KR102293525B1 - 구조물 유지관리용 ３ｄ 스캐닝 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 3D 스캐너 장치(100), 고화질 카메라(200), 제어장치부(300), 저장부(400), 송수신장치부(500), 입출력부(600), 이동장치부(700), 그리고 위치정보 수신부(800)를 포함하는 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1)에 있어서, 제어장치부(300)는, 입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 목적 위치 정보를 저장부(400) 상에 저장한 뒤, 위치정보 수신부(800)를 통해 수신되는 GPS 위치 정보에 따라 현재의 위치에서 목적 위치 정보로 이동장치부(700)에 대한 제어를 통해 이동하도록 하는 기능을 수행하는 정보 수집 모듈(310); 대상 구조물에 대한 3D 스캐너 장치(100)를 이용하여 3D 스캐닝을 수행함으로써, 3D 스캐닝 데이터를 생성하여 저장부(400) 상에 저장하는 3D 스캐닝 모듈(320); 및 3D 스캐닝 모듈(320)에 의해 생성되는 3D 스캐닝 데이터에 대해서 입체 형상을 이루는 전체 및 부분의 경계선, 평면과 곡면을 포함하는 전체의 형상에 대해서 미리 설정된 3D 좌표(x,y,z) 별로 포인트화를 수행한 뒤, 포인트화된 3D 스캐닝 데이터를 저장부(400) 상에 저장하고, 포인트화된 3D 스캐닝 데이터에서 미리 설정된 간격 중 연속되지 않은 포인트가 발생하는 포인트 좌표를 탐지하여 저장부(400) 상에 탐지된 좌표에 대해서 "이미지 태그 일련번호"를 생성하여, 각 탐지된 좌표와 "이미지 태그 일련번호"에 대한 하나의 균열에 대한 연속적인 영역을 저장부(400) 상에 "탐지 단위 정보"로 저장하는 탐지 모듈(330); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비는, 스캐너에 의하여 위험한 구조물에 대한 균열 탐지와, 효율적 측정에 의한 체계적 측정자료 관리와, 측정결과를 표준화된 데이터로 보관 및 관리가 수행되도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 관리자에 의한 보수의 경우 체계적인 관리가 수행되도록 할 수 있는 효과가 있다.

Description

구조물 유지관리용 ３Ｄ 스캐닝 장비{３Ｄ scanning equipment for structure maintenance}
본 발명은 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 스캐너에 의하여 위험한 구조물에 대한 균열 탐지와, 효율적 측정에 의한 체계적 측정자료 관리와, 측정결과를 표준화된 데이터로 보관 및 관리할 뿐만 아니라, 관리자에 의한 보수의 경우 체계적인 관리가 수행되도록 하기 위한 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비에 관한 것이다.
기존의 구조물의 균열을 탐지하기 위한 여러 기술들이 제시된 바 있다.
종래의 기술로 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0139520(2017.10.25)호 "비접촉식 균열 평가를 위한 이종영상 스캐닝 방법 및 장치(HYBRID IMAGE SCANNING METHOD AND APPARATUS FOR NONCONTACT CRACK EVALUATION)"는 비접촉식 균열 평가를 위한 이종영상 스캐닝 방법 및 장치에 관한 것으로서, 타겟 구조물에 연속파 라인 레이저(Continuous Wave line laser)를 조사하는 라인 레이저 공급부; 라인 레이저 공급부와 동기화되어 기 정해진 경로로 이동하는 IR(Infra-Red) 카메라 및 비전(vison) 카메라를 포함하며, 타겟 구조물에서 방사된 열파(thermal wave)를 계측하여 열화상 이미지들을 생성하고 타겟 구조물의 외관을 촬영하여 실화상 이미지들을 생성하는 하이브리드 영상 스캐닝부; 및 열화상 이미지들 및 실화상 이미지들에 대해 왜곡 보정 프로세스, 시공간 통합 좌표 변환(time-spatial-integrated coordinate transformation) 프로세스, 및 위상 맵핑 프로세스(phase mapping process)를 수행하고, 수행 결과를 상호 영상정합하여 타겟 구조물의 균열을 시각화하는 제어부를 포함하는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0069795(2018.06.18)호 "UAV 탑재용 하이브리드 이미지 스캐닝에 기반한 자동화 구조물 균열 평가 시스템 및 그 방법(SYSTEM AND METHOD FOR AUTONOMOUS CRACK EVALUATION OF STRUCTURE BASED ON UAV MOUNTED-HYBRID IMAGE SCANNING)"은 구조물의 균열을 검출하기 위한 자동화 균열 평가 시스템 및 방법을 제공하며, 그 시스템은 대상 구조물에 연속파 라인 레이저를 조사하는 가진 장치, 대상 구조물에서 방사된 열파를 계측하여 열화상 이미지들을 생성하는 열화상 카메라 및 대상 구조물의 외관을 촬영하여 실화상 이미지들을 생성하는 비전 카메라를 포함하는 센싱 장치, 및 열화상 이미지들 및 실화상 이미지들에 대해 시공간 통합된 열화상 이미지 및 실화상 이미지를 생성하고, 시공간 통합된 열화상 이미지에 기초하여 위상 이미지를 생성하고, 실화상 이미지들이 학습된 인공신경망을 통해 시공간 통합된 실화상 이미지에 대해 딥러닝 프로세스를 수행하여 균열을 검출하고, 실화상 이미지에 특정된 균열 영역을 위상 이미지에도 특정한 후 인공신경망을 통해 딥러닝 프로세스를 수행하여 균열 정보가 포함된 열화상 이미지를 생성하고, 균열 정보가 포함된 열화상 균열이 검출된 실화상 이미지에 맵핑하여 균열만 시각화된 최종 이미지를 생성하는 제어 장치를 포함하는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-1999-0006304(1999.02.25)호 "포장균열 측정 및 분석시스템(Crack Detection and analyzing system of pavements)"은 차량의 후방으로 돌출된 지지대에 설치되어 노면으로부터 균열을 스캐닝하는 디지털 카메라와, 상기 디지털 카메라에 의해 스캐닝되는 노면 영상 중 균열을 갖는 영상만을 프레임 단위로 커팅하여 전송하는 이미지 보드와, 상기 이미지 보드를 통해 전송되는 영상을 입력받아 실시간으로 혹은 촬영 후에 균열상태를 분석하고 그 분석데이터를 저장하는 이미지 프로세서로 구성되어 있다. 따라서, 노면에 형성된 균열상태를 자동 측정, 분석 및 데이타베이스화하여 고속도로나 국도 포장 유지보수를 수행하는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2007-0017864(2007.02.22)호 "레이저 스캐닝 데이터를 이용한 시설물 검측 장치 및 그방법과 그를 이용한 터널 관리 시스템 및 그 방법(Detection apparatus and method for the installations in the tunnel from the laser scanning data, and tunnel management system and method using its)"은 3차원 레이저 스캐너를 활용하여 특히 터널 내부 등을 스캐닝한 후, 스캐닝 데이터로부터 터널내 콘크리트 라이닝 부분과 터널내 부착된 시설물(전차선로, 레일, 파이프라인 등)을 분리하고, 이렇게 분리된 데이터를 이용하여 터널내 시설물의 상태변화 및 유지보수 여부를 결정할 수 있는, 시설물 검측 장치 및 그 방법과, 그를 이용한 터널 관리 시스템 및 그 방법을 제공하는 기술에 관한 것이다.
그러나 상술한 종래의 기술들은 균열에 대한 탐지에만 특정될 뿐만 아니라, 체계적 측정자료 관리와, 측정결과를 표준화된 데이터로 보관 및 관리할 뿐만 아니라, 관리자에 의한 보수의 경우 체계적인 보수 관리가 수행되지 못하는 한계점이 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0139520(2017.10.25)호 "비접촉식 균열 평가를 위한 이종영상 스캐닝 방법 및 장치(HYBRID IMAGE SCANNING METHOD AND APPARATUS FOR NONCONTACT CRACK EVALUATION)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2018-0069795(2018.06.18)호 "UAV 탑재용 하이브리드 이미지 스캐닝에 기반한 자동화 구조물 균열 평가 시스템 및 그 방법(SYSTEM AND METHOD FOR AUTONOMOUS CRACK EVALUATION OF STRUCTURE BASED ON UAV MOUNTED-HYBRID IMAGE SCANNING)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-1999-0006304(1999.02.25)호 "포장균열 측정 및 분석시스템(Crack Detection and analyzing system of pavements)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2007-0017864(2007.02.22)호 "레이저 스캐닝 데이터를 이용한 시설물 검측 장치 및 그방법과 그를 이용한 터널 관리 시스템 및 그 방법(Detection apparatus and method for the installations in the tunnel from the laser scanning data, and tunnel management system and method using its)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스캐너에 의하여 위험한 구조물에 대한 균열 탐지와, 효율적 측정에 의한 체계적 측정자료 관리와, 측정결과를 표준화된 데이터로 보관 및 관리가 수행되도록 하기 위한 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 관리자에 의한 보수의 경우 체계적인 관리가 수행되도록 하기 위한 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비를 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비는, 3D 스캐너 장치(100), 고화질 카메라(200), 제어장치부(300), 저장부(400), 송수신장치부(500), 입출력부(600), 이동장치부(700), 그리고 위치정보 수신부(800)를 포함하는 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1)에 있어서, 제어장치부(300)는, 입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 목적 위치 정보를 저장부(400) 상에 저장한 뒤, 위치정보 수신부(800)를 통해 수신되는 GPS 위치 정보에 따라 현재의 위치에서 목적 위치 정보로 이동장치부(700)에 대한 제어를 통해 이동하도록 하는 기능을 수행하는 정보 수집 모듈(310); 대상 구조물에 대한 3D 스캐너 장치(100)를 이용하여 3D 스캐닝을 수행함으로써, 3D 스캐닝 데이터를 생성하여 저장부(400) 상에 저장하는 3D 스캐닝 모듈(320); 및 3D 스캐닝 모듈(320)에 의해 생성되는 3D 스캐닝 데이터에 대해서 입체 형상을 이루는 전체 및 부분의 경계선, 평면과 곡면을 포함하는 전체의 형상에 대해서 미리 설정된 3D 좌표(x,y,z) 별로 포인트화를 수행한 뒤, 포인트화된 3D 스캐닝 데이터를 저장부(400) 상에 저장하고, 포인트화된 3D 스캐닝 데이터에서 미리 설정된 간격 중 연속되지 않은 포인트가 발생하는 포인트 좌표를 탐지하여 저장부(400) 상에 탐지된 좌표에 대해서 "이미지 태그 일련번호"를 생성하여, 각 탐지된 좌표와 "이미지 태그 일련번호"에 대한 하나의 균열에 대한 연속적인 영역을 저장부(400) 상에 "탐지 단위 정보"로 저장하는 탐지 모듈(330); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 제어장치부(300)는, 탐지 모듈(330)에 의해 실시간 탐지된 좌표에 대해서 Ultra High Definition 기반의 고화질 카메라(200)와 연결된 카메라 구동부(200a)에 대한 팬/필트/요잉통한 촬영 명령을 전송함으로써, 구조물의 균열 부위에 대한 고화질 이미지 영상을 획득한 뒤, 고화질 이미지 영상을 저장부(400) 상에 "이미지 태그 일련번호"를 메타데이터로 저장하는 촬영 모듈(340); 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 정보 수집 모듈(310)은, 입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 대상 구조물 이미지를 저장부(400) 상에 목적 위치 정보와 함께 저장하는 것을 특징으로 한다.
또한, 3D 스캐닝 모듈(320)은, GPS 위치 정보가 목적 위치 정보와 미리 설정된 거리 이내에 위치하는 경우 고화질 카메라(200)에 대한 제어를 통해 촬영을 수행한 뒤, 촬영된 영상과 입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 대상 구조물 이미지에 대한 영상 비교를 통해 대상 구조물에 대한 촬영 위치로 이동하도록 이동장치부(700)에 대한 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 3D 스캐너 장치(100)는, 레이저 거리 측정기(Laser Range Finder, LRF)를 기반으로, 레이저 거리 측정기를 이용하여, 피사체를 향하여 레이저 광을 출사하고, 피사체로부터 반사된 레이저 광을 수신하여 깊이 정보가 포함된 3D 스캐닝 데이터를 3D 스캐닝 모듈(320)에 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비는, 스캐너에 의하여 위험한 구조물에 대한 균열 탐지와, 효율적 측정에 의한 체계적 측정자료 관리와, 측정결과를 표준화된 데이터로 보관 및 관리가 수행되도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비는, 관리자에 의한 보수의 경우 체계적인 관리가 수행되도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1)를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1) 중 제어장치부(300)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1)에 의한 균열 탐지를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1) 중 제어장치부(300)의 추가 구성요소를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1)를 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1) 중 제어장치부(300)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1)에 의한 균열 탐지를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1)는 3D 스캐너 장치(100), 고화질 카메라(200), 제어장치부(300), 저장부(400), 송수신장치부(500), 입출력부(600), 이동장치부(700), 그리고 위치정보 수신부(800)를 포함할 수 있다. 여기서 위치정보 수신부(800)는 GPS 수신장치일 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하면, 제어장치부(300)는 정보 수집 모듈(310), 3D 스캐닝 모듈(320), 탐지 모듈(330), 촬영 모듈(340), 오버랩 모듈(350), 적산 모듈(360)을 포함할 수 있다.
정보 수집 모듈(310)은 입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 목적 위치 정보를 저장부(400) 상에 저장한 뒤, 위치정보 수신부(800)를 통해 수신되는 GPS 위치 정보에 따라 현재의 위치에서 목적 위치 정보로 이동장치부(700)에 대한 제어를 통해 이동하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
뿐만 아니라, 정보 수집 모듈(310)은 입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 대상 구조물 이미지를 저장부(400) 상에 목적 위치 정보와 함께 저장할 수 있다.
3D 스캐닝 모듈(320)은 GPS 위치 정보가 목적 위치 정보와 미리 설정된 거리 이내에 위치하는 경우 고화질 카메라(200)에 대한 제어를 통해 촬영을 수행한 뒤, 촬영된 영상과 입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 대상 구조물 이미지에 대한 영상 비교를 통해 대상 구조물에 대한 촬영 위치로 이동하도록 이동장치부(700)에 대한 제어를 수행할 수 있다.
이후, 3D 스캐닝 모듈(320)은 대상 구조물에 대한 3D 스캐너 장치(100)를 이용하여 3D 스캐닝을 수행함으로써, 3D 스캐닝 데이터를 생성하여 저장부(400) 상에 저장할 수 있다.
즉, 3D 스캐너 장치(100)는 레이저 거리 측정기(Laser Range Finder, LRF)를 기반으로, 레이저 거리 측정기를 이용하여, 구조물인 피사체를 향하여 레이저 광을 출사하고, 피사체로부터 반사된 레이저 광을 수신하여 깊이 정보가 포함된 3D 스캐닝 데이터를 3D 스캐닝 모듈(320)에 제공할 수 있다.
탐지 모듈(330)은 3D 스캐닝 모듈(320)에 의해 생성되는 3D 스캐닝 데이터에 대해서 입체 형상을 이루는 전체 및 부분의 경계선, 평면과 곡면을 포함하는 전체의 형상에 대해서 미리 설정된 3D 좌표(x,y,z) 별로 포인트화를 수행한 뒤, 포인트화된 3D 스캐닝 데이터인 포인트 클라우드 정보를 저장부(400) 상에 저장할 수 있다.
이후, 탐지 모듈(330)은 포인트 클라우드 정보에서 미리 설정된 간격 중 연속되지 않은 포인트가 발생하는 포인트 좌표를 탐지하여 저장부(400) 상에 탐지된 좌표에 대해서 "이미지 태그 일련번호"를 생성하여, 각 탐지된 좌표와 "이미지 태그 일련번호"에 대한 하나의 균열에 대한 도 3과 같이 연속적인 영역을 저장부(400) 상에 "탐지 단위 정보"로 저장할 수 있다.
촬영 모듈(340)은 탐지 모듈(330)에 의해 실시간 탐지된 좌표에 대해서 Ultra High Definition 기반의 고화질 카메라(200)와 연결된 카메라 구동부(200a)에 대한 팬/필트/요잉을 통한 촬영 명령을 전송함으로써, 구조물의 균열 부위에 대한 고화질 이미지 영상을 획득한 뒤, 고화질 이미지 영상을 저장부(400) 상에 "이미지 태그 일련번호"를 메타데이터로 저장할 수 있다.
오버랩 모듈(350)은 고화질 이미지 영상과, 각 이미지 태그 일련번호와 매칭되는 탐지된 좌표와의 영상 인식 기반으로 영상 오버랩을 수행함으로써, 오버랩된 포인트 클라우드 정보를 생성하고, 생성된 오버랩된 포인트 클라우드 정보를 활용한 픽셀 단위의 영상 인식 기반으로 균열의 폭과 깊이 정보를 생성할 수 있다.
여기서 오버랩 모듈(350)에 의한 2D의 고화질 이미지 영상을 3D의 포인트 클라우드 정보 상으로 영상 오버랩을 수행시, 오버랩 모듈(350)은 2D의 고화질 이미지 영상에 대한 3차원 작업을 먼저 수행할 수 있다.
즉, 오버랩 모듈(350)은 2D의 고화질 이미지 영상을 복수의 디코딩된 이미지를 생성한 뒤, 3차원 이미지로 표현하기 위한 기본단위인 폴리곤의 집합을 생성하며, 디코딩된 이미지 각각을 상기 폴리곤의 집합 위에 붙이는 텍스쳐맵핑을 수행하여 3차원 작업을 먼저 수행하고, 3D 영상 간의 point to pixel 또는 pixel to point 매칭을 통해 오버랩핑을 수행할 수 있다. 여기서 오버랩 모듈(350)은 폴리곤 집합을 생성시 point to pixel 또는 pixel to point 매칭 기반의 포인트 클라우드 정보의 3차원 좌표 정보를 활용할 수 있다.
적산 모듈(360)은 하나의 구조물에 대한 균열의 폭과 깊이 정보에 대해서 각 탐지 단위 정보에 대해서 개별적인 연산을 수행할 뿐만 아니라, 각 탐지 단위 정보의 개수와 각 탐지 단위 정보 각각의 균열의 폭과 깊이에 대한 균열 체적인 공동(cavity) 체적에 대한 연산을 수행할 수 있다.
이후, 적산 모듈(360)은 각 공동에 대한 개수와 체적에 따른 공사비를 산출할 수 있으며, 각 개수에 대해서 미리 설정된 공사단가, 그리고 각 공동에 대한 기준 체적을 기준으로 미리 설정된 체적의 가감에 따라 공사단가의 증감을 연산하여 생성된 공사비를 네트워크를 통해서 관리자 단말(미도시)로 통지하도록 송수신장치부(500)를 제어할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1) 중 제어장치부(300)의 추가 구성요소를 나타내는 블록도이다. 도 4와 같이 제어장치부(300)는 보수 유지 지원 모듈(370)을 추가로 구비하며, 보수 유지 지원 모듈(370)은 관리자 지원 수단(371), 매칭 영역 추출 수단(372) 및 피드백 제공 수단(373)을 포함할 수 있다.
여기서, 관리자 지원 수단(371)은 관리자 단말의 터치스크린 상에 형성된 AR(augmented reality)을 이용한 구조물 보수 앱 아이콘에 대한 관리자의 선택에 따른 실행 요청에 따라 네트워크를 통해 관리자 단말로 하나의 구조물에 대한 식별 ID를 수신하도록 송수신장치부(500)를 제어한 뒤, 식별 ID에 해당하는 목적 위치 정보를 네트워크를 통해 관리자 단말로 전송하도록 송수신장치부(500)를 제어할 수 있다.
이후, 매칭 영역 추출 수단(372)은 하나의 식별 ID에 속하는 구조물에 대해서 각 "이미지 태그 일련번호"로 이루어진 "탐지 단위 정보"에 대해서 관리자에 대한 정보를 제공하기 위해 네트워크를 통해 관리자 단말로부터 구조물의 균열 단위에 대한 촬영 영상을 수신하도록 송수신장치부(500)를 제어한 뒤, 수신된 촬영 영상과, 오버랩 모듈(350)에 의해 생성된 오버랩된 포인트 클라우드 정보 상에 각 균열 단위에 해당하는 "탐지 단위 정보"에 포함된 픽셀과의 영상 비교를 통해서 매칭되는 "탐지 단위 정보"를 저장부(400) 상에서 추출할 수 있다.
이후, 매칭 영역 추출 수단(372)은 오버랩된 포인트 클라우드 정보 상에서 추출된 "탐지 단위 정보"에 대한 고화질 카메라(200)에 의해 촬영된 이미지 영상과, 촬영된 이미지 영상 상에서 "포인트 좌표"에 해당하는 이미지 태그 일련번호의 집합을 기재한 오버랩 AR 정보를 생성하여 네트워크를 통해 관리자 단말로 전송하도록 송수신장치부(500)를 제어함으로써, 관리자 단말 상에서 오버랩 AR 정보에서 촬영된 이미지와 매칭되는 관리자 단말에 의해 촬영된 이미지와의 영상 비교를 통해 매칭시 매칭되는 시점에서의 관리자 단말에 의해 촬영된 이미지 상에 오버랩 AR 정보에서 촬영된 이미지 상의 포인트 좌표의 매칭되는 픽셀에 대해서 포인트 좌표 동기화 과정이 수행되도록 할 수 있다.
이에 따라, 포인트 좌표 동기화에 따라 관리자 단말에 의해 촬영되는 실시간 이미지 영상에 포인트 좌표가 관리자 단말의 터치스크린 상으로 제공됨으로써, 관리자 단말을 운영하는 관리자는 포인트 좌표를 중심으로 균열에 대한 보수를 수행할 수 있으며, 보수에 대한 완료 신호가 관리자 단말의 터치스크린 상에 제공시 완료 신호 입력 시점에서 피드백 제공 수단(373)은 관리자 단말에서 제공된 이미지 영상과 오버랩된 포인트 클라우드 정보 상에서의 각 포인트 좌표 상의 보수 완료 여부를 분석하고 보수 완료에 대한 최종 결과를 네트워크를 통해 관리자 단말에 제공함으로써, 각 균열에 대한 보수를 관리할 뿐만 아니라, 관리자에 의해 보수된 균열에 대한 정보를 체계적으로 관리할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비
100 : 3D 스캐너 장치 200 : 고화질 카메라
300 : 제어장치부 310 : 정보 수집 모듈
320 : 3D 스캐닝 모듈 330 : 탐지 모듈
340 : 촬영 모듈 350 : 오버랩 모듈
360 : 적산 모듈 400 : 저장부
500 : 송수신장치부 600 : 입출력부
700 : 이동장치부 800 : 위치정보 수신부

Claims (5)

  1. 3D 스캐너 장치(100), 고화질 카메라(200), 제어장치부(300), 저장부(400), 송수신장치부(500), 입출력부(600), 이동장치부(700), 그리고 GPS 수신장치인 위치정보 수신부(800)를 포함하는 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비(1)에 있어서,
    제어장치부(300)는,
    정보 수집 모듈(310), 3D 스캐닝 모듈(320), 탐지 모듈(330), 촬영 모듈(340), 오버랩 모듈(350), 적산 모듈(360)을 포함하며,
    정보 수집 모듈(310)은,
    입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 목적 위치 정보를 저장부(400) 상에 저장한 뒤, 위치정보 수신부(800)를 통해 수신되는 GPS 위치 정보에 따라 현재의 위치에서 목적 위치 정보로 이동장치부(700)에 대한 제어를 통해 이동하도록 하는 기능을 수행하고, 입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 대상 구조물 이미지를 저장부(400) 상에 목적 위치 정보와 함께 저장하며,
    3D 스캐닝 모듈(320)은,
    GPS 위치 정보가 목적 위치 정보와 미리 설정된 거리 이내에 위치하는 경우 고화질 카메라(200)에 대한 제어를 통해 촬영을 수행한 뒤, 촬영된 영상과 입출력부(600)를 통해 입력되거나 송수신장치부(500)를 통해 수신된 대상 구조물 이미지에 대한 영상 비교를 통해 대상 구조물에 대한 촬영 위치로 이동하도록 이동장치부(700)에 대한 제어를 수행하며,
    대상 구조물에 대한 3D 스캐너 장치(100)를 이용하여 3D 스캐닝을 수행함으로써, 3D 스캐닝 데이터를 생성하여 저장부(400) 상에 저장하며,
    탐지 모듈(330)은,
    3D 스캐닝 모듈(320)에 의해 생성되는 3D 스캐닝 데이터에 대해서 입체 형상을 이루는 전체 및 부분의 경계선, 평면과 곡면을 포함하는 전체의 형상에 대해서 미리 설정된 3D 좌표(x,y,z) 별로 포인트화를 수행한 뒤, 포인트화된 3D 스캐닝 데이터인 포인트 클라우드 정보를 저장부(400) 상에 저장하며,
    포인트 클라우드 정보에서 미리 설정된 간격 중 연속되지 않은 포인트가 발생하는 포인트 좌표를 탐지하여 저장부(400) 상에 탐지된 좌표에 대해서 "이미지 태그 일련번호"를 생성하여, 각 탐지된 좌표와 "이미지 태그 일련번호"에 대한 하나의 균열에 대한 연속적인 영역을 저장부(400) 상에 "탐지 단위 정보"로 저장하며,
    촬영 모듈(340)은,
    탐지 모듈(330)에 의해 실시간 탐지된 좌표에 대해서 Ultra High Definition 기반의 고화질 카메라(200)와 연결된 카메라 구동부(200a)에 대한 팬, 필트, 요잉 중 적어도 하나 이상을 통한 촬영 명령을 전송함으로써, 구조물의 균열 부위에 대한 고화질 이미지 영상을 획득한 뒤, 고화질 이미지 영상을 저장부(400) 상에 "이미지 태그 일련번호"를 메타데이터로 저장하며,
    오버랩 모듈(350)은,
    고화질 이미지 영상과, 각 이미지 태그 일련번호와 매칭되는 탐지된 좌표와의 영상 인식 기반으로 영상 오버랩을 수행함으로써, 오버랩된 포인트 클라우드 정보를 생성하고, 생성된 오버랩된 포인트 클라우드 정보를 활용한 픽셀 단위의 영상 인식 기반으로 균열의 폭과 깊이 정보를 생성하며,
    2D의 고화질 이미지 영상을 3D의 포인트 클라우드 정보 상으로 영상 오버랩을 수행시, 2D의 고화질 이미지 영상에 대한 3차원 작업을 먼저 수행하되, 2D의 고화질 이미지 영상을 복수의 디코딩된 이미지를 생성한 뒤, 3차원 이미지로 표현하기 위한 기본단위인 폴리곤의 집합을 생성하며, 디코딩된 이미지 각각을 상기 폴리곤의 집합 위에 붙이는 텍스쳐맵핑을 수행하여 3차원 작업을 먼저 수행하고, 3D 영상 간의 point to pixel 또는 pixel to point 매칭을 통해 오버랩핑을 수행하며, 폴리곤 집합을 생성시 point to pixel 또는 pixel to point 매칭 기반의 포인트 클라우드 정보의 3차원 좌표 정보를 활용하며,
    적산 모듈(360)은,
    하나의 구조물에 대한 균열의 폭과 깊이 정보에 대해서 각 탐지 단위 정보에 대해서 개별적인 연산을 수행하고, 각 탐지 단위 정보의 개수와 각 탐지 단위 정보 각각의 균열의 폭과 깊이에 대한 균열 체적인 공동(cavity) 체적에 대한 연산을 수행하고,
    각 공동에 대한 개수와 체적에 따른 공사비를 산출하며, 각 개수에 대해서 미리 설정된 공사단가, 그리고 각 공동에 대한 기준 체적을 기준으로 미리 설정된 체적의 가감에 따라 공사단가의 증감을 연산하여 생성된 공사비를 네트워크를 통해서 관리자 단말로 통지하도록 송수신장치부(500)를 제어하며,
    제어장치부(300)는,
    보수 유지 지원 모듈(370)을 추가로 구비하며, 보수 유지 지원 모듈(370)은 관리자 지원 수단(371), 매칭 영역 추출 수단(372) 및 피드백 제공 수단(373)을 포함하며,
    "관리자 지원 수단(371)"은,
    관리자 단말의 터치스크린 상에 형성된 AR(augmented reality)을 이용한 구조물 보수 앱 아이콘에 대한 관리자의 선택에 따른 실행 요청에 따라 네트워크를 통해 관리자 단말로 하나의 구조물에 대한 식별 ID를 수신하도록 송수신장치부(500)를 제어한 뒤, 식별 ID에 해당하는 목적 위치 정보를 네트워크를 통해 관리자 단말로 전송하도록 송수신장치부(500)를 제어하며,
    "매칭 영역 추출 수단(372)"은,
    하나의 식별 ID에 속하는 구조물에 대해서 각 "이미지 태그 일련번호"로 이루어진 "탐지 단위 정보"에 대해서 관리자에 대한 정보를 제공하기 위해 네트워크를 통해 관리자 단말로부터 구조물의 균열 단위에 대한 촬영 영상을 수신하도록 송수신장치부(500)를 제어한 뒤, 수신된 촬영 영상과, 오버랩 모듈(350)에 의해 생성된 오버랩된 포인트 클라우드 정보 상에 각 균열 단위에 해당하는 "탐지 단위 정보"에 포함된 픽셀과의 영상 비교를 통해서 매칭되는 "탐지 단위 정보"를 저장부(400) 상에서 추출하며,
    오버랩된 포인트 클라우드 정보 상에서 추출된 "탐지 단위 정보"에 대한 고화질 카메라(200)에 의해 촬영된 이미지 영상과, 촬영된 이미지 영상 상에서 "포인트 좌표"에 해당하는 이미지 태그 일련번호의 집합을 기재한 오버랩 AR 정보를 생성하여 네트워크를 통해 관리자 단말로 전송하도록 송수신장치부(500)를 제어함으로써, 관리자 단말 상에서 오버랩 AR 정보에서 촬영된 이미지와 매칭되는 관리자 단말에 의해 촬영된 이미지와의 영상 비교를 통해 매칭시 매칭되는 시점에서의 관리자 단말에 의해 촬영된 이미지 상에 오버랩 AR 정보에서 촬영된 이미지 상의 포인트 좌표의 매칭되는 픽셀에 대해서 포인트 좌표 동기화 과정이 수행되도록 하며,
    포인트 좌표 동기화에 따라 관리자 단말에 의해 촬영되는 실시간 이미지 영상에 포인트 좌표가 관리자 단말의 터치스크린 상으로 제공됨으로써, 포인트 좌표를 중심으로 균열에 대한 보수를 수행하도록 하며,
    보수에 대한 완료 신호가 관리자 단말의 터치스크린 상에 제공시 완료 신호 입력 시점에서 "피드백 제공 수단(373)"은,
    관리자 단말에서 제공된 이미지 영상과 오버랩된 포인트 클라우드 정보 상에서의 각 포인트 좌표 상의 보수 완료 여부를 분석하고 보수 완료에 대한 최종 결과를 네트워크를 통해 관리자 단말에 제공함으로써, 각 균열에 대한 보수를 관리하고, 관리자에 의해 보수된 균열에 대한 정보를 체계적으로 관리하도록 하는 것을 특징으로 하는 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비.
  2. 청구항 1에 있어서, 3D 스캐너 장치(100)는,
    레이저 거리 측정기(Laser Range Finder, LRF)를 기반으로, 레이저 거리 측정기를 이용하여, 구조물인 피사체를 향하여 레이저 광을 출사하고, 피사체로부터 반사된 레이저 광을 수신하여 깊이 정보가 포함된 3D 스캐닝 데이터를 3D 스캐닝 모듈(320)에 제공하는 것을 특징으로 하는 구조물 유지관리용 3D 스캐닝 장비.
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