KR102075630B1 - 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체 - Google Patents

표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균열의 변화를 실시간으로 파악하고, 그 정량적 지표를 산출하여 전산망을 통해 송수신하고, 균열에 대한 실시간 분석을 하여 균열로 인한 사건/사고 발생시 신속한 대응하는, 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체에 관한 것으로서, (a) 검사대상을 촬영한 검사대상 이미지를 획득하는 단계; (b) 상기 검사대상 이미지에서 제1 및 제2 척도마커를 인식하는 단계; (c) 인식된 제1 및 제2 척도마커 중 적어도 하나를 디코딩하여 마커의 식별정보를 추출하는 단계; 및 (d) 상기 제1 척도마커를 기준으로 상기 제2 척도마커의 변위를 구하여, 균열의 변화를 산출하는 단계를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 방법 및 그 기록매체에 의하면, 마커를 균열 양쪽에 설치하고 그 표면을 촬영하여 표면에 형성된 균열 변화를 측정함으로써, 왜곡된 영상이 촬영되더라도 이미지를 보정하고 마커의 크기와 이미지 화소와의 관계를 통하여 균열의 변화를 정확하게 측정할 수 있다.

Description

표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체 { A measuring method for detecting cracks on the structure surface and the recording medium thereof }
본 발명은 균열의 변화를 파악하고, 그 정량적 지표를 산출하여 전산망을 통해 송수신하고, 균열에 대한 실시간 분석을 하여 균열로 인한 사건/사고 발생시 신속히 대응하는, 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 균열의 변화를 측정하되, 표면에 생성된 균열 양쪽에 2개의 표적을 설치하거나 기존에 설치되어 있는 크랙진행 측정기 양쪽 위에 2개의 표적을 설치하고, 해당 표적을 영상으로 촬영하고, 촬영한 영상을 정사 보정하여 균열의 X축, Y축, Z축, 회전각의 변화 크기를 측정하는, 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로 '시설물 안전관리에 관한 특별법'에 따른 현행 1종 시설물의 유지관리 방안에는 3년에 1회 이상으로 실시하는 정밀점검과, 완공 후 10년이 경과한 1종 시설물로 5년에 1회 이상으로 실시하는 정밀안전진단이 있다.
상기 정밀점검은 계획된 정기적 점검으로 시설물의 현 상태를 정확히 판단하고, 최초 또는 이전에 기록된 상태로부터의 변화를 확인하며, 구조물이 현재의 사용요건을 계속 만족시키고 있는지 확인하기 위한 점검이다. 그리고 상기 정밀안전진단은 정밀점검 과정을 통해서는 쉽게 발견하지 못하는 결함부위를 발견하기 위하여 행해지는 정밀한 육안검사 및 측정장비에 의한 측정을 포함하는 근접점검이다.
상기와 같은 정밀점검 및 정밀안전진단을 통한 산업기간 시설물의 유지관리에 있어서, 중요한 손상에 대한 점검 방법으로 일반적으로 균열점검을 실시한다. 이러한 균열 점검을 위하여, 종래에는 점검자가 야장과 균열폭 측정자 또는 균열경을 휴대하고 현장으로 접근하여 균열폭을 아날로그 방식으로 측정하고, 그 결과를 야장에 기입하는 방식으로 진행한다. 따라서 점검자의 객관적인 판단이 개입되어 체계적이고 객관적인 데이터 확보에 어려움이 있었다. 또한, 균열 폭 측정자 또는 균열경을 이용한 측정은 일일이 균열을 육안으로 확인해야 하기 때문에 시간과 인력이 많이 소요되는 단점이 있었다. 그러므로, 현장 작업시 많은 어려움이 있음은 물론 동일한 손상에 대해서도 숙련자(전문가) 또는 비숙련자(비전문가)의 주관적인 판단으로 인해 야장이나 보고서에 상이한 결과가 기록될 수 있고, 이로 인해, 서로 다른 대책이 수립될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 균열의 진전 등 장기적인 거동특성을 측정하기 위하여 종래에는 균열팁을 설치한 후 주기적으로 점검자가 현장에서 균열팁의 변동량을 측정하였다. 또는, 균열게이지를 부착한 후 인근에 데이터로거를 설치하거나, 주기적으로 데이터로거를 점검자가 휴대하여 측정하는 방식을 취하였다. 그러나 균열팁의 설치 또는 균열게이지 부착에 의한 주기적인 측정방식은 급격한 손상에 효과적으로 대비할 수 없으며, 균열게이지 설치 및 인근의 데이터로거 설치는 시설투자비가 매우 고가인 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 카메라로 균열 부위를 촬영하고 촬영된 영상을 분석하여 균열의 위치 및 그 크기를 연산하는 기술들이 제시되고 있다. 예를 들어, 콘크리트 표면 등 검사 대상에 척도부재를 부착한 후, 검사대상을 카메라로 촬영하고, 촬영된 영상에서 균열을 검출하고, 척도부재의 실제 크기와 영상 크기를 비교하여 검출된 균열 폭을 계산하는 기술이 제시되고 있다[특허문헌 1,2]. 또한, 척도부재를 부착하지 않고 카메라에서 검사대상 까지의 거리를 측정하여 촬영 영상에서 균열 길이를 산출하는 기술도 제시되고 있다[특허문헌 3].
그러나 상기 선행기술들은 하나의 일체로 구성된 척도부재를 이용하기 때문에, 측정시에 척도부재를 부착해야 된다. 즉, 척도부재를 계속 부착시켜 놓으면, 균열이 계속 진행되어 척도부재의 위치도 변경되거나 척도부재의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 균열의 변화를 정확하게 측정할 수 없다는 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제10-1316451호(2013.10.08.공고) 한국등록특허공보 제10-1764640호(2017.08.07.공고) 한국등록특허공보 제10-0765047호(2007.10.09.공고)
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 균열의 변화를 측정하되, 표면에 생성된 균열 양쪽에 2개의 표적을 설치하거나 기존에 설치되어 있는 크랙진행 측정기 양쪽 위에 2개의 표적을 설치하고, 해당 표적을 영상으로 촬영하고, 촬영한 영상을 정사 보정하여 균열의 X축, Y축, Z축, 회전각의 변화 크기를 측정하는, 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법에 관한 것으로서, (a) 검사대상을 촬영한 검사대상 이미지를 획득하는 단계; (b) 상기 검사대상 이미지에서 적어도 하나 이상의 선분을 포함하는 제1척도마커 및 제2 척도마커를 인식하는 단계; (c) 인식된 상기 제1척도마커 및 상기 제2척도마커를 디코딩하여 상기 제1척도마커의 식별정보 및 상기 제2척도마커의 식별정보를 추출하는 단계; 및 (d) 상기 제1 척도마커를 기준으로 상기 제2 척도마커의 변위를 구하여, 균열의 X축, Y축, Z축, 회전각 중 적어도 하나 이상의 변화를 산출하는 단계를 포함하고, 상기 제1척도마커 및 상기 제2척도마커는 하나의 쌍으로 부착되고, 상기 검사대상의 균열의 양 측에 부착되며, 상기 제1척도마커의 실제 크기는 상기 제1척도마커로부터 디코딩하여 획득하고, 상기 제2척도마커의 실제 크기는 상기 제2척도마커로부터 디코딩하여 획득하며, 상기 제1척도마커 및 제2척도마커의 실제 크기와 상기 검사대상 이미지에서의 상기 제1척도마커 및 제2척도마커의 영상 크기를 비교하여 상기 검사대상 이미지에서의 단위 크기의 실제 크기를 알 수 있고, 상기 (d) 단계는, 상기 검사대상 이미지(이하 해당 이미지)의 제1 척도마커가 직전 또는 최초에 획득된 검사대상 이미지(이하 기준 이미지)의 제1 척도마커가 일치하도록 상기 해당 이미지를 보정하는 단계; 제1척도마커가 일치하도록 상기 해당 이미지와 상기 기준 이미지를 겹쳤을 때 상기 기준 이미지의 제2척도마커에 대하여 상기 해당 이미지의 제2척도마커의 회전각과 X축, Y축의 변위를 산출하고, 산출된 X축, Y축의 변위와 회전각을 상기 균열의 X축, Y축 및 회전량의 변화로 추정하는 단계; 및 제1척도마커가 일치하도록 상기 해당 이미지와 상기 기준 이미지를 겹쳤을 때 상기 기준 이미지의 제2척도마커에 대하여 상기 해당 이미지의 제2척도마커의 선분 크기의 변위를 산출하고, 산출된 제2척도마커의 선분 크기의 변위를 상기 균열의 Z축의 변위로 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법에 있어서, 상기 제1 및 제2 척도마커는 동일한 크기이고 하나의 쌍으로 부착되고, 상기 검사대상의 균열의 양 측에 부착되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법에 있어서, 상기 제1 척도마커의 윗변과 아랫변이 각각 제2 척도마커의 윗변과 아랫변과 가능한 직선 상에 위치하도록 부착되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법에 있어서, 상기 제1 및 제2 척도마커는 정사각형으로 구성되고, 그 내부에는 QR코드 또는 2차원 코드로 인쇄되고, 코드 내에는 아이디를 포함하는 마커의 식별정보가 인코딩되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법에 있어서, 상기 척도마커의 실제 크기는 사전에 저장되어 있거나, 적어도 하나의 척도마커로부터 디코딩하여 획득되는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법에 있어서, 상기 (d)단계에서, 상기 검사대상 이미지(이하 해당 이미지)의 제1 척도마커가 직전 또는 최초에 획득된 검사대상 이미지(이하 기준 이미지)의 제1 척도마커가 일치하도록, 상기 해당 이미지를 보정하고, 제1 척도마커가 일치하도록 상기 해당 이미지와 상기 기준 이미지를 겹쳤을 때, 상기 기준 이미지의 제2 척도마커에 대하여 상기 해당 이미지의 제2 척도마커의 회전각과 위치 변화를 산출하고, 산출된 회전각과 변위를 상기 균열의 변화로 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체에 의하면, 마커를 균열 양쪽에 설치하고 그 표면을 촬영하여 표면에 형성된 균열 변화를 측정함으로써, 왜곡된 영상이 촬영되더라도 이미지를 보정하고 마커의 크기와 이미지 화소와의 관계를 통하여 균열의 변화를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체에 의하면, 기존의 크랙진행측정기가 설치된 경우에도 그 양쪽 위에 마커를 설치하여 측정함으로써, 이미지를 통한 측정 결과 값과 크랙진행측정기를 통한 측정 결과 값을 서로 비교하여 보다 정확한 결과 값을 추정할 수 있는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체에 의하면, X축, Y축, 회전량의 3가지 유형으로 균열 변화를 측정함으로써, 해당 균열이 어떻게 변화되고 있는지 정확하게 파악할 수 있는 효과가 얻어진다. 또한, 기준마커와 비교가 되는 마커의 선분 크기를 측정하여 Z축의 변위를 파악할 수 있는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체에 의하면, 검사 대상에 대한 균열 정보를 저장하여, 동일 검사 대상에 추후 검사시 저장된 균열 정보와 비교함으로써, 균열의 진전을 모니터링 할 수 있는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템에 대한 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 단말(30)의 구성에 대한 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법을 설명하는 흐름도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 검사대상에 척도마커를 부착한 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 검사대상 이미지에서 척도마커의 윤곽선을 검출하는 과정을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 촬영된 척도마커 이미지에 대한 예시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 보정된 척도마커 이미지에 대한 예시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 척도마커의 변위를 산출하는 것을 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 척도마커 설치틀에 대한 구성도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 2쌍의 척도마커를 크랙진행측정기 위에 부착한 상태를 나타낸 예시도.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.
또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템의 구성에 대하여 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한다. 도 1a는 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템의 제1 예를 나타내고, 도 1b는 제2 예를 나타내고 있다.
도 1a에서 보는 바와 같이, 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템의 일례는 콘크리트 표면 등 검사대상(10)에서 발생한 균열(11)의 양 측에 부착되는 척도 마커(20), 카메라(미도시)가 구비되는 스마트 단말(30), 및 스마트 단말(30) 상에 설치되어 촬영된 영상으로부터 균열의 변화를 산출하는 측정 시스템(40)으로 구성된다.
먼저, 척도 마커(20)는 정사각형 또는 직사각형으로 구성된 마커이다. 정사각형 또는 직사각형 외에도 원 등 다른 도형 형태로 구성될 수도 있다. 바람직하게는, 정사각형의 QR코드 등 2차원 코드로 구성된다. QR코드 등 2차원 코드 내에는 마커의 아이디 등 식별정보가 기록될 수 있다. 또한, 마커의 아이디 외에도 마커의 크기도 기록될 수 있다.
특히, 마커를 이용한 변위 측정에 있어서, 촬영 표면이 균열의 표면과 평행하지 않은 경우, 이미지 왜곡으로 인한 변위 오차가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 정사각형 모양의 마커를 사용함으로써 크랙의 경사사진을 정사사진으로 보정할 수 있으며, 이를 통하여 정확한 크랙의 변화를 파악할 수 있다.
또한, 척도 마커(20)는 2차원 코드 외에도 그 내부에 격자 형태로 구성될 수도 있다. 즉, 카메라 캘리브레이션을 하기 위한 격자 형태의 체크 무늬 등 척도를 잴 수 있는 여러 가지 형태를 모두 적용할 수 있다.
척도마커(20)는 알루미늄 또는 적정 강도가 확보되는 재질로 이루어진 시트로서, 양면 테이프나 접착제 등에 의해 측정하고자하는 검사 대상(10)에 부착된다. 검사대상(10)은 콘크리트의 표면으로서, 균열(11)이 발생한 대상이다.
다음으로, 스마트 단말(30)은 스마트폰, 패블릿, 태블릿, 노트북 등 카메라와 컴퓨팅 기능을 구비한 단말로서, 모바일 어플리케이션(또는 어플, 앱)이 설치될 수 있는 단말이다.
도 2에서 보는 바와 같이, 스마트 단말(30)은 촬영 기능을 구비한 카메라(31), 화면을 표시하는 디스플레이(32), 명령이나 데이터를 입력받는 입력부(33), 데이터를 송수신하는 통신부(34), 이들을 제어하는 제어부(35) 등으로 구성된다.
즉, 사용자는 스마트 단말(30)의 카메라(31)를 이용하여, 균열(11)이 발생한 콘크리트 표면(10)을 촬영하여, 표면 영상을 획득할 수 있다.
한편, 스마트 단말(30)은 스마트폰 등 일반 단말 외에도 측정 분석만을 전용으로 수행하는 전용 모바일 단말로 구현될 수도 있다.
다음으로, 측정 시스템(40)은 스마트 단말(30)에 설치되는 모바일 어플리케이션(또는 어플, 앱)으로서, 카메라(31)를 통해 표면 영상을 획득하고, 획득된 영상으로부터 균열의 변화를 산출하는 프로그램 시스템이다.
측정 시스템(40)은 척도마커(20)의 실제 크기를 사전에 저장하거나, 척도마커(20)의 코드를 읽어 척도마커(20)의 실제 크기를 획득한다.
측정 시스템(40)은 척도마커(20)의 실제 크기와 촬영된 표면 영상에서의 척도마커(20')의 영상 크기를 비교하여, 촬영된 표면 영상에서 화소 하나의 실제 크기를 계산할 수 있다. 즉, 측정 시스템(40)은 카메라(31)에서 촬영된 표면 영상에서 두 마커의 상대적 위치를 비교하여 균열 변화를 계산한다.
또한, 측정 시스템(40)은 스마트 단말(30)의 디스플레이(32) 상에서 촬영된 표면 영상과, 영역 선택 툴, 저장 툴, 균열정보 표시영역, 화소크기 표시영역 등을 표시할 수 있다. 상기 영역 선택 툴은 촬영된 영상 중에서 측정자가 측정하고자 하는 영역을 선택하기 위한 영역을 표시하거나, 상기 영역의 위치 및 크기를 조절하기 위해 이용하는 툴(tool) 등을 제공할 수 있다. 상기 저장 툴은, 측정자가 상기 촬영된 영상과 계산된 균열 정보를 저장하기 위해 이용하는 툴 등을 제공할 수 있다. 상기 균열정보 표시부는 계산된 균열 정보를 나타낼 수 있다.
또한, 이에 한정되지 않고, 측정 시스템(40)은 촬영 날짜와 시간 등을 기록하거나 표시할 수 있고, 측정자로부터 터치스크린 등 입력부(33)를 통해 메모를 입력받아 기록하는 메모 기능을 제공할 수 있다.
도 1b에서 보는 바와 같이, 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템의 다른 예는 콘크리트 표면 등 검사대상(10)에서 발생한 균열(11)의 양 측에 부착되는 척도 마커(20), 검사대상(10)이 있는 현장에 설치되는 카메라(31), 카메라(31)로부터 원격에서 촬영된 표면 영상을 수신하여 균열의 변화를 산출하는 측정 시스템(40)으로 구성될 수 있다.
즉, 현장에 CCTV 등 카메라(31)를 고정 설치하고, 카메라(31)는 검사대상(10)을 촬영하여, 촬영된 표면 영상을 통신기능을 이용하여 원격에 위치한 원격 서버(50)에 전송할 수 있다. 원격 서버(50)에 설치된 측정 시스템(40)에서 표면 영상을 분석하여, 균열의 변화를 산출할 수 있다.
바람직하게는, 카메라(31)는 PTZ 카메라(Pan-Tilt-Zoom Camera)로서, 현장에 설치되어 다수의 검사대상(10)을 측정하여, 측정된 표면 영상을 원격서버(50)에 전송한다. 특히, PTZ 카메라는 프리셋 설정 기능을 구비하여, 사전에 측정위치, 측정범위, 측정 간격 등을 설정하고 복수의 검사대상(10)을 정기적으로 측정하도록 제어한다.
한편, 본 발명을 실시하기 위한 전체 시스템은 스마트 단말(30)을 클라이언트로, 원격서버(50)를 서버로 구성하여, 서버-클라이언트 시스템으로도 구현될 수 있다. 즉, 스마트 단말(30)에서 검사대상(10)을 촬영하여, 촬영된 영상을 원격 서버(50)에 전송하면, 원격서버(50)에서 균열의 변화를 분석할 수 있다. 또는, 스마트 단말(30)에서 검사대상(10)을 촬영하고 촬영된 영상에서 균열의 변화를 산출하고, 원격서버(50)에서는 해당 검사대상(10)에 대한 과거 분석 데이터를 보관하고 촬영된 영상에서의 분석결과와 과거 분석결과를 대비하여, 균열의 변화를 분석하는 작업을 수행할 수 있다. 또는, 스마트 단말(30)에서 검사대상(10)을 촬영하고 모든 분석을 수행하고, 그 결과만 원격 서버(50)에서 저장하여 보관할 수 있다. 즉, 서버-클라이언트의 구축 방법에 따라 다양한 형태로 촬영 및 분석 기능을 분담하여 구현될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법을 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3에서 보는 바와 같이, 먼저, 검사 대상인 콘크리트 표면에 척도마커(20)를 부착한다(S10). 이때, 척도마커(20)는 촬영하고자 하는 범위 내에 부착하여, 촬영된 영상에 균열과 함께 나타나도록 한다.
특히, 도 4와 같이, 척도마커(20)는 2개가 하나의 쌍으로 부착되고, 균열(11)의 양 측에 부착된다. 이때, 균열(11)의 한 측에 부착된 척도마커(20)를 제1 척도마커(20a)라 하고, 다른 한 측에 부착된 척도마커(20)를 제2 척도마커(20b)라 부르기로 한다.
바람직하게는, 제1 및 제2 척도마커(20a, 20b)는 서로 나란히 평행이 되도록 부착된다. 즉, 제1 척도마커(20a)의 윗변과 아랫변이 각각 제2 척도마커(20b)의 윗변과 아랫변과 직선상에 위치하도록 부착시킨다.
이때, 제1 및 제2 척도마커(20a, 20b)를 동일 선상에 평행하도록 부착하기 위하여, 마커 설치틀(101)을 이용할 수 있다. 마커 설치틀(101)은 후에 구체적으로 설명한다.
다음으로, 카메라(31)에 의해 촬영된 검사대상 이미지를 획득한다(S20). 즉, 제1 및 제2 척도마커(20a, 20b)가 부착된 검사대상(즉, 콘크리트 표면 등)을 카메라(31)로 촬영하여, 검사대상 이미지를 획득한다.
앞서 설명한 바와 같이, 카메라(31)는 스마트폰 등 스마트 단말(30)에 내장된 카메라로서, 사용자는 스마트 단말(30)을 통해 검사대상을 촬영할 수 있다. 즉, 스마트 단말(30)에 설치된 균열 측정 애플리케이션 프로그램, 즉, 측정 시스템(40)을 실행한 후 촬영하는 것도 가능하고, 촬영한 후 측정 시스템(40)을 실행하여 촬영된 영상을 불러들이는 것도 물론 가능하다.
또는, 검사대상이 있는 현장에 설치된 CCTV, PTZ 카메라 등에 의해 촬영될 수도 있다. 이때, 촬영된 검사대상 이미지는 카메라(31)에서 원격 서버(50) 등으로 전송되어, 원격서버(50)에 설치되어 구비된 측정 시스템(40)이 해당 검사대상 이미지를 획득한다.
바람직하게는, 획득된 검사대상 이미지에 대하여 전처리 과정을 수행한다.
즉, 마커를 이용한 변위 측정에 있어서, 촬영 표면이 균열의 표면과 평행하지 않은 경우, 이미지 왜곡으로 인한 변위 오차가 발생할 수 있다. 정사각형 모양의 척도마커(20)를 사용함으로써 균열의 경사사진을 정사사진으로 보정한다. 즉, 가로 길이와 세로 길이가 동일하도록, 검사대상 이미지를 보정한다. 이를 통하여 정확한 균열의 변화를 파악할 수 있다.
다음으로, 획득된 검사대상 이미지에서 제1 및 제2 척도마커(20a,20b)를 인식한다(S30).
구체적으로, 도 5와 같이, 측정 시스템(40)은 검사대상 이미지에서 척도마커(20a,20b)의 외곽선(21)을 추출하고, 외곽선(21)으로 형성된 박스 내의 영역을 척도마커로서 인식한다.
앞서 설명한 바와 같이, 척도마커(20)는 QR코드 등 2차원 코드로 구성된다. 따라서 QR코드 등 2차원 코드를 촬영하여, 촬영된 이미지로부터 2차원 코드를 인식하는 종래 기술을 이용할 수 있다. 이러한 기술은 당업자에게 당연한 기술이므로 구체적인 설명은 생략한다.
다음으로, 인식된 척도마커(20)로부터 식별정보(마커 아이디 등)나 마커의 크기 등을 추출한다(S40).
척도마커(20)는 QR코드 등 2차원 코드로 구성되며, 해당 코드 내에는 데이터가 코드화 되어 저장될 수 있다. 바람직하게는, 척도마커(20)에는 마커의 아이디 등 식별정보나, 마커의 크기(또는 마커의 실제 크기)가 기록된다.
측정 시스템(40)은 인식된 척도마커(20)를 디코딩하여, 마커 아이디 등 식별정보를 추출한다. 또한, 마커의 실제 크기를 추출할 수 있다. 마커의 실제 크기는 사전에 저장된다. 즉, 마커 아이디에 대응되는 마커의 실제 크기 데이터가 사전에 저장되고, 이를 읽어와서 해당 마커의 실제 크기를 가져온다.
한편, 제1 및 제2 척도마커(20a,20b)는 동일한 코드가 저장되고, 두 마커 중 하나를 선택하여 디코딩한다.
다음으로, 제1 척도마커를 기준으로 제2 척도마커의 변위를 구하여, 균열의 변화를 산출한다(S50).
먼저, 현재 검사대상 이미지(이하 현재 이미지)의 제1 척도마커가 기준 이미지(또는 최초 또는 직전에 촬영된 검사대상 이미지)의 제1 척도마커가 일치하도록, 현재 이미지를 회전시키고, 확대 또는 축소시킨다.
기준 이미지는 척도마커(20a,20b)를 부착할 때 촬영된 검사대상 이미지이거나, 직전에 촬영된 검사대상 이미지일 수 있다. 즉, 균열의 변화는 이전 균열 상태에서 현재 균열 상태의 변화를 말한다. 이때 이전 균열 상태의 기준은 최초 균열 상태를 설정할 수도 있고, 직전 촬영시의 균열 상태일 수 있다. 기준이 되는 균열 상태를 촬영된 검사대상 이미지를 기준 이미지라 부르기로 한다.
도 6의 예에서, (a)는 기준 이미지이고, (b)는 현재 이미지를 나타낸다.
기준 이미지를 촬영할 때의 카메라(31)의 촬영 변수(파라미터)와, 현재 이미지를 촬영할 때의 촬영 변수는 다를 수 있다. 즉, 카메라의 줌, 촬영 거리, 각도 등이 다를 수 있다. 제2 척도마커의 변화를 검출하기 전에, 기준이 되는 제1 척도마커가 두 개의 이미지에서 일치하도록 현재 이미지를 보정한다.
즉, 현재 이미지의 제1 척도마커가 기준 이미지의 제1 척도마커가 일치하도록, 현재 이미지를 보정한다. 먼저, 현재 이미지와 기준 이미지에서, 제1 척도마커가 평행이 되도록, 현재 이미지를 회전시킨다. 그리고 제1 척도마커의 크기가 동일하도록, 현재 이미지를 확대하거나 축소한다.
도 7은 기준 이미지(a)와, 보정된 현재 이미지(b)를 나타내고 있다.
다음으로, 도 8과 같이, 제1 척도마커가 일치되도록, 기준 이미지와 보정된 이미지를 겹쳤을 때, 제2 척도마커의 회전각과 위치 변위를 추출한다. 도 8은 제2 척도마커의 회전각과 X축, Y축, Z축 변위를 나타내고 있다.
이때, 추출된 회전각과 변위가 균열의 변화로 추정된다.
다음으로, 균열의 분석값을 토대로 위험수위를 분석하고, 측정 데이터 및 분석 결과를 저장한다(S60). 또한, 일정한 주기 등에 의하여 측정을 반복하는 경우, 상기한 S20 단계 내지 S60 단계를 반복하여 수행한다(S70).
이때, 앞서 척도마커(20)에서 추출한 균열 아이디(또는 마커 아이디) 별로 크기, 변위, 변화량을 저장한다. 즉, 균열 주변에 설치한 마크에 고유한 ID값을 부여하여 DB에 균열 별로 변화량을 저장한다. 그리고 균열별 저장된 데이터를 활용하여 현재 변화량을 이전 변화량과 비교한다. 그리고 비교 값에 비율 임계값을 적용하여 위험한 정도를 판별한다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 마커 설치틀(100)에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 마커 설치틀(100)은 상부(101)와 하부(102)로 구성된다. 상부(101)의 일측면과 하부(102)의 일측면은 서로 마주 보도록 겹쳐지고, 서로 겹쳐 평행이 되도록 구성된다. 이 때 마커 설치틀(100)은 균열의 진행 방향과 수직이 되도록 설치한다.
상부(101)와 하부(102)는 서로 겹쳐져 있는 상태이며 못이나, 접착제와 같은 도구를 통해 서로 구속되거나 접착되어 있는 상태가 아니다. 따라서 상부(101)와 하부(102)는 서로 독립적으로 움직이며, 각각의 움직임은 서로에 방해받지 아니한다.
상부(101)의 다른 측면, 즉, 하부(102)와 결합되는 일측면의 다른 측면에는 척도마커(20)를 부착할 수 있는 제2 마커부착부(105)가 구성된다. 또한, 하부(102)의 다른 측면, 상부(101)와 결합되는 일측면의 다른 측면에도 제1 마커부착부(104)가 구성된다. 상부(101)와 하부(102)는 서로 겹쳐 평행이 되도록 구성되므로, 제2 마커부착부(105) 및 제1 마커부착부(104)도 서로 평행이 되어 각 변의 일직선 상에 위치하도록 구성될 수 있다.
마커부착부(104,105)는 상부(101) 또는 하부(102)의 타 측면을 정사각형(또는 마커 형태)로 관통되어 형성되고, 마커부착부(104,105)의 관통공을 통해 척도마커(20)를 부착할 수 있다. 또한, 척도마커(20)는 마커부착부(104,105)의 틀에 맞추어 부착되므로, 양측에 부착되는 한 쌍의 척도마커(20a, 20b)는 서로 평행하고 동일 직선 상에 부착될 수 있다.
즉, 마커 설치틀을 균열(11) 지점에 올려놓고 마커부착부(104)가 균열(11)의 양 측에 위치하도록 고정한다. 그리고 마커부착부(104)에 맞추어, 척도마커(20a,20b)를 검사대상(20)에 부착한다.
다음으로, 본 발명의 척도마커(20)를 크랙진행측정기 위에 부착하여 이용하는 방법을 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은 2쌍의 척도마커(20a,20b)를 크랙진행측정기 위에 부착한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 10에서 보는 바와 같이, 척도마커(20)를 콘크리트 표면 등 검사대상(10)에 직접 부착하지 않고, 종래 표면 균열을 측정하기 위한 크랙진행 측정기 상에 부착할 수 있다.
종래기술에 따른 크랙진행 측정기는 균열(11)의 크기를 측정하기 위하여, 측정기에 길이를 측정할 수 있는 눈금자들이 중앙에 표기되어 구성된다. 크랙진행 측정기를 균열이 있는 콘크리트 표면에 올려놓고, 카메라로 표면을 촬영하면 도 10과 같이 촬영된다. 이때, 눈금자를 기준으로 균열(11)의 크기를 측정할 수 있다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
10 : 검사대상 11 : 균열부위
20 : 척도마커 20a : 제1 척도마커
20b : 제2 척도마커
30 : 스마트 단말 31 : 카메라
40 : 측정시스템 50 : 원격서버

Claims (7)

  1. 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법에 있어서,
    (a) 검사대상을 촬영한 검사대상 이미지를 획득하는 단계;
    (b) 상기 검사대상 이미지에서 적어도 하나 이상의 선분을 포함하는 제1척도마커 및 제2 척도마커를 인식하는 단계;
    (c) 인식된 상기 제1척도마커 및 상기 제2척도마커를 디코딩하여 상기 제1척도마커의 식별정보 및 상기 제2척도마커의 식별정보를 추출하는 단계; 및
    (d) 상기 제1 척도마커를 기준으로 상기 제2 척도마커의 변위를 구하여, 균열의 X축, Y축, Z축, 회전각 중 적어도 하나 이상의 변화를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 제1척도마커 및 상기 제2척도마커는 하나의 쌍으로 부착되고, 상기 검사대상의 균열의 양 측에 부착되며,
    상기 제1척도마커의 실제 크기는 상기 제1척도마커로부터 디코딩하여 획득하고, 상기 제2척도마커의 실제 크기는 상기 제2척도마커로부터 디코딩하여 획득하며,
    상기 제1척도마커 및 제2척도마커의 실제 크기와 상기 검사대상 이미지에서의 상기 제1척도마커 및 제2척도마커의 영상 크기를 비교하여 상기 검사대상 이미지에서의 단위 크기의 실제 크기를 알 수 있고,
    상기 (d) 단계는,
    상기 검사대상 이미지(이하 해당 이미지)의 제1 척도마커가 직전 또는 최초에 획득된 검사대상 이미지(이하 기준 이미지)의 제1 척도마커가 일치하도록 상기 해당 이미지를 보정하는 단계;
    제1척도마커가 일치하도록 상기 해당 이미지와 상기 기준 이미지를 겹쳤을 때 상기 기준 이미지의 제2척도마커에 대하여 상기 해당 이미지의 제2척도마커의 회전각과 X축, Y축의 변위를 산출하고, 산출된 X축, Y축의 변위와 회전각을 상기 균열의 X축, Y축 및 회전량의 변화로 추정하는 단계; 및
    제1척도마커가 일치하도록 상기 해당 이미지와 상기 기준 이미지를 겹쳤을 때 상기 기준 이미지의 제2척도마커에 대하여 상기 해당 이미지의 제2척도마커의 선분 크기의 변위를 산출하고, 산출된 제2척도마커의 선분 크기의 변위를 상기 균열의 Z축의 변위로 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 척도마커의 윗변과 아랫변이 각각 제2 척도마커의 윗변과 아랫변과 가능한 직선 상에 위치하도록 부착되는 것을 특징으로 하는 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 척도마커는 정사각형으로 구성되고, 그 내부에는 QR코드 또는 2차원 코드로 인쇄되고, 코드 내에는 아이디를 포함하는 마커의 식별정보가 인코딩되는 것을 특징으로 하는 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1척도마커의 실제 크기는 사전에 저장되어 있거나 상기 제1척도마커로부터 디코딩하여 획득되며, 상기 제2척도마커의 실제 크기는 사전에 저장되어 있거나 상기 제2척도마커로부터 디코딩하여 획득되는 것을 특징으로 하는 표적을 이용한 구조물 표면 균열 측정 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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