KR102251393B1

KR102251393B1 - 균열 측정기구 및 이를 이용한 균열 측정방법

Info

Publication number: KR102251393B1
Application number: KR1020190177137A
Authority: KR
Inventors: 이근호; 이송헌; 이승헌
Original assignee: 이근호; 이송헌; 이승헌; 주식회사 동성엔지니어링
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-05-12

Abstract

본 발명은 구조물의 균열이 노출되도록, 심부에 다각형 구조의 관통공(111)이 형성된 판형 구조의 본체(110); 상기 관통공(111)의 코너의 좌표가 인식되도록 상기 본체(110)의 코너부에 표시됨과 아울러, 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 위한 고유번호정보, 좌표정보가 기록된 복수의 기준 마커(fiducial marker)(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 균열 측정기구(100) 및 이를 이용한 균열 측정방법을 제시함으로써, 사용이 편리하고, 측정위치의 접근성이 좋지 않은 경우라도 사용이 가능하도록 한다.

Description

균열 측정기구 및 이를 이용한 균열 측정방법{MEASURING DEVICE FOR CRACK AND MEASURING METHOD FOR CRACK USING THE SAME}

본 발명은 건설 계측분야에 관한 것으로서, 상세하게는 균열 측정기구(100) 및 이를 이용한 균열 측정방법에 관한 것이다.

철근 콘크리트 구조물에는 하중의 재하, 건조수축, 크립(creep) 등 다양한 이유로 균열이 발생하는데, 일단 균열이 발생하면 그 균열을 통해 수분 등의 이물질이 침투하여 철근을 부식시킴에 따라 구조물의 내구성을 저하시키게 되므로, 지속적인 측정과 유지관리가 필요하다.

균열의 발생 후, 현실적으로 가장 필요한 조치는 균열의 폭을 지속적으로 측정하고, 그 폭이 확대되는지 여부를 감시하는 것이다.

이러한 유지관리는 균열의 폭의 크기가 미세한 시점(초기균열 발생시)부터 이루어져야 하는데, 이러한 미세한 크기의 균열의 폭을 정확하게 측정하여 기록하는 것이 어렵다는 현실적인 문제가 있다.

균열을 카메라에 의해 촬영하고, 촬영거리 및 픽셀에 의해 균열의 폭을 측정하고자 하는 시도가 있었으나, 카메라와 균열면 사이의 촬영각도가 항상 연직방향을 이룰 수 없으므로(촬영 경사도에 의한 오차가 발생하므로), 이러한 종래의 방법에 의해서는 정확한 균열의 폭을 측정할 수 없다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 일정한 거리와 각도를 확보할 수 있는 기구적 장치를 활용한 측정장치(한국공개특허 제10-2005-0018773호 등)가 개발되었으나, 균열 측정시마다 기구를 운반하여야 한다는 점, 측정위치의 접근성이 좋지 않은 경우 사용이 어렵다는 점 등의 문제가 있었다.

한국공개특허 제10-2005-0018773호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 사용이 편리하고, 측정위치의 접근성이 좋지 않은 경우라도 사용이 가능한 균열 측정기구 및 이를 이용한 균열 측정방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 구조물의 균열이 노출되도록, 심부에 다각형 구조의 관통공(111)이 형성된 판형 구조의 본체(110); 상기 관통공(111)의 코너의 좌표가 인식되도록 상기 본체(110)의 코너부에 표시됨과 아울러, 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 위한 고유번호정보, 좌표정보가 기록된 복수의 기준 마커(fiducial marker)(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 균열 측정기구(100)를 제시한다.

상기 기준 마커(120)는 아루코 마커(ArUco marker)인 것이 바람직하다.

상기 관통공(111)은 4각형 구조이고, 상기 기준 마커(120)는 상기 관통공(111)의 4개의 코너의 좌표가 인식되도록 상기 본체(110)의 코너부에 표시된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 균열 측정기구(100)를 이용한 균열 측정방법으로서, 구조물의 표면에 상기 균열 측정기구(100)를 대고 카메라에 의해 촬영함으로써 얻어진 영상정보에 의해, 상기 기준 마커(120)의 영상정보 및 상기 관통공(111)을 통해 노출된 균열부(10)의 초기영상정보를 획득하는 초기영상정보 획득단계; 상기 기준 마커(120)의 영상정보를 이용한 카메라 자세 추정에 의해 상기 초기영상정보를 경사도가 0°인 상태의 영상정보인 무경사영상정보로 변환하는 무경사영상정보 변환단계; 상기 초기영상정보 또는 상기 무경사영상정보로부터 균열부(10)를 인식하는 균열부 인식단계; 상기 무경사영상정보를 기준으로, 복수의 상기 기준 마커(120) 사이의 간격의 픽셀과, 상기 균열부(10)의 픽셀을 비교하여, 상기 균열부(10)의 폭을 연산하는 연산단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 균열 측정방법을 제시한다.

상기 균열부 인식단계는, 인식된 균열부(10)를 화면에 표시하는 표시단계; 상기 화면의 터치에 의해 상기 표시된 균열부(10)를 보정하는 보정단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 균열 측정기구(100)를 이용한 균열 측정장치(200)로서, 구조물의 표면에 상기 균열 측정기구(100)를 대고 촬영함으로써 얻어진 영상정보에 의해, 상기 기준 마커(120)의 영상정보 및 상기 관통공(111)을 통해 노출된 균열부(10)의 초기영상정보를 획득하기 위한 카메라부(210); 상기 기준 마커(120)의 영상정보를 이용한 카메라 자세 추정에 의해 상기 초기영상정보를 경사도가 0°인 상태의 영상정보인 무경사영상정보로 변환하기 위한 영상정보 무경사변환부(220); 상기 초기영상정보 또는 상기 무경사영상정보로부터 균열부(10)를 인식하는 균열부 인식부(230); 상기 무경사영상정보를 기준으로, 복수의 상기 기준 마커(120) 사이의 간격의 픽셀과, 상기 균열부(10)의 픽셀을 비교하여, 상기 균열부(10)의 폭을 연산하는 연산부(240); 상기 균열부(10)의 영상 및 폭을 화면에 표시하는 표시부(250);를 포함하는 것을 특징으로 하는 균열 측정장치(200)를 제시한다.

본 발명은 사용이 편리하고, 측정위치의 접근성이 좋지 않은 경우라도 사용이 가능한 균열 측정기구 및 이를 이용한 균열 측정방법을 제시한다.

도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 균열 측정기구의 사진.
도 2는 균열 측정기구 및 균열 측정장치의 사시도.
도 3 내지 5는 균열 측정장치의 표시부의 사진.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 균열 측정기구(100)는 기본적으로, 구조물의 균열이 노출되도록, 심부에 다각형 구조의 관통공(111)이 형성된 판형 구조의 본체(110); 관통공(111)의 코너의 좌표가 인식되도록 상기 본체(110)의 코너부에 표시됨과 아울러, 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 위한 고유번호정보, 좌표정보가 기록된 복수의 기준 마커(fiducial marker)(120);를 포함하여 구성된다.

본체(110)는 종이, 합성수지 등의 재질에 의한 얇은 판에 의해 형성하고, 그 중앙부에 관통공(111)을 형성하며, 코너부에 기준 마커(fiducial marker)(120)를 인쇄 등에 의해 표시함으로써, 균열 측정기구(100)를 제조할 수 있다.

이러한 균열 측정기구(100)를 이용한 균열 측정방법은 다음과 같은 공정에 의해 이루어진다.

관통공(111)을 통해 측정대상이 되는 균열부(10)가 보이도록, 구조물의 표면에 균열 측정기구(100)를 댄다(도 1).

이 상태를 카메라에 의해 촬영함으로써 얻은 영상정보에 의해, 기준 마커(120)의 영상정보 및 관통공(111)을 통해 노출된 균열부(10)의 초기영상정보를 획득한다(도 2).

기준 마커(120)의 영상정보를 이용한 카메라 자세 추정(camera pose estimation)에 의해 초기영상정보를 경사도가 0°인 상태의 영상정보인 무경사영상정보로 변환한다.

카메라 자세 추정(camera pose estimation)이란, 영상정보에서 검출된 복수의 기준 마커(fiducial marker)를 활용하여 3차원 공간상에서의 카메라의 위치와 방향을 구하는 기술을 의미한다.

일반적으로 이 기술은 카메라 자세 추정에 의한 정보를 바탕으로 기준 마커의 자세를 추정하여 기준 마커 위에 가상의 사물을 띄우는 가상현실기술, 증강현실기술 등에 사용된다.

본 발명에서는 이 기술을 일반적인 방법과 반대로 활용한 것으로서, 카메라 자세 추정에 의한 정보를 바탕으로 기준 마커의 자세를 추정한 후, 이들 기준 마커가 모두 동일평면 상에 위치하도록 변환함과 아울러, 그 기준 마커들의 내부에 위치한 영상정보도 이와 동일한 방식으로 변환되도록 한 것이다.

즉, 기준 마커(120)의 영상정보를 이용한 카메라 자세 추정(camera pose estimation)에 의해 초기영상정보를 경사도가 0°인 상태(모든 기준 마커들이 평면 상에 위치하는 상태)의 영상정보인 무경사영상정보로 변환함에 따라, 그 기준 마커들의 내부에 위치한 영상정보도 동일평면 상에 위치하는 상태로 변환되고, 이는 결국 카메라가 균열면의 영상을 연직방향에서 촬영한 것과 동일한 효과를 얻도록 한다.

이러한 기준 마커(fiducial marker) 중의 하나인 아루코 마커(ArUco marker)는, n x n 크기의 2차원 비트 패턴과 이를 둘러싸고 있는 검은색 태두리 영역으로 구성된다.

검은색 테두리 영역은 마커를 빨리 인식하도록 하기 위한 것이며, 내부의 2차원 비트 패턴은 흰색 셀과 검정색 셀의 조합으로서, 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 위한 고유번호정보, 좌표정보를 식별하는데 사용된니다.

균열 측정기구(100)의 관통공의 구조 및 기준 마커(120)의 수는 다양하게 구현될 수 있으나, 관통공(111)이 4각형 구조이고, 기준 마커(120)는 관통공(111)의 4개의 코너의 좌표가 인식되도록 본체(110)의 코너부에 표시된 실시예가 현시점에서 가장 쉽고 정확하게 구현가능한 실시예라 할 수 있다.

균열부(10)는 미리 입력된 균열영상정보, 균열에 대한 정의 등을 활용하여, 초기영상정보 또는 무경사영상정보로부터 인식할 수 있다(도 3 내지 5).

이와 같이 인식된 균열부(10)는 화면에 표시되는데, 만약 균열부(10)의 표시가 잘못된 경우, 화면의 터치에 의해 표시된 균열부(10)를 보정하도록 할 수 있다.

상기 무경사영상정보를 기준으로, 복수의 기준 마커(120) 사이의 간격의 픽셀과, 균열부(10)의 픽셀을 비교하면, 균열부(10)의 폭을 연산할 수 있다.

종래의 카메라를 이용한 균열 측정장치에서도, 이와 같이 픽셀을 이용하여 균열의 폭을 연산하는 방식을 사용하였지만, 이는 카메라와 균열면 사이의 촬영각도가 항상 연직방향을 이룰 수 없으므로(촬영 경사도에 의한 오차가 발생하므로), 정확한 균열의 폭을 측정할 수 없다는 문제가 있었다.

이에 비해, 본 발명은 상술한 기준 마커(120)가 표시된 균열 측정기구(100) 및 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 이용하여, 촬영된 초기영상정보를 항상 경사도가 0°인 상태(카메라가 균열면의 영상을 연직방향에서 촬영한 것과 동일한 상태)의 영상정보인 무경사영상정보로 변환하므로, 어떠한 카메라 각도로 균열면을 촬영하더라도 항상 정확한 균열의 폭을 측정할 수 있다는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 의한 균열 측정기구(100)를 이용한 균열 측정장치(200)에 대하여 설명한다.

본 발명에 의한 균열 측정장치(200)는 별도의 장치에 의해 구현될 수도 있으나, 상술한 균열 측정방법이 구현된 프로그램(앱)을 카메라, 연산부, 저장부 등이 내장된 스마트폰에 다운받아 사용하는 것이 더욱 편리하다.

본 발명에 의한 균열 측정장치(200)(상기 앱을 다운받은 스마트폰)는 카메라부(210), 영상정보 무경사변환부(220), 균열부 인식부(230), 연산부(240), 표시부(250)를 포함하여 구성된다.

카메라부(210)는 구조물의 표면에 균열 측정기구(100)를 대고 촬영함으로써 얻어진 영상정보에 의해, 기준 마커(120)의 영상정보 및 상기 관통공(111)을 통해 노출된 균열부(10)의 초기영상정보를 획득하도록 한다.

영상정보 무경사변환부(220)는 기준 마커(120)의 영상정보를 이용한 카메라 자세 추정에 의해 초기영상정보를 경사도가 0°인 상태의 영상정보인 무경사영상정보로 변환한다.

균열부 인식부(230)는 미리 입력된 균열영상정보, 균열에 대한 정의 등을 활용하여, 초기영상정보 또는 무경사영상정보로부터 균열부(10)를 인식한다.

연산부(240)는 무경사영상정보를 기준으로, 복수의 기준 마커(120) 사이의 간격의 픽셀과, 균열부(10)의 픽셀을 비교하여, 균열부(10)의 폭을 연산한다.

표시부(250)는 균열부(10)의 영상 및 폭을 화면에 표시한다.

상술한 바와 같이, 균열 측정방법이 구현된 프로그램(앱)을 카메라, 연산부, 저장부 등이 내장된 스마트폰에 다운받아 사용하는 경우, 그 스마트폰이 위 균열 측정장치(200)에 해당하게 되고, 카메라부(210), 표시부(250)는 스마트폰의 카메라, 화면에 의해 구현되며, 영상정보 무경사변환부(220), 균열부 인식부(230), 연산부(240)는 스마트폰 내의 전자회로 및 상기 다운받은 앱에 의해 구현된다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

10 : 균열부 100 : 균열 측정기구
110 : 본체 111 : 관통공
120 : 기준 마커 200 : 균열 측정장치
210 : 카메라부 220 : 영상정보 무경사변환부
230 : 균열부 인식부 240 : 연산부
250 : 표시부

Claims

균열 측정기구(100)를 이용한 균열 측정방법으로서,
상기 균열 측정기구(100)는,
구조물의 균열이 노출되도록, 심부에 다각형 구조의 관통공(111)이 형성된 판형 구조의 본체(110);
상기 관통공(111)의 코너의 좌표가 인식되도록 상기 본체(110)의 코너부에 표시됨과 아울러, 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 위한 고유번호정보, 좌표정보가 기록된 복수의 기준 마커(fiducial marker)(120);를 포함하고,
상기 균열 측정방법은,
구조물의 표면에 상기 균열 측정기구(100)를 대고 카메라에 의해 촬영함으로써 얻어진 영상정보에 의해, 상기 기준 마커(120)의 영상정보 및 상기 관통공(111)을 통해 노출된 균열부(10)의 초기영상정보를 획득하는 초기영상정보 획득단계;
상기 기준 마커(120)의 영상정보를 이용한 카메라 자세 추정에 의해 상기 초기영상정보를 경사도가 0°인 상태의 영상정보인 무경사영상정보로 변환하는 무경사영상정보 변환단계;
상기 초기영상정보 또는 상기 무경사영상정보로부터 균열부(10)를 인식하는 균열부 인식단계;
상기 무경사영상정보를 기준으로, 복수의 상기 기준 마커(120) 사이의 간격의 픽셀과, 상기 균열부(10)의 픽셀을 비교하여, 상기 균열부(10)의 폭을 연산하는 연산단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 균열 측정방법.
제1항에 있어서,
상기 기준 마커(120)는 아루코 마커(ArUco marker)인 것을 특징으로 하는 균열 측정방법.
제2항에 있어서,
상기 관통공(111)은 4각형 구조이고, 상기 기준 마커(120)는 상기 관통공(111)의 4개의 코너의 좌표가 인식되도록 상기 본체(110)의 코너부에 표시된 것을 특징으로 하는 균열 측정방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 균열부 인식단계는,
인식된 균열부(10)를 화면에 표시하는 표시단계;
상기 화면의 터치에 의해 상기 표시된 균열부(10)를 보정하는 보정단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 균열 측정방법.
균열 측정기구(100)를 이용한 균열 측정장치(200)로서,
상기 균열 측정기구(100)는,
구조물의 균열이 노출되도록, 심부에 다각형 구조의 관통공(111)이 형성된 판형 구조의 본체(110);
상기 관통공(111)의 코너의 좌표가 인식되도록 상기 본체(110)의 코너부에 표시됨과 아울러, 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 위한 고유번호정보, 좌표정보가 기록된 복수의 기준 마커(fiducial marker)(120);를 포함하고,
상기 균열 측정장치(200)는,
구조물의 표면에 상기 균열 측정기구(100)를 대고 촬영함으로써 얻어진 영상정보에 의해, 상기 기준 마커(120)의 영상정보 및 상기 관통공(111)을 통해 노출된 균열부(10)의 초기영상정보를 획득하기 위한 카메라부(210);
상기 기준 마커(120)의 영상정보를 이용한 카메라 자세 추정에 의해 상기 초기영상정보를 경사도가 0°인 상태의 영상정보인 무경사영상정보로 변환하기 위한 영상정보 무경사변환부(220);
상기 초기영상정보 또는 상기 무경사영상정보로부터 균열부(10)를 인식하는 균열부 인식부(230);
상기 무경사영상정보를 기준으로, 복수의 상기 기준 마커(120) 사이의 간격의 픽셀과, 상기 균열부(10)의 픽셀을 비교하여, 상기 균열부(10)의 폭을 연산하는 연산부(240);
상기 균열부(10)의 영상 및 폭을 화면에 표시하는 표시부(250);를
포함하는 것을 특징으로 하는 균열 측정장치(200).