크리트 구조물의 균열 손상은 사회적 문제가 되고 있다. 따라서 영상처리기법을 이용하여 균열 폭 및 길이를 평가할 수 있는 알고리즘의 개발과 균열 측정 시스템의 개발은 그 중요성이 더욱 가중되고 있다.Recently, the number of damage to concrete structures is increasing due to frequent earthquakes in Korea, and the crack damage of concrete structures has become a social problem due to such earthquake damage. Therefore, the development of an algorithm that can evaluate crack width and length using an image processing technique and the development of a crack measurement system are becoming more important.

본 발명은 균열 폭 및 균열 길이 측정에 대한 첨단 핵심기술 개발과 지적재산권 확보에 관한 것으로, 이러한 균열 측정 장치 기술 개발로 일반인도 쉽게 균열을 측정할 수 있게 됨으로써 지진피해 등에 의한 불안감을 일부 해소시킬 수 있다. 균열 측정에 대한 정확성 향상으로 콘크리트 구조물에 대한 국가 재난 방지 계획 및 관리 기술이 향상될 수 있으며, 첨단기술 융복합에 의한 균열 계측 및 운영기술 개발로 유관 분야 산업의 활성화를 유도할 수 있다. 또한, 콘크리트 균열 관리 기술의 첨단화를 통한 구조물 유지관리 효율성 향상과 이로 인한 경제적 비용을 감소시킬 수 있다. 이러한 기술은 균열 폭 측정 표준화 및 통합 DB에 연동한 실시간 균열 측정 자료 제공을 통하여 국토교통부 및 행정안전부 등 국가 재난 시설물 관리 사업에 핵심 장비로서 활용될 수 있으며, 구조물 안전진단 관련 업체와 콘크리트 구조물 관련 측정자들이 구조물의 손상을 평가할 때 저비용, 고효율적인 작업 환경을 제공할 것이다. The present invention relates to the development of advanced core technology and to secure intellectual property rights for the measurement of crack width and crack length, and by the development of such a crack measuring device technology, the general public can easily measure cracks, thereby relieving some of the anxiety caused by earthquake damage. have. Improved accuracy of crack measurement can improve national disaster prevention planning and management techniques for concrete structures, and can lead to the activation of related industries by developing crack measurement and operation technology by high-tech convergence. In addition, by improving the concrete crack management technology, it is possible to improve the efficiency of structural maintenance and thereby reduce the economic cost. These technologies can be utilized as core equipment in national disaster facility management projects such as the Ministry of Land, Infrastructure and Transport and the Ministry of Public Administration and Security by providing real-time crack measurement data linked to the standardization of crack width measurement and integrated DB. They will provide a low cost, high efficiency working environment when assessing damage to structures.

이상 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to the drawings according to an embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (3)

거리 측정을 하는 거리 센서 및 카메라를 포함하는 스마트폰을 이용하여 콘크리트 균열 측정 방법에 있어서,
상기 스마트폰과 균열을 측정하고자 하는 콘크리트와의 거리를 측정하고 상기 카메라로 균열 이미지를 촬영하는 단계(S100);
상기 카메라와 콘크리트 표면이 정확히 평행이 되지 않기 때문에 평행 보정을 하는 단계(S200);
촬영한 이미지에 대하여 영상처리기법을 적용하는 단계(S300) 및
상기 콘크리트의 균열 폭과 균열 길이를 결정 및 평가하는 단계(S400)를 포함하고,
상기 영상처리기법은 촬영한 영상의 배경에 대한 노이즈를 제거하여 균열을 구분하고, 콘크리트 표면 조도 상태를 고려하여 이진화에 대한 임계값을 지역적 통게값으로 결정하여 노이즈를 제거하고,
상기 단계(S400)는,
균열 이미지에 대한 히스토그램을 이용하여 균열의 폭을 결정하고, 균열 이미지에 대한 레이블링을 통해 균열 길이를 결정하고,
상기 단계(S400)에서 상기 콘크리트의 균열 폭을 평가하는 방법은,
콘크리트 표면을 카메라로 촬영하는 단계(S10); 촬영한 영상을 회색 영상으로 변환하는 단계(S20); 콘크리트 표면에 의해 상기 촬영한 영상에 생긴 잡음을 제거하고자 Bilateral Blur를 통한 Smoothing을 수행하는 단계(S30); 상기 촬영한 영상에 생긴 그림자 및 조명 반사에 대한 영향을 제거하고자 Adaptive Threshold Gaussian Constant를 적용하는 단계(S40); 상기 Adaptive Threshold Gaussian Constant로 인해 연속된 콘크리트 균열 객체가 분리되는 영향을 보완하기 위한 Closing 연산(Dilation-Erosion)을 적용하는 단계(S50) 및 이진화 및 Closing 연산이 적용된 영상에서 균일 후보 영역을 검출하기 위해 Labeling 알고리즘을 적용하는 단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 콘크리트 균열 측정 방법.
In the concrete crack measurement method using a smart phone comprising a distance sensor and a camera to measure the distance,
Measuring a distance between the smartphone and concrete to measure cracks and taking a crack image with the camera (S100);
Performing parallel correction because the camera and the concrete surface are not exactly parallel (S200);
Applying an image processing technique to the captured image (S300) and
Determining and evaluating the crack width and crack length of the concrete (S400),
The image processing technique is to remove the noise on the background of the photographed image to classify the crack, and to determine the threshold value for the binarization as a local communication value in consideration of the concrete surface roughness state, to remove the noise,
The step (S400),
Use the histogram for the crack image to determine the width of the crack, labeling the crack image to determine the crack length,
Method for evaluating the crack width of the concrete in the step (S400),
Photographing the concrete surface with a camera (S10); Converting the captured image into a gray image (S20); Performing smoothing through a bilateral blur to remove noise generated in the captured image by the concrete surface (S30); Applying an Adaptive Threshold Gaussian Constant to remove the effects of shadows and light reflections on the captured image (S40); Applying a Closing operation (Dilation-Erosion) to compensate for the effect of separating the continuous concrete crack object due to the Adaptive Threshold Gaussian Constant (S50) and to detect the uniform candidate region in the binarization and Closing operation applied image Concrete crack measurement method using a smartphone comprising a step of applying a labeling algorithm (S60).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7051981B1 (en) 2020-11-12 2022-04-11 日本工営株式会社 Rhagades measurement support device and its method
WO2023249315A1 (en) * 2022-06-23 2023-12-28 주식회사 케이에너지시스템 Method and device for detecting cracks using image sensor
KR102663143B1 (en) 2023-11-28 2024-05-03 주식회사 지음건축디자인 Distance between objects, length distortion correction and drawing system through image analysis

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040020261A (en) * 2002-08-30 2004-03-09 한창수 Apparatus for detecting crack in structure by input an image and method of the same
KR100765047B1 (en) * 2006-04-06 2007-10-09 사단법인 한국콘크리트학회 Portable concrete surface crack detecting apparatus with image processing and method thereof
KR100826153B1 (en) * 2006-11-29 2008-04-30 한국표준과학연구원 Width measurement method of the crack by using the depth value in histogram of image
KR101316451B1 (en) 2012-10-18 2013-10-08 현대건설주식회사 Concrete surface crack detecting apparatus, detecting method, smart phone and public computer
KR101501120B1 (en) 2014-05-20 2015-03-18 조선대학교산학협력단 Crack detection apparatus and mehtod
KR20170040983A (en) * 2015-10-06 2017-04-14 한양대학교 산학협력단 Method and apparatus of image denoising using multi-scale block region detection
KR101806272B1 (en) 2017-07-10 2018-01-10 주식회사 태강이앤아이 Concrete Crack Detection Device on Building Roof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040020261A (en) * 2002-08-30 2004-03-09 한창수 Apparatus for detecting crack in structure by input an image and method of the same
KR100765047B1 (en) * 2006-04-06 2007-10-09 사단법인 한국콘크리트학회 Portable concrete surface crack detecting apparatus with image processing and method thereof
KR100826153B1 (en) * 2006-11-29 2008-04-30 한국표준과학연구원 Width measurement method of the crack by using the depth value in histogram of image
KR101316451B1 (en) 2012-10-18 2013-10-08 현대건설주식회사 Concrete surface crack detecting apparatus, detecting method, smart phone and public computer
KR101501120B1 (en) 2014-05-20 2015-03-18 조선대학교산학협력단 Crack detection apparatus and mehtod
KR20170040983A (en) * 2015-10-06 2017-04-14 한양대학교 산학협력단 Method and apparatus of image denoising using multi-scale block region detection
KR101806272B1 (en) 2017-07-10 2018-01-10 주식회사 태강이앤아이 Concrete Crack Detection Device on Building Roof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7051981B1 (en) 2020-11-12 2022-04-11 日本工営株式会社 Rhagades measurement support device and its method
JP2022077627A (en) * 2020-11-12 2022-05-24 日本工営株式会社 Crack measurement support device and method for the same
WO2023249315A1 (en) * 2022-06-23 2023-12-28 주식회사 케이에너지시스템 Method and device for detecting cracks using image sensor
KR102663143B1 (en) 2023-11-28 2024-05-03 주식회사 지음건축디자인 Distance between objects, length distortion correction and drawing system through image analysis

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