KR102153653B1 - 드론을 이용한 노출배관의 3d 스캔 및 vr 점검 시스템 - Google Patents
드론을 이용한 노출배관의 3d 스캔 및 vr 점검 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 드론에 장착된 촬영 기기를 이용하여 노출배관의 영상을 확보하고, 확보된 영상을 모델링 기기에 입력하여 3D 이미지를 생성하며, 생성된 3D 이미지를 VR 기기를 통해 확인할 수 있도록 하여, 사용자가 편안하고 안전하게 노출배관의 상태를 점검할 수 있도록 하는 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 하나 이상의 점검용 드론과, 드론에 장착되고, 교량 등에 설치된 노출배관을 여러 각도로 촬영하여 복수 개의 인풋 이미지를 생성하는 촬영 기기와, 드론 및 촬영 기기를 제어 가능한 하나 이상의 제어 기기와, 인풋 이미지를 이용하여 3D 이미지를 생성하는 모델링 프로그램이 설치되는 모델링 기기와, 3D 이미지를 가상현실로 구현하여 사용자에게 제공하는 VR 기기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 하나 이상의 점검용 드론과, 드론에 장착되고, 교량 등에 설치된 노출배관을 여러 각도로 촬영하여 복수 개의 인풋 이미지를 생성하는 촬영 기기와, 드론 및 촬영 기기를 제어 가능한 하나 이상의 제어 기기와, 인풋 이미지를 이용하여 3D 이미지를 생성하는 모델링 프로그램이 설치되는 모델링 기기와, 3D 이미지를 가상현실로 구현하여 사용자에게 제공하는 VR 기기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 드론 및 VR 기술을 이용하여 건물, 교량 등에 설치된 노출배관의 상태를 점검할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 드론에 장착된 촬영 기기를 이용하여 노출배관의 영상을 확보하고, 확보된 영상을 모델링 기기에 입력하여 3D 이미지를 생성하며, 생성된 3D 이미지를 VR 기기를 통해 확인할 수 있도록 하여, 사용자가 편안하고 안전하게 노출배관의 상태를 점검할 수 있도록 하는 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 건물, 교량 등에 설치되는 노출배관은 주기적인 점검을 통해 누출이 발견되면 보수를 실시하여야 하나, 배관이 설치된 위치, 높이 또는 길이 등의 다양한 원인으로 인해 작업자의 접근이 어려운 경우가 발생하므로 원활한 점검이 어렵고, 작업자가 위험에 노출될 수 있다.
배관 점검에 관한 종래의 발명으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1731450호의 “배관 모니터링 시스템 및 배관 모니터링 방법” 및 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0025413호의 “드론을 이용한 대형 구조물 초음파 검사 방법”, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0036299호의 “드론을 이용한 원거리 가스 누출 및 배관 외관 검사를 위한 실시간 모니터링 장치” 및 대한민국 등록특허공보 제10-1858009호의 “교량점검용 드론”이 제안되어 공개된 바 있다.
상기 대한민국 등록특허공보 제10-1731450호의 “배관 모니터링 시스템 및 배관 모니터링 방법”에는 배관에 건전성에 관한 측정 데이터를 생성 및 전송 가능한 제1 배관 센서 장치와, 제1 배관 센서의 측정 데이터를 수신 가능한 위치로 이동하고 이를 모니터링 서버로 전송 가능한 위치로 이동하는 이동 노드를 포함하도록 구성되어, 센서 장치의 설치 비용 및 유지 관리 비용을 절감할 수 있고, 배관의 모니터링 효율성을 높일 수 있는 시스템 및 방법에 관한 발명이 제안되었고, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0025413호의 “드론을 이용한 대형 구조물 초음파 검사 방법”에는 레이저 반사경을 구비한 드론을 비행 위치 조정하여 구조물을 향한 레이저 펄스 조사지점을 용이하게 변경할 수 있고, 드론에 장착된 비접촉식 계측 수단을 사용하여 대형 고층 구조물의 초음파 표면진동을 용이하게 습득할 수 있도록 구성되는 방법에 관한 발명이 제안되었다.
또한, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0036299호의 “드론을 이용한 원거리 가스 누출 및 배관 외관 검사를 위한 실시간 모니터링 장치”에는 드론에 누출 가스 데이터를 획득하는 레이저 가스 검지기와 누출 가스 열화상 데이터를 획득하는 열화상 획득 카메라 등을 장착하도록 구성되어, 고층 아파트나 대형 교량 등과 같은 배관 검사에 공간적 제약이 있는 환경에서도 효율적이고 정확하게 가스 누출 및 배관 외관 검사를 수행할 수 있도록 하는 장치에 관한 발명이 제안되었고, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1858009호의 “교량점검용 드론”에는 드론 본체에 설치되는 수평보호가드와 수직보호가드를 통해 외무 물체와의 충돌시 드론을 보호할 수 있고, 교량을 점검하기 위한 카메라의 시야방해를 최소화하여 선명한 영상을 확보할 수 있는 장치에 관한 발명이 제안되었다.
그러나 상기와 같은 종래 기술들은 촬영에 의하여 수집된 제한된 영상만으로 노출배관을 점검하여야 하므로 사용자에 의한 자유롭고 면밀한 점검이 어려운 문제가 발생하였고, 레이저를 이용한 가스 검지기나 열화상 획득 카메라 등을 이용하는 방식은 노출배관에서 가스 등이 누출된 이후에만 파손 확인이 가능하므로 파손 직전의 상태는 파악할 수 없는 문제가 있으며, 측량이 불가능하므로 손상부의 크기 및 배관의 변형에 의한 변위량을 측정할 수 없는 문제가 있기 때문에, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안이 요구되는 실정이다.
한편, VR(Virtual Reality) 이란, 컴퓨터 등의 기기로 구현한 가상의 현실을 말하는 것으로써, 디스플레이 장치인 VR 기기를 통해 사용자가 체험 가능하며, 게임, 의학, 군사 분야 등 다양한 분야에 도입되어 활발히 이용되고 있으며 앞으로의 발전이 더욱 기대되는 최신 기술이다.
본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 상기와 같은 종래 발명들의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 기술로써,
노출배관은 노후화와 외부 충격에 의해 형상과 재료의 성질이 바뀔 수 있어 주기적인 점검이 필요하나 배관이 설치된 위치, 높이 또는 길이 등의 다양한 원인으로 인해 작업자의 접근이 어려운 문제가 있었고,
촬영에 의하여 수집한 제한된 영상만으로 노출배관을 점검하여야 하므로 사용자에 의한 자유롭고 면밀한 점검이 어려운 문제가 발생하였으며,
레이저를 이용한 가스 검지기나 열화상 획득 카메라 등을 이용하는 방식은 노출배관에서 가스 등이 누출된 이후에만 파손 확인이 가능하므로 파손 직전의 상태는 파악할 수 없는 문제가 발생하였으며,
측량이 불가능하므로 손상부의 크기 및 배관의 변형에 의한 변위량을 측정할 수 없는 문제가 있기 때문에, 이에 대한 해결책을 제시하는 것과,
노출배관의 3D 및 2D 형상 데이터를 일정 주기로 확보하여 배관의 열화 과정에 관한 빅 데이터를 확보하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 상기와 같은 목적을 실현하고자,
하나 이상의 점검용 드론; 상기 드론(100)에 장착되고, 교량 등에 설치된 노출배관을 여러 각도로 촬영하여 복수 개의 인풋 이미지를 생성하는 촬영 기기; 상기 드론 및 상기 촬영 기기를 제어 가능한 하나 이상의 제어 기기; 상기 인풋 이미지를 이용하여 3D 이미지를 생성하는 모델링 프로그램이 설치되는 모델링 기기; 상기 3D 이미지를 가상현실로 구현하여 사용자에게 제공하는 VR 기기; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템을 제시한다.
또한, 상기 모델링 기기는 생성된 3D 이미지를 이용하여 2D 이미지를 생성하는 제2 생성부; 상기 3D 이미지 및 상기 2D 이미지를 저장하는 데이터 베이스; 복수 개의 2D 이미지를 상호 비교하여 노출배관의 상태 변화를 분석하는 비교 분석부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은,
드론에 장착된 촬영 기기를 이용하여 정밀 촬영한 노출배관의 실제 형상 및 상태를 가상현실로 구현하고, 사용자가 VR 기기를 통해 확인할 수 있도록 하여 사용자가 지상에서 편안하고 안전하며 면밀하게 노출배관의 상태를 점검할 수 있고, 파손 및 파손 직전의 상태를 모두 파악할 수 있도록 하는 효과가 발생하였고,
노출배관의 실측 값과 동일한 크기 및 길이로 구현된 3D 모델을 확대 및 축소, 이동 및 회전 가능하도록 구성되어, 파손 부위의 정확한 위치를 파악하고 크기를 측정할 수 있으며, 배관의 변형에 의한 변위량을 측정할 수 있는 효과가 발생하였으며,
노출배관의 3D 및 2D 형상 데이터를 일정 주기로 확보하여 배관의 열화 상태와 진행을 파악 가능한 효과가 발생하였다.
도 1은 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 구성도.
도 2(a)는 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 드론이 비행하며 촬영 기기가 인풋 이미지를 생성하도록 하는 일 실시예를 나타낸 예시도.
도 2(b)는 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 드론이 비행하며 촬영 기기가 인풋 이미지를 생성하도록 하는 다른 실시예를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 일 구성요소인 모델링 기기의 세부 구성도.
도 4(a) 내지 도 4(h)는 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 VR 기기를 이용하여 배관을 점검하는 다양한 실시예를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 일 구성요소인 모델링 기기의 추가 세부 구성도.
도 2(a)는 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 드론이 비행하며 촬영 기기가 인풋 이미지를 생성하도록 하는 일 실시예를 나타낸 예시도.
도 2(b)는 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 드론이 비행하며 촬영 기기가 인풋 이미지를 생성하도록 하는 다른 실시예를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 일 구성요소인 모델링 기기의 세부 구성도.
도 4(a) 내지 도 4(h)는 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 VR 기기를 이용하여 배관을 점검하는 다양한 실시예를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템의 일 구성요소인 모델링 기기의 추가 세부 구성도.
본 발명은 드론 및 VR 기술을 이용하여 건물, 교량 등에 설치된 노출배관의 상태를 점검할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것으로써,
하나 이상의 점검용 드론(100); 상기 드론(100)에 장착되고, 교량 등에 설치된 노출배관을 여러 각도로 촬영하여 복수 개의 인풋 이미지를 생성하는 촬영 기기(110); 상기 드론 및 상기 촬영 기기를 제어 가능한 하나 이상의 제어 기기(120); 상기 인풋 이미지를 이용하여 3D 이미지를 생성하는 모델링 프로그램이 설치되는 모델링 기기(130); 상기 3D 이미지를 가상현실로 구현하여 사용자에게 제공하는 VR 기기(140); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템에 관한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 하나 이상의 점검용 드론(100)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 드론이라 함은 본체를 중심으로 하여 외측으로 뻗어나가는 복수 개의 가이드 프레임이 구비되고, 각각의 가이드 프레임 말단에는 회전익이 각각 구비되는 멀티콥터 형태의 무인 비행체를 지칭하는 것으로써, 정해진 경로를 따라 이동 비행 중 속도를 조절하며 점검 대상물에 접근 후 정지 비행 가능하므로, 고정익으로 구성되는 무인 비행체에 비해 정밀한 점검 작업의 수행이 가능한 장점이 있다.
따라서, 상기 드론(100)은 노출배관의 영상을 확보하고, 확보된 영상으로 3D 이미지를 생성하며, 생성된 3D 이미지를 가상현실로 확인 가능하도록 함으로써, 사용자가 편안하고 안전하게 노출배관의 상태를 점검할 수 있도록 하기 위한 본 발명의 목적 달성에 가장 적합한 장치이며, 작업 환경 또는 장착되는 기기의 종류 및 크기에 따라 두 개의 회전익으로 구성되는 듀얼콥터, 세 개의 회전익으로 구성되는 트리콥터, 네 개의 회전익으로 구성되는 쿼드콥터, 여섯 개의 회전익으로 구성되는 헥사콥터, 여덟 개의 회전익으로 구성되는 옥토콥터 중 어느 하나의 형태로든 구성될 수 있다.
또한, 상기 드론(100)은 단독으로 운용될 수 있으나, 신속한 작업의 진행을 위하여 복수 개의 개체가 동시에 운용될 수 있으며, 운용되는 방식은 하기 제어 기기(120)로부터 전송되는 제어 신호에 의한 수동 제어 방식이다.
따라서, 상기 드론(100)에는 외부로부터 전송되는 제어 신호 등을 수신하고, 각종 정보 등을 송신하기 위한 송수신 장치가 구비되어야 하며, 제어 신호에 의하여 드론(100)을 제어하는 드론 제어부가 구비되어야 한다.
또한, 상기 드론(100)에는 현재 위치를 파악 및 기록하기 위한 용도로 GPS 좌표 정보를 수집하는 GPS 장치가 구비될 수 있고, 건물, 교량 또는 드론(100) 등 외부 물체와의 충돌을 방지하기 위한 용도로 외부 물체와의 거리를 감지하는 거리 센서가 구비될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 상기 드론(100)에 장착되고, 건물, 교량 등에 설치된 노출배관을 여러 각도로 촬영하여 복수 개의 인풋 이미지를 생성하는 촬영 기기(110)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 촬영 기기(110)는 카메라 등의 명칭으로 지칭되어 사용자에게 상기 드론(100)의 제어를 위한 실시간 영상을 제공하고 피사체를 촬영 가능한 공지의 장치로써, 촬영된 영상으로 생성된 3D 이미지로 노출배관에 관한 면밀한 점검이 가능하도록 고해상도 등의 높은 품질을 가지는 영상을 촬영할 수 있는 성능이 뛰어난 장치가 구비됨이 바람직하다.
이때, 상기 촬영 기기(110)는 상기 드론(100)의 비행에 장애를 초래하지 않는 크기 및 무게로 구성되어야 함이 자명하고, 촬영되는 영상의 흔들림을 방지하고 촬영 각도의 조절을 위한 짐벌에 체결된 상태로 드론(100)에 장착됨이 바람직하다.
또한, 일반적으로 노출배관이 건물의 양 측면에 주로 설치되고 교량의 양 측면 또는 하부에 설치되는 것을 고려하여, 상기 촬영 기기(110)는 상기 드론(100)의 측면 또는 하부에 장착될 수 있고, 드론(100)의 상부에도 장착될 수 있으며, 촬영 각도를 조정 가능하도록 일정 각도로 회전할 수 있도록 있어야 한다.
또한, 상기 촬영 기기(110)는 필요에 따라 드론(100)에의 장착 위치를 변경할 수 있도록 탈착식으로 구성될 수 있고, 복수 개가 드론(100)의 각 위치에 분산 배치되어 필요에 따라 선택적으로 구동되도록 구성될 수 있다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 상기 드론(100)이 노출배관을 따라 비행하며 촬영 기기(110)가 인풋 이미지를 생성하도록 하는 실시예를 나타낸 예시도이며, 노출배관의 촬영에는 이러한 두 실시예가 혼합 실시되어야 한다.
상기 인풋 이미지는 건물, 교량 등에 설치된 노출배관의 전체 및 각 부분을 여러 각도로 촬영한 정지 영상으로써 노출배관의 3D 이미지를 생성하기 위한 자료가 되며, 노출배관이 설치된 건물, 교량 등의 외관 일부가 포함될 수 있고, 그 외의 주변 풍경 등이 일부 포함될 수 있다.
이러한 인풋 이미지는 촬영 기기(110)에 즉시 저장되어 상기 드론(100)의 회수 후 이동 저장매체 또는 유선 연결을 통하여 복사 또는 전송되어 이용될 수 있으나, 노출배관의 3D 이미지를 신속하게 생성 가능하도록 생성되는 즉시 외부로 전송될 수 있다.
상기 촬영 기기(110)를 제어하는 방식은, 하기 제어 기기(120)로부터 전송되는 제어 신호에 의한 수동 제어 방식이고, 이에 따라 제어 신호를 받아 촬영 기기(110)를 제어하는 촬영 기기 제어부가 구비되어야 하며, 제어 신호를 수신하고, 인풋 이미지를 송신하기 위한 별도의 송수신 장치가 구비될 수 있으나, 상기 드론(100)에 구비되는 송수신 장치를 이용하도록 구성되어도 무방하다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 상기 드론(100) 및 상기 촬영 기기(110)를 제어 가능한 하나 이상의 제어 기기(120)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 기기(120)는 무선 통신 방식으로 상기 드론(100) 및 상기 촬영 기기(110)를 동시 또는 각각 제어 가능한 공지의 조종 장치로써, 드론(100) 및 촬영 기기(110)를 제어하기 위한 용도로 사용되는 전용 단말기일 수 있으나, 제어 어플리케이션이 설치된 스마트폰 등의 사용자 단말기로 구성될 수도 있다.
즉, 상기 제어 기기(120)가 전용 단말기로 구성되는 경우, 제어 기기(120)에는 드론(100) 측에 구비되는 송수신 장치와의 양 방향 통신을 위한 송수신 장치가 구비되고, 촬영되는 영상을 표시하여 사용자에게 제공하는 디스플레이 장치가 구비되며, 드론(100)을 구동 또는 구동 정지시키는 입력부가 구비될 수 있고, 드론(100)의 비행을 제어하기 위한 입력부가 구비될 수 있으며, 촬영 기기(110)를 구동 또는 구동 정지시키는 입력부가 구비될 수 있고, 영상을 촬영하기 위한 입력부가 구비될 수 있으며, 촬영되는 영상을 줌인 또는 줌아웃하기 위한 입력부가 구비될 수 있으며, 상기한 하나 이상의 입력부는 각각 버튼, 스위치 또는 스틱 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어 기기(120)가 제어 어플리케이션이 설치된 스마트폰 등의 사용자 단말기로 구성되는 경우, 사용자 단말기의 화면에는 드론(100)을 구동 또는 구동 정지시키고, 드론(100)의 비행을 제어하며, 촬영 기기(110)를 구동 또는 구동 정지시키며, 영상을 촬영하며, 촬영되는 영상을 줌인 또는 줌아웃하기 위한 버튼이 표시될 수 있다.
따라서, 사용자는 상기 제어 기기(120)를 이용하여 상기 드론(100) 및 상기 촬영 기기(110)를 동시에 제어할 수 있고, 드론(100)을 제어하고 일정한 위치에 정지 비행시킨 후 촬영 기기(110)를 제어하는 과정을 반복할 수 있으며, 두 명의 사용자가 각각 하나의 제어 기기(120)로 드론(100)을 제어하고 다른 하나의 제어 기기(120)로 촬영 기기(110)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어 기기(120)는 상기 촬영 기기(110)가 체결된 짐벌을 제어하여 촬영 기기(110)의 촬영 각도를 조정할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 상기 드론(100)은 동시에 복수 개가 운용될 수 있으므로, 상기 제어 기기(120)도 복수 개의 드론(100) 및 드론(100) 각각에 장착되는 촬영 기기(110)를 동시 또는 일시에 제어하기 위한 용도로 복수 개가 구비될 수 있다.
또한, 상기 제어 기기(120)는 상기 거리 센서가 감지하는 외부 물체와의 거리가 기설정된 거리 이하이면, 디스플레이 장치 또는 화면에 경고 메시지를 생성하여 표시하는 주의 기능을 구비할 수 있고, 이러한 주의 기능을 통해 상기 드론(100)은 건물, 교량 또는 노출배관 등과의 충돌을 방지하고 복수 개의 드론(100)이 동시에 운용되는 경우 다른 드론(100)과의 충돌을 방지할 수 있으며, 이러한 주의 기능은 제어 기기(120)에 진동을 발생시키거나 알림음을 나게하는 방식 등으로도 구현될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 상기 인풋 이미지를 이용하여 3D 이미지를 생성하는 모델링 프로그램이 설치되는 모델링 기기(130)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 모델링 기기(130)는 상기 촬영 기기(110)에 의하여 생성된 복수 개의 인풋 이미지를 입력받아 단일의 3D 이미지를 생성하는 장치로써, 유선 및 무선 통신 방식을 이용한 정보의 입출력이 용이하고, 모델링 프로그램을 설치 가능한 공지의 컴퓨터로 구성됨이 바람직하나, 전용 단말기로 구성되어도 무방하다.
상기 3D 이미지는 사용자의 선택에 따라 다양한 각도로 노출배관의 전체 형상을 확인 가능하고, 각 부분을 확대 가능하도록 모델링 된 이미지로써, 하기 VR 기기(140)를 통해 사용자에게 가상현실상에서 제공되며, 건물, 교량 등에 설치된 노출배관의 전체 및 각 부분을 여러 각도로 촬영한 정지 영상인 인풋 이미지를 이용한 노출배관 점검 방식에 비하여 점검의 효율성을 향상시키는 효과를 발생시킨다.
즉, 노출배관의 전체 및 각 부분을 촬영한 정지 영상인 인풋 이미지만으로 노출배관을 점검하기 위해서는 사용자가 복수 개의 인풋 이미지를 일일이 확인하여야 하고, 문제가 발견된 인풋 이미지에 대응하는 노출배관의 위치를 다시 확인하여야 하는 등의 문제로 효율적이지 못하나, 상기 3D 이미지를 이용한 노출배관의 점검 방식은 이러한 문제를 모두 해결함으로써, 사용자가 신속하고 정확하며 용이하게 노출배관을 점검할 수 있도록 한다.
따라서, 상기 모델링 프로그램은 복수 개의 인풋 이미지를 이용하여 통합함으로써 단일의 3D 이미지를 생성 가능한 기능을 가지는, 본 발명의 사용자가 직접 개발 또는 개발 의뢰하여 제작된 프로그램일 수 있고, 유료 또는 무료로 이용 가능한 공지의 프로그램일 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 모델링 기기(130)는 복수 개의 인풋 이미지가 입력되고, 입력된 복수 개의 인풋 이미지로부터 하나 이상의 특징점을 추출하는 추출부(121)와, 추출된 특징점을 기준으로 하여 영상정합을 수행하는 이미지 매칭부(122) 및 영상정합 된 복수 개의 인풋 이미지를 종합하여 하나의 3D 이미지를 생성하는 제1 생성부(123)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 추출부(121)는 상기 인풋 이미지에 포함된 건물, 교량, 노출배관 등으로부터 각 피사체의 형상 등에 나타난 고유의 특징점을 추출한다.
즉, 인풋 이미지에 포함되는 건물, 교량, 노출배관 등은 촬영되는 각도 및 촬영 기기(110)와의 거리에 따라 형상 및 크기가 다르게 표현되므로, 상기 추출부(121)는 피사체의 형상 및 크기에 한정되지 않는 고유의 특징을 추출함으로써 각 인풋 이미지가 촬영된 위치 및 실제 위치가 파악될 수 있도록 한다.
또한, 상기 드론에는 GPS 좌표 정보를 수집하는 GPS 장치가 구비될 수 있고, 각각의 인풋 이미지에는 생성시의 GPS 좌표 정보가 입력될 수 있으며, 이에 따라 인풋 이미지에 각각 포함된 GPS 좌표 정보는 각 인풋 이미지의 위치를 결정하는데 이용될 수 있다.
상기 이미지 매칭부(122)는 상기 드론(100)의 이동 및 상기 촬영 기기(110)의 촬영 각도 변화에 의하여 각각 다른 좌표계에서 촬영된 복수 개의 인풋 이미지 중 어느 하나의 인풋 이미지를 기준 이미지로 하고, 다른 인풋 이미지를 기준 이미지에 맞추어 모두 동일한 좌표계에서 촬영된 것과 동일한 효과를 구현하는 상기 모델링 기기(120)의 일 구성요소로써, 이러한 좌표계의 일치에는 상기 추출부(121)에서 추출된 하나 이상의 특징점이 기준으로 이용된다.
상기 제1 생성부(123)는 이미지 매칭부(122)에서 영상정합 된 복수 개의 인풋 이미지를 종합하여 하나의 3D 이미지를 생성하며, 이러한 3D 이미지의 생성에는 영상을 표정하고 3차원 위치를 추출하기 위한 기본 조건인 공선 조건을 이용한 광속 조정 등의 방식이 이용될 수 있다.
또한, 상기 모델링 기기(130)에는 상기 3D 이미지의 포맷을 변환 가능한 변환 프로그램이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 변환 프로그램은 상기 모델링 기기(130)에서 생성되는 3D 이미지의 포맷과 하기 VR 기기(140)가 실행 가능한 포맷이 다른 경우, 상기 3D 이미지가 하기 VR 기기(140)에서 호환되지 않는 경우, 3D 이미지의 포맷을 변환시켜 이를 해결하는 프로그램으로써, 본 발명의 사용자가 직접 개발 또는 개발 의뢰하여 제작된 프로그램일 수 있고, 유료 또는 무료로 이용 가능한 공지의 프로그램일 수 있다.
또한, 상기 변환 프로그램은 복수 개의 프로그램이 연계되어 상기 촬영 기기(110)에 의하여 생성된 3D 이미지의 포맷을 하기 VR 기기(140)에서 이용 가능한 포맷으로 변경하는 방식이라도 무방하다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 상기 3D 이미지를 가상현실로 구현하여 사용자에게 제공하는 VR 기기(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 VR 기기(140)는 컴퓨터 등의 기기로 구현한 가상의 현실을 사용자에게 제공하는 공지의 장치로써 사용자의 시선이 외부를 향하지 못하도록 머리에 착용하도록 구성되어 Head mounted display(HMD) 또는 Face mounted display(FMD)등으로 지칭되기도 하며, 현실감을 높이기 위한 스테레오 스피커, 마이크 등이 구비될 수 있다.
또한, 상기 VR 기기(140)는 사용자가 제스처 컨트롤 방식을 이용하여 상기 3D 이미지를 확대 및 축소, 이동 및 회전시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하며, 이때 사용되는 제스처는 두 손가락을 이용하여 스마트폰의 화면에 표시되는 이미지 등을 확대 및 축소할 때 이용되는 제스처 등의 손짓으로 다양하게 설정될 수 있다.
따라서, 상기 VR 기기(140)는 사용자의 제스처를 인식하여 가상현실에 반영하기 위한 후면 카메라, 사용자가 파지하여 모션을 인식시키는 컨트롤러 등의 장치를 더 포함하여 구성되어야 한다.
도 4(a) 내지 도 4(h)는 사용자가 상기 VR 기기(140)를 이용하여 노출배관을 확대 및 축소, 이동 및 회전시키며 점검하는 다양한 실시예를 나타낸 예시도이다.
또한, 상기 VR 기기(140)는 노출배관의 점검시 발견된 파손 부위 등을 표시하기 위한 방안으로써, 사용자가 제스처 컨트롤 방식을 이용하여 상기 3D 이미지의 일부를 특정할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하며, 3D 이미지의 일부를 특정하는 방식은 일부의 색상을 다른 부분의 색상과 다르게 변경하는 방식, 일부에 표식을 남기는 방식 등 다양한 방식이 이용될 수 있다.
또한, 노출배관 점검의 효율성을 높이기 위하여 상기 VR 기기(140)도 복수 개가 구비되어 여러 사용자가 동시에 노출배관을 점검하도록 할 수 있으며, 이때 복수 개의 VR 기기(140) 상호 간은 무선 통신 방식으로 연결되어 하나의 VR 기기(140)로 3D 이미지의 일부를 특정하면, 동시에 다른 VR 기기(140)로도 특정된 일부가 확인될 수 있도록 하여, 중복 점검에 따른 효율성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템은 기생성된 3D 이미지를 기반으로 2D 이미지를 생성하여 배관의 전후 상태를 용이하게 비교 분석 가능한 것을 특징으로 함으로써, 배관 시스템에 관련된 사용자들이 경제적이고 빠르게 장기간에 걸친 노출배관의 변화 상태를 용이하게 파악할 수 있도록 한다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 모델링 기기(130)는 생성된 3D 이미지를 이용하여 2D 이미지를 생성하는 제2 생성부(134)와, 상기 3D 이미지 및 상기 2D 이미지를 저장하는 데이터 베이스(135)와, 복수 개의 2D 이미지를 상호 비교하여 노출배관의 형태 변화를 분석하는 비교 분석부(136)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 생성부(134)는 일정 시간의 간격을 두고 생성된 복수 개의 3D 이미지로부터 각각 2D 이미지인 여러 각도의 전체 측면도를 생성하며, 상기 비교 분석부(136)의 요청 또는 분석 실패에 따라 여러 각도의 부분 측면도를 추가로 생성할 수 있다.
또한, 상기 데이터 베이스(135)는 상기 모델링 기기(130)에 의하여 생성된 3D 이미지를 저장함으로써 상기 VR 기기(140)에 전송될 수 있도록 하고, 상기 제2 생성부(134)에 의하여 생성된 2D 이미지를 저장함으로써 노출배관의 형태 변화를 분석하기 위한 비교 자료로써 활용될 수 있도록 한다.
또한, 상기 비교 분석부(136)는 일정 기간의 시간 간격에 따라 생성된 복수 개의 3D 이미지로부터 각각 생성된 복수 개의 2D 이미지를 동일한 평면상에 겹쳐 비교함으로써 노출배관의 형태 변화를 분석한다.
따라서, 비교 대상이 되는 복수 개의 2D 이미지에는 동일한 노출배관이 동일한 각도와 동일한 거리에서 표현되어 있어야 하며, 이에 따라 상기 제2 생성부(134)는 2D 이미지를 생성하기 전 복수 개의 3D 이미지 각각의 구도 등을 모두 동일하게 일치시켜야 한다.
또한, 상기 비교 분석부(136)는 2D 이미지인 전체 측면도의 크기, 선명도 등의 문제로 비교 분석이 실패한 경우, 상기 제2 생성부(134)에 여러 각도의 전체 측면도를 다시 생성하도록 할 수 있고, 여러 각도의 부분 측면도를 추가로 생성하도록 할 수 있다.
위에서 소개된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장 또는 축소되어 표현될 수 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
100 : 드론
110 : 촬영 기기
120 : 제어 기기
130 : 모델링 기기
131 : 추출부 132 : 이미지 매칭부
133 : 제1 생성부 134 : 제2 생성부
135 : 데이터 베이스 136 : 비교 분석부
140 : VR 기기
110 : 촬영 기기
120 : 제어 기기
130 : 모델링 기기
131 : 추출부 132 : 이미지 매칭부
133 : 제1 생성부 134 : 제2 생성부
135 : 데이터 베이스 136 : 비교 분석부
140 : VR 기기
Claims (6)
- 하나 이상의 점검용 드론(100);
상기 드론(100)에 장착되고, 교량 등에 설치된 노출배관을 여러 각도로 촬영하여 복수 개의 인풋 이미지를 생성하는 촬영 기기(110);
상기 드론(100) 및 상기 촬영 기기(110)를 제어 가능한 하나 이상의 제어 기기(120);
상기 인풋 이미지를 이용하여 3D 이미지를 생성하는 모델링 프로그램이 설치되는 모델링 기기(130);
상기 3D 이미지를 가상현실로 구현하여 사용자에게 제공하는 VR 기기(140); 를 포함하여 구성되되,
상기 모델링 기기(130)는,
생성된 3D 이미지를 이용하여 2D 이미지를 생성하는 제2 생성부(134);
상기 3D 이미지 및 상기 2D 이미지를 저장하는 데이터 베이스(135);
복수 개의 2D 이미지를 상호 비교하여 노출배관의 형태 변화를 분석하는 비교 분석부(136); 를 포함하여 구성되고,
상기 제2 생성부(134)는,
일정 시간의 간격을 두고 생성된 복수 개의 3D 이미지로부터 각각 2D 이미지인 여러 각도의 전체 측면도를 생성하고, 상기 비교 분석부(136)의 요청 또는 분석 실패에 따라 여러 각도의 부분 측면도를 추가로 생성하도록 구성되며,
상기 비교 분석부(136)는,
일정 기간의 시간 간격에 따라 생성된 복수 개의 3D 이미지로부터 각각 생성된 복수 개의 2D 이미지를 동일한 평면상에 겹쳐 비교하여 노출배관의 형태 변화를 분석하도록 구성되고,
상기 비교 분석부(136)는,
2D 이미지인 전체 측면도의 크기, 선명도의 문제로 비교 분석이 실패한 경우, 상기 제2 생성부(134)에 여러 각도의 전체 측면도를 다시 생성하도록 하고, 여러 각도의 부분 측면도를 추가로 생성하도록 구성되며,
상기 VR 기기(140)는,
사용자가 제스처 컨트롤 방식을 이용하여 상기 3D 이미지를 확대 및 축소, 이동 및 회전시킬 수 있도록 구성되고,
상기 VR 기기(140)는,
사용자가 제스처 컨트롤 방식을 이용하여 일부에 표식을 남기는 방식으로 상기 3D 이미지의 일부를 특정할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 모델링 기기(130)는,
복수 개의 인풋 이미지가 입력되고, 입력된 복수 개의 인풋 이미지로부터 하나 이상의 특징점을 추출하는 추출부(131);
추출된 특징점을 기준으로 하여 영상정합을 수행하는 이미지 매칭부(132);
영상정합 된 복수 개의 인풋 이미지를 종합하여 하나의 3D 이미지를 생성하는 제1 생성부(133); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 모델링 기기(130)에는,
상기 3D 이미지의 포맷을 변환 가능한 변환 프로그램이 설치되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 노출배관의 3D 스캔 및 VR 점검 시스템.
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