KR102636488B1 - System for real-time high speed detection of rail way facility using machine vision algorithm based on artificial intelligent - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템에 관한 것으로, 철도 궤도 시설물의 선로 위를 이동하는 열차의 하부 양측에 각각 설치되며, 라인 단위로 해당 열차의 하부 양측 영상을 스캔하여 2차원 이미지를 가진 영상을 획득하는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와, 해당 열차의 하부 양측에 각각 설치되며, 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 동일한 광축의 라인 형태로 광을 조사하는 제1 및 제2 라인조명장치와, 기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 제1 및 제2 라인조명장치의 조명이 발광하도록 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 제1 및 제2 라인조명장치의 동작을 제어하고, 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 하부 피검사체의 외형과 상대적 위치 또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체를 검출함과 아울러 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 수행하는 머신비전 제어장치를 포함함으로써, 해당 철도 궤도 시설물의 상부 및/또는 하부 피검사체에 대한 검출 및 이상 검지를 신속하고 정확하게 수행하여 해당 열차의 안정성을 효과적으로 확보할 수 있다.The present invention relates to a real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm. It is installed on both sides of the lower part of a train moving on the track of a railway track facility, and is installed on both sides of the lower part of the train on a line-by-line basis. First and second line scan camera devices that scan images to acquire two-dimensional images, and are installed on both sides of the lower part of the train, respectively, in the form of a line with the same optical axis as the first and second line scan camera devices. The first and second line lighting devices that irradiate light are synchronized with the trigger signal of the preset camera shutter, and the camera shutters of the first and second line scan camera devices are opened and the first and second line lighting devices are illuminated at the same time. The operation of the first and second line scan camera devices and the first and second line lighting devices is controlled to emit light, and images from both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices are provided to preset Machine vision control that detects the lower object by repeatedly learning the appearance and relative position or geometric relationship of the lower object through artificial intelligence (AI)-based machine learning methods and detects abnormalities in the lower object. By including the device, the safety of the train can be effectively secured by quickly and accurately detecting and detecting abnormalities in the upper and/or lower inspection objects of the railway track facility.

Description

인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템{SYSTEM FOR REAL-TIME HIGH SPEED DETECTION OF RAIL WAY FACILITY USING MACHINE VISION ALGORITHM BASED ON ARTIFICIAL INTELLIGENT}Real-time high-speed detection system for railway track facilities using artificial intelligence-based machine vision algorithm {SYSTEM FOR REAL-TIME HIGH SPEED DETECTION OF RAIL WAY FACILITY USING MACHINE VISION ALGORITHM BASED ON ARTIFICIAL INTELLIGENT}

본 발명은 인공지능(Artificial Intelligent, AI) 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence (AI)-based machine vision algorithm.

일반적으로, 철도가 다른 교통수단과 다른 점은 선로 위를 전기철도 차량(또는 열차)(예컨대, 전철, 지하철, 고속철 등)이 주행한다는 점이며, 사람이나 화물 등을 운반하기 위한 전기철도 차량은 지상 또는 지하에 설치되는 철도 선로를 따라 이동된다.In general, what makes railways different from other means of transportation is that electric railway vehicles (or trains) (e.g., subways, subways, high-speed trains, etc.) run on tracks, and electric railway vehicles for transporting people or cargo are It is moved along railway tracks installed above or underground.

이러한 전기철도 차량은 다른 교통수단에 비하여 신속하고 정확하며 안정적인 장점으로 인해 많은 사람들이 이용하고 있다. 더욱이 최근에 고속철도가 개통됨에 따라 대중교통수단으로서 더욱 각광을 받고 있다.These electric railway vehicles are used by many people due to their speed, accuracy, and stability compared to other means of transportation. Moreover, with the recent opening of the high-speed rail, it is gaining more attention as a means of public transportation.

한편, 지상 또는 지하에 설치되는 철도 선로는 연속 형성되는 레일(Rail)과, 그 레일의 하부를 지지하고 있는 다수의 침목 및 이러한 침목을 지지하고 있는 자갈층 또는 콘크리트층으로 구성되며, 이때, 종래에는 침목은 고가의 오크목이나 저가의 소나무 등을 사용하였으나 가격대비 사용 수명이 상대적으로 짧아 근래에 들어서는 콘크리트재로 된 침목을 주로 사용하고 있다.Meanwhile, a railway track installed above or underground consists of a continuously formed rail, a number of sleepers supporting the lower part of the rail, and a gravel layer or concrete layer supporting these sleepers. In this case, conventionally, Sleepers used to be made of expensive oak or low-priced pine, but because their service life is relatively short compared to the price, sleepers made of concrete are mainly used in recent years.

종래에는 기차나 지하철 등의 운반체와 궤도 검사 및 레일 고정부재 파손 검사, 철도 선로의 적합성 여부의 평가는 오랜 경험을 갖고 있는 검진도공의 검사에 의존하고 있는 실정이다. 이처럼 지금까지는 사람이 직접 궤도 및 레일 고정부재의 결함과 파손을 검사하기 때문에 시간, 인력의 낭비는 물론 경제적인 낭비를 초래하고 있는 것이 현실이고, 무엇보다도 사람이 하는 일이기 때문에 완전한 검측이 불가능하다는 문제점이 있었다.Conventionally, inspection of carriers and tracks such as trains and subways, inspection of damage to rail fixing members, and evaluation of suitability of railroad tracks depend on the inspection of inspectors with long experience. As such, the reality is that humans have been directly inspecting track and rail fixing members for defects and damage, resulting in not only a waste of time and manpower, but also an economic waste. Above all, because it is done by people, complete inspection is impossible. There was a problem.

또한, 전기철도 차량은 집전 시스템인 판토그라프(Pantograph)를 주로 사용하는데, 이러한 판토그라프와 전차선이 정확하게 접촉해야만 전기철도 차량이 안정되게 고속으로 운행할 수 있다.In addition, electric railway vehicles mainly use a pantograph, which is a current collection system, and only when the pantograph and the tram line are in precise contact can the electric railway vehicle operate stably and at high speed.

즉, 통상의 판토그라프는 전기철도 차량의 지붕에 장치한 마름모꼴로 접을 수 있게 짠 틀 위에 가선(架線)과 접촉하는 집전부를 갖춘 것인데 스프링 또는 압축공기의 힘으로 가선이 밀착하도록 밀어 올리고 있다.In other words, a typical pantograph is equipped with a current collector that contacts a wire on a diamond-shaped foldable frame installed on the roof of an electric railway vehicle, and is pushed up so that the wire is in close contact with the force of a spring or compressed air.

상기 판토그라프는 전기철도의 급전 시스템에서 전기철도 차량에 필요한 전기를 전차선과의 접촉을 통해 차량에 전달하는 중요한 설비이다. 이러한 판토그라프는 전기철도 차량의 속도가 증가함에 따라 전차선과의 이선이 증가하여 아크와 충격으로 인한 집전판과 판토그라프 등을 비롯한 세부 부품들의 파손 사례가 증가하고 있다.The pantograph is an important facility in the electric railway power supply system that transmits the electricity needed for electric railway vehicles to the vehicles through contact with the tram line. As the speed of electric railway vehicles increases, the separation of these pantographs from the tram line increases, leading to increasing cases of damage to detailed parts, including current collectors and pantographs, due to arcs and impacts.

특히, 전기철도 차량의 상부 및/또는 하부에는 전기철도 차량의 구동에 직접적인 영향을 주는 세부 부품들이 설치되어 있어, 작업자의 육안 및 경험치만으로 세부 부품의 손상 유무를 판단하기에는 안전점검에 대한 정확도가 떨어지는 문제가 있었다.In particular, detailed parts that directly affect the operation of the electric railway vehicle are installed on the upper and/or lower part of the electric railway vehicle, so it is difficult to determine the presence or absence of damage to the detailed parts solely with the operator's visual observation and experience level, making safety inspection less accurate. There was a problem.

따라서, 전기철도 차량의 고속 운행 중에도 이러한 판토그라프 등을 비롯한 세부 부품들의 이상 상태를 판단할 수 있는 시스템 개발이 필요한 상황이며, 철도 궤도 시설물의 세부 부품들에 대한 신속하고 정확한 정밀진단을 통해 전기철도 차량의 안정성을 확보하기 위한 검측기술이 절실히 요구되고 있다.Therefore, there is a need to develop a system that can determine the abnormal status of detailed parts, including pantographs, even during high-speed operation of electric railway vehicles. Detection technology to ensure the safety of vehicles is urgently needed.

국내 등록특허 제10-1058179호(2011.08.22. 공고)Domestic registered patent No. 10-1058179 (announced on August 22, 2011)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 철도 궤도 시설물의 선로 위를 이동하는 열차의 상부 및/또는 하부 양측에 라인 형태로 광을 조사한 상태에서 라인 단위로 해당 열차의 상부 및/또는 하부 양측 영상을 각각 스캔하여 2차원 이미지를 가진 영상을 획득한 후, 해당 철도 궤도 시설물의 상부 및/또는 하부 피검사체의 2차원 이미지를 가진 전체 영상을 이용하여 인공지능(AI) 기반의 머신비전 알고리즘을 이용하여 해당 철도 궤도 시설물의 상부 및/또는 하부 피검사체의 검출 및 이상 검지를 자동으로 수행함으로써, 해당 철도 궤도 시설물의 상부 및/또는 하부 피검사체에 대한 검출 및 이상 검지를 신속하고 정확하게 수행하여 해당 열차의 안정성을 효과적으로 확보할 수 있도록 한 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템을 제공하는데 있다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to irradiate light in the form of lines on both sides of the upper and/or lower sides of a train moving on the tracks of a railway track facility, and to identify the train on a line-by-line basis. After acquiring an image with a two-dimensional image by scanning the images on both the upper and/or lower sides of the railway track facility, the entire image with a two-dimensional image of the upper and/or lower inspection object of the relevant railway track facility is used to detect artificial intelligence (AI) )-based machine vision algorithm is used to automatically detect and detect abnormalities in the upper and/or lower parts of the railway track facilities, thereby detecting and detecting abnormalities in the upper and/or lower parts of the railway track facilities. The goal is to provide a real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm that can effectively secure the stability of the train by quickly and accurately performing.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 철도 궤도 시설물의 선로 위를 이동하는 열차의 하부 양측에 각각 설치되며, 라인 단위로 해당 열차의 하부 양측 영상을 스캔하여 2차원 이미지를 가진 영상을 획득하는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치; 해당 열차의 하부 양측에 각각 설치되며, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 동일한 광축의 라인 형태로 광을 조사하는 제1 및 제2 라인조명장치; 및 기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 동작을 제어하고, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 하부 피검사체의 외형과 상대적 위치 또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체를 검출함과 아울러 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 수행하는 머신비전 제어장치를 포함하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템을 제공하는 것이다.In order to achieve the above-described object, one aspect of the present invention is to provide an image that is installed on both sides of the lower part of a train moving on the tracks of a railway track facility, and has a two-dimensional image by scanning the images on both sides of the lower part of the train on a line-by-line basis. First and second line scan camera devices that acquire; first and second line lighting devices installed on both sides of the lower part of the train and emitting light in the form of a line with the same optical axis as the first and second line scan camera devices; And the first and second line scans are synchronized with the trigger signal of the preset camera shutter so that the camera shutters of the first and second line scan camera devices open and the lights of the first and second line lighting devices emit light. An artificial intelligence (AI)-based machine that controls the operation of the camera device and the first and second line lighting devices, receives images from both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, and is preset. An artificial intelligence-based system that includes a machine vision control device that detects the lower object by repeatedly learning the appearance and relative position or geometric relationship of the lower object through a learning method and detects abnormalities in the lower object. It provides a real-time, high-speed detection system for railway track facilities using machine vision algorithms.

여기서, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체의 외형과 상대적 위치 또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체의 검출을 위한 제1 인공지능 학습모델을 구축하는 제1 인공지능 학습모듈; 상기 제1 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제1 인공지능 학습모델을 이용하여 검출된 해당 하부 피검사체에 대해 정상/이상 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생 종류를 분류한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체에 대하여 분류된 이상 발생 종류에 맞는 반복 학습을 진행하여 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 위한 제2 인공지능 학습모델을 구축하는 제2 인공지능 학습모듈; 상기 제2 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제2 인공지능 학습모델을 이용하여 해당 하부 피검사체에 대해 이상 발생 종류의 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생여부 및 종류를 자동으로 검지하는 하부 피검사체 이상검지모듈; 및 기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 동작을 제어하는 머신비전 제어모듈을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.Here, the machine vision control device receives images from both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices and determines the lower part of the inspection object through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. A first artificial intelligence learning module that constructs a first artificial intelligence learning model for detecting the corresponding lower inspection object by repeatedly learning the appearance and relative position or geometric relationship; Inferring and analyzing the appearance and location characteristics of the lower test object for each normal/abnormal characteristic item for the lower test object detected using the first artificial intelligence learning model constructed from the first artificial intelligence learning module, and the inference And after classifying the type of abnormality for the lower test object based on the appearance and location characteristic information of the analyzed lower test object, the corresponding lower test object is classified through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. A second artificial intelligence learning module that constructs a second artificial intelligence learning model for detecting abnormalities in the corresponding lower inspection object by performing repeated learning appropriate for the classified abnormality occurrence type; Using the second artificial intelligence learning model built from the second artificial intelligence learning module, infer and analyze the characteristics of the type of abnormality in the lower test object for each characteristic item of the type of abnormality in the lower test object, and A lower test object abnormality detection module that automatically detects whether or not an abnormality has occurred and the type of the lower test object based on the inferred and analyzed characteristic information about the type of abnormality in the lower test object; And the first and second line scans are synchronized with the trigger signal of the preset camera shutter so that the camera shutters of the first and second line scan camera devices open and the lights of the first and second line lighting devices emit light. It is preferable to include a camera device and a machine vision control module that controls the operation of the first and second line lighting devices.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템은, 해당 열차의 상부 양측에 각각 설치되며, 라인 단위로 해당 열차의 상부 양측 영상을 스캔하여 2차원 이미지를 가진 영상을 획득하는 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치; 및 해당 열차의 상부 양측에 각각 설치되며, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치와 동일한 광축의 라인 형태로 광을 조사하는 제3 및 제4 라인조명장치가 더 포함될 수 있다.Preferably, the real-time high-speed detection system of railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention is installed on both sides of the upper part of the train, and records images of both upper sides of the train on a line-by-line basis. Third and fourth line scan camera devices that acquire two-dimensional images by scanning; And third and fourth line lighting devices installed on both sides of the upper part of the train, respectively, and emitting light in the form of a line with the same optical axis as the third and fourth line scan camera devices may be further included.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 동작을 제어함과 아울러 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 동작을 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device is synchronized to a trigger signal of a preset camera shutter so that the camera shutters of the first and second line scan camera devices open and the lights of the first and second line lighting devices emit light. The operations of the first and second line scan camera devices and the first and second line lighting devices are controlled so that the camera shutters of the third and fourth line scan camera devices are opened simultaneously with the third and fourth line scan camera devices. The operation of the third and fourth line scan camera devices and the third and fourth line lighting devices can be controlled so that the lights of the four line lighting devices emit light.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 하부 피검사체의 외형과 상대적 위치 또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체를 검출함과 아울러 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 수행하며, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상을 제공받아 상부 피검사체를 검출하기 위하여 기 설정된 프레임 분할 기법을 통해 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임을 분할하며, 상기 분할된 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임에서 해당 상부 피검사체의 위치 결정을 위하여 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 추출한 후, 상기 추출된 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 바탕으로 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 상부 피검사체를 검출함과 아울러 해당 상부 피검사체의 이상 검지를 수행할 수 있다.Preferably, the machine vision control device receives images from both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices and determines the lower object to be inspected through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. Detects the lower object to be inspected by repeatedly learning its appearance and relative position or geometric relationship, and detects abnormalities in the lower object to be inspected, and both sides of the upper part of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices In order to receive an image and detect the upper object, the image frames on both upper sides of the train are divided using a preset frame division technique, and the image frames on both upper sides of the divided train are used to determine the position of the upper object. After extracting the edge components of the upper detailed parts of the railway track facility, the corresponding By repeatedly learning the geometric relationship between the upper detailed parts of a railroad track facility, the upper inspection object can be detected and abnormality detection of the upper inspection object can be performed.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체의 외형과 상대적 위치 또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체의 검출을 위한 제1 인공지능 학습모델을 구축하는 제1 인공지능 학습모듈; 상기 제1 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제1 인공지능 학습모델을 이용하여 검출된 해당 하부 피검사체에 대해 정상/이상 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생 종류를 분류한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체에 대하여 분류된 이상 발생 종류에 맞는 반복 학습을 진행하여 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 위한 제2 인공지능 학습모델을 구축하는 제2 인공지능 학습모듈; 상기 제2 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제2 인공지능 학습모델을 이용하여 해당 하부 피검사체에 대해 이상 발생 종류의 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생여부 및 종류를 자동으로 검지하는 하부 피검사체 이상검지모듈; 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상을 제공받아 상부 피검사체 검출을 위하여 기 설정된 프레임 분할 기법을 통해 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임을 분할하는 영상 분할모듈; 상기 영상 분할모듈로부터 분할된 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임에서 해당 상부 피검사체의 위치 결정을 위하여 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 추출하는 에지 추출모듈; 상기 에지 추출모듈로부터 추출된 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 바탕으로 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 상부 피검사체의 검출을 위한 제3 인공지능 학습모델을 구축하는 제3 인공지능 학습모듈; 상기 제3 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제3 인공지능 학습모델을 이용하여 검출된 해당 상부 피검사체에 대해 정상/이상 특징항목별로 해당 상부 피검사체의 외형 및 위치 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 상부 피검사체의 외형 및 위치 특성정보를 기반으로 해당 상부 피검사체에 대하여 이상 발생 종류를 분류한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 상부 피검사체에 대하여 분류된 이상 발생 종류에 맞는 반복 학습을 진행하여 해당 상부 피검사체의 이상 검지를 위한 제4 인공지능 학습모델을 구축하는 제4 인공지능 학습모듈; 상기 제4 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제4 인공지능 학습모델을 이용하여 해당 상부 피검사체에 대해 이상 발생 종류의 특징항목별로 해당 상부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 상부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성정보를 기반으로 해당 상부 피검사체에 대하여 이상 발생여부 및 종류를 자동으로 검지하는 상부 피검사체 이상검지모듈; 및 기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 동작을 제어함과 아울러 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 동작을 제어하는 머신비전 제어모듈을 포함하여 이루어질 수 있다.Preferably, the machine vision control device receives images from both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices and uses a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method to determine the lower part of the object to be inspected. A first artificial intelligence learning module that constructs a first artificial intelligence learning model for detecting the corresponding lower inspection object by repeatedly learning the appearance and relative position or geometric relationship; Inferring and analyzing the appearance and location characteristics of the lower test object for each normal/abnormal characteristic item for the lower test object detected using the first artificial intelligence learning model constructed from the first artificial intelligence learning module, and the inference And after classifying the type of abnormality for the lower test object based on the appearance and location characteristic information of the analyzed lower test object, the corresponding lower test object is classified through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. A second artificial intelligence learning module that constructs a second artificial intelligence learning model for detecting abnormalities in the corresponding lower inspection object by performing repeated learning appropriate for the classified abnormality occurrence type; Using the second artificial intelligence learning model built from the second artificial intelligence learning module, infer and analyze the characteristics of the type of abnormality in the lower test object for each characteristic item of the type of abnormality in the lower test object, and A lower test object abnormality detection module that automatically detects whether or not an abnormality has occurred and the type of the lower test object based on the inferred and analyzed characteristic information about the type of abnormality in the lower test object; An image segmentation module that receives images from both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices and divides the upper side image frames of the train through a preset frame division technique to detect the upper inspection object; An edge extraction module for extracting edge components for upper detailed parts of the railway track facility in order to determine the position of the upper object to be inspected from the image frames on both upper sides of the train divided from the image segmentation module; Geometric relationship to the upper detailed parts of the relevant railway track facility through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method based on the edge components of the upper detailed parts of the relevant railway track facility extracted from the edge extraction module. A third artificial intelligence learning module that constructs a third artificial intelligence learning model for detecting the corresponding upper inspection object by repeatedly learning the relationship; Infer and analyze the appearance and location characteristics of the upper test object for each normal/abnormal feature item detected using the third artificial intelligence learning model built from the third artificial intelligence learning module, and infer the above. And after classifying the type of abnormality for the upper test object based on the analyzed appearance and location characteristic information of the upper test object, the upper test object is classified through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. A fourth artificial intelligence learning module that constructs a fourth artificial intelligence learning model for detecting abnormalities in the upper inspection object by performing repeated learning appropriate for the classified type of abnormality occurrence; Using the fourth artificial intelligence learning model built from the fourth artificial intelligence learning module, infer and analyze the characteristics of the type of abnormality of the upper inspection object for each characteristic item of the abnormality type for the upper inspection object, and An upper inspection object abnormality detection module that automatically detects whether and what type of abnormality occurs for the upper inspection object based on the inferred and analyzed characteristic information about the type of abnormality of the upper inspection object; And the first and second line scans are synchronized with the trigger signal of the preset camera shutter so that the camera shutters of the first and second line scan camera devices open and the lights of the first and second line lighting devices emit light. In addition to controlling the operation of the camera device and the first and second line lighting devices, the camera shutters of the third and fourth line scan camera devices are opened and the lights of the third and fourth line lighting devices emit light at the same time. It may include a machine vision control module that controls operations of the third and fourth line scan camera devices and the third and fourth line lighting devices.

바람직하게, 상기 제1 내지 제4 인공지능 학습모듈에 적용된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법은, 신경망(Neural Network), SVM(Support Vector Machine), MLP(Multi Layer Perception), 및 딥러닝(Deep Learning) 중 적어도 하나의 인공지능 학습방법으로 이루어질 수 있다.Preferably, the artificial intelligence (AI)-based machine learning method applied to the first to fourth artificial intelligence learning modules includes neural network, support vector machine (SVM), multi layer perception (MLP), and deep learning. It can be achieved with at least one artificial intelligence learning method (Deep Learning).

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 분할된 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임을 바탕으로 기 설정된 머신비전 알고리즘을 이용하여 해당 상부 피검사체의 검출을 수행한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 상부 피검사체의 이상 검지를 수행할 수 있다.Preferably, the machine vision control device detects the upper object to be inspected using a preset machine vision algorithm based on the divided image frames on both sides of the upper part of the train, and then detects the upper object to be inspected using a preset artificial intelligence (AI)-based It is possible to detect abnormalities in the upper inspection object through the machine learning method.

바람직하게, 상기 기 설정된 머신비전 알고리즘은, 패턴 매칭(Pattern Matching), 점/선/면 피팅(Fitting), 에지(Edge), 컬러(Color), 및 위치(Location) 알고리즘 중 적어도 하나의 알고리즘으로 이루어질 수 있다.Preferably, the preset machine vision algorithm is at least one of pattern matching, point/line/surface fitting, edge, color, and location algorithms. It can be done.

바람직하게, 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들은, 해당 열차의 전차선에 접촉하여 해당 전차선으로부터 전기에너지를 집전하기 위한 판토그라프(Pantograph), 해당 전차선의 하중을 지지하고 가설높이를 유지하기 위한 조가선(Messenger wire) 및 드로퍼(Dropper), 해당 열차의 진행으로부터 해당 전차선이 받는 힘을 지지하고 완충하기 위한 가동브래킷(Moving bracket), 해당 전차선의 하중을 분담하며 상하 진동과 밀어올림 충격을 완충시키기 위한 스테디암(Steady arm), 터널이나 지하공간의 천장면에 해당 전차선을 고정시키기 위한 티-바(T-BAR), 및 전기적인 절연을 위한 절연용 애자 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.Preferably, the upper detailed parts of the railway track facility include a pantograph for contacting the tram line of the train and collecting electrical energy from the tram line, and a clamshell line for supporting the load of the tram line and maintaining the erection height ( Messenger wire and dropper, a moving bracket to support and cushion the force received by the tram line from the progress of the train, and a steady to share the load of the tram line and cushion the up-and-down vibration and pushing shock. It may be composed of at least one of a steady arm, a T-bar for fixing the tram line to the ceiling of a tunnel or underground space, and an insulating insulator for electrical insulation.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터 노출시간동안 상기 제1 및 제2 라인조명장치에 구비된 LED 발광소자와 상기 제3 및 제4 라인조명장치에 구비된 LED 발광소자의 출력 강도를 정격 연속 최대값보다 큰 펄스(Pulse) 신호 형태의 기 설정된 오버 구동 정전류값으로 인가하여, 고휘도의 밝기를 얻을 수 있도록 펄스 제어를 이용한 정전류 오버 구동(Over Drive) 제어 방식으로 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 동작을 각각 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device illuminates the LEDs provided in the first and second line lighting devices during the camera shutter exposure time of the first and second line scan camera devices and the third and fourth line scan camera devices. By applying the output intensity of the light emitting element and the LED light emitting element provided in the third and fourth line lighting devices to a preset overdriving constant current value in the form of a pulse signal greater than the rated continuous maximum value, high brightness can be obtained. The operations of the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices can be controlled respectively by a constant current overdrive control method using pulse control.

바람직하게, 상기 오버 구동 정전류값은, 각각의 펄스 신호 사이에 상기 제1 및 제2 라인조명장치에 구비된 LED 발광소자와 상기 제3 및 제4 라인조명장치에 구비된 LED 발광소자의 냉각 시간을 각각 고려하여 설정될 수 있다.Preferably, the over-driving constant current value is the cooling time of the LED light-emitting devices provided in the first and second line lighting devices and the LED light-emitting devices provided in the third and fourth line lighting devices between each pulse signal. It can be set considering each.

바람직하게, 상기 상부 피검사체는, 해당 열차의 전차선에 접촉하여 해당 전차선으로부터 전기에너지를 집전하기 위한 판토그라프(Pantograph), 및 상기 판토그라프를 통해 해당 열차에 전력을 공급하고, 터널이나 지하공간의 천장면에 해당 열차의 전차선을 고정시키는 장치에 사용되는 고정수단인 티-바(T-BAR) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.Preferably, the upper object to be inspected is a pantograph that contacts the tram line of the train and collects electrical energy from the tram line, and supplies power to the train through the pantograph, and supplies power to the train in the tunnel or underground space. It may be composed of at least one of T-Bars, which are fixing means used in a device for fixing the train's tram line to the ceiling surface.

바람직하게, 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치는, 적어도 하나의 LED 발광소자를 구비한 서로 병렬 연결된 복수의 LED 발광채널을 포함하여 각각 이루어질 수 있다.Preferably, the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices may each include a plurality of LED light-emitting channels connected in parallel and each having at least one LED light-emitting device.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 사용자의 요구에 따라 출력된 사용자의 특정 입력신호에 의해 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치에 각각 구비된 각 LED 발광채널의 출력레벨 목표값의 설정, 고속 스위칭 제어를 위한 각 LED 발광채널의 출력채널 선택과 순서의 설정, 및 고속 스위칭의 동작 신호를 발생하기 위한 클럭(Clock) 발생을 설정하고, 상기 설정된 각 LED 발광채널의 출력레벨 목표값을 기반으로 각 LED 발광채널에 구비된 각 LED 발광소자의 밝기를 조절하기 위하여 각 LED 발광채널의 출력전압 목표값을 생성 및 출력하며, 상기 설정된 각 LED 발광채널의 출력채널 선택과 순서의 설정 정보 및 클럭 정보에 동기하여 상기 출력된 각 LED 발광채널의 출력전압 목표값에 따라 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치에 각각 구비된 각 LED 발광채널의 고속 스위칭을 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device emits light from each LED provided in the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices according to a user's specific input signal output according to the user's request. Setting the target value of the output level of the channel, setting the output channel selection and order of each LED emitting channel for high-speed switching control, and setting the clock generation to generate the operation signal for high-speed switching, and setting each LED set above. Based on the output level target value of the light emitting channel, the output voltage target value of each LED light emitting channel is generated and output to adjust the brightness of each LED light emitting element provided in each LED light emitting channel, and the output of each LED light emitting channel set above is generated and output. Provided in the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices, respectively, according to the output voltage target value of each LED light emitting channel output in synchronization with the channel selection and sequence setting information and clock information. High-speed switching of each LED emission channel can be controlled.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 그래픽 사용자 인터페이스(Graphical User Interface, GUI) 기반으로 해당 사용자의 요구에 따라 해당 사용자의 특정 입력신호를 출력할 수 있다.Preferably, the machine vision control device can output a specific input signal of the user according to the user's request based on a graphical user interface (GUI).

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 고속 스위칭 기능에 하드웨어 프로그래밍 기반 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 사용하여 고속 제어를 수행할 수 있다.Preferably, the machine vision control device can perform high-speed control using a hardware programming-based FPGA (Field Programmable Gate Array) for high-speed switching function.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 근처에 각각 설치된 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치에 대한 촬영 동작의 유휴 기간을 감지하여, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 촬영 동작 신호가 기 설정된 촬영 동작 기준시간이상 입력되지 않을 때를 유휴 상태로 판단하고, 상기 판단된 유휴 상태 이후에 처음 상태로 유지되도록 촬영 동작 중 상태를 제거하고 초기 입력 상태로 초기화하는 자동 리셋(Reset) 기능을 수행할 수 있다.Preferably, the machine vision control device includes first and second line scan camera devices and third and fourth line lighting devices installed near the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices, respectively. By detecting an idle period of the photographing operation for the scan camera device, when the photographing operation signal of the first and second line scan camera devices and the third and fourth line scan camera devices is not input for more than a preset photographing operation reference time, When the state is determined to be in an idle state, an automatic reset function may be performed to remove the state during the shooting operation and initialize it to the initial input state so that the state is maintained in the initial state after the determined idle state.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 설정된 각 LED 발광채널의 출력레벨 목표에 대한 설정값, 각 LED 발광채널의 출력채널 선택과 순서의 설정값, 및 클럭(Clock) 발생을 위한 설정값 중 적어도 하나의 설정값을 별도의 저장모듈에 저장되도록 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device includes among the set values for the output level target of each LED light emitting channel, the set values for output channel selection and order of each LED light emitting channel, and the set values for clock generation. At least one setting value can be controlled to be stored in a separate storage module.

바람직하게, 해당 사용자의 요구에 따라 출력된 해당 사용자의 특정 입력신호는 외부의 단말 또는 서버를 통해 제공될 수 있다.Preferably, the user's specific input signal output according to the user's request may be provided through an external terminal or server.

바람직하게, 상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 LED 조명 제어를 위한 사용자 설정관련 어플리케이션을 통해 해당 사용자의 요구에 따라 LED 조명 제어의 사용자 설정을 위한 해당 사용자의 특정 입력신호를 유선 또는 무선으로 머신비전 제어장치에 전송할 수 있다.Preferably, the external terminal or server receives the user's specific input signal for user setting of LED lighting control according to the user's request through a pre-installed user setting related application for LED lighting control, by wired or wirelessly to the machine. It can be transmitted to the vision control device.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 각 LED 발광채널에 구비된 각 LED 발광소자의 연속적인 켜짐으로 인한 각 LED 발광소자의 손상을 보호하기 위하여, 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 각 LED 발광채널에 대한 고속 스위칭 동작 신호의 변경시 기 설정된 동작 기준시간이하의 일정한 동작 기준시간에만 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 각 LED 발광채널이 고속 스위칭 동작되도록 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device emits light from each LED due to continuous turning on of each LED light-emitting element provided in each LED light-emitting channel of the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices. In order to protect the device from damage, constant operation below a preset operation reference time occurs when the high-speed switching operation signal for each LED light emitting channel of the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices is changed. Each LED light emitting channel of the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices can be controlled to perform high-speed switching operations only at the reference time.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템은, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 저장하는 저장장치가 더 포함될 수 있다.Preferably, the real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention includes images of both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, A storage device that stores images of both sides of the upper part of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and abnormality detection result information of the upper and lower objects to be inspected may be further included.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 해당 열차의 상부 양측별 및 하부 양측별로 각각 데이터베이스(DB)화하여 상기 저장장치에 저장되도록 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device includes images of both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, images of both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, And it is possible to control the abnormality detection result information of the upper and lower inspection objects to be stored in the storage device by converting them into a database (DB) for each upper and lower sides of the train.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템은, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 디스플레이 화면에 표시하는 표시장치가 더 포함될 수 있다.Preferably, the real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention includes images of both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, A display device that displays images on both sides of the upper part of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and abnormality detection result information of the upper and lower test objects on a display screen may be further included.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 디스플레이 화면에 표시되도록 상기 표시장치의 동작을 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device includes images of both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, images of both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, And the operation of the display device can be controlled so that abnormality detection result information of the upper and lower inspection objects is displayed on the display screen.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템은, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 전송하는 통신장치가 더 포함될 수 있다.Preferably, the real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention includes images of both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, A communication device that transmits images of both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and abnormality detection result information of the upper and lower inspection objects through a wired or wireless communication method may be further included. there is.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 상기 통신장치의 동작을 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device includes images of both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, images of both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, And the operation of the communication device can be controlled so that the abnormality detection result information of the upper inspection object and the lower inspection object is transmitted to an external terminal or server through wired or wireless communication.

바람직하게, 상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 철도 궤도 시설물 검지관련 어플리케이션을 통해 상기 통신장치로부터 전송된 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 검색 또는 디스플레이 화면에 표시되도록 서비스를 제공할 수 있다.Preferably, the external terminal or server includes images on both sides of the lower part of the train acquired from the first and second line scan camera devices transmitted from the communication device through a pre-installed railway track facility detection-related application, and the third And a service can be provided to search for images on both sides of the upper part of the train obtained from the fourth line scan camera device, and abnormality detection result information for the upper and lower objects to be inspected, or display them on a display screen.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 또는 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 이미지 스티칭(Image Stitching) 기법을 이용하여 해당 열차의 하부 양측 영상 또는 상부 양측 영상을 파노라믹 영상(Panoramic Image)으로 변환한 후, 상기 변환된 파노라믹 영상을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device includes images on both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, or images on both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices. is provided, and the images on both lower and upper sides of the train are converted into panoramic images using a preset image stitching technique, and then the converted panoramic images are displayed on the display screen. You can control its display.

바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템은, 해당 열차의 내/외부에 탑재되며, 해당 철도 궤도 시설물의 선로에 기 설정된 기준위치마다 설치되는 RFID 태그로부터 해당 기준위치 정보를 읽어오는 RFID 태그 리더장치; 해당 열차의 내/외부에 탑재되며, 해당 열차의 주행거리 정보를 측정하는 주행거리 측정장치; 및 해당 열차의 내/외부에 탑재되며, 상기 RFID 태그 리더장치의 기준위치 정보 및 상기 주행거리 측정장치의 주행거리 측정정보를 이용하여 해당 열차의 현재 위치정보를 연속해서 자동으로 검출하는 위치 검출장치가 더 포함될 수 있다.Preferably, the real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention is mounted inside/outside the train, and is based on a preset standard on the track of the relevant railway track facility. RFID tag reader device that reads the reference location information from the RFID tag installed at each location; A mileage measuring device that is mounted inside/outside the train and measures the mileage information of the train; and a position detection device that is mounted inside/outside the train and continuously and automatically detects the current location information of the train using the reference position information of the RFID tag reader device and the mileage measurement information of the mileage measurement device. More may be included.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 위치 검출장치로부터 검출된 해당 열차의 현재 위치정보를 제공받아 이를 기반으로 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상의 각 프레임마다, 또는 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상의 각 프레임마다 해당 열차의 현재 위치정보를 맵핑시켜 별도의 저장장치에 저장되도록 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device receives the current location information of the train detected from the position detection device, and based on this, the angles of the images on both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices The current location information of the train can be mapped for each frame, or for each frame of the images on both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and stored in a separate storage device.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 주행거리 측정장치로부터 측정된 해당 열차의 주행거리 측정 신호를 기 설정된 측정가능 주기로 분해하여 영상 촬영을 위한 카메라 셔터의 트리거신호를 생성하고, 상기 생성된 카메라 셔터의 트리거신호를 기반으로 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 동작을 제어할 수 있다.Preferably, the machine vision control device decomposes the mileage measurement signal of the train measured from the mileage measurement device into a preset measurable cycle to generate a trigger signal for a camera shutter for image capture, and the generated camera The operations of the first and second line scan camera devices and the third and fourth line scan camera devices can be controlled based on the trigger signal of the shutter.

바람직하게, 상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 바탕으로 기 설정된 머신비전 알고리즘을 이용하여 해당 하부 피검사체의 검출을 수행한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 수행할 수 있다.Preferably, the machine vision control device detects the lower object to be inspected using a preset machine vision algorithm based on the images of both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices. , it is possible to detect abnormalities in the lower test object through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method.

바람직하게, 상기 기 설정된 머신비전 알고리즘은, 패턴 매칭(Pattern Matching), 점/선/면 피팅(Fitting), 에지(Edge), 컬러(Color), 및 위치(Location) 알고리즘 중 적어도 하나의 알고리즘으로 이루어질 수 있다.Preferably, the preset machine vision algorithm is at least one of pattern matching, point/line/surface fitting, edge, color, and location algorithms. It can be done.

바람직하게, 상기 하부 피검사체는, 해당 철도 궤도 시설물의 하부 세부 부품으로서, 지반에 일정간격을 두고 배치되는 복수의 침목들, 상기 복수의 침목들 양측 상단에 직교하는 방향으로 나란하게 고정 설치되는 한 쌍의 철도 레일, 및 상기 복수의 침목들 상에 상기 한 쌍의 철도 레일을 고정시키기 위한 팬트롤 중 적어도 하나의 하부 세부 부품으로 이루어질 수 있다.Preferably, the lower object to be inspected is a lower detailed part of the railway track facility, and is comprised of a plurality of sleepers arranged at regular intervals on the ground, as long as they are fixed and installed side by side in a direction perpendicular to both upper ends of the plurality of sleepers. It may be comprised of a pair of railway rails, and a lower detail part of at least one of a pan trolley for fixing the pair of railway rails on the plurality of sleepers.

바람직하게, 상기 하부 피검사체가 복수의 침목들일 경우, 상기 머신비전 제어장치는 침목 파손의 침목 이상 검지를 수행할 수 있다.Preferably, when the lower object to be inspected is a plurality of sleepers, the machine vision control device can detect sleeper abnormalities due to damage to the sleepers.

바람직하게, 상기 하부 피검사체가 한 쌍의 철도 레일일 경우, 상기 머신비전 제어장치는 레일 파상(Rail waviness) 마모, 텅레일(Tongue rail) 마모, 및 레일 두부(Rail head) 손상 중 적어도 하나의 레일 이상 검지를 수행할 수 있다.Preferably, when the lower object to be inspected is a pair of railway rails, the machine vision control device detects at least one of rail waviness wear, tongue rail wear, and rail head damage. Rail abnormality detection can be performed.

바람직하게, 상기 하부 피검사체가 팬트롤일 경우, 상기 머신비전 제어장치는 팬트롤 탈락 이상 검지를 수행할 수 있다.Preferably, when the lower object to be inspected is a pan control, the machine vision control device can detect an abnormality in the pan control being dropped.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템에 따르면, 철도 궤도 시설물의 선로 위를 이동하는 열차의 상부 및/또는 하부 양측에 라인 형태로 광을 조사한 상태에서 라인 단위로 해당 열차의 상부 및/또는 하부 양측 영상을 각각 스캔하여 2차원 이미지를 가진 영상을 획득한 후, 해당 철도 궤도 시설물의 상부 및/또는 하부 피검사체의 2차원 이미지를 가진 전체 영상을 이용하여 인공지능(AI) 기반의 머신비전 알고리즘을 이용하여 해당 철도 궤도 시설물의 상부 및/또는 하부 피검사체의 검출 및 이상 검지를 자동으로 수행함으로써, 해당 철도 궤도 시설물의 상부 및/또는 하부 피검사체에 대한 검출 및 이상 검지를 신속하고 정확하게 수행하여 해당 열차의 안정성을 효과적으로 확보할 수 있는 이점이 있다.According to the real-time high-speed detection system for railway track facilities using the artificial intelligence-based machine vision algorithm of the present invention as described above, light is formed in the form of lines on both sides of the upper and/or lower part of the train moving on the track of the railway track facility. After examining the image on both sides of the upper and/or lower part of the train in line units to obtain an image with a two-dimensional image, an image with a two-dimensional image of the upper and/or lower object of the railway track facility is obtained. Using the entire image, an artificial intelligence (AI)-based machine vision algorithm is used to automatically detect and detect abnormalities in the upper and/or lower part of the relevant railway track facility. It has the advantage of effectively securing the stability of the train by quickly and accurately detecting and detecting abnormalities in the lower inspection object.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 제1 내지 제4 라인스캔 카메라장치와 제1 내지 제4 라인조명장치의 배치 상태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치를 통해 획득된 열차의 하부 양측 영상과 머신비전 제어장치를 통해 검출된 철도 궤도 시설물의 하부 피검사체를 일 예로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 통해 철도 궤도 시설물의 하부 피검사체에 대한 검출 과정을 일 예로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치를 통해 획득된 열차의 상부 양측 영상과 머신비전 제어장치를 통해 분할된 열차의 상부 양측 영상 프레임을 일 예로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 통해 추출된 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 일 예로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 통해 추출된 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 바탕으로 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 기하학적 연관 관계를 일 예로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 통해 검출된 철도 궤도 시설물의 상부 및 하부 피검사체에 대한 이상 검지 결과를 일 예로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 적용된 외부의 단말 및/또는 서버를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
Figure 1 is an overall block diagram illustrating a real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a detailed block diagram for explaining a machine vision control device applied to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view for explaining the arrangement of first to fourth line scan camera devices and first to fourth line lighting devices applied to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram illustrating, as an example, images on both sides of the lower part of the train acquired through the first and second line scan camera devices applied to an embodiment of the present invention and the lower part of the railroad track facility detected through the machine vision control device. am.
Figure 5 is a diagram showing an example of a detection process for a lower inspection object of a railroad track facility through a machine vision control device applied to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing an example of images on both upper sides of a train acquired through the third and fourth line scan camera devices applied to an embodiment of the present invention and image frames on both upper sides of the train divided through a machine vision control device. .
Figure 7 is a diagram showing an example of edge components for upper detailed parts of a railroad track facility extracted through a machine vision control device applied to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is an example of a geometric relationship for the upper detailed parts of the railway track facility based on the edge components of the upper detailed parts of the railway track facility extracted through the machine vision control device applied to an embodiment of the present invention. This is the drawing shown.
Figure 9 is a diagram showing an example of abnormality detection results for the upper and lower inspection objects of a railroad track facility detected through a machine vision control device applied to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a detailed block diagram for explaining an external terminal and/or server applied to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.The above-mentioned objects, features, and advantages will be described in detail later with reference to the attached drawings, so that those skilled in the art will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention. The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person working in the art, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than simply the name of the term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.When it is said that a part "includes" a certain element throughout the specification, this means that, unless specifically stated to the contrary, it does not exclude other elements but may further include other elements. In addition, terms such as "... unit" and "module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software. .

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention illustrated below can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments detailed below. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.The combination of each block in the attached block diagram and each step in the flow chart may be performed by computer program instructions (execution engine), and these computer program instructions can be installed on a processor of a general-purpose computer, special-purpose computer, or other programmable data processing equipment. Since it can be mounted, the instructions executed through a processor of a computer or other programmable data processing equipment create a means of performing the functions described in each block of the block diagram or each step of the flow diagram. These computer program instructions may also be stored in computer-usable or computer-readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, so that the computer-usable or computer-readable memory The instructions stored in can also produce manufactured items containing instruction means that perform the functions described in each block of the block diagram or each step of the flow diagram.

그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.In addition, computer program instructions can be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, so a series of operation steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a process that is executed by the computer and run on the computer or other program. Instructions that perform possible data processing equipment may also provide steps for executing functions described in each block of the block diagram and each step of the flow diagram.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Additionally, each block or each step may represent a module, segment, or portion of code containing one or more executable instructions for executing specified logical functions, and in some alternative embodiments, the blocks or steps referred to in the blocks or steps may represent a portion of code. It should be noted that it is possible for functions to occur out of order. For example, it is possible for two blocks or steps shown in succession to be performed substantially at the same time, and it is also possible for the blocks or steps to be performed in the reverse order of the corresponding functions, if necessary.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 제1 내지 제4 라인스캔 카메라장치와 제1 내지 제4 라인조명장치의 배치 상태를 설명하기 위한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치를 통해 획득된 열차의 하부 양측 영상과 머신비전 제어장치를 통해 검출된 철도 궤도 시설물의 하부 피검사체를 일 예로 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 통해 철도 궤도 시설물의 하부 피검사체에 대한 검출 과정을 일 예로 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치를 통해 획득된 열차의 상부 양측 영상과 머신비전 제어장치를 통해 분할된 열차의 상부 양측 영상 프레임을 일 예로 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 통해 추출된 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 일 예로 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 통해 추출된 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 바탕으로 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 기하학적 연관 관계를 일 예로 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치를 통해 검출된 철도 궤도 시설물의 상부 및 하부 피검사체에 대한 이상 검지 결과를 일 예로 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 적용된 외부의 단말 및/또는 서버를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.Figure 1 is an overall block diagram illustrating a real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a machine applied to an embodiment of the present invention. It is a specific block diagram for explaining the vision control device, and Figure 3 is a perspective view for explaining the arrangement of the first to fourth line scan camera devices and the first to fourth line lighting devices applied to an embodiment of the present invention. 4 shows, as an example, images of both sides of the lower part of the train acquired through the first and second line scan camera devices applied in an embodiment of the present invention and the lower part of the railroad track facility detected through the machine vision control device. Figure 5 is a diagram showing an example of a detection process for a lower inspection object of a railroad track facility through a machine vision control device applied to an embodiment of the present invention, and Figure 6 is a diagram showing an example of a detection process for an object to be inspected at the bottom of a railroad track facility applied to an embodiment of the present invention. It is a diagram illustrating, as an example, images on both upper sides of the train acquired through the third and fourth line scan camera devices and image frames on both upper sides of the train divided through the machine vision control device, and FIG. 7 is an example of an embodiment of the present invention. It is a diagram showing an example of the edge components of the upper detailed parts of a railway track facility extracted through an applied machine vision control device, and Figure 8 shows a railroad track facility extracted through a machine vision control device applied to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing an example of the geometric relationship between the upper detailed parts of a railroad track facility based on the edge components of the upper detailed parts, and Figure 9 is a diagram showing the geometric relationship between the upper detailed parts of the railway track facility, and Figure 9 is a diagram showing the geometric relationship between the upper detailed parts of the railway track facility, and Figure 9 is a diagram showing the geometric relationship between the upper detailed parts of the railway track facility and the edge components of the upper detailed parts. This is a diagram showing an abnormality detection result for the upper and lower inspection objects of a railway track facility as an example, and Figure 10 is a specific block diagram for explaining an external terminal and/or server applied to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템은, 크게 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b), 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b), 머신비전 제어장치(300), 및 전원공급장치(400) 등을 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템은 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b), 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b), 저장장치(700), 표시장치(750), 통신장치(800), RFID 태그 리더장치(850), 주행거리 측정장치(900), 위치 검출장치(950), 외부의 단말 및/또는 서버(20) 등을 더 포함할 수도 있다. 한편, 도 1 내지 도 10에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.1 to 10, the real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention largely includes first and second line scan camera devices 100a and 100b. ), first and second line lighting devices (200a and 200b), a machine vision control device (300), and a power supply device (400). In addition, the real-time high-speed detection system of railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention includes third and fourth line scan camera devices 500a and 500b, and third and fourth line lighting. Devices 600a and 600b, storage device 700, display device 750, communication device 800, RFID tag reader device 850, mileage measurement device 900, location detection device 950, external It may further include a terminal and/or server 20, etc. Meanwhile, since the components shown in FIGS. 1 to 10 are not essential, the real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention has more components than those. It may have or fewer components.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, we will look in detail at the components of a real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention.

제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)는 철도 궤도 시설물의 선로 위를 이동하는 열차(1)의 하부 양측에 각각 설치되어 있으며, 라인(Line) 단위로 열차(1)의 하부 양측 영상(즉, 철도 궤도 시설물의 하부 세부 부품들에 대한 영상)을 스캔(Scan)하여 2차원 이미지를 가진 영상을 획득하는 기능을 수행한다.The first and second line scan camera devices (100a and 100b) are respectively installed on both sides of the lower part of the train (1) moving on the track of the railway track facility, and are installed on both sides of the lower part of the train (1) on a line basis. It performs the function of acquiring an image with a two-dimensional image by scanning the image (i.e., image of the detailed lower parts of the railroad track facility).

즉, 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)는 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)를 통해 광이 조사된 상태에서 해당 철도 궤도 시설물의 하부 세부 부품들 및/또는 하부 피검사체의 촬상면을 촬영하고, 촬영된 해당 철도 궤도 시설물의 하부 세부 부품들 및/또는 하부 피검사체의 라인스캔 영상을 머신비전 제어장치(300)로 전송한다.That is, the first and second line scan camera devices 100a and 100b are used to detect lower detailed parts and/or details of the railway track facility in a state in which light is irradiated through the first and second line lighting devices 200a and 200b. The imaging surface of the lower object to be inspected is photographed, and the captured detailed lower parts of the railway track facility and/or the line scan image of the lower object to be inspected are transmitted to the machine vision control device 300.

이러한 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)는 영역(Area) 단위로 영상을 획득하지 않으며, 하나의 라인(Line) 즉, 일차원 선형 구조의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 또는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 등을 통해 라인(Line) 단위로 스캔하여 2차원 이미지를 획득하는 방식의 카메라로 구현됨이 바람직하다.These first and second line scan camera devices 100a and 100b do not acquire images on an area basis, but rather use one line, that is, a one-dimensional linear structure CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) or CCD (CCD). It is desirable to implement it with a camera that acquires a two-dimensional image by scanning in line units through a charge coupled device (Charge Coupled Device) image sensor.

한편, 해당 철도 궤도 시설물의 하부 피검사체는 도 4에 도시된 바와 같이, 해당 철도 궤도 시설물의 하부 세부 부품들 중 적어도 하나의 하부 세부 부품으로서, 지반에 일정간격을 두고 배치되는 복수의 침목들, 상기 복수의 침목들 양측 상단에 직교하는 방향으로 나란하게 고정 설치되는 한 쌍의 철도 레일, 및/또는 상기 복수의 침목들 상에 상기 한 쌍의 철도 레일을 고정시키기 위한 팬트롤 중 적어도 하나의 하부 세부 부품으로 이루어짐이 바람직하다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, the lower part of the railway track facility is at least one lower part of the railway track facility, and includes a plurality of sleepers arranged at regular intervals on the ground, A lower part of at least one of a pair of railway rails fixed and installed side by side in a direction perpendicular to both upper ends of the plurality of sleepers, and/or a pan troll for fixing the pair of railway rails on the plurality of sleepers It is desirable that it be made of detailed parts.

제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)는 열차(1)의 하부 양측에 각각 설치되어 있으며, 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)와 동일한 광축의 라인 형태로 광을 조사하는 기능을 수행한다.The first and second line lighting devices (200a and 200b) are installed on both sides of the lower part of the train (1), and emit light in the form of a line with the same optical axis as the first and second line scan camera devices (100a and 100b). Performs an investigative function.

이러한 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)는 도면에 도시되진 않았지만, 적어도 하나의 LED 발광소자를 구비한 서로 병렬 연결된 복수의 LED 발광채널을 포함하여 각각 이루어짐이 바람직하다.Although not shown in the drawings, the first and second line lighting devices 200a and 200b preferably include a plurality of LED light-emitting channels connected in parallel and each having at least one LED light-emitting element.

즉, 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)는 서로 병렬 연결된 복수의 LED 발광채널을 포함하여 이루어지고, 상기 복수의 LED 발광채널 각각은 적어도 하나의 LED 발광소자를 포함하여 이루어질 수 있다.That is, the first and second line lighting devices 200a and 200b include a plurality of LED light-emitting channels connected in parallel, and each of the plurality of LED light-emitting channels may include at least one LED light-emitting element. .

또한, 상기 각 LED 발광채널에 구비된 LED 발광소자가 둘 이상일 경우, 각각의 LED 발광소자가 어레이 형태로 직렬 및/또는 병렬 연결될 수 있다.Additionally, when there are two or more LED light-emitting devices provided in each LED light-emitting channel, each LED light-emitting device may be connected in series and/or parallel in an array.

상기와 같이 구성된 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)는 머신비전 제어장치(300)로부터 출력된 동작 전압을 인가받아 각 LED 발광채널의 각 LED 발광소자를 동작시킬 수 있다.The first and second line lighting devices 200a and 200b configured as described above can receive the operating voltage output from the machine vision control device 300 and operate each LED light-emitting device of each LED light-emitting channel.

한편, 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)는 해당 철도 궤도 시설물의 하부 세부 부품들 및/또는 하부 피검사체에 면광을 조사할 수 있도록 다수의 LED(Light Emitting Diode) 발광소자가 어레이 형태로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 예컨대, 형광등, 백열등, 할로겐등, 수은등, 네온관등, 나트륨등, 메탈 할라이드 램프 또는 EL(Electro-Luminescent) 램프 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수도 있다.Meanwhile, the first and second line lighting devices 200a and 200b have a plurality of LED (Light Emitting Diode) light-emitting elements arrayed to irradiate surface light to the lower detailed parts and/or the lower inspection object of the relevant railroad track facility. It is preferably in a form, but is not limited to this, and may include at least one of, for example, a fluorescent lamp, an incandescent lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, a neon tube lamp, a sodium lamp, a metal halide lamp, or an EL (Electro-Luminescent) lamp.

또한, 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)는 예컨대, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 발광다이오드 디스플레이(Light Emitting Diode, LED), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 플라즈마 디스플레이 패널 (Plasma Display Panel, PDP), 표면 얼터네이트 라이팅(ALiS), 디지털 광원 처리(DLP), 실리콘 액정(LCoS), 표면 전도형 전자방출소자 디스플레이(SED), 전계방출 디스플레이(FED), 레이저 TV(양자 점 레이저, 액정 레이저), 광유전성 액체 디스플레이(FLD), 간섭계 변조기 디스플레이(iMoD), 두꺼운 필름 유전체 전기(TDEL), 양자점 디스플레이(QD-LED), 텔레스코픽 픽셀 디스플레이(TPD), 유기발광 트랜지스터(OLET), 및/또는 레이저 형광 디스플레이(LPD) 중에서 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수도 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고 해당 철도 궤도 시설물의 하부 세부 부품들 및/또는 하부 피검사체에 면광을 조사할 수 있는 것이라면, 어떠한 것이라도 포함할 수 있다.In addition, the first and second line lighting devices 200a and 200b include, for example, a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED), and a thin film transistor liquid crystal display (Thin Film Transistor-Liquid Crystal). Display, TFT LCD), Organic Light Emitting Diode (OLED), Flexible Display, Plasma Display Panel (PDP), Alternate Surface Lighting (ALiS), Digital Light Source Processing (DLP) , liquid crystal silicon (LCoS), surface conduction electron-emitting device display (SED), field emission display (FED), laser TV (quantum dot laser, liquid crystal laser), optoelectric liquid display (FLD), interferometric modulator display (iMoD) , thick film dielectric electroplating (TDEL), quantum dot display (QD-LED), telescopic pixel display (TPD), organic light emitting transistor (OLET), and/or laser fluorescence display (LPD), It is not limited to this, and may include anything that can irradiate surface light to the lower detailed parts and/or the lower inspection object of the relevant railroad track facility.

머신비전 제어장치(300)는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템의 전반적인 제어를 담당하는 장치로서, 특히 기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)의 카메라 셔터가 열림과 동시에 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)의 조명이 발광하도록 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)와 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.The machine vision control device 300 is a device responsible for overall control of the real-time high-speed detection system of railroad track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to an embodiment of the present invention, and in particular, the trigger signal of a preset camera shutter. The first and second line scan cameras are synchronized so that the camera shutters of the first and second line scan camera devices (100a and 100b) open and the lights of the first and second line lighting devices (200a and 200b) emit light. It performs a function of controlling the operation of the devices 100a and 100b and the first and second line lighting devices 200a and 200b.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)의 카메라 셔터가 열림과 동시에 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)의 조명이 발광하도록 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)와 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)의 동작을 제어함과 아울러 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)의 카메라 셔터가 열림과 동시에 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)의 조명이 발광하도록 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 is synchronized to the trigger signal of the preset camera shutter, and at the same time the camera shutters of the first and second line scan camera devices 100a and 100b are opened, the first and second line lighting devices ( Controls the operation of the first and second line scan camera devices (100a and 100b) and the first and second line lighting devices (200a and 200b) so that the lights of (200a and 200b) emit light, and also controls the operation of the third and fourth lines The third and fourth line scan camera devices (500a and 500b) and the third line scan camera devices (500a and 500b) emit light at the same time as the camera shutters of the scan camera devices (500a and 500b) are opened. and can perform a function of controlling the operation of the fourth line lighting devices 600a and 600b.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 하부 피검사체의 외형과 상대적 위치 및/또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체를 검출함과 아울러 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 receives images from both sides of the lower part of the train 1 obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b and uses a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. Through iterative learning of the appearance, relative position, and/or geometric relationship of the lower object to be inspected, the corresponding lower object to be inspected can be detected and abnormality detection of the lower object to be inspected can be performed.

이때, 상기 하부 피검사체가 복수의 침목들일 경우, 머신비전 제어장치(300)는 침목 파손의 침목 이상 검지를 수행할 수 있다. 상기 하부 피검사체가 한 쌍의 철도 레일일 경우, 머신비전 제어장치(300)는 레일 파상(Rail waviness) 마모, 텅레일(Tongue rail) 마모, 및/또는 레일 두부(Rail head) 손상 중 적어도 하나의 레일 이상 검지를 수행할 수 있다. 상기 하부 피검사체가 팬트롤일 경우, 머신비전 제어장치(300)는 팬트롤 탈락 이상 검지를 수행할 수 있다.At this time, when the lower object to be inspected is a plurality of sleepers, the machine vision control device 300 can detect sleeper abnormalities due to damage to the sleepers. When the lower object to be inspected is a pair of railway rails, the machine vision control device 300 controls at least one of rail waviness wear, tongue rail wear, and/or rail head damage. Rail abnormality detection can be performed. If the lower object to be inspected is a pan control, the machine vision control device 300 may detect an abnormality in the pan control being dropped.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상을 바탕으로 기 설정된 머신비전 알고리즘을 이용하여 해당 하부 피검사체의 검출을 수행한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 uses a preset machine vision algorithm based on the images on both sides of the lower part of the train 1 acquired from the first and second line scan camera devices 100a and 100b to detect the corresponding lower inspection object. After performing the detection, abnormality detection of the corresponding lower inspection object can be performed through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method.

이때, 상기 기 설정된 머신비전 알고리즘은 예컨대, 패턴 매칭(Pattern Matching), 점/선/면 피팅(Fitting), 에지(Edge), 컬러(Color), 및/또는 위치(Location) 알고리즘 중 적어도 하나의 알고리즘으로 이루어짐이 바람직하다.At this time, the preset machine vision algorithm is, for example, at least one of pattern matching, point/line/plane fitting, edge, color, and/or location algorithm. It is desirable that it be done through an algorithm.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상을 제공받아 해당 철도 궤도 시설물의 상부 피검사체를 검출하기 위하여 기 설정된 프레임 분할 기법을 통해 열차(1)의 상부 양측 영상 프레임을 분할하며, 상기 분할된 열차(1)의 상부 양측 영상 프레임에서 해당 상부 피검사체의 위치 결정을 위하여 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 추출한 후, 상기 추출된 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 바탕으로 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 상부 피검사체를 검출함과 아울러 해당 상부 피검사체의 이상 검지를 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 receives images from both upper sides of the train 1 obtained from the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b to detect the upper inspection object of the corresponding railroad track facility. The image frames on both upper sides of the train (1) are divided through a preset frame division technique, and the upper detailed parts of the railway track facility are used to determine the position of the upper object in the divided image frames on both upper sides of the train (1). After extracting the edge components for the above-extracted upper detailed parts of the relevant railway track facilities, the upper detailed parts of the relevant railway track facilities are obtained through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method based on the edge components of the upper detailed parts of the relevant railway track facilities. By repeatedly learning the geometric relationship between the objects, the upper object can be detected and abnormalities in the upper object can be detected.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 상기 분할된 열차(1)의 상부 양측 영상 프레임을 바탕으로 기 설정된 머신비전 알고리즘을 이용하여 해당 상부 피검사체의 검출을 수행한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 상부 피검사체의 이상 검지를 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 detects the upper object to be inspected using a preset machine vision algorithm based on the image frames on both sides of the upper part of the divided train 1, and then detects the upper object to be inspected using a preset artificial intelligence (AI). )-based machine learning method can be used to detect abnormalities in the upper test object.

이때, 상기 기 설정된 머신비전 알고리즘은 예컨대, 패턴 매칭(Pattern Matching), 점/선/면 피팅(Fitting), 에지(Edge), 컬러(Color), 및/또는 위치(Location) 알고리즘 중 적어도 하나의 알고리즘으로 이루어짐이 바람직하다.At this time, the preset machine vision algorithm is, for example, at least one of pattern matching, point/line/plane fitting, edge, color, and/or location algorithm. It is desirable that it be done through an algorithm.

한편, 해당 철도 궤도 시설물의 상부 피검사체는 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 해당 철도 궤도 시설물의 상측에 구비된 상부 세부 부품들 중 적어도 하나의 상부 세부 부품으로서, 예컨대, 열차(1)의 전차선에 접촉하여 해당 전차선으로부터 전기에너지를 집전하기 위한 판토그라프(Pantograph), 및/또는 상기 판토그라프를 통해 열차(1)에 전력을 공급하고, 터널이나 지하공간의 천장면에 열차(1)의 전차선을 고정시키는 장치에 사용되는 고정수단인 티-바(T-BAR) 중 적어도 하나로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 해당 철도 궤도 시설물의 상측에 구비된 다른 상부 세부 부품들 중 적어도 하나로 이루어질 수도 있다.Meanwhile, the upper inspection object of the railway track facility is at least one upper detail part among the upper detailed parts provided on the upper side of the railway track facility, as shown in FIGS. 6 to 9, for example, the train (1) A pantograph for contacting a tram line and collecting electrical energy from the tram line, and/or supplying power to the train (1) through the pantograph, and attaching the train (1) to the ceiling of a tunnel or underground space. It is preferable that it consists of at least one of the T-Bar, which is a fixing means used in the device for fixing the tram line, but is not limited to this, and is comprised of at least one of the other upper detailed parts provided on the upper side of the relevant railway track facility. It may come true.

이때, 해당 철도 궤도 시설물의 상측에 구비된 다른 상부 세부 부품들은 도면에 도시되진 않았지만, 예컨대, 열차(1)의 전차선의 하중을 지지하고 가설높이를 유지하기 위한 조가선(Messenger wire) 및 드로퍼(Dropper), 열차(1)의 진행으로부터 해당 전차선이 받는 힘을 지지하고 완충하기 위한 가동브래킷(Moving bracket), 해당 전차선의 하중을 분담하며 상하 진동과 밀어올림 충격을 완충시키기 위한 스테디암(Steady arm), 및/또는 전기적인 절연을 위한 절연용 애자 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.At this time, other upper detailed parts provided on the upper side of the relevant railway track facility are not shown in the drawing, but for example, a messenger wire and a dropper to support the load of the tram line of the train (1) and maintain the temporary height. ), a moving bracket to support and buffer the force received by the tram line from the progress of the train (1), and a steady arm to share the load of the tram line and cushion the up-and-down vibration and pushing shock. , and/or an insulating insulator for electrical insulation.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)와 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)의 카메라 셔터 노출시간동안 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)에 구비된 LED 발광소자와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)에 구비된 LED 발광소자의 출력 강도를 정격 연속 최대값보다 큰 펄스(Pulse) 신호 형태의 기 설정된 오버 구동 정전류값으로 인가하여, 고휘도의 밝기를 얻을 수 있도록 펄스 제어를 이용한 정전류 오버 구동(Over Drive) 제어 방식으로 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)의 동작을 각각 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 controls the first and second line scan camera devices 100a and 100b and the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b during the camera shutter exposure times. A pulse signal in which the output intensity of the LED light-emitting devices provided in the line lighting devices (200a and 200b) and the LED light-emitting devices provided in the third and fourth line lighting devices (600a and 600b) is greater than the rated continuous maximum value. The first and second line lighting devices (200a and 200b) and the third and second line lighting devices (200a and 200b) are controlled by a constant current overdrive control method using pulse control to obtain high brightness by applying a preset overdrive constant current value. It can perform the function of controlling the operation of the four line lighting devices (600a and 600b), respectively.

이때, 상기 오버 구동 정전류값은 각각의 펄스 신호 사이에 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)에 구비된 LED 발광소자와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)에 구비된 LED 발광소자의 냉각 시간을 각각 고려하여 설정됨이 바람직하다.At this time, the over-driving constant current value is the LED light emitting element provided in the first and second line lighting devices (200a and 200b) and the third and fourth line lighting devices (600a and 600b) between each pulse signal. It is desirable to set it considering the cooling time of each LED light-emitting device.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 사용자의 요구에 따라 출력된 사용자의 특정 입력신호에 의해 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)에 각각 구비된 각 LED 발광채널의 출력레벨 목표값의 설정, 고속 스위칭 제어를 위한 각 LED 발광채널의 출력채널 선택과 순서의 설정, 및/또는 고속 스위칭의 동작 신호를 발생하기 위한 클럭(Clock) 발생을 설정하고, 상기 설정된 각 LED 발광채널의 출력레벨 목표값을 기반으로 각 LED 발광채널에 구비된 각 LED 발광소자의 밝기를 조절하기 위하여 각 LED 발광채널의 출력전압 목표값을 생성 및 출력하며, 상기 설정된 각 LED 발광채널의 출력채널 선택과 순서의 설정 정보 및 클럭 정보에 동기하여 상기 출력된 각 LED 발광채널의 출력전압 목표값에 따라 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)에 각각 구비된 각 LED 발광채널의 고속 스위칭을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 controls the first and second line lighting devices (200a and 200b) and the third and fourth line lighting devices (600a and 600b) by the user's specific input signal output according to the user's request. ), setting the output level target value of each LED emitting channel provided in each LED, selecting and ordering the output channel of each LED emitting channel for high-speed switching control, and/or clocking to generate an operation signal for high-speed switching. ), and generate and output the output voltage target value of each LED light-emitting channel to adjust the brightness of each LED light-emitting element provided in each LED light-emitting channel based on the output level target value of each LED light-emitting channel set above. And, the first and second line lighting devices (200a and 200b) according to the output voltage target value of each LED light-emitting channel output in synchronization with the output channel selection and order setting information and clock information of each LED light-emitting channel set. It is possible to perform a function of controlling high-speed switching of each LED light-emitting channel provided in the third and fourth line lighting devices 600a and 600b, respectively.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphical User Interface, GUI) 기반으로 해당 사용자의 요구에 따라 해당 사용자의 특정 입력신호를 출력하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 can perform a function of outputting a specific input signal of the user according to the user's request based on a graphical user interface (GUI).

또한, 머신비전 제어장치(300)는 고속 스위칭 기능에 하드웨어 프로그래밍 기반 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 사용하여 고속 제어를 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 can perform high-speed control using a hardware programming-based FPGA (Field Programmable Gate Array) for high-speed switching function.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)의 근처에 각각 설치된 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)와 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)에 대한 촬영 동작의 유휴 기간을 감지하여, 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)와 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)의 촬영 동작 신호가 기 설정된 촬영 동작 기준시간이상 입력되지 않을 때를 유휴 상태로 판단하고, 상기 판단된 유휴 상태 이후에 처음 상태로 유지되도록 촬영 동작 중 상태를 제거하고 초기 입력 상태로 초기화하는 자동 리셋(Reset) 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 includes first and second line scan cameras installed near the first and second line lighting devices 200a and 200b and the third and fourth line lighting devices 600a and 600b, respectively. By detecting the idle period of the shooting operation for the devices 100a and 100b and the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b, the first and second line scan camera devices 100a and 100b and the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b are detected. When the shooting operation signal of the fourth line scan camera device 500a and 500b is not input for more than a preset shooting operation reference time, it is determined to be in an idle state, and the shooting operation state is maintained in the initial state after the determined idle state. An automatic reset function can be performed to remove and initialize to the initial input state.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 상기 설정된 각 LED 발광채널의 출력레벨 목표에 대한 설정값, 각 LED 발광채널의 출력채널 선택과 순서의 설정값, 및/또는 클럭(Clock) 발생을 위한 설정값 중 적어도 하나의 설정값을 별도의 저장모듈(미도시) 또는 저장장치(700)에 저장되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 sets a setting value for the output level target of each LED emission channel, a setting value for output channel selection and order of each LED emission channel, and/or a setting for clock generation. A function of controlling at least one set value among the values to be stored in a separate storage module (not shown) or storage device 700 can be performed.

한편, 해당 사용자의 요구에 따라 출력된 해당 사용자의 특정 입력신호는 외부의 단말 및/또는 서버(20)를 통해 제공될 수 있다.Meanwhile, the user's specific input signal output according to the user's request may be provided through an external terminal and/or server 20.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)의 각 LED 발광채널에 구비된 각 LED 발광소자의 연속적인 켜짐으로 인한 각 LED 발광소자의 손상을 보호하기 위하여, 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)의 각 LED 발광채널에 대한 고속 스위칭 동작 신호의 변경시 기 설정된 동작 기준시간이하의 일정한 동작 기준시간에만 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)의 각 LED 발광채널이 고속 스위칭 동작되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 controls each LED light-emitting element provided in each LED light-emitting channel of the first and second line lighting devices 200a and 200b and the third and fourth line lighting devices 600a and 600b. In order to protect each LED light-emitting element from damage due to continuous turning on, each LED light-emitting channel of the first and second line lighting devices (200a and 200b) and the third and fourth line lighting devices (600a and 600b) is When the high-speed switching operation signal is changed, each LED of the first and second line lighting devices (200a and 200b) and the third and fourth line lighting devices (600a and 600b) emits light only at a certain operation standard time less than the preset operation standard time. It can perform the function of controlling the channel to perform high-speed switching operation.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상, 및/또는 해당 하부 피검사체와 해당 상부 피검사체의 이상 검지 결과정보 중 적어도 하나의 정보를 열차(1)의 하부 양측별 및/또는 상부 양측별로 각각 데이터베이스(DB)화하여 저장장치(700)에 저장되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 displays images on both sides of the lower part of the train 1 obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b, and the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b. At least one of the images on both upper sides of the train (1) acquired from the image and/or abnormality detection result information on the lower test object and the upper test object for each lower side and/or upper side of the train (1), respectively. It is possible to perform the function of controlling the data to be converted into a database (DB) and stored in the storage device 700.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상, 및/또는 해당 하부 피검사체와 해당 상부 피검사체의 이상 검지 결과정보 중 적어도 하나의 정보를 디스플레이 화면에 표시되도록 표시장치(750)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 displays images on both sides of the lower part of the train 1 obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b, and the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b. Controlling the operation of the display device 750 to display on the display screen at least one of the images on both upper sides of the train 1 obtained from and/or abnormality detection result information of the lower inspection object and the upper inspection object. It can perform its function.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상, 및/또는 해당 하부 피검사체와 해당 상부 피검사체의 이상 검지 결과정보 중 적어도 하나의 정보를 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 및/또는 서버(20)에 전송되도록 통신장치(800)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 displays images on both sides of the lower part of the train 1 obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b, and the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b. At least one of the images on both sides of the upper part of the train (1) acquired from the train (1), and/or the abnormality detection result information of the lower test object and the upper test object, is transmitted to an external terminal and/or server through wired and/or wireless communication. It can perform the function of controlling the operation of the communication device 800 so that it is transmitted to (20).

또한, 머신비전 제어장치(300)는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상, 및/또는 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 이미지 스티칭(Image Stitching) 기법을 이용하여 열차(1)의 하부 양측 영상 및/또는 상부 양측 영상을 파노라믹 영상(Panoramic Image)으로 변환한 후, 상기 변환된 파노라믹 영상을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 uses images on both sides of the lower part of the train 1 obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b, and/or the third and fourth line scan camera devices 500a. And 500b), the images on both upper sides of the train 1 are provided, and the images on both lower sides and/or the upper sides of the train 1 are converted into panoramic images using a preset image stitching technique. Image), a function can be performed to control the converted panoramic image to be displayed on the display screen.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 주행거리 측정장치(900)로부터 측정된 열차(1)의 주행거리 측정 신호를 기 설정된 측정가능 주기로 분해하여 영상 촬영을 위한 카메라 셔터의 트리거신호를 생성하고, 상기 생성된 카메라 셔터의 트리거신호를 기반으로 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)와 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 decomposes the mileage measurement signal of the train 1 measured from the mileage measurement device 900 into a preset measurable period to generate a trigger signal for a camera shutter for video shooting, Based on the generated trigger signal of the camera shutter, the function of controlling the operation of the first and second line scan camera devices (100a and 100b) and the third and fourth line scan camera devices (500a and 500b) can be performed. there is.

또한, 머신비전 제어장치(300)는 위치 검출장치(950)로부터 검출된 열차(1)의 현재 위치정보를 제공받아 이를 기반으로 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상의 각 프레임마다, 및/또는 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상의 각 프레임마다 열차(1)의 현재 위치정보를 맵핑시켜 별도의 저장장치(700)에 저장되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, the machine vision control device 300 receives the current location information of the train 1 detected from the position detection device 950, and based on this, the information obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b is provided. of the train 1 for each frame of the image on both lower sides of the train 1 and/or for each frame of the image on both upper sides of the train 1 acquired from the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b. The function of mapping the current location information and controlling it to be stored in a separate storage device 700 can be performed.

이러한 머신미전 제어장치(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 제1 인공지능 학습모듈(310), 제2 인공지능 학습모듈(320), 하부 피검사체 이상검지모듈(330), 및 머신비전 제어모듈(340) 등을 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신미전 제어장치(300)는 영상 분할모듈(350), 에지 추출모듈(360), 제3 인공지능 학습모듈(370), 제4 인공지능 학습모듈(380), 및/또는 상부 피검사체 이상검지모듈(390) 등을 더 포함할 수도 있다. 한편, 도 2에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치(300)는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.As shown in FIG. 2, this machine vision control device 300 largely includes a first artificial intelligence learning module 310, a second artificial intelligence learning module 320, a lower inspection object abnormality detection module 330, and a machine It includes a vision control module 340, etc. In addition, the machine image control device 300 applied to one embodiment of the present invention includes an image segmentation module 350, an edge extraction module 360, a third artificial intelligence learning module 370, and a fourth artificial intelligence learning module 380. ), and/or an upper inspection object abnormality detection module 390, etc. may be further included. Meanwhile, since the components shown in FIG. 2 are not essential, the machine vision control device 300 applied to an embodiment of the present invention may have more or fewer components.

이하, 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치(300)의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Below, we will look in detail at the components of the machine vision control device 300 applied to an embodiment of the present invention.

제1 인공지능 학습모듈(310)은 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체에 대한 외형과 상대적 위치 및/또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체의 검출을 위한 제1 인공지능 학습모델을 구축하는 기능을 수행한다.The first artificial intelligence learning module 310 receives images from both sides of the lower part of the train 1 obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b and uses a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. It performs the function of constructing a first artificial intelligence learning model for detection of the lower object to be inspected by repeatedly learning the appearance, relative position, and/or geometric relationship of the lower object to be inspected.

예컨대, 해당 하부 피검사체가 레일(Rail)일 경우, 머신비전 제어모듈(340) 및/또는 제1 인공지능 학습모듈(310)은 열차(1)의 하부 양측 영상에서 에지(edge) 검출 후 직선 검출을 위한 허프 변환(Hough Transform)을 적용하고, 레일외의 직선 성분이 존재하므로 상기 허프 변환 적용 후의 기울기 값을 SVM(Support Vector Machine)을 이용하여 학습하며, 최종의 기울기 값 선택 및 레일 영역을 검출할 수 있다. 한편, 상기 레일은 팬트롤과 침목의 검출 영역을 기반한 상대적 위치 학습 알고리즘을 통해 검출할 수도 있다(도 5 참조).For example, if the lower object to be inspected is a rail, the machine vision control module 340 and/or the first artificial intelligence learning module 310 detects an edge in the images on both sides of the lower part of the train 1 and then draws a straight line. Hough Transform is applied for detection, and since there are straight line components other than the rail, the slope value after applying the Hough Transform is learned using SVM (Support Vector Machine), and the final slope value is selected and the rail area is detected. can do. Meanwhile, the rail can also be detected through a relative position learning algorithm based on the detection area of the pan troll and sleeper (see Figure 5).

한편, 해당 하부 피검사체가 침목일 경우, 침목의 위치 결정(Localization)을 위하여 상기 검출된 레일 영역을 사용할 수 있으며, 상기 검출된 레일 영역을 중심으로 SVM(Support Vector Machine)을 통하여 레일과 수직인 기울기 성분을 학습하고, 레일과 수직인 기울기를 갖는 에지(edge)들을 검출하여 일정한 간격의 침목 위치 결정(Localization)의 초기 값을 제공할 수 있다.On the other hand, if the lower object to be inspected is a sleeper, the detected rail area can be used for localization of the sleeper, and the detected rail area is perpendicular to the rail through SVM (Support Vector Machine). By learning the slope component and detecting edges with a slope perpendicular to the rail, it is possible to provide an initial value for localization of sleepers at regular intervals.

다른 한편, 해당 하부 검사체가 팬트롤일 경우, 침목의 위치 결정 결과를 이용하여 상대적인 좌/우 위치에 팬트롤 위치 결정(Localization)의 초기 값을 제공할 수 있다.On the other hand, if the lower test object is a pan troll, the initial value of the pan troll localization can be provided to the relative left/right positions using the sleeper position determination result.

제2 인공지능 학습모듈(320)은 제1 인공지능 학습모듈(310)로부터 구축된 제1 인공지능 학습모델을 이용하여 검출된 해당 하부 피검사체에 대해 정상 및/또는 이상 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생 종류를 분류한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체에 대하여 분류된 이상 발생 종류에 맞는 반복 학습을 진행하여 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 위한 제2 인공지능 학습모델을 구축하는 기능을 수행한다.The second artificial intelligence learning module 320 is used to test the lower subject for each normal and/or abnormal feature item detected using the first artificial intelligence learning model built from the first artificial intelligence learning module 310. Infer and analyze the appearance and location characteristics of the body, classify the type of abnormality for the lower subject based on the inferred and analyzed appearance and location characteristic information of the lower subject, and then use preset artificial intelligence (AI) )-based machine learning method, it performs repetitive learning appropriate for the type of abnormality classified for the lower test object to build a second artificial intelligence learning model for detecting abnormalities in the lower test object.

하부 피검사체 이상검지모듈(330)은 제2 인공지능 학습모듈(320)로부터 구축된 제2 인공지능 학습모델을 이용하여 해당 하부 피검사체에 대해 이상 발생 종류의 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생여부 및 종류를 자동으로 검지하는 기능을 수행한다.The lower test object abnormality detection module 330 uses the second artificial intelligence learning model built from the second artificial intelligence learning module 320 to determine the abnormality of the lower test object according to the characteristic items of the type of abnormality. Performs the function of inferring and analyzing the characteristics of the type of occurrence and automatically detecting whether and what type of abnormality occurred for the lower test object based on the inferred and analyzed characteristic information about the type of abnormality of the lower test object. do.

그리고, 머신비전 제어모듈(340)은 본 발명의 일 실시예에 적용된 머신비전 제어장치(300)의 전반적인 제어를 담당하는 바, 전술한 머신미전 제어장치(300)에서 수행되는 모든 제어 기능을 수행할 수 있으며, 특히 기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)의 카메라 셔터가 열림과 동시에 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)의 조명이 발광하도록 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)와 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.In addition, the machine vision control module 340 is responsible for overall control of the machine vision control device 300 applied to an embodiment of the present invention, and performs all control functions performed by the machine vision control device 300 described above. In particular, the camera shutters of the first and second line scan camera devices (100a and 100b) are opened in synchronization with the trigger signal of the preset camera shutter, and at the same time, the camera shutters of the first and second line lighting devices (200a and 200b) are opened. It performs a function of controlling the operation of the first and second line scan camera devices (100a and 100b) and the first and second line lighting devices (200a and 200b) so that the lights emit.

또한, 머신비전 제어모듈(340)은 기 설정된 카메라 셔털의 트리거신호에 동기화되어 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)의 카메라 셔터가 열림과 동시에 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)의 조명이 발광하도록 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)와 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.In addition, the machine vision control module 340 is synchronized with the trigger signal of the preset camera shutter so that the camera shutters of the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b are opened and the third and fourth line lighting devices (500a and 500b) are opened simultaneously. It performs a function of controlling the operation of the third and fourth line scan camera devices (500a and 500b) and the third and fourth line lighting devices (600a and 600b) so that the lights (600a and 600b) emit light.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.Various embodiments described herein may be implemented, for example, in a recording medium readable by a computer or similar device using software, hardware, or a combination thereof.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 머신비전 제어모듈(340)에 의해 구현될 수 있다.According to hardware implementation, the embodiments described herein include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and field programmable gate arrays (FPGAs). , may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing functions. In some cases such embodiments may be implemented by machine vision control module 340.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 별도의 저장모듈(미도시) 또는 저장장치(700)에 저장되고, 머신비전 제어모듈(340)에 의해 실행될 수 있다.According to software implementation, embodiments such as procedures or functions may be implemented with a separate software module that performs at least one function or operation. Software code can be implemented by a software application written in an appropriate programming language. Additionally, the software code may be stored in a separate storage module (not shown) or storage device 700 and executed by the machine vision control module 340.

한편, 상기와 같이 전술된 모듈들 즉, 제1 인공지능 학습모듈(310), 제2 인공지능 학습모듈(320), 및/또는 하부 피검사체 이상검지모듈(330)을 별도로 분리하여 각각의 모듈에서 기능이 수행되도록 구현하였지만, 이에 국한하지 않으며, 머신비전 제어모듈(340)에서 전술된 모듈들의 기능들을 모두 수행되도록 구현할 수도 있다.Meanwhile, the modules described above, that is, the first artificial intelligence learning module 310, the second artificial intelligence learning module 320, and/or the lower object abnormality detection module 330, are separately separated and each module Although it is implemented so that the functions are performed in, it is not limited to this, and the machine vision control module 340 may be implemented to perform all the functions of the modules described above.

추가적으로, 영상 분할모듈(350)은 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상을 제공받아 상부 피검사체 검출을 위한 기 설정된 프레임 분할(Frame segmentation) 기법을 통해 열차(1)의 상부 양측 영상 프레임을 분할하는 기능을 수행한다.Additionally, the image segmentation module 350 receives images from both sides of the upper part of the train 1 obtained from the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b and performs preset frame segmentation for detecting the upper object. ) The function of dividing the image frames on both upper sides of the train (1) is performed through the technique.

이때, 상기 기 설정된 프레임 분할 기법은 통상의 영상 처리 기법으로서, 디지털 영상을 여러 개의 픽셀 집합으로 나누는 과정이며, 특히 영상에서 물체와 경계(예컨대, 선, 곡선 등)를 찾는데 사용되는 기법이며, 이러한 영상 분할 또는 프레임 분할 기법은 통상적으로 널리 알려진 영상 처리 기법으로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.At this time, the preset frame division technique is a common image processing technique, which is a process of dividing a digital image into several sets of pixels. In particular, it is a technique used to find objects and boundaries (e.g., lines, curves, etc.) in the image. The image segmentation or frame segmentation technique is a widely known image processing technique, and a detailed description thereof will be omitted.

에지 추출모듈(360)은 영상 분할모듈(350)로부터 분할된 열차(1)의 상부 양측 영상 프레임에서 해당 상부 피검사체의 위치 결정을 위하여 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 추출하는 기능을 수행한다.The edge extraction module 360 extracts edge components for the upper detailed parts of the railway track facility in order to determine the position of the upper inspection object in the image frames on both upper sides of the train 1 divided by the image segmentation module 350. performs the function of

제3 인공지능 학습모듈(370)은 에지 추출모듈(360)로부터 추출된 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 바탕으로 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 상부 피검사체의 검출을 위한 제3 인공지능 학습모델을 구축하는 기능을 수행한다.The third artificial intelligence learning module 370 uses a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method based on the edge components of the upper detailed parts of the railway track facility extracted from the edge extraction module 360. It performs the function of constructing a third artificial intelligence learning model for detection of the upper inspection object by repeatedly learning the geometric relationships of the upper detailed parts of the railroad track facility.

제4 인공지능 학습모듈(380)은 제3 인공지능 학습모듈(370)로부터 구축된 제3 인공지능 학습모델을 이용하여 검출된 해당 상부 피검사체에 대해 정상 및/또는 이상 특징항목별로 해당 상부 피검사체의 외형 및 위치 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 상부 피검사체의 외형 및 위치 특성정보를 기반으로 해당 상부 피검사체에 대하여 이상 발생 종류를 분류한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 상부 피검사체에 대하여 분류된 이상 발생 종류에 맞는 반복 학습을 진행하여 해당 상부 피검사체의 이상 검지를 위한 제4 인공지능 학습모델을 구축하는 기능을 수행한다.The fourth artificial intelligence learning module 380 performs the upper test object for each normal and/or abnormal feature item detected using the third artificial intelligence learning model built from the third artificial intelligence learning module 370. After inferring and analyzing the appearance and location characteristics of the body, classifying the type of abnormality for the upper inspection object based on the inferred and analyzed appearance and location characteristic information of the upper inspection object, and then using preset artificial intelligence (AI) )-based machine learning method, it performs repetitive learning appropriate for the type of abnormality classified for the upper inspection object to build a fourth artificial intelligence learning model for detecting abnormalities in the upper inspection object.

그리고, 상부 피검사체 이상검지모듈(390)은 제4 인공지능 학습모듈(380)로부터 구축된 제4 인공지능 학습모델을 이용하여 해당 상부 피검사체에 대해 이상 발생 종류의 특징항목별로 해당 상부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 상부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성정보를 기반으로 해당 상부 피검사체에 대하여 이상 발생여부 및 종류를 자동으로 검지하는 기능을 수행한다.In addition, the upper inspection object abnormality detection module 390 uses the fourth artificial intelligence learning model built from the fourth artificial intelligence learning module 380 to classify the upper inspection object according to the characteristic items of the type of abnormality for the upper inspection object. A function to infer and analyze the characteristics of the type of abnormality in the upper test object and automatically detect whether and what type of abnormality has occurred in the upper test object based on the inferred and analyzed characteristic information about the type of abnormality in the upper test object. Perform.

이때, 제1 및 제2 인공지능 학습모듈(330 및 340)과 제3 및 제4 인공지능 학습모듈(370 및 380)에 적용된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법은 예컨대, 신경망(Neural Network), SVM(Support Vector Machine), MLP(Multi Layer Perception), 및/또는 딥러닝(Deep Learning) 중 적어도 하나의 인공지능 학습방법으로 이루어짐이 바람직하다.At this time, the artificial intelligence (AI)-based machine learning method applied to the first and second artificial intelligence learning modules (330 and 340) and the third and fourth artificial intelligence learning modules (370 and 380) is, for example, a neural network (Neural Network). ), SVM (Support Vector Machine), MLP (Multi Layer Perception), and/or Deep Learning. It is desirable to use at least one artificial intelligence learning method.

한편, 상기와 같이 전술된 모듈들 즉, 영상 분할모듈(350), 에지 추출모듈(360), 제3 인공지능 학습모듈(370), 제4 인공지능 학습모듈(380), 및/또는 상부 피검사체 이상검지모듈(390)을 별도로 분리하여 각각의 모듈에서 기능이 수행되도록 구현하였지만, 이에 국한하지 않으며, 머신비전 제어모듈(340)에서 전술된 모듈들의 기능들을 모두 수행되도록 구현할 수도 있다.Meanwhile, the modules described above, that is, the image segmentation module 350, the edge extraction module 360, the third artificial intelligence learning module 370, the fourth artificial intelligence learning module 380, and/or the upper subject Although the body abnormality detection module 390 is implemented separately and implemented to perform functions in each module, the present invention is not limited to this, and the machine vision control module 340 may be implemented to perform all the functions of the modules described above.

그리고, 전원공급장치(400)는 전술한 각 장치들 즉, 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b), 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b), 머신비전 제어장치(300), 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b), 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b), 저장장치(700), 표시장치(750), 통신장치(800), RFID 태그 리더장치(850), 주행거리 측정장치(900), 및/또는 위치 검출장치(950) 등의 동작에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행하는 바, 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V 또는 380V 등)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 휴대용 배터리(Battery)를 포함하여 구현할 수도 있다.In addition, the power supply device 400 includes each of the above-mentioned devices, that is, the first and second line scan camera devices (100a and 100b), the first and second line lighting devices (200a and 200b), and the machine vision control device ( 300), third and fourth line scan camera devices (500a and 500b), third and fourth line lighting devices (600a and 600b), storage device (700), display device (750), communication device (800), It performs the function of supplying power necessary for the operation of the RFID tag reader device 850, the mileage measurement device 900, and/or the position detection device 950, and uses commercial alternating current (AC) for continuous power supply. ) It is desirable to implement a power source (e.g., AC 220V or 380V, etc.) converted to direct current (DC) and/or alternating current (AC) power, but is not limited to this and can also be implemented using a typical portable battery. there is.

또한, 전원공급장치(400)에는 외부의 전원 충격으로부터 부품을 보호하고 일정한 전압을 출력하는 기능을 수행하는 전원 관리부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 전원 관리부는 ESD(Electro Static Damage) 보호기, 전원 감지기, 정류기 및 전원 차단기 등을 포함하여 이루어질 수 있다.Additionally, the power supply device 400 may include a power management unit (not shown) that protects components from external power shock and outputs a constant voltage. The power management unit may include an ESD (Electro Static Damage) protector, a power detector, a rectifier, and a power breaker.

여기서, 상기 ESD 보호기는 정전기 또는 급격한 전원 충격으로부터 전장 부품을 보호하도록 구성한다. 상기 전원 감지기는 허용 전압 범위 외의 전압이 유입될 경우 상기 전원 차단기에 차단신호를 보내고, 허용 전압 범위 내에서 전압 변화에 따라 승압 또는 강압 신호를 상기 정류기에 전달하도록 구성한다. 상기 정류기는 입력 전압의 변동을 최소하여 일정한 전압이 공급되도록 상기 전원 감지기의 신호에 따라 승압 또는 강압의 정류 동작을 수행하도록 구성한다. 상기 전원 차단기는 상기 전원 감지기로부터 전달되는 차단 신호에 따라 배터리로부터 공급되는 전원을 차단하도록 구성한다.Here, the ESD protector is configured to protect electrical components from static electricity or sudden power shock. The power detector is configured to send a cut-off signal to the power breaker when a voltage outside the allowable voltage range is introduced, and to transmit a step-up or step-down signal to the rectifier according to voltage changes within the allowable voltage range. The rectifier is configured to perform a step-up or step-down rectification operation according to the signal from the power detector to minimize fluctuations in input voltage and supply a constant voltage. The power breaker is configured to cut off power supplied from the battery according to a cutoff signal transmitted from the power detector.

추가적으로, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)는 열차(1)의 상부 양측에 각각 설치되어 있으며, 라인 단위로 열차(1)의 상부 양측 영상(즉, 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 영상)을 스캔하여 2차원 이미지를 가진 영상을 획득하는 기능을 수행한다.Additionally, the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b are installed on both sides of the upper part of the train 1, respectively, and provide images on both sides of the upper part of the train 1 on a line-by-line basis (i.e., details of the upper part of the railroad track facility). It performs the function of acquiring an image with a two-dimensional image by scanning images of parts.

또한, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)는 전술한 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)와 설치 위치만 다를 뿐 동일한 구조로 이루어져 있으므로, 구체적인 설명은 전술한 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)의 설명을 참조하기로 한다.In addition, the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b have the same structure as the above-described first and second line scan camera devices 100a and 100b except for the installation location, so the detailed description is as described above. Please refer to the description of the first and second line scan camera devices 100a and 100b.

제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)는 열차(1)의 상부 양측에 각각 설치되어 있으며, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)와 동일한 광축의 라인 형태로 광을 조사하는 기능을 수행한다.The third and fourth line lighting devices (600a and 600b) are installed on both sides of the upper part of the train (1), and emit light in the form of a line with the same optical axis as the third and fourth line scan camera devices (500a and 500b). Performs an investigative function.

또한, 제3 및 제4 라인조명장치(600a 및 600b)는 전술한 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)와 설치 위치만 다를 뿐 동일한 구조로 이루어져 있으므로, 구체적인 설명은 전술한 제1 및 제2 라인조명장치(200a 및 200b)의 설명을 참조하기로 한다.In addition, the third and fourth line lighting devices (600a and 600b) have the same structure as the above-described first and second line lighting devices (200a and 200b) except for the installation location, so the detailed description is provided in the above-mentioned first and second line lighting devices (200a and 200b). and the description of the second line lighting devices 200a and 200b.

저장장치(700)는 머신비전 제어장치(300)와 연결되어 있으며, 머신비전 제어장치(300)의 제어에 따라 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상, 및/또는 해당 하부 피검사체와 해당 상부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 저장하는 기능을 수행한다.The storage device 700 is connected to the machine vision control device 300, and the train 1 obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b under the control of the machine vision control device 300. Store the images on both sides of the lower part of the train, the images on both sides of the upper part of the train 1 acquired from the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b, and/or the abnormality detection result information of the lower object and the upper object. performs the function of

이러한 저장장치(700)는 고속으로 이동하는 고해상도의 대용량 영상을 획득하여 저장하여야 하므로, 영상 데이터의 대역폭을 고려하여 SSD(Solid State Drive) 타입의 대용량 메모리 장치로 구현됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 예컨대, 플래시 메모리 타입(Flash Memory type), 하드디스크 타입(Hard Disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 및/또는 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수도 있다.Since this storage device 700 must acquire and store high-resolution, large-capacity images that move at high speed, it is preferably implemented as a SSD (Solid State Drive) type large-capacity memory device in consideration of the bandwidth of image data, but is not limited to this. For example, Flash Memory type, Hard Disk type, Multimedia Card Micro type, card type memory (e.g. SD or XD memory, etc.), RAM ( Random Access Memory (RAM), Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Read-Only Memory (PROM), magnetic memory, magnetic disk , and/or may include at least one type of storage medium among optical disks.

표시장치(750)는 머신비전 제어장치(300)와 연결되어 있으며, 머신비전 제어장치(300)의 제어에 따라 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상, 및/또는 해당 하부 피검사체와 해당 상부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 디스플레이 화면에 표시하는 기능을 수행한다.The display device 750 is connected to the machine vision control device 300, and the train 1 obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b under the control of the machine vision control device 300. Displays images on both sides of the lower part of the train, images on both sides of the upper part of the train 1 acquired from the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b, and/or abnormality detection result information on the lower object and the upper object. Performs the function of displaying information on the screen.

이러한 표시장치(750)는 예컨대, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 발광다이오드 디스플레이(Light Emitting Diode, LED), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 플라즈마 디스플레이 패널 (Plasma Display Panel, PDP), 표면 얼터네이트 라이팅(ALiS), 디지털 광원 처리(DLP), 실리콘 액정(LCoS), 표면 전도형 전자방출소자 디스플레이(SED), 전계방출 디스플레이(FED), 레이저 TV(양자 점 레이저, 액정 레이저), 광유전성 액체 디스플레이(FLD), 간섭계 변조기 디스플레이(iMoD), 두꺼운 필름 유전체 전기(TDEL), 양자점 디스플레이(QD-LED), 텔레스코픽 픽셀 디스플레이(TPD), 유기발광 트랜지스터(OLET), 레이저 형광 디스플레이(LPD), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 외부의 영상, 문자 및/또는 문서 데이터 중 적어도 하나의 데이터를 디스플레이(Display)할 수 있는 것이라면, 어떠한 것이라도 포함할 수 있다.These display devices 750 include, for example, a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), and an organic light emitting diode. (Organic Light Emitting Diode, OLED), Flexible Display, Plasma Display Panel (PDP), Alternate Surface Lighting (ALiS), Digital Light Source Processing (DLP), Liquid Crystal of Silicon (LCoS), Surface Conductivity type electron-emitting device display (SED), field emission display (FED), laser TV (quantum dot laser, liquid crystal laser), optoelectric liquid display (FLD), interferometric modulator display (iMoD), thick film dielectric display (TDEL), It may include, but is not limited to, at least one of quantum dot display (QD-LED), telescopic pixel display (TPD), organic light emitting transistor (OLET), laser fluorescent display (LPD), and three-dimensional display (3D display). Any data that can display at least one of external image, text, and/or document data may be included.

통신장치(800)는 머신비전 제어장치(300)와 연결되어 있으며, 머신비전 제어장치(300)의 제어에 따라 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상, 및/또는 해당 하부 피검사체와 해당 상부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 통신망(10)을 통해 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 및/또는 서버(20)에 전송하는 기능을 수행한다.The communication device 800 is connected to the machine vision control device 300, and the train 1 obtained from the first and second line scan camera devices 100a and 100b under the control of the machine vision control device 300. Images on both sides of the lower part of the train, images on both sides of the upper part of the train 1 acquired from the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b, and/or information on abnormality detection results of the lower object and the upper object through a communication network. It performs the function of transmitting to an external terminal and/or server 20 through wired and/or wireless communication through (10).

이때, 통신망(10)은 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 와이파이(WiFi), 와이기그(WiGig), 와이브로(Wireless Broadband Internet, Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax) 등을 포함하는 차세대 무선 통신망일 수 있다.At this time, the communication network 10 is a communication network that is a high-speed backbone network of a large communication network capable of high-capacity, long-distance voice and data services, and includes Wi-Fi, WiGig, and It may be a next-generation wireless communication network including Wireless Broadband Internet (Wibro) and Wimax (World Interoperability for Microwave Access, Wimax).

상기 인터넷은 TCP/IP 프로토콜 및 그 상위계층에 존재하는 여러 서비스, 즉 HTTP(Hyper Text Transfer Protocol), Telnet, FTP(File Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), NFS(Network File Service), NIS(Network Information Service) 등을 제공하는 전 세계적인 개방형 컴퓨터 네트워크 구조를 의미하며, 외부의 단말 및/또는 서버(20)가 통신장치(800)에 접속될 수 있게 하는 환경을 제공한다. 한편, 상기 인터넷은 유선 또는 무선 인터넷일 수도 있고, 이외에도 유선 공중망, 무선 이동 통신망, 또는 휴대 인터넷 등과 통합된 코어망일 수도 있다.The Internet includes the TCP/IP protocol and various services existing at its upper layer, such as HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), Telnet, FTP (File Transfer Protocol), DNS (Domain Name System), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), It refers to a global open computer network structure that provides SNMP (Simple Network Management Protocol), NFS (Network File Service), NIS (Network Information Service), etc., and external terminals and/or servers (20) communicate with communication devices (800). ) provides an environment that allows access to. Meanwhile, the Internet may be wired or wireless Internet, or it may also be a core network integrated with a wired public network, wireless mobile communication network, or portable Internet.

만약, 통신망(10)이 이동 통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 상기 비동기식 이동 통신망의 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 상기 이동 통신망은 예컨대, RNC(Radio Network Controller) 등을 포함할 수 있다. 한편, 상기 WCDMA망을 일 예로 들었지만, 셀룰러(cellular) 기반의 3G망, LTE망, 4G망, 5G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP 망일 수 있다. 이러한 통신망(10)은 외부의 단말 및/또는 서버(20)와 통신장치(800) 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 수행한다.If the communication network 10 is a mobile communication network, it may be a synchronous mobile communication network or an asynchronous mobile communication network. An example of the asynchronous mobile communication network may be a WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) communication network. In this case, although not shown in the drawing, the mobile communication network may include, for example, a Radio Network Controller (RNC). Meanwhile, although the WCDMA network was used as an example, it may be a next-generation communication network such as a cellular-based 3G network, an LTE network, a 4G network, and a 5G network, and other IP-based IP networks. This communication network 10 serves to mutually transfer signals and data between an external terminal and/or server 20 and the communication device 800.

한편, 통신망(10)은 예컨대, 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), 비콘(Beacon), UWB(Ultra Wideband), RFID(Radio Frequency Identification), 및/또는 적외선(IR) 통신 중 적어도 하나의 근거리 통신 방식을 이용할 수도 있다.Meanwhile, the communication network 10 may use at least one short-range communication method among, for example, Bluetooth, ZigBee, Beacon, Ultra Wideband (UWB), Radio Frequency Identification (RFID), and/or infrared (IR) communication. Communication methods can also be used.

RFID 태그 리더장치(850)는 열차(1)의 내부 및/또는 외부에 탑재되어 있으며, 해당 철도 궤도 시설물의 선로에 기 설정된 기준위치마다 설치되는 RFID 태그(Tag)로부터 해당 기준위치 정보를 읽어오는 기능을 수행한다.The RFID tag reader device 850 is mounted inside and/or outside the train (1) and reads the reference position information from the RFID tag installed at each preset reference position on the track of the relevant railroad track facility. performs its function.

주행거리 측정장치(900)는 열차(1)의 내부 및/또는 외부에 탑재되어 있으며, 열차(1)의 주행거리 정보를 측정하는 기능을 수행한다. 이러한 주행거리 측정장치(900)는 열차(1)의 이동 신호 수집을 위한 통상의 타고 메터(Taco meter) 등을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.The mileage measuring device 900 is mounted inside and/or outside the train 1 and performs the function of measuring mileage information of the train 1. This traveling distance measuring device 900 preferably includes a typical taco meter for collecting movement signals of the train 1.

위치 검출장치(950)는 열차(1)의 내부 및/또는 외부에 탑재되어 있으며, RFID 태그 리더장치(850)의 기준위치 정보 및 주행거리 측정장치(900)의 주행거리 측정정보를 이용하여 열차(1)의 현재 위치정보를 연속해서 자동으로 검출하는 기능을 수행한다.The position detection device 950 is mounted inside and/or outside the train 1, and uses the reference position information of the RFID tag reader device 850 and the mileage measurement information of the mileage measurement device 900 to detect the train. (1) It performs the function of automatically detecting the current location information continuously.

그리고, 외부의 단말 및/또는 서버(20)는 미리 설치된 특정의 어플리케이션 즉, LED 조명 제어를 위한 사용자 설정관련 어플리케이션을 통해 해당 사용자의 요구에 따라 LED 조명 제어의 사용자 설정을 위한 해당 사용자의 특정 입력신호를 통신망(10)을 통해 유선 및/또는 무선으로 머신비전 제어장치(300)에 전송하는 기능을 수행한다.In addition, the external terminal and/or server 20 provides the user's specific input for user setting of LED lighting control according to the user's request through a pre-installed specific application, that is, a user setting-related application for LED lighting control. It performs the function of transmitting a signal to the machine vision control device 300 by wire and/or wirelessly through the communication network 10.

또한, 외부의 단말 및/또는 서버(20)는 미리 설치된 특정의 어플리케이션 즉, 철도 궤도 시설물 검지관련 어플리케이션을 통해 통신장치(800)로부터 전송된 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치(100a 및 100b)로부터 획득된 열차(1)의 하부 양측 영상, 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치(500a 및 500b)로부터 획득된 열차(1)의 상부 양측 영상, 및/또는 해당 하부 피검사체와 해당 상부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 검색 및/또는 디스플레이 화면에 표시되도록 서비스를 제공할 수 있다.In addition, the external terminal and/or server 20 displays the first and second line scan camera devices 100a and 100b transmitted from the communication device 800 through a specific pre-installed application, that is, an application related to railway track facility detection. Images on both sides of the lower part of the train (1) acquired from, images on both sides of the upper part of the train (1) acquired from the third and fourth line scan camera devices 500a and 500b, and/or the lower object and the upper object. A service may be provided to search for abnormality detection result information and/or display it on a display screen.

한편, 본 발명의 일 실시예에 적용된 외부의 단말 및/또는 서버(20)는 무선 인터넷 또는 휴대 인터넷을 통하여 통신하는 스마트폰(Smart Phone), 스마트 패드(Smart Pad) 또는 스마트 노트(Smart Note) 중 적어도 하나의 이동 단말 장치로 이루어짐이 바람직하며, 이외에도 개인용 PC, 노트북 PC, 팜(Palm) PC, 모바일 게임기(Mobile play-station), 통신 기능이 있는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)폰, 태블릿 PC, 아이패드(iPad) 등 통신망(10) 및 통신장치(800)에 접속하기 위한 사용자 인터페이스를 갖는 모든 유무선 가전/통신 장치를 포괄적으로 의미할 수 있다.Meanwhile, the external terminal and/or server 20 applied in one embodiment of the present invention is a smart phone, smart pad, or smart note that communicates through wireless Internet or mobile Internet. It is preferable that it consists of at least one mobile terminal device, and in addition, a personal PC, a laptop PC, a Palm PC, a mobile play-station, a DMB (Digital Multimedia Broadcasting) phone with a communication function, a tablet PC, It can comprehensively refer to all wired and wireless home appliances/communication devices having a user interface for accessing the communication network 10 and the communication device 800, such as an iPad.

이러한 외부의 단말 및/또는 서버(20)는 도 10에 도시된 바와 같이, 무선 통신모듈(21), A/V(Audio/Video) 입력모듈(22), 사용자 입력모듈(23), 센싱모듈(24), 출력모듈(25), 저장모듈(26), 인터페이스 모듈(27), 단말 제어모듈(28) 및 전원모듈(29) 등을 포함할 수 있다. 한편, 도 10에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 외부의 단말 및/또는 서버(20)는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.As shown in FIG. 10, these external terminals and/or servers 20 include a wireless communication module 21, an audio/video (A/V) input module 22, a user input module 23, and a sensing module. (24), an output module (25), a storage module (26), an interface module (27), a terminal control module (28), and a power module (29). Meanwhile, since the components shown in FIG. 10 are not essential, the external terminal and/or server 20 may have more or fewer components.

이하, 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a detailed look at the components of the external terminal and/or server 20 is as follows.

무선 통신모듈(21)은 외부의 단말 및/또는 서버(20)와 통신장치(800) 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예컨대, 무선 통신모듈(21)은 방송 수신 모듈(21a), 이동 통신 모듈(21b), 무선 인터넷 모듈(21c), 근거리 통신 모듈(21d) 및 위치 정보 모듈(21e) 등을 포함할 수 있다.The wireless communication module 21 may include one or more modules that enable wireless communication between an external terminal and/or server 20 and the communication device 800. For example, the wireless communication module 21 may include a broadcast reception module 21a, a mobile communication module 21b, a wireless Internet module 21c, a short-range communication module 21d, and a location information module 21e.

방송 수신 모듈(21a)은 다양한 방송채널(예컨대, 위성채널, 지상파채널 등)을 통하여 외부의 방송관리서버로부터 방송신호(예컨대, TV 방송신호, 라디오 방송신호, 데이터 방송신호 등) 및/또는 방송관련 정보를 수신한다.The broadcast reception module 21a receives broadcast signals (e.g., TV broadcast signals, radio broadcast signals, data broadcast signals, etc.) and/or broadcasts from an external broadcast management server through various broadcast channels (e.g., satellite channels, terrestrial channels, etc.). Receive relevant information.

이동 통신 모듈(21b)은 이동 통신망 상에서 기지국, 사용자 단말 및/또는 서버(20) 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는 음성 콜(call) 신호, 화상 통화 콜 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.The mobile communication module 21b transmits and receives wireless signals with at least one of a base station, a user terminal, and/or a server 20 on a mobile communication network. The wireless signal may include various types of data resulting from voice call signals, video call signals, or text/multimedia message transmission and reception.

무선 인터넷 모듈(21c)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈로서, 외부의 단말 및/또는 서버(20)에 내장되거나 외장될 수 있다. 상기 무선 인터넷 기술로는 예컨대, WLAN(Wi-Fi), Wibro, Wimax, HSDPA, LTE 등이 이용될 수 있다.The wireless Internet module 21c is a module for wireless Internet access and may be built into or external to the external terminal and/or server 20. For example, WLAN (Wi-Fi), Wibro, Wimax, HSDPA, LTE, etc. may be used as the wireless Internet technology.

근거리 통신 모듈(21d)은 근거리 통신을 위한 모듈로서, 예컨대, 블루투스(Bluetooth) 통신, 지그비(ZigBee) 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 또는 적외선(IR) 통신 등이 이용될 수 있다.The short-range communication module 21d is a module for short-range communication, for example, Bluetooth communication, ZigBee communication, UWB (Ultra Wideband) communication, RFID (Radio Frequency Identification) communication, or infrared (IR) communication. It can be used.

위치 정보 모듈(21e)은 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 위치를 확인하거나 얻기 위한 모듈로서, GPS(Global Position System) 등을 이용하여 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 현재 위치 정보를 획득할 수 있다.The location information module 21e is a module for confirming or obtaining the location of the external terminal and/or server 20, and uses GPS (Global Position System), etc. to determine the current location of the external terminal and/or server 20. Information can be obtained.

한편, 단말 제어모듈(28)의 제어에 따라 전술한 무선 통신모듈(21) 및/또는 유선 통신모듈(미도시)을 통해 저장모듈(26)에 저장된 특정의 어플리케이션 프로그램을 이용하여 통신장치(800)와 데이터 송수신을 수행할 수 있다.Meanwhile, under the control of the terminal control module 28, the communication device 800 uses a specific application program stored in the storage module 26 through the wireless communication module 21 and/or the wired communication module (not shown). ) and data transmission and reception can be performed.

A/V 입력모듈(22)은 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 모듈로서, 기본적으로 카메라부(22a)와 마이크부(22b) 등이 포함될 수 있다. 카메라부(22a)는 화상통화모드 또는 촬영모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 마이크부(22b)는 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식모드 등에서 마이크로폰에 의해 외부의 음향신호를 입력받아 전기적인 음성데이터로 처리한다.The A/V input module 22 is a module for inputting audio signals or video signals, and may basically include a camera unit 22a and a microphone unit 22b. The camera unit 22a processes image frames such as still images or moving images obtained by an image sensor in video call mode or shooting mode. The microphone unit 22b receives an external sound signal through a microphone in a call mode, recording mode, voice recognition mode, etc., and processes it into electrical voice data.

사용자 입력모듈(23)은 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시키는 모듈로서, 특히 출력모듈(25)의 디스플레이부(25a)를 통해 표시되는 데이터 관리 정보들 중 어느 하나에 대한 선택 신호를 입력하는 기능을 수행하며, 예컨대, 사용자의 터치에 의하여 입력되는 터치 패널(정압/정전) 형식이거나 별도의 입력 장치(예컨대, 키 패드 돔 스위치, 조그 휠, 조그 스위치 등)를 이용하여 입력될 수 있다.The user input module 23 is a module that generates input data for controlling the operation of an external terminal and/or server 20, and in particular, data management information displayed through the display unit 25a of the output module 25. It performs the function of inputting a selection signal for one of the following, for example, in the form of a touch panel (static pressure/electrostatic) input by the user's touch or a separate input device (e.g., key pad dome switch, jog wheel, jog switch). etc.) can be entered using.

센싱모듈(24)은 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 개폐 상태, 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 위치, 사용자 접촉 유무, 특정 부위에 대한 사용자의 터치 동작, 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 방위, 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 가속/감속 등과 같이 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 현 상태를 감지하여 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. 이러한 센싱 신호는 단말 제어모듈(28)에 전달되어, 단말 제어모듈(28)이 특정 기능을 수행하는 기초가 될 수 있다.The sensing module 24 monitors the open/closed status of the external terminal and/or server 20, the location of the external terminal and/or server 20, the presence or absence of user contact, the user's touch action on a specific part, the external terminal and/or / Or detect the current state of the external terminal and / or server 20, such as the direction of the server 20, acceleration / deceleration of the external terminal and / or server 20, etc., and detect the current state of the external terminal and / or server 20 ) generates a sensing signal to control the operation. This sensing signal is transmitted to the terminal control module 28 and can become the basis for the terminal control module 28 to perform a specific function.

출력모듈(25)은 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 모듈로서, 기본적으로 디스플레이부(25a), 음향출력부(25b), 알람부(25c) 및 햅틱부(25d) 등이 포함될 수 있다.The output module 25 is a module for generating output related to vision, hearing, or tactile sensation, and basically includes a display unit 25a, an audio output unit 25b, an alarm unit 25c, and a haptic unit 25d. You can.

디스플레이부(25a)는 외부의 단말 및/또는 서버(20)에서 처리되는 정보를 표시 출력하기 위한 것으로서, 예컨대, 외부의 단말 및/또는 서버(20)가 통화모드인 경우 통화와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphical User Interface)를 표시하고, 화상통화모드 또는 촬영모드인 경우에는 촬영 및/또는 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.The display unit 25a is for displaying and outputting information processed by the external terminal and/or server 20. For example, when the external terminal and/or server 20 is in a call mode, the call-related UI (User Interface) or GUI (Graphical User Interface), and in video call mode or shooting mode, the captured and/or received video, UI, or GUI is displayed.

음향출력부(25b)는 예컨대, 콜 신호수신, 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식모드, 방송수신모드 등에서 무선 통신모듈(21)로부터 수신되거나 저장모듈(26)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수도 있다.The audio output unit 25b may output audio data received from the wireless communication module 21 or stored in the storage module 26, for example, in call signal reception, communication mode or recording mode, voice recognition mode, broadcast reception mode, etc. .

알람부(25c)는 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수 있다. 외부의 단말 및/또는 서버(20)에서 발생되는 이벤트의 예로는 콜 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 터치 입력 등이 있다.The alarm unit 25c may output a signal to notify the occurrence of an event in an external terminal and/or the server 20. Examples of events occurring in the external terminal and/or server 20 include call signal reception, message reception, key signal input, and touch input.

햅틱부(25d)는 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱부(25d)가 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택부(25d)가 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다.The haptic unit 25d generates various tactile effects that the user can feel. A representative example of a tactile effect generated by the haptic unit 25d is vibration. The intensity and pattern of vibration generated by the haptic portion 25d can be controlled.

저장모듈(26)은 단말 제어모듈(28)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다.The storage module 26 can store programs for operating the terminal control module 28, and can also temporarily store input/output data (eg, phone book, messages, still images, videos, etc.).

또한, 저장모듈(26)은 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있으며, 특정의 어플리케이션(예컨대, LED 조명 제어를 위한 사용자 설정관련 어플리케이션, 철도 궤도 시설물 검지관련 어플리케이션 등) 프로그램을 저장할 수 있다.In addition, the storage module 26 can store data on various patterns of vibration and sound output upon touch input on the touch screen, and can be used for specific applications (e.g., applications related to user settings for LED lighting control, detection of railway track facilities). (related applications, etc.) programs can be saved.

또한, 저장모듈(26)은 특정의 어플리케이션관련 정보의 형성을 위한 소스 데이터가 저장될 수 있는 바, 특정의 어플리케이션관련 데이터가 영상 및 소리로 구성된 형태로 이루어질 수 있으며, 특정의 어플리케이션에 대한 관련데이터 생성의 진행 과정 및 결과도 함께 저장될 수 있다.In addition, the storage module 26 can store source data for forming specific application-related information. The specific application-related data may be in the form of images and sounds, and the specific application-related data may be stored in the form of video and sound. The creation process and results can also be saved.

이러한 저장모듈(26)은 플래시 메모리 타입, 하드디스크 타입, 멀티미디어 카드 마이크로 타입, 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM), SRAM, 롬(ROM), EEPROM, PROM, 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.These storage modules 26 include flash memory type, hard disk type, multimedia card micro type, card type memory (e.g. SD or XD memory, etc.), RAM, SRAM, ROM, EEPROM, and PROM. , may include at least one type of storage medium among magnetic memory, magnetic disk, and optical disk.

인터페이스 모듈(27)은 외부의 단말 및/또는 서버(20)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스 모듈(27)은 외부기기로부터 데이터를 전송 받거나 전원을 공급받아 외부의 단말 및/또는 서버(20) 내부의 각 구성요소에 전달하거나 외부의 단말 및/또는 서버(20) 내부의 데이터가 외부기기로 전송되도록 한다.The interface module 27 serves as a passageway for all external devices connected to the external terminal and/or server 20. The interface module 27 transmits data or receives power from an external device and transmits it to each component inside the external terminal and/or server 20, or transmits data inside the external terminal and/or server 20 to the external device. Let it be transmitted to your device.

단말 제어모듈(28)은 통상적으로 외부의 단말 및/또는 서버(20)의 전반적인 동작을 제어하는 것으로서, 예컨대, 음성통화, 데이터통신, 화상통화, 각종 어플리케이션 실행 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다.The terminal control module 28 typically controls the overall operation of the external terminal and/or server 20, and performs related control and processing for, for example, voice calls, data communications, video calls, and execution of various applications. do.

즉, 단말 제어모듈(28)은 저장모듈(26)에 저장된 특정의 어플리케이션 프로그램이 실행되도록 제어하고, 상기 특정의 어플리케이션 프로그램의 실행을 통해 특정의 어플리케이션관련 데이터의 생성을 요청하고 이에 대한 특정의 어플리케이션관련 데이터를 제공받을 수 있도록 제어하는 기능을 수행한다.That is, the terminal control module 28 controls the execution of a specific application program stored in the storage module 26, requests the creation of specific application-related data through execution of the specific application program, and generates a specific application for this. It performs a control function to ensure that relevant data is provided.

또한, 단말 제어모듈(28)은 특정의 어플리케이션 프로그램의 실행을 통해 사용자가 원하는 특정의 어플리케이션관련 데이터의 생성 과정에서 영상, 음성 또는 음향 중 적어도 하나를 포함하는 보조 요소들을 디스플레이부(25a) 및 다른 출력장치(예컨대, 음향출력부(25b), 알람부(25c), 햅틱부(25d) 등) 중 적어도 하나를 통해 출력되도록 제어하는 기능을 수행한다.In addition, the terminal control module 28 displays auxiliary elements including at least one of video, voice, or sound in the process of generating data related to a specific application desired by the user through execution of a specific application program. It performs a function of controlling output through at least one of the output devices (for example, the audio output unit 25b, the alarm unit 25c, the haptic unit 25d, etc.).

또한, 단말 제어모듈(28)은 배터리부(29a)의 충전 전류와 충전 전압을 상시적으로 모니터링하고, 모니터링 값을 저장모듈(26)에 임시 저장할 수 있다. 이때, 저장모듈(26)은 모니터링 된 충전 전류와 충전 전압과 같은 배터리 충전상태정보뿐만 아니라 배터리 사양정보(제품 코드, 정격 등)도 함께 저장함이 바람직하다.Additionally, the terminal control module 28 can constantly monitor the charging current and charging voltage of the battery unit 29a and temporarily store the monitoring values in the storage module 26. At this time, the storage module 26 preferably stores not only battery charging status information such as monitored charging current and charging voltage, but also battery specification information (product code, rating, etc.).

전원모듈(29)은 단말 제어모듈(28)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원모듈(29)은 내장되어 있는 배터리부(29a)의 전원을 각 구성요소들로 공급하여 동작하도록 하며, 충전단자(미도시)를 사용하여 배터리의 충전이 가능하다.The power module 29 receives external power and internal power under the control of the terminal control module 28 and supplies power necessary for the operation of each component. The power module 29 operates by supplying power from the built-in battery unit 29a to each component, and the battery can be charged using a charging terminal (not shown).

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.Various embodiments described herein may be implemented, for example, in a recording medium readable by a computer or similar device using software, hardware, or a combination thereof.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 단말 제어모듈(28)에 의해 구현될 수 있다.According to hardware implementation, the embodiments described herein include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and field programmable gate arrays (FPGAs). , may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing functions. In some cases such embodiments may be implemented by the terminal control module 28.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 저장모듈(26)에 저장되고, 단말 제어모듈(28)에 의해 실행될 수 있다.According to software implementation, embodiments such as procedures or functions may be implemented with a separate software module that performs at least one function or operation. Software code can be implemented by a software application written in an appropriate programming language. Additionally, the software code can be stored in the storage module 26 and executed by the terminal control module 28.

만약, 외부의 단말 및/또는 서버(20)가 스마트폰으로 이루어질 경우, 상기 스마트폰은 일반 핸드폰(일명 피처폰(feature phone))과는 달리 사용자가 원하는 다양한 어플리케이션(Application) 프로그램을 다운로드받아 자유롭게 사용하고 삭제가 가능한 오픈 운영체제를 기반으로 한 폰(Phone)으로서, 일반적으로 사용되는 음성/영상통화, 인터넷 데이터통신 등의 기능뿐만 아니라, 모바일 오피스 기능을 갖춘 모든 모바일 폰 또는 음성통화 기능이 없으나 인터넷 접속 가능한 모든 인터넷폰 또는 테블릿 PC(Tablet PC)를 포함하는 통신기기로 이해함이 바람직하다.If the external terminal and/or server 20 is comprised of a smartphone, the smartphone, unlike a general cell phone (so-called feature phone), can freely download various application programs desired by the user. It is a phone based on an open operating system that can be used and deleted. In addition to commonly used functions such as voice/video calls and internet data communication, all mobile phones with mobile office functions or Internet without voice call functions are available. It is desirable to understand it as a communication device that includes all accessible Internet phones or tablet PCs.

이와 같이 스마트폰은 개방형 운영체제를 사용하므로 폐쇄적인 운영체제를 가진 휴대폰과 달리 사용자가 임의로 다양한 어플리케이션 프로그램을 설치하고 관리할 수 있다.As such, smartphones use an open operating system, so unlike mobile phones with a closed operating system, users can install and manage various application programs at will.

전술한 본 발명에 따른 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although a preferred embodiment of the real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm according to the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and includes the scope of the patent claims, detailed description of the invention, and It is possible to implement various modifications within the scope of the attached drawings, and these also belong to the present invention.

100a 및 100b : 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치,
200a 및 200b : 제1 및 제2 라인조명장치,
300 : 머신비전 제어장치,
400 : 전원공급장치,
500a 및 500b : 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치,
600a 및 600b : 제3 및 제4 라인조명장치,
700 : 저장장치,
750 : 표시장치,
800 : 통신장치,
850 : RFID 태그 리더장치,
900 : 주행거리 측정장치,
950 : 위치 검출장치
100a and 100b: first and second line scan camera devices,
200a and 200b: first and second line lighting devices,
300: machine vision control device,
400: power supply,
500a and 500b: third and fourth line scan camera devices,
600a and 600b: 3rd and 4th line lighting devices,
700: storage device,
750: display device,
800: communication device,
850: RFID tag reader device,
900: Odometer measuring device,
950: Position detection device

Claims (15)

철도 궤도 시설물의 선로 위를 이동하는 열차의 하부 양측에 각각 설치되며, 라인 단위로 해당 열차의 하부 양측 영상을 스캔하여 2차원 이미지를 가진 영상을 획득하는 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치;
해당 열차의 상부 양측에 각각 설치되며, 라인 단위로 해당 열차의 상부 양측 영상을 스캔하여 2차원 이미지를 가진 영상을 획득하는 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치;
해당 열차의 하부 양측에 각각 설치되며, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 동일한 광축의 라인 형태로 광을 조사하는 제1 및 제2 라인조명장치;
해당 열차의 상부 양측에 각각 설치되며, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치와 동일한 광축의 라인 형태로 광을 조사하는 제3 및 제4 라인조명장치; 및
기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 동작을 제어함과 아울러 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 동작을 제어하고, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 하부 피검사체의 외형과 상대적 위치 또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체를 검출함과 아울러 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 수행하며, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상을 제공받아 상부 피검사체를 검출하기 위하여 기 설정된 프레임 분할 기법을 통해 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임을 분할하며, 상기 분할된 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임에서 해당 상부 피검사체의 위치 결정을 위하여 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 추출한 후, 상기 추출된 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 바탕으로 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 상부 피검사체를 검출함과 아울러 해당 상부 피검사체의 이상 검지를 수행하는 머신비전 제어장치를 포함하되,
상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치는, 적어도 하나의 LED 발광소자를 구비한 서로 병렬 연결된 복수의 LED 발광채널을 포함하여 각각 이루어지고,
상기 머신비전 제어장치는, 사용자의 요구에 따라 출력된 사용자의 특정 입력신호에 의해 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치에 각각 구비된 각 LED 발광채널의 출력레벨 목표값의 설정, 고속 스위칭 제어를 위한 각 LED 발광채널의 출력채널 선택과 순서의 설정, 및 고속 스위칭의 동작 신호를 발생하기 위한 클럭(Clock) 발생을 설정하고, 상기 설정된 각 LED 발광채널의 출력레벨 목표값을 기반으로 각 LED 발광채널에 구비된 각 LED 발광소자의 밝기를 조절하기 위하여 각 LED 발광채널의 출력전압 목표값을 생성 및 출력하며, 상기 설정된 각 LED 발광채널의 출력채널 선택과 순서의 설정 정보 및 클럭 정보에 동기하여 상기 출력된 각 LED 발광채널의 출력전압 목표값에 따라 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치에 각각 구비된 각 LED 발광채널의 고속 스위칭을 제어하되, 그래픽 사용자 인터페이스(Graphical User Interface, GUI) 기반으로 해당 사용자의 요구에 따라 해당 사용자의 특정 입력신호를 출력하고, 고속 스위칭 기능에 하드웨어 프로그래밍 기반 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 사용하여 고속 제어를 수행하며, 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 근처에 각각 설치된 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치에 대한 촬영 동작의 유휴 기간을 감지하여, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 촬영 동작 신호가 기 설정된 촬영 동작 기준시간이상 입력되지 않을 때를 유휴 상태로 판단하고, 상기 판단된 유휴 상태 이후에 처음 상태로 유지되도록 촬영 동작 중 상태를 제거하고 초기 입력 상태로 초기화하는 자동 리셋(Reset) 기능을 수행하며, 상기 설정된 각 LED 발광채널의 출력레벨 목표에 대한 설정값, 각 LED 발광채널의 출력채널 선택과 순서의 설정값, 및 클럭(Clock) 발생을 위한 설정값 중 적어도 하나의 설정값을 별도의 저장모듈에 저장되도록 제어하며, 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 각 LED 발광채널에 구비된 각 LED 발광소자의 연속적인 켜짐으로 인한 각 LED 발광소자의 손상을 보호하기 위하여, 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 각 LED 발광채널에 대한 고속 스위칭 동작 신호의 변경시 기 설정된 동작 기준시간이하의 일정한 동작 기준시간에만 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 각 LED 발광채널이 고속 스위칭 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
First and second line scan camera devices are installed on both sides of the lower part of a train moving on the tracks of a railway track facility and acquire two-dimensional images by scanning images on both sides of the lower part of the train on a line-by-line basis;
Third and fourth line scan camera devices are installed on both sides of the upper part of the train and acquire two-dimensional images by scanning images on both sides of the upper part of the train on a line-by-line basis;
first and second line lighting devices installed on both sides of the lower part of the train and emitting light in the form of a line with the same optical axis as the first and second line scan camera devices;
third and fourth line lighting devices installed on both sides of the upper part of the train and emitting light in the form of a line with the same optical axis as the third and fourth line scan camera devices; and
The first and second line scan cameras are synchronized with the trigger signal of the preset camera shutter so that the camera shutters of the first and second line scan camera devices open and the lights of the first and second line lighting devices emit light. In addition to controlling the operation of the device and the first and second line lighting devices, the camera shutters of the third and fourth line scan camera devices are opened and the lights of the third and fourth line lighting devices emit light. Controls the operations of the third and fourth line scan camera devices and the third and fourth line lighting devices, receives images from both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, and sets preset artificial Through an intelligence (AI)-based machine learning method, the appearance and relative position or geometric relationship of the lower test object are repeatedly learned to detect the lower test object, and anomaly detection of the lower test object is performed, and the third And receiving the images on both upper sides of the train obtained from the fourth line scan camera device, splitting the image frames on both upper sides of the train through a preset frame splitting technique to detect the upper inspection object, and dividing the image frames on both sides of the upper part of the divided train In order to determine the position of the upper object to be inspected in the upper two image frames, edge components of the upper detailed parts of the relevant railway track facility are extracted, and then based on the edge components of the extracted upper detailed parts of the relevant railway track facility Through a pre-established artificial intelligence (AI)-based machine learning method, the geometric relationship between the upper detailed parts of the railway track facility is repeatedly learned to detect the upper inspection object and to detect abnormalities in the upper inspection object. Including a machine vision control device that
The first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices each include a plurality of LED light-emitting channels connected in parallel and each having at least one LED light-emitting element,
The machine vision control device outputs each LED light emission channel provided in the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices according to a user's specific input signal output according to the user's request. Setting the level target value, setting the output channel selection and order of each LED emitting channel for high-speed switching control, and setting the clock generation to generate the operation signal for high-speed switching, and setting the output channel selection and sequence for each LED emitting channel set above. In order to control the brightness of each LED light-emitting element provided in each LED light-emitting channel based on the output level target value, the output voltage target value of each LED light-emitting channel is generated and output, and the output channel of each LED light-emitting channel set above is selected and Each LED provided in the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices emits light according to the output voltage target value of each LED light emitting channel in synchronization with the sequence setting information and clock information. Controls high-speed switching of channels, outputs specific input signals for the user according to the user's needs based on a graphical user interface (GUI), and uses FPGA (Field Programmable Gate Array) based hardware programming for the high-speed switching function. High-speed control is performed using, and first and second line scan camera devices and third and fourth line scan cameras installed near the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices, respectively. When the idle period of the shooting operation of the camera device is detected and the shooting operation signal of the first and second line scan camera devices and the third and fourth line scan camera devices are not input for more than a preset shooting operation reference time determines the state to be in an idle state, performs an automatic reset function to remove the state during the shooting operation and initialize it to the initial input state so that it remains in the initial state after the determined idle state, and performs an automatic reset function to initialize the state to the initial input state, and output of each LED light emitting channel set above. Controls to store at least one setting value among the level target setting value, the setting value for output channel selection and order of each LED emitting channel, and the setting value for clock generation in a separate storage module, In order to protect each LED light-emitting element from damage caused by continuous turning on of each LED light-emitting element provided in each LED light-emitting channel of the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices, the first and fourth line lighting devices When the high-speed switching operation signal for each LED light-emitting channel of the second line lighting device and the third and fourth line lighting devices is changed, the first and second line lighting devices are illuminated only at a certain operation reference time less than or equal to the preset operation reference time. A real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm, characterized in that each LED light-emitting channel of the third and fourth line lighting devices is controlled to perform high-speed switching operations.
제1 항에 있어서,
상기 머신비전 제어장치는,
상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체의 외형과 상대적 위치 또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체의 검출을 위한 제1 인공지능 학습모델을 구축하는 제1 인공지능 학습모듈;
상기 제1 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제1 인공지능 학습모델을 이용하여 검출된 해당 하부 피검사체에 대해 정상/이상 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생 종류를 분류한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체에 대하여 분류된 이상 발생 종류에 맞는 반복 학습을 진행하여 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 위한 제2 인공지능 학습모델을 구축하는 제2 인공지능 학습모듈;
상기 제2 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제2 인공지능 학습모델을 이용하여 해당 하부 피검사체에 대해 이상 발생 종류의 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생여부 및 종류를 자동으로 검지하는 하부 피검사체 이상검지모듈; 및
기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 동작을 제어하는 머신비전 제어모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The machine vision control device,
Images on both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices are provided, and the appearance and relative position or geometric relationship of the lower object to be inspected are determined through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. A first artificial intelligence learning module that constructs a first artificial intelligence learning model for detecting the corresponding lower inspection object through repeated learning;
Inferring and analyzing the appearance and location characteristics of the lower test object for each normal/abnormal characteristic item for the lower test object detected using the first artificial intelligence learning model constructed from the first artificial intelligence learning module, and the inference And after classifying the type of abnormality for the lower test object based on the appearance and location characteristic information of the analyzed lower test object, the corresponding lower test object is classified through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. A second artificial intelligence learning module that constructs a second artificial intelligence learning model for detecting abnormalities in the corresponding lower inspection object by performing repeated learning appropriate for the classified abnormality occurrence type;
Using the second artificial intelligence learning model built from the second artificial intelligence learning module, infer and analyze the characteristics of the type of abnormality in the lower test object for each characteristic item of the type of abnormality in the lower test object, and A lower test object abnormality detection module that automatically detects whether or not an abnormality has occurred and the type of the lower test object based on the inferred and analyzed characteristic information about the type of abnormality in the lower test object; and
The first and second line scan cameras are synchronized with the trigger signal of the preset camera shutter so that the camera shutters of the first and second line scan camera devices open and the lights of the first and second line lighting devices emit light. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm, comprising a device and a machine vision control module that controls the operation of the first and second line lighting devices.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 머신비전 제어장치는,
상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체의 외형과 상대적 위치 또는 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 하부 피검사체의 검출을 위한 제1 인공지능 학습모델을 구축하는 제1 인공지능 학습모듈;
상기 제1 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제1 인공지능 학습모델을 이용하여 검출된 해당 하부 피검사체에 대해 정상/이상 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 외형 및 위치 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생 종류를 분류한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체에 대하여 분류된 이상 발생 종류에 맞는 반복 학습을 진행하여 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 위한 제2 인공지능 학습모델을 구축하는 제2 인공지능 학습모듈;
상기 제2 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제2 인공지능 학습모델을 이용하여 해당 하부 피검사체에 대해 이상 발생 종류의 특징항목별로 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 하부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성정보를 기반으로 해당 하부 피검사체에 대하여 이상 발생여부 및 종류를 자동으로 검지하는 하부 피검사체 이상검지모듈;
상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상을 제공받아 상부 피검사체 검출을 위하여 기 설정된 프레임 분할 기법을 통해 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임을 분할하는 영상 분할모듈;
상기 영상 분할모듈로부터 분할된 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임에서 해당 상부 피검사체의 위치 결정을 위하여 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 추출하는 에지 추출모듈;
상기 에지 추출모듈로부터 추출된 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 에지 성분을 바탕으로 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들에 대한 기하학적 연관 관계를 반복 학습하여 해당 상부 피검사체의 검출을 위한 제3 인공지능 학습모델을 구축하는 제3 인공지능 학습모듈;
상기 제3 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제3 인공지능 학습모델을 이용하여 검출된 해당 상부 피검사체에 대해 정상/이상 특징항목별로 해당 상부 피검사체의 외형 및 위치 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 상부 피검사체의 외형 및 위치 특성정보를 기반으로 해당 상부 피검사체에 대하여 이상 발생 종류를 분류한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 상부 피검사체에 대하여 분류된 이상 발생 종류에 맞는 반복 학습을 진행하여 해당 상부 피검사체의 이상 검지를 위한 제4 인공지능 학습모델을 구축하는 제4 인공지능 학습모듈;
상기 제4 인공지능 학습모듈로부터 구축된 제4 인공지능 학습모델을 이용하여 해당 상부 피검사체에 대해 이상 발생 종류의 특징항목별로 해당 상부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성을 추론 및 분석하고, 상기 추론 및 분석된 해당 상부 피검사체의 이상 발생 종류에 대한 특성정보를 기반으로 해당 상부 피검사체에 대하여 이상 발생여부 및 종류를 자동으로 검지하는 상부 피검사체 이상검지모듈; 및
기 설정된 카메라 셔터의 트리거신호에 동기화되어 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제1 및 제2 라인조명장치의 동작을 제어함과 아울러 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터가 열림과 동시에 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 조명이 발광하도록 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 동작을 제어하는 머신비전 제어모듈을 포함하여 이루어지되,
상기 제1 내지 제4 인공지능 학습모듈에 적용된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법은, 신경망(Neural Network), SVM(Support Vector Machine), MLP(Multi Layer Perception), 및 딥러닝(Deep Learning) 중 적어도 하나의 인공지능 학습방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The machine vision control device,
Images on both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices are provided, and the appearance and relative position or geometric relationship of the lower object to be inspected are determined through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. A first artificial intelligence learning module that constructs a first artificial intelligence learning model for detecting the corresponding lower inspection object through repeated learning;
Inferring and analyzing the appearance and location characteristics of the lower test object for each normal/abnormal characteristic item for the lower test object detected using the first artificial intelligence learning model constructed from the first artificial intelligence learning module, and the inference And after classifying the type of abnormality for the lower test object based on the appearance and location characteristic information of the analyzed lower test object, the corresponding lower test object is classified through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. A second artificial intelligence learning module that constructs a second artificial intelligence learning model for detecting abnormalities in the corresponding lower inspection object by performing repeated learning appropriate for the classified abnormality occurrence type;
Using the second artificial intelligence learning model built from the second artificial intelligence learning module, infer and analyze the characteristics of the type of abnormality in the lower test object for each characteristic item of the type of abnormality in the lower test object, and A lower test object abnormality detection module that automatically detects whether or not an abnormality has occurred and the type of the lower test object based on the inferred and analyzed characteristic information about the type of abnormality in the lower test object;
An image segmentation module that receives images from both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices and divides the upper side image frames of the train through a preset frame division technique to detect the upper inspection object;
An edge extraction module for extracting edge components for upper detailed parts of the railway track facility in order to determine the position of the upper object to be inspected from the image frames on both upper sides of the train divided from the image segmentation module;
Geometric relationship to the upper detailed parts of the relevant railway track facility through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method based on the edge components of the upper detailed parts of the relevant railway track facility extracted from the edge extraction module. A third artificial intelligence learning module that constructs a third artificial intelligence learning model for detecting the corresponding upper inspection object by repeatedly learning the relationship;
Infer and analyze the appearance and location characteristics of the upper test object for each normal/abnormal feature item detected using the third artificial intelligence learning model built from the third artificial intelligence learning module, and infer the above. And after classifying the type of abnormality for the upper test object based on the analyzed appearance and location characteristic information of the upper test object, the upper test object is classified through a preset artificial intelligence (AI)-based machine learning method. A fourth artificial intelligence learning module that constructs a fourth artificial intelligence learning model for detecting abnormalities in the upper inspection object by performing repeated learning appropriate for the classified type of abnormality occurrence;
Using the fourth artificial intelligence learning model built from the fourth artificial intelligence learning module, infer and analyze the characteristics of the abnormality type of the upper inspection object for each characteristic item of the abnormality occurrence type for the upper inspection object, and An upper inspection object abnormality detection module that automatically detects whether or not an abnormality occurs and the type of abnormality in the upper inspection object based on the inferred and analyzed characteristic information about the type of abnormality in the upper inspection object; and
The first and second line scan cameras are synchronized with the trigger signal of the preset camera shutter so that the camera shutters of the first and second line scan camera devices open and the lights of the first and second line lighting devices emit light. In addition to controlling the operation of the device and the first and second line lighting devices, the camera shutters of the third and fourth line scan camera devices are opened and the lights of the third and fourth line lighting devices emit light. It includes third and fourth line scan camera devices and a machine vision control module that controls the operation of the third and fourth line lighting devices,
The artificial intelligence (AI)-based machine learning method applied to the first to fourth artificial intelligence learning modules includes neural network, SVM (Support Vector Machine), MLP (Multi Layer Perception), and deep learning. ) A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm, characterized in that it consists of at least one artificial intelligence learning method.
제1 항에 있어서,
상기 머신비전 제어장치는, 상기 분할된 해당 열차의 상부 양측 영상 프레임을 바탕으로 기 설정된 머신비전 알고리즘을 이용하여 해당 상부 피검사체의 검출을 수행한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 상부 피검사체의 이상 검지를 수행하되,
상기 기 설정된 머신비전 알고리즘은, 패턴 매칭(Pattern Matching), 점/선/면 피팅(Fitting), 에지(Edge), 컬러(Color), 및 위치(Location) 알고리즘 중 적어도 하나의 알고리즘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The machine vision control device detects the upper inspection object using a preset machine vision algorithm based on the image frames on both sides of the upper part of the divided train, and then performs machine learning based on preset artificial intelligence (AI). Detect abnormalities in the upper test object through the method,
The preset machine vision algorithm consists of at least one algorithm among pattern matching, point/line/plane fitting, edge, color, and location algorithms. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm.
제1 항에 있어서,
해당 철도 궤도 시설물의 상부 세부 부품들은, 해당 열차의 전차선에 접촉하여 해당 전차선으로부터 전기에너지를 집전하기 위한 판토그라프(Pantograph), 해당 전차선의 하중을 지지하고 가설높이를 유지하기 위한 조가선(Messenger wire) 및 드로퍼(Dropper), 해당 열차의 진행으로부터 해당 전차선이 받는 힘을 지지하고 완충하기 위한 가동브래킷(Moving bracket), 해당 전차선의 하중을 분담하며 상하 진동과 밀어올림 충격을 완충시키기 위한 스테디암(Steady arm), 터널이나 지하공간의 천장면에 해당 전차선을 고정시키기 위한 티-바(T-BAR), 및 전기적인 절연을 위한 절연용 애자 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The upper detailed parts of the relevant railway track facilities include a pantograph to contact the tram line of the relevant train and collect electrical energy from the relevant tram line, and a messenger wire to support the load of the relevant tram line and maintain the erection height. and a dropper, a moving bracket to support and cushion the force received by the tram line from the progress of the train, and a steady arm to share the load of the tram line and cushion the up-and-down vibration and pushing shock. An artificial intelligence-based machine vision algorithm characterized by consisting of at least one of an arm), a T-bar for fixing the tram line to the ceiling of a tunnel or underground space, and an insulating insulator for electrical insulation. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities.
제1 항에 있어서,
상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 카메라 셔터 노출시간동안 상기 제1 및 제2 라인조명장치에 구비된 LED 발광소자와 상기 제3 및 제4 라인조명장치에 구비된 LED 발광소자의 출력 강도를 정격 연속 최대값보다 큰 펄스(Pulse) 신호 형태의 기 설정된 오버 구동 정전류값으로 인가하여, 고휘도의 밝기를 얻을 수 있도록 펄스 제어를 이용한 정전류 오버 구동(Over Drive) 제어 방식으로 상기 제1 및 제2 라인조명장치와 상기 제3 및 제4 라인조명장치의 동작을 각각 제어하되,
상기 오버 구동 정전류값은, 각각의 펄스 신호 사이에 상기 제1 및 제2 라인조명장치에 구비된 LED 발광소자와 상기 제3 및 제4 라인조명장치에 구비된 LED 발광소자의 냉각 시간을 각각 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The machine vision control device includes LED light emitting elements provided in the first and second line lighting devices during the camera shutter exposure times of the first and second line scan camera devices and the third and fourth line scan camera devices. The output intensity of the LED light emitting elements provided in the third and fourth line lighting devices is applied at a preset over-driving constant current value in the form of a pulse signal greater than the rated continuous maximum value to obtain high brightness. Controlling the operations of the first and second line lighting devices and the third and fourth line lighting devices, respectively, using a constant current overdrive control method using control,
The over-driving constant current value considers the cooling time of the LED light-emitting elements provided in the first and second line lighting devices and the LED light-emitting elements provided in the third and fourth line lighting devices between each pulse signal, respectively. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm, characterized in that it is set up.
제1 항에 있어서,
상기 상부 피검사체는, 해당 열차의 전차선에 접촉하여 해당 전차선으로부터 전기에너지를 집전하기 위한 판토그라프(Pantograph), 및 상기 판토그라프를 통해 해당 열차에 전력을 공급하고, 터널이나 지하공간의 천장면에 해당 열차의 전차선을 고정시키는 장치에 사용되는 고정수단인 티-바(T-BAR) 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The upper object to be inspected is a pantograph that contacts the tram line of the train and collects electrical energy from the tram line, and supplies power to the train through the pantograph, and is placed on the ceiling of the tunnel or underground space. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm, characterized in that it consists of at least one of the T-Bars, which are fixing means used in the device for fixing the tram line of the train.
삭제delete 제1 항에 있어서,
해당 사용자의 요구에 따라 출력된 해당 사용자의 특정 입력신호는 외부의 단말 또는 서버를 통해 제공되되,
상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 LED 조명 제어를 위한 사용자 설정관련 어플리케이션을 통해 해당 사용자의 요구에 따라 LED 조명 제어의 사용자 설정을 위한 해당 사용자의 특정 입력신호를 유선 또는 무선으로 머신비전 제어장치에 전송하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The user's specific input signal output according to the user's request is provided through an external terminal or server,
The external terminal or server is a machine vision control device that receives the user's specific input signal for user setting of LED lighting control according to the user's request through a pre-installed user setting related application for LED lighting control by wired or wirelessly. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm, characterized by transmitting to.
제1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 저장하는 저장장치;
상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 디스플레이 화면에 표시하는 표시장치; 및
상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 전송하는 통신장치가 더 포함되되,
상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 해당 열차의 상부 양측별 및 하부 양측별로 각각 데이터베이스(DB)화하여 상기 저장장치에 저장되도록 제어하고, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 디스플레이 화면에 표시되도록 상기 표시장치의 동작을 제어하며, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 상기 통신장치의 동작을 제어하며,
상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 철도 궤도 시설물 검지관련 어플리케이션을 통해 상기 통신장치로부터 전송된 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상, 및 해당 상부 피검사체와 해당 하부 피검사체의 이상 검지 결과정보를 검색 또는 디스플레이 화면에 표시되도록 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
Images on both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices, images on both sides of the upper part of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and the upper and lower objects to be inspected. A storage device for storing abnormality detection result information;
Images on both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices, images on both sides of the upper part of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and the upper and lower objects to be inspected. A display device that displays abnormality detection result information on a display screen; and
Images on both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices, images on both sides of the upper part of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and the upper and lower objects to be inspected. A communication device that transmits abnormality detection result information by wired or wireless communication method is further included,
The machine vision control device includes images on both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, images on both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and images on both sides of the upper side of the train obtained from the first and second line scan camera devices. Control the abnormality detection result information of the inspected object and the corresponding lower inspected object into a database (DB) for each upper and lower side of the train and store it in the storage device, and retrieve the abnormality detection result information from the first and second line scan camera devices. The acquired images on both sides of the lower part of the train, the images on both upper sides of the train acquired from the third and fourth line scan camera devices, and the abnormality detection result information of the upper and lower objects to be inspected are displayed on the display screen. Controls the operation of the display device, and includes images on both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, images on both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and Controlling the operation of the communication device so that the abnormality detection result information of the upper inspection object and the lower inspection object is transmitted to an external terminal or server through wired or wireless communication,
The external terminal or server displays images on both sides of the lower part of the train acquired from the first and second line scan camera devices transmitted from the communication device through a pre-installed railway track facility detection-related application, and the third and fourth An artificial intelligence-based machine that provides a service to search or display on a display screen images of both sides of the upper part of the train obtained from a line scan camera device, and abnormality detection result information of the upper and lower test objects. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using a vision algorithm.
제1 항에 있어서,
상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상, 또는 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상을 제공받아 기 설정된 이미지 스티칭(Image Stitching) 기법을 이용하여 해당 열차의 하부 양측 영상 또는 상부 양측 영상을 파노라믹 영상(Panoramic Image)으로 변환한 후, 상기 변환된 파노라믹 영상을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The machine vision control device receives images of both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, or images of both upper sides of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices. After converting the lower or upper two sides of the train into a panoramic image using a preset image stitching technique, control the converted panoramic image to be displayed on the display screen. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm.
제1 항에 있어서,
해당 열차의 내/외부에 탑재되며, 해당 철도 궤도 시설물의 선로에 기 설정된 기준위치마다 설치되는 RFID 태그로부터 해당 기준위치 정보를 읽어오는 RFID 태그 리더장치;
해당 열차의 내/외부에 탑재되며, 해당 열차의 주행거리 정보를 측정하는 주행거리 측정장치; 및
해당 열차의 내/외부에 탑재되며, 상기 RFID 태그 리더장치의 기준위치 정보 및 상기 주행거리 측정장치의 주행거리 측정정보를 이용하여 해당 열차의 현재 위치정보를 연속해서 자동으로 검출하는 위치 검출장치가 더 포함되되,
상기 머신비전 제어장치는, 상기 위치 검출장치로부터 검출된 해당 열차의 현재 위치정보를 제공받아 이를 기반으로 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상의 각 프레임마다, 또는 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 상부 양측 영상의 각 프레임마다 해당 열차의 현재 위치정보를 맵핑시켜 별도의 저장장치에 저장되도록 제어하고, 상기 주행거리 측정장치로부터 측정된 해당 열차의 주행거리 측정 신호를 기 설정된 측정가능 주기로 분해하여 영상 촬영을 위한 카메라 셔터의 트리거신호를 생성하고, 상기 생성된 카메라 셔터의 트리거신호를 기반으로 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치와 상기 제3 및 제4 라인스캔 카메라장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
An RFID tag reader device that is mounted inside/outside the train and reads the reference position information from the RFID tag installed at each preset reference position on the track of the relevant railroad track facility;
A mileage measuring device that is mounted inside/outside the train and measures the mileage information of the train; and
A position detection device is mounted inside/outside the train and continuously and automatically detects the current location information of the train using the reference position information of the RFID tag reader device and the mileage measurement information of the mileage measurement device. Includes more,
The machine vision control device receives the current location information of the train detected from the position detection device, and based on this, for each frame of the image on both lower sides of the train obtained from the first and second line scan camera devices, Alternatively, the current location information of the train is mapped for each frame of the image on both sides of the upper part of the train obtained from the third and fourth line scan camera devices, and the current location information of the train is controlled to be stored in a separate storage device, and measured from the mileage measuring device. The driving distance measurement signal of the corresponding train is decomposed into a preset measurable cycle to generate a trigger signal for a camera shutter for video shooting, and the first and second line scan camera devices are based on the generated trigger signal for the camera shutter. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm, characterized in that it controls the operation of the third and fourth line scan camera devices.
제1 항에 있어서,
상기 머신비전 제어장치는, 상기 제1 및 제2 라인스캔 카메라장치로부터 획득된 해당 열차의 하부 양측 영상을 바탕으로 기 설정된 머신비전 알고리즘을 이용하여 해당 하부 피검사체의 검출을 수행한 후, 기 설정된 인공지능(AI) 기반의 기계 학습방법을 통해 해당 하부 피검사체의 이상 검지를 수행하되,
상기 기 설정된 머신비전 알고리즘은, 패턴 매칭(Pattern Matching), 점/선/면 피팅(Fitting), 에지(Edge), 컬러(Color), 및 위치(Location) 알고리즘 중 적어도 하나의 알고리즘으로 이루어진 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The machine vision control device detects the lower object to be inspected using a preset machine vision algorithm based on the images on both sides of the lower part of the train obtained from the first and second line scan camera devices, and then detects the lower object to be inspected using a preset machine vision algorithm. Detect abnormalities in the relevant lower test object using an artificial intelligence (AI)-based machine learning method,
The preset machine vision algorithm consists of at least one algorithm among pattern matching, point/line/plane fitting, edge, color, and location algorithms. A real-time, high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm.
제1 항에 있어서,
상기 하부 피검사체는, 해당 철도 궤도 시설물의 하부 세부 부품으로서, 지반에 일정간격을 두고 배치되는 복수의 침목들, 상기 복수의 침목들 양측 상단에 직교하는 방향으로 나란하게 고정 설치되는 한 쌍의 철도 레일, 및 상기 복수의 침목들 상에 상기 한 쌍의 철도 레일을 고정시키기 위한 팬트롤 중 적어도 하나의 하부 세부 부품으로 이루어지되,
상기 하부 피검사체가 복수의 침목들일 경우, 상기 머신비전 제어장치는 침목 파손의 침목 이상 검지를 수행하고,
상기 하부 피검사체가 한 쌍의 철도 레일일 경우, 상기 머신비전 제어장치는 레일 파상(Rail waviness) 마모, 텅레일(Tongue rail) 마모, 및 레일 두부(Rail head) 손상 중 적어도 하나의 레일 이상 검지를 수행하며,
상기 하부 피검사체가 팬트롤일 경우, 상기 머신비전 제어장치는 팬트롤 탈락 이상 검지를 수행하는 것을 특징으로 하는 인공지능 기반의 머신비전 알고리즘을 이용한 철도 궤도 시설물의 실시간 고속 검지 시스템.
According to claim 1,
The lower object to be inspected is a lower detailed part of the relevant railway track facility, and includes a plurality of sleepers arranged on the ground at regular intervals, and a pair of railroad ties fixed and installed side by side in a direction perpendicular to both upper sides of the plurality of sleepers. It consists of a lower detail part of at least one of a rail and a pan trolley for fixing the pair of railroad rails on the plurality of sleepers,
When the lower object to be inspected is a plurality of sleepers, the machine vision control device performs sleeper abnormality detection for damage to the sleeper,
When the lower object to be inspected is a pair of railway rails, the machine vision control device detects at least one rail abnormality among rail waviness wear, tongue rail wear, and rail head damage. performs,
When the lower object to be inspected is a pan troll, the machine vision control device is a real-time high-speed detection system for railway track facilities using an artificial intelligence-based machine vision algorithm, characterized in that it detects an abnormality in the pan troll being dropped.
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