KR102258578B1 - System for data analysis and method for analysing digital image correlation using adaptive subset size - Google Patents

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KR102258578B1 KR1020190131505A KR20190131505A KR102258578B1 KR 102258578 B1 KR102258578 B1 KR 102258578B1 KR 1020190131505 A KR1020190131505 A KR 1020190131505A KR 20190131505 A KR20190131505 A KR 20190131505A KR 102258578 B1 KR102258578 B1 KR 102258578B1
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Abstract

본 발명은 데이터 분석 시스템 및 이를 이용한 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법에 관한 것으로서, 대상물의 변형을 해석하기 위한 데이터 분석 시스템에 의해 수행되는 디지털 이미지 상관 해석 방법은, a) 스페클 패턴(speckle pattern)이 형성된 대상물의 표면에서 기설정된 시간 간격으로 하나 이상의 기준 이미지를 획득하고, 상기 기준 이미지들을 이용하여 중복없이 2장의 이미지를 선택하는 경우의 수를 산출하고, 상기 2장의 이미지 중 어느 하나의 기준 이미지 상에 설정된 관심 영역에 기설정된 간격으로 씨드 포인트(Seed point)를 설정하고, 각 씨드 포인트를 중심으로 기설정된 크기의 기준 서브셋(Subset)을 설정하는 단계; b) 대상 이미지의 관심 영역을 상기 기준 서브셋에 대응되는 대상 서브셋으로 분할하고, 상기 대상 서브셋과 상기 기준 서브셋과의 서브셋 매칭 알고리즘을 수행하여 매칭된 서브셋과 기준 서브셋 간의 매칭 거리를 계산하고, 상기 매칭 거리가 수렴하는 시점의 컨버징 사이즈를 각 씨드 포인트별로 반복적으로 결정하여 컨버전스 맵(Convergence map)을 생성하는 단계; c) 상기 산출된 경우의 수에 따라 다수의 컨버전스 맵을 산출하고, 상기 산출된 컨버전스 맵에 대해 각 씨드 포인트 별 컨버징 사이즈의 평균에 표준 편차를 더하여 적응적 서브셋 크기를 결정하는 단계; 및 d) 상기 적응적 서브셋 크기를 이용하여 상기 기준 이미지와 대상 이미지간의 디지털 이미지 상관(Digital Image Correlation, DIC) 해석을 수행하여 대상물의 변형으로 인해 발생한 서브셋의 변위를 추적하는 단계를 포함하되, 상기 서브셋 매칭 알고리즘은, 상기 기준 서브셋의 크기를 단계적으로 증가시키면서 상기 기준 서브셋과 대상 이미지 간의 상호 상관성을 계산하여 상관 계수로 표현하고, 최대 상관 계수를 가지는 픽셀의 위치가 상기 기준 서브셋과 매칭되는 대상 서브셋의 위치로 판단하는 것이다.The present invention relates to a data analysis system and a digital image correlation analysis method using the adaptive subset size using the same. The digital image correlation analysis method performed by the data analysis system for analyzing the deformation of an object includes: a) a speckle pattern One or more reference images are acquired at predetermined time intervals on the surface of the object on which the (speckle pattern) is formed, and the number of cases in which two images are selected without overlap using the reference images is calculated, and any of the two images Setting a seed point at a predetermined interval in a region of interest set on one reference image, and setting a reference subset of a predetermined size around each seed point; b) The ROI of the target image is divided into a target subset corresponding to the reference subset, and a matching distance between the matched subset and the reference subset is calculated by performing a subset matching algorithm between the target subset and the reference subset, and the matching Generating a convergence map by repeatedly determining a convergence size at a point where the distance converges for each seed point; c) calculating a plurality of convergence maps according to the calculated number of cases, and determining an adaptive subset size by adding a standard deviation to the average of the convergence sizes for each seed point for the calculated convergence map; And d) performing a Digital Image Correlation (DIC) analysis between the reference image and the target image using the adaptive subset size to track the displacement of the subset caused by the deformation of the object, wherein the The subset matching algorithm calculates a cross-correlation between the reference subset and a target image while increasing the size of the reference subset step by step and expresses it as a correlation coefficient, and a target subset in which a location of a pixel having a maximum correlation coefficient matches the reference subset. It is judged by the location of.

Description

데이터 분석 시스템 및 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법{SYSTEM FOR DATA ANALYSIS AND METHOD FOR ANALYSING DIGITAL IMAGE CORRELATION USING ADAPTIVE SUBSET SIZE}Digital image correlation analysis method using data analysis system and adaptive subset size {SYSTEM FOR DATA ANALYSIS AND METHOD FOR ANALYSING DIGITAL IMAGE CORRELATION USING ADAPTIVE SUBSET SIZE}

본 발명은 디지털 이미지 상관 해석을 위한 서브셋 크기를 자동으로 최적화할 수 있는 데이터 분석 시스템 및 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data analysis system capable of automatically optimizing a subset size for digital image correlation analysis, and a digital image correlation analysis method using an adaptive subset size.

최근에는 대상 구조물의 재료 및 균열을 측정하는 비파괴 검사 방식으로, 디지털 이미지 상관법(Digital Image Correlation, DIC)이 확대되고 있다. DIC는 주변 환경의 제약이 적고 비접촉적인 방법으로 평가 대상물의 전체 영역에 대하여 변형 및 운동을 평가하는 기법으로서, 변위와 변형의 구배장을 얻기 위하여 디지털 이미지 프로세싱 기법을 사용하는 것이다. Recently, as a non-destructive inspection method for measuring materials and cracks of a target structure, digital image correlation (DIC) is expanding. DIC is a technique that evaluates the deformation and motion of the entire area of the object to be evaluated in a non-contact method with few restrictions on the surrounding environment, and uses a digital image processing technique to obtain the gradient field of displacement and deformation.

구체적으로, DIC는 대상물의 표면에서의 변형을 영상으로 획득된 이미지에서의 측정 표면에 대한 그레이 세기(grey intensity) 변화를 비교하여 평가하는 것이다. 이를 위해, 측정하고자 하는 대상물 표면의 변형은 평가 알고리즘을 충분히 반영할 수 있도록 그레이 강도의 변화 정보가 주어져야 하므로, 일반적으로 대상물의 해석하고자 하는 영역에 인공적인 랜덤한 패턴, 즉 스페클 패턴을 형성한다. 스페클 패턴(speckle pattern)은 에어 스프레이 건을 이용하여 해석 평가 표면에 임의의 크고 작은 형상을 페인팅하여 형성한다.Specifically, DIC is to evaluate the deformation on the surface of an object by comparing the change in gray intensity with respect to the measurement surface in an image acquired as an image. For this, since the change information of the gray intensity must be given so that the deformation of the object surface to be measured can sufficiently reflect the evaluation algorithm, an artificial random pattern, that is, a speckle pattern, is generally formed in the region to be analyzed of the object. . The speckle pattern is formed by painting arbitrary large and small shapes on the analysis evaluation surface using an air spray gun.

DIC의 평가 알고리즘들에는 SSSIG, 서브셋 엔트로피, 명암도 동시 발생 행렬을 이용하는 기법들이 있다. DIC's evaluation algorithms include techniques using SSSIG, subset entropy, and co-occurrence matrix.

서브셋 강도 그래디언트의 제곱근의 합(Sum of square of subset intensity gradient, SSSIG) 기법은 서브셋 내의 스페클 패턴 그래디어언트(Speckle pattern gradients)를 계산한 후 임의의 임계값을 설정하여 관심 영역(Region Of Interest, ROI)내 균일한 단일 서브셋 크기를 결정하는 방법이다. The Sum of square of subset intensity gradient (SSSIG) technique calculates the speckle pattern gradients within the subset and sets a random threshold to determine the region of interest. , ROI).

서브셋 엔트로피(Subset entropy) 기법은 설정된 기준점을 중심으로 8개의 이웃 픽셀들의 그레이 강도(Gray intensity)의 편차의 절대값 합으로 엔트로피를 계산하여 ROI내 균일한 단일 서브셋 크기를 결정하는 방법이다.The subset entropy technique is a method of determining a uniform single subset size within an ROI by calculating entropy with the sum of the absolute values of the deviations of gray intensity of eight neighboring pixels around a set reference point.

명암도 동시발생 행렬(Gray-level co-occurrence matrix) 기법은 이미지 내의 특정 거리의 두 서브셋의 픽셀 회색 강도의 조합을 이용하여 오프셋(Offset)이라고 하는 파라미터를 계산하여 ROI내 균일한 단일 서브셋 크기를 결정하는 방법이다. The gray-level co-occurrence matrix method determines a uniform single subset size within the ROI by calculating a parameter called Offset using the combination of the gray intensity of pixels of two subsets at a specific distance in the image. That's how to do it.

이와 같이, 종래 기술에 따른 DIC의 평가 알고리즘들은 공통적으로 이미지 내의 특정 위치에서 스페클 패턴을 평가하여 모든 영역에 일괄적으로 적용할 단일 서브셋 크기를 산출한다. 특히 스페클 패턴이 모든 영역에서 균일하게 분포되어 있다고 가정하기 때문에 스페클 패턴이 공간적으로 편향될 경우, 산출된 서브셋 크기를 적용하여 DIC 수행을 하더라도 오류가 발생할 수 있다는 한계점이 있다. 또한 서브셋 크기를 결정하기 위한 임계값을 설정하는 데에 있어 사용자의 주관적인 개입이 필수적이기 때문에 결과의 신뢰도를 하락시키는 요인으로 작용한다는 문제점이 있다.As described above, the DIC evaluation algorithms according to the prior art commonly evaluate a speckle pattern at a specific position in an image to calculate a single subset size to be applied to all regions at once. In particular, since it is assumed that the speckle pattern is uniformly distributed in all areas, there is a limitation in that an error may occur even if the DIC is performed by applying the calculated subset size when the speckle pattern is spatially biased. In addition, there is a problem in that the subjective intervention of the user is essential in setting the threshold value for determining the subset size, and thus it acts as a factor that lowers the reliability of the result.

미국 공개 특허 제 20160154926 호(발명의 명칭 : DIGITAL IMAGE CORRELATION SYSTEM AND METHOD, 디지털 이미지 상관 시스템과 방법)US Patent Publication No. 20160154926 (Name of invention: DIGITAL IMAGE CORRELATION SYSTEM AND METHOD, digital image correlation system and method)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 스페클 패턴의 편향 정도에 상관없이 ROI 내의 모든 위치마다 디지털 이미지 상관 해석에 적합한 각기 다른 적응적 서브셋 크기를 산출함으로써 전문가의 주관적 개입 없이 디지털 이미지 상관 해석을 수행하는 위치마다 필요한 서브셋 크기를 최적화할 수 있고, 미세한 변형에 대한 디지털 이미지 상관 해석의 정확도를 높일 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.In order to solve the above-described problem, the present invention calculates different adaptive subset sizes suitable for digital image correlation analysis at every position in the ROI regardless of the degree of deflection of the speckle pattern according to an embodiment of the present invention. The objective is to optimize the size of a subset required for each location where digital image correlation analysis is performed without subjective intervention, and to increase the accuracy of digital image correlation analysis for minute deformation.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problem as described above, and other technical problems may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물의 변형을 해석하기 위한 데이터 분석 시스템에 의해 수행되는 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법에 있어서, a) 스페클 패턴(speckle pattern)이 형성된 대상물의 표면에서 기설정된 시간 간격으로 하나 이상의 기준 이미지를 획득하고, 상기 기준 이미지들을 이용하여 중복없이 2장의 이미지를 선택하는 경우의 수를 산출하고, 상기 2장의 이미지 중 어느 하나의 기준 이미지 상에 설정된 관심 영역에 기설정된 간격으로 씨드 포인트(Seed point)를 설정하고, 각 씨드 포인트를 중심으로 기설정된 크기의 기준 서브셋(Subset)을 설정하는 단계; b) 대상 이미지의 관심 영역을 상기 기준 서브셋에 대응되는 대상 서브셋으로 분할하고, 상기 대상 서브셋과 상기 기준 서브셋과의 서브셋 매칭 알고리즘을 수행하여 매칭된 서브셋과 기준 서브셋 간의 매칭 거리를 계산하고, 상기 매칭 거리가 수렴하는 시점의 컨버징 사이즈를 각 씨드 포인트별로 반복적으로 결정하여 컨버전스 맵(Convergence map)을 생성하는 단계; c) 상기 산출된 경우의 수에 따라 다수의 컨버전스 맵을 산출하고, 상기 산출된 컨버전스 맵에 대해 각 씨드 포인트 별 컨버징 사이즈의 평균에 표준 편차를 더하여 적응적 서브셋 크기를 결정하는 단계; 및 d) 상기 적응적 서브셋 크기를 이용하여 상기 기준 이미지와 대상 이미지간의 디지털 이미지 상관(Digital Image Correlation, DIC) 해석을 수행하여 대상물의 변형으로 인해 발생한 서브셋의 변위를 추적하는 단계를 포함하되, 상기 서브셋 매칭 알고리즘은, 상기 기준 서브셋의 크기를 단계적으로 증가시키면서 상기 기준 서브셋과 대상 이미지 간의 상호 상관성을 계산하여 상관 계수로 표현하고, 최대 상관 계수를 가지는 픽셀의 위치가 상기 기준 서브셋과 매칭되는 대상 서브셋의 위치로 판단하는 것이다.In the digital image correlation analysis method using the adaptive subset size performed by the data analysis system for analyzing the deformation of the object according to an embodiment of the present invention as a technical means for achieving the above technical problem, a) Acquire one or more reference images at predetermined time intervals on the surface of an object on which a speckle pattern is formed, calculate the number of cases in which two images are selected without overlap using the reference images, and the two images Setting a seed point at a predetermined interval in a region of interest set on any one of the reference images, and setting a reference subset of a predetermined size around each seed point; b) The ROI of the target image is divided into a target subset corresponding to the reference subset, and a matching distance between the matched subset and the reference subset is calculated by performing a subset matching algorithm between the target subset and the reference subset, and the matching Generating a convergence map by repeatedly determining a convergence size at a point where the distance converges for each seed point; c) calculating a plurality of convergence maps according to the calculated number of cases, and determining an adaptive subset size by adding a standard deviation to the average of the convergence sizes for each seed point for the calculated convergence map; And d) performing a Digital Image Correlation (DIC) analysis between the reference image and the target image using the adaptive subset size to track the displacement of the subset caused by the deformation of the object, wherein the The subset matching algorithm calculates a cross-correlation between the reference subset and a target image while increasing the size of the reference subset step by step and expresses it as a correlation coefficient, and a target subset in which a location of a pixel having a maximum correlation coefficient matches the reference subset. It is judged by the location of.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 대상물의 변형을 해석하기 위한 데이터 분석 시스템은, 대상물의 관심 영역(Region Of Interest, ROI) 내 모든 영역에 대하여 위치마다 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 메모리; 및 상기 프로그램을 실행하기 위한 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 프로그램의 실행에 의해, 스페클 패턴(speckle pattern)이 형성된 대상물의 표면에서 기설정된 시간 간격으로 하나 이상의 이미지를 획득하여 기준 이미지를 설정하고, 상기 기준 이미지 별로 설정된 관심 영역에 기설정된 간격으로 씨드 포인트(Seed point)를 설정하고, 각 씨드 포인트를 중심으로 기설정된 크기의 기준 서브셋(Subset)을 설정하고, 대상 이미지의 관심 영역을 상기 기준 서브셋에 대응되는 대상 서브셋으로 분할하고, 상기 대상 서브셋과 상기 기준 서브셋과의 서브셋 매칭 알고리즘을 수행하여 매칭된 서브셋과 기준 서브셋 간의 매칭 거리를 계산하고, 상기 매칭 거리가 수렴하는 시점의 컨버징 사이즈를 각 씨드 포인트별로 반복적으로 결정하여 컨버전스 맵(Convergence map)을 생성하고, 상기 컨버전스 맵에 대해 각 씨드 포인트 별 컨버징 사이즈의 평균에 표준 편차를 더하여 적응적 서브셋 크기를 결정하고, 상기 적응적 서브셋 크기를 이용하여 상기 기준 이미지와 대상 이미지간의 디지털 이미지 상관(Digital Image Correlation, DIC) 해석을 수행하여 대상물의 변형으로 인해 발생한 서브셋의 변위를 추적하되, 상기 서브셋 매칭 알고리즘은, 상기 기준 서브셋의 크기를 단계적으로 증가시키면서 상기 기준 서브셋과 대상 이미지 간의 상호 상관성을 계산하여 상관 계수로 표현하고, 최대 상관 계수를 가지는 픽셀의 위치가 상기 기준 서브셋과 매칭되는 대상 서브셋의 위치로 판단하는 것이다.In addition, the data analysis system for analyzing the deformation of an object according to another embodiment of the present invention is a digital image correlation using an adaptive subset size for each position for all regions within a region of interest (ROI) of the object. A memory in which a program for performing the analysis method is recorded; And a processor for executing the program, wherein the processor acquires one or more images at predetermined time intervals from the surface of the object on which the speckle pattern is formed by executing the program to obtain a reference image Set, set a seed point at a preset interval in the region of interest set for each of the reference images, set a reference subset of a preset size around each seed point, and set the region of interest of the target image. Dividing into target subsets corresponding to the reference subset, and calculating a matching distance between the matched subset and the reference subset by performing a subset matching algorithm between the target subset and the reference subset, and converging at a point in time when the matching distance converges The size is repeatedly determined for each seed point to generate a convergence map, and for the convergence map, an adaptive subset size is determined by adding a standard deviation to the average of the convergence size for each seed point, and the adaptive A digital image correlation (DIC) analysis between the reference image and the target image is performed using the subset size to track the displacement of the subset caused by the deformation of the object, and the subset matching algorithm includes the size of the reference subset. The correlation between the reference subset and the target image is calculated and expressed as a correlation coefficient, and the location of the pixel having the maximum correlation coefficient is determined as the location of the target subset matching the reference subset.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 대상물의 ROI 내 모든 영역에서 DIC 해석에 필요한 최적화된 서브셋 크기를 자동으로 산출할 수 있고, 그로 인해 다양한 형태 및 크기의 스페클 패턴에 적용 가능하며, 대상물의 형태 및 재료와 무관하게 적용할 수 있다. According to the above-described problem solving means of the present invention, it is possible to automatically calculate the optimized subset size required for DIC analysis in all areas within the ROI of the object, thereby being applicable to speckle patterns of various shapes and sizes, and It can be applied irrespective of the shape and material of.

또한, 본 발명은 사용자의 개입 없이 적응적 서브셋 크기를 자동으로 산출하고 최적화할 수 있기 때문에 높은 신뢰도에 기반하여 DIC 해석이 가능하고, 다수의 기준 이미지를 이용하여 적응적 서브셋 크기를 산출함으로써 랜덤 노이즈로 인한 에러를 줄이면서 서브셋 크기가 과도하게 크거나 작게 산출되는 것을 방지하여 DIC 해석의 정밀도 및 정확도를 높일 수 있다. In addition, since the present invention can automatically calculate and optimize the adaptive subset size without user intervention, DIC analysis is possible based on high reliability, and random noise is calculated by calculating the adaptive subset size using a plurality of reference images. It is possible to increase the precision and accuracy of DIC analysis by reducing the error caused by and preventing the subset size from being excessively large or small.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 이미지 상관 해석을 위한 데이터 분석 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 제어 장치를 설명하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 도 3의 ROI 내에 초기 파라미터 설정 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 3의 컨버전스 맵을 설정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 3의 적응적 서브셋 크기를 결정하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 6의 적응적 서브셋 크기를 적용하여 DIC 해석을 수행하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 시스템의 DIC 해석 검증을 위한 실험 환경을 구성한 도면이다.
도 9는 도 8의 데이터 분석 시스템에서 산출된 적응적 서브셋 크기의 크기별 산출량 및 위치별 분포를 설명하는 도면이다.
도 10은 테스트 이미지를 이용하여 적응적 서브셋 크기의 검증 결과를 설명하는 도면이다.
도 11은 ROI 내에서 랜덤하게 선택된 씨드 포인트를 설명하는 도면이다.
도 12는 도 11의 각 씨드 포인트에서의 SSSIG 기법을 이용하여 산출된 단일 서브셋 크기를 설명하는 도면이다.
도 13은 도 12의 SSSIG 기법을 이용하여 산출된 단일 서브셋 크기의 검증 결과를 설명하는 도면이다.
1 is a diagram showing the configuration of a data analysis system for digital image correlation analysis according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the control device of FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a digital image correlation analysis method using an adaptive subset size according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a process of setting initial parameters in the ROI of FIG. 3.
5 is a diagram illustrating a process of setting the convergence map of FIG. 3.
6 is a diagram illustrating a process of determining the adaptive subset size of FIG. 3.
FIG. 7 is a diagram illustrating a process of performing DIC analysis by applying the adaptive subset size of FIG. 6.
8 is a diagram illustrating an experiment environment for verifying DIC analysis of a data analysis system according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an amount of output for each size and a distribution for each location of an adaptive subset size calculated by the data analysis system of FIG. 8.
10 is a diagram illustrating a verification result of an adaptive subset size using a test image.
11 is a diagram illustrating a seed point randomly selected within an ROI.
12 is a diagram illustrating a single subset size calculated using the SSSIG technique at each seed point of FIG. 11.
13 is a diagram illustrating a verification result of a single subset size calculated using the SSSIG technique of FIG. 12.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

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. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, and one or more other features, not excluding other components, unless specifically stated to the contrary. It is to be understood that it does not preclude the presence or addition of any number, step, action, component, part, or combination thereof.

본 명세서에서 ‘단말’은 휴대성 및 이동성이 보장된 무선 통신 장치일 수 있으며, 예를 들어 스마트 폰, 태블릿 PC 또는 노트북 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치일 수 있다. 또한, ‘단말’은 네트워크를 통해 다른 단말 또는 서버 등에 접속할 수 있는 PC 등의 유선 통신 장치인 것도 가능하다. 또한, 네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷 (WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망 등을 포함한다. In the present specification, the'terminal' may be a wireless communication device with guaranteed portability and mobility, and may be any kind of handheld-based wireless communication device such as a smart phone, a tablet PC, or a notebook. In addition, the'terminal' may be a wired communication device such as a PC that can access other terminals or servers through a network. In addition, a network refers to a connection structure in which information exchange between nodes such as terminals and servers is possible, and includes a local area network (LAN), a wide area network (WAN), and the Internet (WWW). : World Wide Web), wired and wireless data networks, telephone networks, wired and wireless television networks, etc.

무선 데이터 통신망의 일례에는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스 통신, 적외선 통신, 초음파 통신, 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication), 라이파이(LiFi) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.Examples of wireless data networks include 3G, 4G, 5G, 3GPP (3rd Generation Partnership Project), LTE (Long Term Evolution), WIMAX (World Interoperability for Microwave Access), Wi-Fi, Bluetooth communication, infrared communication, and ultrasound. Communication, Visible Light Communication (VLC), LiFi, and the like are included, but are not limited thereto.

이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다.The following examples are detailed descriptions for aiding understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. Accordingly, the invention of the same scope performing the same function as the present invention will also belong to the scope of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 이미지 상관 해석을 위한 데이터 분석 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 제어 장치를 설명하는 블록도이다.1 is a diagram showing the configuration of a data analysis system for digital image correlation analysis according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a control device of FIG. 1.

도 1를 참조하면, 데이터 분석 시스템은 스페클 패턴 처리한 대상물을 촬영하는 카메라(10) 및 카메라(10)로부터 대상물의 표면에 대한 하나 이상의 이미지를 획득하고, 획득한 이미지들을 이용하여 디지털 이미지 상관(Digital Image Correlation, DIC) 해석을 수행하는 제어 장치(100)를 포함한다. 이때, 제어 장치(100)는 일정한 시간 간격을 두고 동일한 카메라 위치와 설정으로 복수 개의 이미지를 획득한다. Referring to FIG. 1, the data analysis system acquires one or more images of the surface of the object from the camera 10 and the camera 10 for photographing the object subjected to the speckle pattern, and digital image correlation using the acquired images. It includes a control device 100 that performs (Digital Image Correlation, DIC) analysis. In this case, the control device 100 acquires a plurality of images with the same camera position and setting at regular time intervals.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어 장치(100)는 통신 모듈(110), 메모리(120), 프로세서(130) 및 데이터베이스(140)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the control device 100 includes a communication module 110, a memory 120, a processor 130, and a database 140.

상세히, 통신 모듈(110)은 카메라(10)와 동기화되어 실시간 대상물 표면에 대한 이미지를 획득하는 데 필요한 통신 인터페이스를 제공한다. 나아가, 통신 모듈(110)은 사용자 단말로부터 데이터 요청을 수신하고, 이에 대한 응답으로서 데이터를 송신하는 역할을 수행할 수 있다.In detail, the communication module 110 is synchronized with the camera 10 to provide a communication interface required to acquire an image of a real-time object surface. Furthermore, the communication module 110 may receive a data request from a user terminal and transmit data as a response thereto.

여기서, 통신 모듈(110)은 다른 네트워크 장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다.Here, the communication module 110 may be a device including hardware and software necessary for transmitting and receiving a signal such as a control signal or a data signal through a wired or wireless connection with another network device.

메모리(120)는 대상물의 ROI 내 모든 위치마다 DIC 해석에 적합한 각기 다른 적응적 서브셋 크기를 최적화할 수 있는 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된다. 또한, 프로세서(130)가 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행한다. 여기서, 메모리(120)는 휘발성 저장 매체(volatile storage media) 또는 비휘발성 저장 매체(non-volatile storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.The memory 120 records a program for performing a digital image correlation analysis method using an adaptive subset size capable of optimizing different adaptive subset sizes suitable for DIC analysis at every position in the ROI of the object. In addition, the processor 130 performs a function of temporarily or permanently storing data processed. Here, the memory 120 may include a volatile storage medium or a non-volatile storage medium, but the scope of the present invention is not limited thereto.

프로세서(130)는 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법을 제공하는 전체 과정을 제어하는 것으로서, 대상물의 표면에 획득한 스페클 이미지를 서브셋으로 분할한 후 스페클 이미지 간의 서브셋의 이동 변위를 추적하여 대상물의 변형을 해석한다. 이때, 프로세서(130)는 서브셋 내의 스페클 특징이 충분해야 정확한 변위 추적이 가능하므로 스페클 이미지 내에 랜덤하게 분포되어 있는 스페클 패턴에 따라 각각의 위치에 적절한 크기의 적응적 서브셋을 적용하여 디지털 이미지 상관 해석의 정확도를 높이도록 한다. 이러한 프로세서(130)가 수행하는 각각의 동작에 대해서는 추후 보다 상세히 살펴보기로 한다. The processor 130 controls the entire process of providing a digital image correlation analysis method using the adaptive subset size. After dividing the speckle image acquired on the surface of the object into subsets, the moving displacement of the subset between the speckle images is calculated. Trace and interpret the deformation of the object. At this time, since the processor 130 can accurately track displacement when the speckle feature in the subset is sufficient, the digital image is applied by applying an adaptive subset of an appropriate size to each position according to the speckle pattern randomly distributed in the speckle image. Increase the accuracy of correlation analysis. Each operation performed by the processor 130 will be described in more detail later.

여기서, 프로세서(130)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the processor 130 may include all types of devices capable of processing data, such as a processor. Here, the'processor' may refer to a data processing device embedded in hardware having a circuit physically structured to perform a function represented by, for example, a code included in a program or an instruction. As an example of a data processing device built into the hardware as described above, a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, and an application-specific integrated (ASIC) circuit), a field programmable gate array (FPGA), and the like, but the scope of the present invention is not limited thereto.

데이터베이스(140)는 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법을 수행하면서 누적되는 데이터가 저장된다. 예컨대, 데이터베이스(140)에는 카메라로부터 획득한 이미지 정보, 서브셋 크기 정보, DIC 해석 정보 등이 저장될 수 있다.The database 140 stores data accumulated while performing a digital image correlation analysis method using an adaptive subset size. For example, the database 140 may store image information, subset size information, DIC analysis information, and the like acquired from a camera.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법을 설명하는 순서도이고, 도 4는 도 3의 ROI 내에 초기 파라미터 설정 과정을 설명하는 도면이며, 도 5는 도 3의 컨버전스 맵을 설정하는 과정을 설명하는 도면이고, 도 6은 도 3의 적응적 서브셋 크기를 결정하는 과정을 설명하는 도면이며, 도 7은 도 6의 적응적 서브셋 크기를 적용하여 DIC 해석을 수행하는 과정을 설명하는 도면이다. 3 is a flow chart illustrating a digital image correlation analysis method using an adaptive subset size according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram illustrating an initial parameter setting process in the ROI of FIG. 3, and FIG. 5 is 3 is a diagram illustrating a process of setting the convergence map of FIG. 3, FIG. 6 is a diagram illustrating a process of determining the adaptive subset size of FIG. 3, and FIG. 7 is a DIC analysis by applying the adaptive subset size of FIG. It is a diagram explaining the process to be performed.

도 3을 참조하면, 제어 장치(100)는 일정한 시간 간격을 두고 동일한 카메라 위치와 동일한 카메라 설정으로 스페클 패턴 처리된 대상물 표면에 대한 다수의 이미지를 획득한다. 이때, 스페클 패턴은 이미지 내에서 랜덤하게 분포되어 있어 크기, 밀도, 픽셀에서의 회색 강도가 표면 위치마다 다양하게 나타난다.Referring to FIG. 3, the control device 100 acquires a plurality of images of the surface of the object subjected to the speckle pattern with the same camera position and the same camera setting at regular time intervals. At this time, since the speckle pattern is randomly distributed within the image, the size, density, and intensity of gray in the pixel vary according to surface positions.

따라서, 제어 장치(100)는 ROI 내 각 위치에 따라 서브셋 크기를 최적화기 위해ROI를 세분화하여 ROI 내에서 초기 파라미터 설정한다(S1). 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, ROI 내에 일정한 간격으로 씨드 포인트(Oi)를 배열하고, 각 씨드 포인트(Oi)를 중심으로 기분 서브셋(Si) 크기를 결정하는 크기 파라미터(

Figure 112019107904375-pat00001
, j=1, 2, 3, …, m)를 설정한다. 기준 서브셋(Si) 크기는 다음 수학식 1과 같다. Accordingly, the control device 100 subdivides the ROI and sets initial parameters in the ROI in order to optimize the subset size according to each position in the ROI (S1). That is, as shown in FIG. 4, a size parameter for arranging seed points O i at regular intervals within the ROI and determining the size of the mood subset S i around each seed point O i
Figure 112019107904375-pat00001
, j=1, 2, 3,… , m). The size of the reference subset (S i ) is shown in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019107904375-pat00002
Figure 112019107904375-pat00002

수학식 1에서, Oi의 위치를 정수 픽셀 단위로 설정하기 위해 Si의 한번의 길이를 홀수로 설정한다. 또한, 모든 ROI 영역을 고려하기 위해 Oi의 간격은 Si 크기의 최소값보다 작게 설정된다. In Equation 1, in order to set the position of O i in units of integer pixels, one length of S i is set to an odd number. In addition, in order to consider all ROI regions, the interval of O i is set to be smaller than the minimum value of the S i size.

또한, 제어 장치(100)는 카메라로부터 획득한 다수의 이미지들을 기준 이미지(R)로 정의하고, 이 기준 이미지들을 이용하여 중복없이 2장의 이미지를 선택하는 모든 경우의 수를 산출한다. In addition, the control device 100 defines a plurality of images acquired from the camera as a reference image R, and calculates the number of all cases in which two images are selected without overlapping by using the reference images.

도 5에 도시된 바와 같이, 제어 장치(100)는 2장의 이미지중 제1 기준 이미지(R1)에 ROI가 설정된 경우, 기준 서브셋(Si)과 제2 기준 이미지(R2)와의 하기 수학식 2로 표현되는 정규 상호 상관(Normalized Cross Correlation, NCC) 알고리즘을 사용하여 매칭 거리를 평가한 후 각 씨드 포인트마다 매칭 거리를 이용하여 컨버전스 맵을 설정한다(S2).5, the control device 100 when the ROI is set in the first reference image (R 1) of the two images, based on a subset (S i) and the second reference to with images (R 2) mathematics After the matching distance is evaluated using a Normalized Cross Correlation (NCC) algorithm represented by Equation 2, a convergence map is set using the matching distance for each seed point (S2).

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019107904375-pat00003
Figure 112019107904375-pat00003

Figure 112019107904375-pat00004
Figure 112019107904375-pat00004

Figure 112019107904375-pat00005
Figure 112019107904375-pat00005

Figure 112019107904375-pat00006
Figure 112019107904375-pat00006

Figure 112019107904375-pat00007
Figure 112019107904375-pat00007

NCC 알고리즘은 기준 서브셋(Si)과 제2 기준 이미지(R2) 간의 상호 상관성을 계산하는 것으로서, 제2 기준 이미지(R2)를 기준 서브셋(Si)과 동일한 크기의 서브셋들로 분할하고, 각 분할된 서브셋들이 기준 서브셋(Si)과 얼마나 일치하는지를 정량적으로 나타낸 것이다. 이때, NCC 알고리즘은 일치성의 정도를 상관 계수(CNCC)라는 실수로 표현하며, 제2 기준 이미지 내에서 최대 상관 계수를 가지는 픽셀 위치를 기준 서브셋(Si)과 가장 일치하는 대상 서브셋의 위치로 결정하는 서브셋 매칭 알고리즘을 수행한다. The NCC algorithm is to calculate the cross-correlation between the reference subset (S i ) and the second reference image (R 2 ), and divides the second reference image (R 2 ) into subsets of the same size as the reference subset (S i ). , It is a quantitative representation of how much each of the divided subsets coincide with the reference subset (S i ). In this case, the NCC algorithm expresses the degree of correspondence with a real number called the correlation coefficient (C NCC ), and the pixel position with the maximum correlation coefficient in the second reference image is the position of the target subset that most matches the reference subset (S i ). A subset matching algorithm to determine is performed.

기준 서브셋(Si)의 크기가 작은 경우, 서브셋 내의 스페클 패턴의 특징이 부족하여 다른 서브셋들과 확연히 구분되지 않기 때문에 NCC 알고리즘을 이용한 서브셋 매칭이 정확히 이루어지지 않아 제2 기준 이미지 내에서 최대 상관 계수의 위치가 다양하게 나타난다. 그러나, 기준 서브셋(Si)의 크기가 특정 크기 이상으로 커지면 서브셋 매칭이 정확히 이루어져 대상 서브셋(Si')의 위치가 일정하게 나타나고, 이미지간 변형이 없기 때문에 최대 상관 계수의 위치가 일정하게 나타난다. 따라서, 기준 서브셋(Si)의 크기를 단계적으로 증가시켜가며 NCC 알고리즘을 수행하는 반복적인 연산 과정을 통해 최대 상관 계수의 위치가 일정한지를 확인함으로써 서브셋의 크기가 충분한지를 판단할 수 있다.When the size of the reference subset (S i ) is small, the characteristics of the speckle pattern in the subset are insufficient, so that it is not clearly distinguished from other subsets, so that the subset matching using the NCC algorithm is not accurately performed, thus the maximum correlation in the second reference image. The positions of the coefficients appear in various ways. However, when the size of the reference subset S i increases beyond a certain size, the subset matching is performed accurately , and the position of the target subset S i ′ appears constant, and the position of the maximum correlation coefficient appears constant because there is no transformation between images. . Thus, it can be determined based on the subset gamyeo by increasing the size of the (S i) in a stepwise manner if the size of the subset by checking whether the location of the maximum correlation coefficient constant through an iterative calculation process for performing NCC algorithm sufficient.

기준 서브셋(Si)과 매칭되는 대상 서브셋(Si')의 씨드 포인트를 Oi', 매칭 거리를 Di라고 할 경우, 매칭 거리(Di)는 하기 수학식 3에 의해 계산된다.Based on the subset (S i) and the matching destination subset if that "a seed point O i of the matching distance D i (S i) ', the matching distance (D i) is to be calculated by the equation (3).

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112019107904375-pat00008
Figure 112019107904375-pat00008

수학식 3에서 (

Figure 112019107904375-pat00009
,
Figure 112019107904375-pat00010
)는 기준 서브셋(Si)의 씨드 포인트(Oi)의 픽셀 위치 좌표이고, (
Figure 112019107904375-pat00011
,
Figure 112019107904375-pat00012
)는 매칭된 대상 서브셋(Si')의 씨드 포인트(Oi')의 픽셀 위치 좌표를 각각 나타낸다. 제어 장치(100)는 매칭 거리의 기울이가 '0'이 되는 시작 지점을 기준으로 컨버징 사이즈를 결정할 수 있으며, 각 씨드 포인트(Oi)마다 동일한 서브셋 매칭 알고리즘을 반복적으로 수행하여 컨버전스 맵을 산출한다. In Equation 3 (
Figure 112019107904375-pat00009
,
Figure 112019107904375-pat00010
) Is the pixel position coordinate of the seed point (O i ) of the reference subset (S i ), and (
Figure 112019107904375-pat00011
,
Figure 112019107904375-pat00012
) Represents the pixel location coordinates of the "seed point (O i a)"), the matched destination subset (S i, respectively. The control device 100 may determine the convergence size based on a starting point at which the inclination of the matching distance becomes '0', and repeatedly performs the same subset matching algorithm for each seed point O i to generate a convergence map. Calculate.

도 6에 도시된 바와 같이, 제어 장치(100)는 기준 이미지 획득시 조명, 샷 노이즈, 카메라의 미세 진동 등으로 발생하는 랜덤 노이즈의 영향을 고려하기 위해, 중복없이 2장의 기준 이미지를 선택하는 모든 경우의 수를 적용하여 다수의 컨버전스 맵을 산출하고, 각 씨드 포인트마다 컨버징 사이즈의 평균에 표준 편차를 더하여 적응적 서브셋 크기를 자동 결정한다(S3). 따라서, ROI 내 모든 영역에 대해 적응적 서브셋 크기를 최적화할 수 있다. As shown in FIG. 6, the control device 100 selects two reference images without overlapping in order to consider the influence of random noise generated by lighting, shot noise, and micro-vibration of the camera when acquiring the reference image. A plurality of convergence maps are calculated by applying the number of cases, and an adaptive subset size is automatically determined by adding a standard deviation to the average of the converging sizes for each seed point (S3). Therefore, it is possible to optimize the adaptive subset size for all regions within the ROI.

도 7에 도시된 바와 같이, 제어 장치(100)는 적응적 서브셋 크기를 이용하여 기준 이미지와 변형된 이미지간 NCC 알고리즘을 수행하여 대상물의 변형으로 인해 발생한 서브셋의 변위를 추적함으로써 대상물의 변위와 변형률을 계산하는 DIC 해석을 수행한다(S4).As shown in FIG. 7, the control device 100 performs an NCC algorithm between the reference image and the deformed image using the adaptive subset size to track the displacement of the subset caused by the deformation of the object, thereby reducing the displacement and strain rate of the object. Perform DIC analysis to calculate (S4).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 시스템의 DIC 해석 검증을 위한 실험 환경을 구성한 도면이고, 도 9는 도 8의 데이터 분석 시스템에서 산출된 적응적 서브셋 크기의 크기별 산출량 및 위치별 분포를 설명하는 도면이며, 도 10은 테스트 이미지를 이용하여 적응적 서브셋 크기의 검증 결과를 설명하는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating an experiment environment for verifying DIC analysis of a data analysis system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a distribution of output by size and location of an adaptive subset size calculated by the data analysis system of FIG. 8 FIG. 10 is a diagram illustrating a verification result of an adaptive subset size using a test image.

도 8에 도시된 바와 같이, 데이터 분석 시스템은 카메라(10), 제어 장치, 스페클 표면 처리된 알루미늄 플레이트 시편(21)이 놓여지는 스캐닝 스테이지(20)를 포함하되, 스캐닝 스테이지(20)는 시편(21)을 x와 y 방향으로 0.5 ㎛ 단위로 이동시킨다. 데이터 분석 시스템은 미세한 스페클 패턴을 관찰하기 위해 매크로 렌즈를 사용할 수도 있다. As shown in FIG. 8, the data analysis system includes a camera 10, a control device, and a scanning stage 20 on which a speckle surface-treated aluminum plate specimen 21 is placed, wherein the scanning stage 20 is a specimen. (21) is moved in the x and y directions in 0.5 µm increments. The data analysis system may use macro lenses to observe fine speckle patterns.

또한, 스페클 표면 처리된 알루미늄 플레이트 시편(21)은 500x500x3mm³의 크기를 가지고, 스페클 패턴은 스톤 스프레이를 이용하여 표면 처리하며, ROI는 공간적으로 편향된 스페클 패턴의 영향을 관찰하기 위해 스페클 패턴이 조밀하지 않은 위치에 300x300 pixels 크기로 임의 설정한다. 또한, 기준 서브셋(Si)의 크기는 최소 7 x 7 pixels에서 최대 55 x 55 pixels 범위를 가지며, 이에 따라 씨드 포인트(Oi)의 간격은 6 pixel로, 총 2500개가 설정된다.In addition, the speckle surface-treated aluminum plate specimen 21 has a size of 500x500x3mm³, the speckle pattern is surface-treated using stone spray, and the ROI is a speckle pattern to observe the effect of the spatially deflected speckle pattern. Randomly set the size of 300x300 pixels in this not dense location. In addition, the size of the reference subset S i ranges from a minimum of 7 x 7 pixels to a maximum of 55 x 55 pixels, and accordingly , the spacing of the seed points O i is 6 pixels, and a total of 2500 is set.

이러한 데이터 분석 시스템은 카메라(10)로부터 15 장의 기준 이미지를 획득하고, 스캐닝 스테이지(20)를 이용하여 200㎛, 500 ㎛, 1㎜의 일정한 간격으로 이동시킨 3 장의 테스트 이미지를 획득할 수 있다. This data analysis system may acquire 15 reference images from the camera 10 and acquire 3 test images moved at regular intervals of 200 μm, 500 μm, and 1 mm using the scanning stage 20.

제어 장치(100)는 기준 이미지를 이용하여 중복없이 2장의 이미지를 산출할 수 있는 모든 이미지 조합에 대하여 ROI 내에 설정된 각 씨드 포인트에서 기준 서브셋의 크기를 늘려가며 NCC 알고리즘을 수행하고, 각 씨드 포인트마다 105개의 컨버징 사이즈(Converging size)를 산출하며, 도 9에 도시된 바와 같이 컨버징 사이즈의 의 평균에 표준 편차를 더하여 적응적 서브셋 크기를 결정한다.The control device 100 performs the NCC algorithm by increasing the size of the reference subset at each seed point set in the ROI for all image combinations capable of calculating two images without duplication using the reference image, and performs the NCC algorithm for each seed point. 105 converging sizes are calculated, and the adaptive subset size is determined by adding a standard deviation to the mean of the converging sizes as shown in FIG. 9.

도 9에 도시된 바와 같이, 적응적 서브셋 크기의 산출 범위는 최소 9x9 pixels에서 최대 23 x 23 pixels로 다양하지만, 약 90 % 이상이 11 x 11pixels에서 17 x 17pixels사이에 집중되어 있으며, 그 중 13 x 13 pixels에서 가장 많은 빈도수를 내고 있다. As shown in Fig. 9, the calculation range of the adaptive subset size varies from a minimum of 9x9 pixels to a maximum of 23 x 23 pixels, but about 90% or more is concentrated between 11 x 11 pixels and 17 x 17 pixels, of which 13 It has the most frequency at x 13 pixels.

이렇게 산출된 적응적 서브셋의 크기 검증을 위해 3 장의 테스트 이미지에 대하여 적응적 서브셋 크기를 적용하여 NCC 알고리즘을 수행한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 서브셋 매칭 결과는 매칭 거리와 픽셀 단위로 환산한 실제 거리의 차이를 이용하여 오차 거리(Error distance)로 계산하면, 테스트 이미지를 이용한 검증 결과에서 2500개의 씨드 포인트 모두에서 에러가 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.To verify the size of the adaptive subset calculated in this way, the NCC algorithm is performed by applying the adaptive subset size to 3 test images. As shown in FIG. 10, if the subset matching result is calculated as an error distance using the difference between the matching distance and the actual distance converted in pixel units, in all 2500 seed points in the verification result using the test image. You can check that no error has occurred.

도 11은 ROI 내에서 랜덤하게 선택된 씨드 포인트를 설명하는 도면이고, 도 12는 도 11의 각 씨드 포인트에서의 SSSIG 기법을 이용하여 산출된 단일 서브셋 크기를 설명하는 도면이며, 도 13은 도 12의 SSSIG 기법을 이용하여 산출된 단일 서브셋 크기의 검증 결과를 설명하는 도면이다. 11 is a diagram illustrating a seed point randomly selected within an ROI, FIG. 12 is a diagram illustrating a single subset size calculated using the SSSIG technique at each seed point of FIG. 11, and FIG. 13 is It is a diagram explaining the verification result of the single subset size calculated using the SSSIG technique.

서브셋 크기를 결정하는 방법 중 하나인 SSSIG 기법은 ROI 내에 임의의 위치를 선정한 후 기준 서브셋의 크기를 증가시키면서 서브셋 내의 스페클 패턴 기울기(Speckle pattern gradients)를 계산하고, 이를 이용해 표준 편차 오차(Standard deviation error, SD error)를 산출하며, 임계(Threshold) 값을 적용하여 단일 서브셋 크기를 산출한다. 이러한 SSSIG 기법을 이용하여 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 랜덤하게 선택된 2개의 씨드 포인트에서 서브셋 내의 스페클 패턴 기울기를 계산하고, SD error 값을 산출하여 DIC 해석을 위한 단일 서브셋 크기를 결정한다. SD error는 하기 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.The SSSIG technique, one of the methods of determining the size of a subset, calculates speckle pattern gradients within the subset while increasing the size of the reference subset after selecting a random location within the ROI, and using the standard deviation error (Standard deviation). error, SD error) is calculated, and a single subset size is calculated by applying a threshold value. Using this SSSIG technique, as shown in Figs. 11 and 12, the speckle pattern slope in the subset is calculated from two randomly selected seed points, and the SD error value is calculated to determine the size of a single subset for DIC analysis. do. SD error can be expressed as in Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112019107904375-pat00013
Figure 112019107904375-pat00013

Figure 112019107904375-pat00014
Figure 112019107904375-pat00014

수학식 4에서, D(η) 은 대상물 표면을 일정한 시간 간격을 두고 촬영한 두 이미지를 이용해 계산한 노이즈의 분산 값이며, fx 와 fy는 x, y방향으로 인접한 점의 차이로 계산되는 회색 강도의 1 차 도함수이다. SD error의 임계값은 0.005로 설정된다.In Equation 4, D(η) is the variance value of noise calculated using two images photographed at regular time intervals on the object surface, and f x and f y are calculated as the difference between adjacent points in the x and y directions. It is the first derivative of the gray intensity. The SD error threshold is set to 0.005.

도 13에 도시된 바와 같이, SSSIG 기법을 이용해 7 x 7 pixels와 9 x 9 pixels 의 단일 서브셋 크기를 산출하고, 이렇게 산출된 단일 서브셋 크기는 (a) 200㎛ 테스트 이미지(7 x 7 pixels), (b) 500 ㎛ 테스트 이미지(7 x 7 pixels), (c) 1 mm 테스트 이미지(7 x 7 pixels), (d) 200 ㎛ 테스트 이미지(9 x 9 pixels), (e) 500 ㎛ 테스트 이미지(9 x 9 pixels), (f) 1 mm 테스트 이미지(9 x 9 pixels)를 이용하여 검증할 수 있다. As shown in FIG. 13, a single subset size of 7 x 7 pixels and 9 x 9 pixels is calculated using the SSSIG technique, and the calculated single subset size is (a) a 200 μm test image (7 x 7 pixels), (b) 500 µm test image (7 x 7 pixels), (c) 1 mm test image (7 x 7 pixels), (d) 200 µm test image (9 x 9 pixels), (e) 500 µm test image ( 9 x 9 pixels), (f) 1 mm test image (9 x 9 pixels) can be used to verify.

즉, 도 13은 7 x 7 pixels와 9 x 9 pixels 의2개의 단일 서브셋 크기를 적용하여 테스트 이미지에 대한 NCC 알고리즘을 수행한 결과를 나타낸 것이고, 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브셋 매칭 알고리즘과 SSSIG 기법을 이용한 검증 결과를 전체 씨드 포인트 2500개 중 에러가 발생한 씨드 포인트의 개수로 정량적으로 나타낸 것이다.That is, FIG. 13 shows the result of performing the NCC algorithm on the test image by applying two single subset sizes of 7 x 7 pixels and 9 x 9 pixels, and Table 1 shows the subset matching according to an embodiment of the present invention. The verification result using the algorithm and SSSIG technique is quantitatively expressed as the number of seed points with errors out of 2500 seed points.

[표 1][Table 1]

Figure 112019107904375-pat00015
Figure 112019107904375-pat00015

표 1은 테스트 이미지에 대한 적응적 서브셋 크기와 SSSIG 기법으로 산출된 단일 서브셋 크기의 에러율을 비교한 것으로서, SSSIG 기법을 이용하여 산출된 7 x 7 pixels 단일 서브셋 크기를 적용한 경우에는 200 ㎛ 테스트 이미지에서 829개, 500 ㎛ 테스트 이미지에서 134개, 1 mm 테스트 이미지에서 924개의 씨드 포인트에서 에러가 발생하였고, 9 x 9 pixels 단일 서브셋 크기를 적용한 경우에는 200 ㎛ 테스트 이미지에서 67개, 500 ㎛ 테스트 이미지에서 8개, 1 mm 테스트 이미지에서 71개의 씨드 포인트에서 에러가 발생함을 알 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 랜덤 노이즈로 인하여 동일한 서브셋 크기를 적용했음에도 불구하고 사용된 테스트 이미지에 따라 에러가 발생하는 양상이 다른 것을 알 수 있다.Table 1 compares the error rate of the adaptive subset size for the test image and the single subset size calculated by the SSSIG technique.When the 7 x 7 pixels single subset size calculated using the SSSIG technique is applied, the 200 μm test image Errors occurred at 829, 134 in the 500 μm test image, and 924 seed points in the 1 mm test image. When a single subset size of 9 x 9 pixels was applied, 67 in the 200 μm test image, and in the 500 μm test image. In the 8, 1 mm test images, it can be seen that an error occurs at 71 seed points. As shown in FIG. 13, it can be seen that an error occurs differently depending on the test image used even though the same subset size is applied due to random noise.

SSSIG 기법으로 서브셋 크기를 산출한 경우, 스페클 패턴 기울기를 계산하는 위치에 따라 산출되는 서브셋 크기가 다양하여 스페클 패턴이 균일하게 분포되어 있지 않은 이미지에 적용이 불가능 하고, 임계 값을 사용자가 임의로 설정하기 때문에 산출된 서브셋 크기의 신뢰도가 떨어질 뿐만 아니라 이미지 취득 간 발생하는 랜덤 노이즈의 영향에 의해 산출된 서브셋 크기를 적용하더라도 에러가 발생할 수 있다.When the subset size is calculated by the SSSIG method, the size of the subset calculated according to the position where the speckle pattern slope is calculated varies, so it is impossible to apply it to images where the speckle pattern is not evenly distributed, and the threshold value is arbitrarily set by the user. Because of the setting, the reliability of the calculated subset size is degraded, and an error may occur even when the calculated subset size is applied due to the influence of random noise generated during image acquisition.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 서브셋 매칭 알고리즘은 ROI 내 모든 영역에서 DIC 해석에 필요한 서브셋 크기를 최적화하기 때문에 이미지 내 스페클 패턴이 편향되더라도 적용이 가능하고, 사용자의 개입 없이 서브셋 크기를 자동 산출 및 최적화하기 때문에 높은 신뢰도에 기반한 DIC 해석이 가능하며, 다수의 기준 이미지를 이용한 적응적 서브셋 크기 산출을 통해 랜덤 노이즈로 인한 에러를 줄이면서 서브셋의 크기가 과도하게 크거나 작게 산출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 DIC 해석에서 보다 정밀하고 정확한 분석이 가능해질 수 있다.However, since the subset matching algorithm according to an embodiment of the present invention optimizes the subset size required for DIC analysis in all areas within the ROI, it can be applied even if the speckle pattern in the image is biased, and the subset size is automatically adjusted without user intervention. Because it is calculated and optimized, DIC analysis based on high reliability is possible, and errors due to random noise are reduced through adaptive subset size calculation using multiple reference images, and the size of the subset is prevented from being excessively large or small. I can. Accordingly, the present invention may enable more precise and accurate analysis in DIC analysis.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 이러한 기록 매체는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함하며, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함하며, 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.The digital image correlation analysis method using the adaptive subset size according to the embodiment of the present invention described above may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer such as a program module executed by a computer. have. Such recording media include computer-readable media, and computer-readable media may be any available media that can be accessed by a computer, and include both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. In addition, computer readable media includes computer storage media, which are volatile and nonvolatile embodied in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data. , Removable and non-removable media are included.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that other specific forms can be easily modified without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

100: 제어 장치
110: 통신 모듈 120: 메모리
130: 프로세서 140: 데이터베이스
100: control device
110: communication module 120: memory
130: processor 140: database

Claims (8)

대상물의 변형을 해석하기 위한 데이터 분석 시스템에 의해 수행되는 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법에 있어서,
a) 스페클 패턴(speckle pattern)이 형성된 대상물의 표면에서 기설정된 시간 간격으로 하나 이상의 기준 이미지를 획득하고, 상기 기준 이미지들을 이용하여 중복없이 2장의 이미지를 선택하는 경우의 수를 산출하고, 상기 2장의 이미지 중 어느 하나의 기준 이미지 상에 설정된 관심 영역에 기설정된 간격으로 씨드 포인트(Seed point)를 설정하고, 각 씨드 포인트를 중심으로 기설정된 크기의 기준 서브셋(Subset)을 설정하는 단계;
b) 대상 이미지의 관심 영역을 상기 기준 서브셋에 대응되는 대상 서브셋으로 분할하고, 상기 대상 서브셋과 상기 기준 서브셋과의 서브셋 매칭 알고리즘을 수행하여 매칭된 서브셋과 기준 서브셋 간의 매칭 거리를 계산하고, 상기 매칭 거리가 수렴하는 시점의 컨버징 사이즈를 각 씨드 포인트별로 반복적으로 결정하여 컨버전스 맵(Convergence map)을 생성하는 단계;
c) 상기 산출된 경우의 수에 따라 다수의 컨버전스 맵을 산출하고, 상기 산출된 컨버전스 맵에 대해 각 씨드 포인트 별 컨버징 사이즈의 평균에 표준 편차를 더하여 적응적 서브셋 크기를 결정하는 단계; 및
d) 상기 적응적 서브셋 크기를 이용하여 상기 기준 이미지와 대상 이미지간의 디지털 이미지 상관(Digital Image Correlation, DIC) 해석을 수행하여 대상물의 변형으로 인해 발생한 서브셋의 변위를 추적하는 단계를 포함하되,
상기 서브셋 매칭 알고리즘은,
상기 기준 서브셋의 크기를 단계적으로 증가시키면서 상기 기준 서브셋과 대상 이미지 간의 상호 상관성을 계산하여 상관 계수로 표현하고, 최대 상관 계수를 가지는 픽셀의 위치가 상기 기준 서브셋과 매칭되는 대상 서브셋의 위치로 판단하는 것인, 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법.
In a digital image correlation analysis method using an adaptive subset size performed by a data analysis system for analyzing a deformation of an object,
a) One or more reference images are acquired at predetermined time intervals on the surface of an object on which a speckle pattern is formed, and the number of cases in which two images are selected without overlapping using the reference images is calculated, and the Setting a seed point at a predetermined interval in a region of interest set on one of the two images, and setting a reference subset of a predetermined size around each seed point;
b) The ROI of the target image is divided into a target subset corresponding to the reference subset, and a matching distance between the matched subset and the reference subset is calculated by performing a subset matching algorithm between the target subset and the reference subset, and the matching Generating a convergence map by repeatedly determining a convergence size at a point where the distance converges for each seed point;
c) calculating a plurality of convergence maps according to the calculated number of cases, and determining an adaptive subset size by adding a standard deviation to the average of the convergence sizes for each seed point for the calculated convergence map; And
d) performing a Digital Image Correlation (DIC) analysis between the reference image and the target image using the adaptive subset size to track the displacement of the subset caused by the deformation of the object,
The subset matching algorithm,
Computing a correlation coefficient between the reference subset and a target image while gradually increasing the size of the reference subset, and determining the location of the pixel having the maximum correlation coefficient as the location of the target subset matching the reference subset. The digital image correlation analysis method using the adaptive subset size.
제 1 항에 있어서,
상기 기준 서브셋(Si)은 하기 수학식 1에 의해 크기를 결정하고, 상기 씨드 포인트 간의 간격은 상기 기준 서브셋 크기의 최소값보다 작게 설정되는 것인, 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법.
[수학식 1]
Figure 112019107904375-pat00016

Figure 112019107904375-pat00017
: 크기 파라미터, j=1, 2, 3, …, m
The method of claim 1,
The size of the reference subset (S i ) is determined by Equation 1 below, and the spacing between the seed points is set to be smaller than the minimum value of the size of the reference subset.
[Equation 1]
Figure 112019107904375-pat00016

Figure 112019107904375-pat00017
: Size parameter, j=1, 2, 3,… , m
제 1 항에 있어서,
상기 서브셋 매칭 알고리즘은,
하기 수학식 2로 표현되는 정규 상호 상관(Normalized Cross Correlation, NCC) 알고리즘을 사용하여 상관 계수(CNCC)를 산출하는 것인, 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법.
[수학식 2]
Figure 112019107904375-pat00018

Figure 112019107904375-pat00019

Figure 112019107904375-pat00020

Figure 112019107904375-pat00021

Figure 112019107904375-pat00022

Figure 112019107904375-pat00023
: 크기 파라미터, j=1, 2, 3, …, m
The method of claim 1,
The subset matching algorithm,
A digital image correlation analysis method using an adaptive subset size to calculate a correlation coefficient (C NCC ) using a Normalized Cross Correlation (NCC) algorithm represented by Equation 2 below.
[Equation 2]
Figure 112019107904375-pat00018

Figure 112019107904375-pat00019

Figure 112019107904375-pat00020

Figure 112019107904375-pat00021

Figure 112019107904375-pat00022

Figure 112019107904375-pat00023
: Size parameter, j=1, 2, 3,… , m
제 3 항에 있어서,
상기 서브셋 매칭 알고리즘은,
상기 기준 서브셋의 크기를 단계적으로 증가시키면서 상기 NCC 알고리즘을 수행하는 반복적인 연산 과정을 통해 상기 최대 상관 계수를 가지는 픽셀의 위치가 일정하면 상기 매칭 거리가 수렴하게 되어 적응적 서브셋의 컨버징 사이즈로 결정하는 것인, 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법.
The method of claim 3,
The subset matching algorithm,
If the location of the pixel having the maximum correlation coefficient is constant through an iterative calculation process of performing the NCC algorithm while increasing the size of the reference subset stepwise, the matching distance converges to determine the converging size of the adaptive subset. That is, a digital image correlation analysis method using an adaptive subset size.
제 1 항에 있어서,
상기 매칭 거리(Di)는 하기 수학식 3에 의해 계산되는 것인, 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법.
[수학식 3]
Figure 112019107904375-pat00024

(
Figure 112019107904375-pat00025
,
Figure 112019107904375-pat00026
) : 기준 서브셋(Si)의 씨드 포인트(Oi)의 픽셀 위치 좌표
(
Figure 112019107904375-pat00027
,
Figure 112019107904375-pat00028
) : 매칭된 대상 서브셋(Si')의 씨드 포인트(Oi')의 픽셀 위치 좌표
The method of claim 1,
The matching distance (D i ) is calculated by Equation 3 below. A digital image correlation analysis method using an adaptive subset size.
[Equation 3]
Figure 112019107904375-pat00024

(
Figure 112019107904375-pat00025
,
Figure 112019107904375-pat00026
): Pixel position coordinates of the seed point (O i ) of the reference subset (S i)
(
Figure 112019107904375-pat00027
,
Figure 112019107904375-pat00028
): Pixel position coordinates of the seed point (O i ') of the matched target subset (S i')
제 5 항에 있어서,
상기 서브셋 매칭 알고리즘은,
상기 매칭 거리(Di)의 기울기가 '0'이 되는 시작 지점을 기준으로 컨버징 사이즈를 결정하고, 각 씨드 포인트마다 매칭 거리에 기초하여 컨버징 사이즈를 결정하여 상기 컨버전스 맵을 산출하는 것인, 디지털 이미지 상관 해석 방법.
The method of claim 5,
The subset matching algorithm,
The converging size is determined based on the starting point at which the slope of the matching distance D i becomes '0', and the convergence map is calculated by determining a converging size based on the matching distance for each seed point. , Digital image correlation analysis method.
대상물의 변형을 해석하기 위한 데이터 분석 시스템에 있어서,
대상물의 관심 영역(Region Of Interest, ROI) 내 모든 영역에 대하여 위치마다 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 메모리; 및
상기 프로그램을 실행하기 위한 프로세서를 포함하며,
상기 프로세서는, 상기 프로그램의 실행에 의해,
스페클 패턴(speckle pattern)이 형성된 대상물의 표면에서 기설정된 시간 간격으로 하나 이상의 기준 이미지를 획득하고, 상기 기준 이미지들을 이용하여 중복없이 2장의 이미지를 선택하는 경우의 수를 산출하고, 상기 2장의 이미지 중 어느 하나의 기준 이미지 상에 설정된 관심 영역에 기설정된 간격으로 씨드 포인트(Seed point)를 설정하고, 각 씨드 포인트를 중심으로 기설정된 크기의 기준 서브셋(Subset)을 설정하고,
대상 이미지의 관심 영역을 상기 기준 서브셋에 대응되는 대상 서브셋으로 분할하고, 상기 대상 서브셋과 상기 기준 서브셋과의 서브셋 매칭 알고리즘을 수행하여 매칭된 서브셋과 기준 서브셋 간의 매칭 거리를 계산하고, 상기 매칭 거리가 수렴하는 시점의 컨버징 사이즈를 각 씨드 포인트별로 반복적으로 결정하여 컨버전스 맵(Convergence map)을 생성하고,
상기 산출된 경우의 수에 따라 다수의 컨버전스 맵을 산출하고, 상기 산출된 컨버전스 맵에 대해 각 씨드 포인트 별 컨버징 사이즈의 평균에 표준 편차를 더하여 적응적 서브셋 크기를 결정하고,
상기 적응적 서브셋 크기를 이용하여 상기 기준 이미지와 대상 이미지간의 디지털 이미지 상관(Digital Image Correlation, DIC) 해석을 수행하여 대상물의 변형으로 인해 발생한 서브셋의 변위를 추적하되,
상기 서브셋 매칭 알고리즘은, 상기 기준 서브셋의 크기를 단계적으로 증가시키면서 상기 기준 서브셋과 대상 이미지 간의 상호 상관성을 계산하여 상관 계수로 표현하고, 최대 상관 계수를 가지는 픽셀의 위치가 상기 기준 서브셋과 매칭되는 대상 서브셋의 위치로 판단하는 것인, 데이터 분석 시스템.
In the data analysis system for analyzing the deformation of the object,
A memory in which a program for performing a digital image correlation analysis method using an adaptive subset size for each position in all regions in a region of interest (ROI) of an object is recorded; And
And a processor for executing the program,
The processor, by executing the program,
One or more reference images are acquired at predetermined time intervals on the surface of the object on which the speckle pattern is formed, and the number of cases in which two images are selected without overlap using the reference images is calculated, and Set a seed point at a preset interval in a region of interest set on any one of the reference images, and set a reference subset of a preset size around each seed point,
The ROI of the target image is divided into a target subset corresponding to the reference subset, and a matching distance between the matched subset and the reference subset is calculated by performing a subset matching algorithm between the target subset and the reference subset, and the matching distance is A convergence map is generated by repeatedly determining the convergence size at the point of convergence for each seed point,
A plurality of convergence maps are calculated according to the calculated number of cases, and an adaptive subset size is determined by adding a standard deviation to the average of the converging sizes for each seed point for the calculated convergence map,
Performing a digital image correlation (DIC) analysis between the reference image and the target image using the adaptive subset size to track the displacement of the subset caused by the deformation of the object,
The subset matching algorithm calculates a cross-correlation between the reference subset and a target image while increasing the size of the reference subset step by step and expresses it as a correlation coefficient, and a location of a pixel having a maximum correlation coefficient matches the reference subset. To determine the location of the subset, data analysis system.
제 1 항에 따른 적응적 서브셋 크기를 이용한 디지털 이미지 상관 해석 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록매체.A computer-readable recording medium on which a program for performing the digital image correlation analysis method using the adaptive subset size according to claim 1 is recorded.
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Digital Image Correlation with Dynamic Subset Selection", Optics and Lasers in Engineering, Volume 84, 2016.09.
"Study on subset size selection in digital image correlation for speckle patterns", Optics Express Vol. 16, Issue 10, 2008.05.

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