KR20070066541A - 3 dimensional displacement measurement apparatus of structure using digital image processing and the method thereof - Google Patents

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Abstract

An apparatus and a method for measuring the 3D displacement of a structure through a digital image process are provided to attach a light source unit having two light sources to a displacement measuring part, compare an initial attachment image with an image of the light source unit after displacement, and measure the 3D displacement of an attachment position of the light source unit by a non-contact type. Two light sources are disposed in a light source unit(110) to have uniform distance. The light source unit(110) is attached to a displacement measurement position of a structure. A light receiving unit(120) receives a beam of the light source unit(110), converts the received beam into a digital image, and outputs the converted digital image. A displacement operating unit(130) compares an initial light source unit image inputted from the light receiving unit(120) with a comparison light source unit image after the displacement of the structure, measures the 3D displacement of a light source unit attachment position, and outputs the measured value.

Description

디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치 및 방법{3 Dimensional displacement measurement apparatus of structure using digital image processing and the method thereof}3D dimensional displacement measurement apparatus of structure using digital image processing and the method

도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이고,1 is a view showing the configuration of a three-dimensional displacement measuring apparatus of a structure through digital image processing according to an embodiment of the present invention,

도 2는 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치의 동작 과정 및 측정 방법의 상세 처리과정을 나타내는 순서도이며,2 is a flowchart illustrating a detailed process of an operation process and a measuring method of a 3D displacement measuring apparatus of a structure through digital image processing according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본원 발명에 따르는 구조물의 3 차원 변위 측정시의 광원부의 이동상태를 나타내는 도면이고,3 is a view showing a moving state of the light source unit during the three-dimensional displacement measurement of the structure according to the present invention,

도 4는 도 3의 처리 과정 중 변위 이전의 광원부 영상과 변위 이후의 광원부 영상을 나타내는 도면이다.4 is a view illustrating a light source unit image before displacement and a light source unit image after displacement in the process of FIG. 3.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *Description of the main symbols in the drawings

100: 3 차원 변위 측정 장치100: 3D displacement measuring device

110: 광원부 120: 수광부110: light source unit 120: light receiving unit

130: 변위 연산부 130': 개인용컴퓨터130: displacement calculator 130 ': personal computer

131: 디지털 영상 처리 장치131: digital image processing device

111: 제 1 광원 112: 제 2 광원111: first light source 112: second light source

본원 발명은 구조물의 변위 측정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조물의 외부의 특정 위치에 대한 3 차원 공간상의 변위를 측정할 수 있도록 하는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a displacement measurement of a structure, and more particularly to a three-dimensional displacement measurement apparatus and method of the structure through digital image processing that can measure the displacement in a three-dimensional space with respect to a specific position outside of the structure It is about.

일반적으로 토목 또는 건축 현장에서 구조시험을 위한 구조물의 변위를 측정하는 것은 가장 기본적이면서도 필수적인 항목이다. 그리고 시공 진행 과정에서의 구조물의 변위 발생 여부를 파악하는 것 또한 필수적이다.In general, measuring the displacement of a structure for structural testing at a civil or building site is the most basic and necessary item. In addition, it is also essential to know whether the structure displacement occurs during the construction process.

상술한 바와 같은 이유에 의한 구조물 변위 측정 장치로 현재 널리 사용되고 있는 방법으로는 아날로그 또는 디지털 방식의 다이얼 게이지, LVDT(Linear Variable Differential Transformer) 또는 신장계(extensometer) 등의 접촉식 계측기와, 광학식 변위계, 레이저 변위계 등의 비접촉식 계측기가 있다.The method widely used as a structure displacement measuring device for the above-mentioned reasons is a contact measuring device such as an analog or digital dial gauge, a linear variable differential transformer (LVDT) or an extensometer, an optical displacement meter, a laser, and the like. There is a non-contact measuring instrument such as a displacement meter.

상술한 종래 기술의 구조물 변위 측정 장치 중 접촉식 계측방법은 구조물과 계측기 사이의 접촉이 유지되는 상태에서 계측기가 설치된 1방향의 변위만이 측정되는 방식이고, 일반적으로 계측기 내에 스프링이 내장되어 구조물에 미소한 강성 및 감쇠의 추가가 불가피 하다는 문제점을 가진다.In the above-described structure displacement measuring apparatus of the prior art, the contact measuring method is a method in which only one direction displacement of the measuring instrument is measured while the contact between the structure and the measuring instrument is maintained. There is a problem that the addition of minute stiffness and damping is inevitable.

그리고 비접촉 계측 방법의 경우에는 구조물과 계측기 사이에 접촉이 일어나지 않으므로 강성 및 감쇠의 추가가 근본적으로 일어나지 않는 장점이 있으나, 현 재 사용되고 있는 계측장비들은 1방향 또는 2방향의 변위만을 측정할 수 있는 한계를 가지고 있다. In the non-contact measurement method, since there is no contact between the structure and the measuring instrument, the addition of stiffness and attenuation does not occur fundamentally. However, the measurement equipments currently used are limited in measuring displacement in one or two directions. Have

그러나 일반적으로 구조물은 3차원 공간상에서 변위를 일으키므로 3 방향의 변위를 동시에 측정하는 것이 필요하다. 따라서 종래 기술의 변위 측정 장치의 경우에는 3차원 변위를 측정하기 위해서는 측정 장치를 2개 또는 3개를 동시에 사용하여 변위를 측정하여야 하는 문제점을 가진다.In general, however, the structure causes displacement in three-dimensional space, so it is necessary to simultaneously measure the displacement in three directions. Therefore, the displacement measuring apparatus of the prior art has a problem that the displacement must be measured by using two or three measuring devices at the same time in order to measure the three-dimensional displacement.

따라서, 본원 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 두 개의 광원을 가지는 광원부를 변위 측정 부위에 부착한 후 초기 부착 영상과 변위 후의 광원부의 영상을 비교하여 광원부의 부착 위치의 3차원 변위를 비접촉식으로 측정할 수 있도록 하는 구조물의 3차원 변위 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and after attaching a light source unit having two light sources to the displacement measurement site, and compares the initial attachment image and the image of the light source unit after the displacement three-dimensional of the attachment position of the light source unit It is an object of the present invention to provide a three-dimensional displacement measuring apparatus and a method of measuring a structure that can measure the displacement in a non-contact manner.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치는, 두 개의 광원이 일정 거리를 가지고 배치되어 구조물의 변위 측정 위치에 부착되는 광원부와; 상기 광원부의 광원을 수광하여 디지털 영상으로 변환하여 출력하는 수광부와; 상기 수광부로부터 입력되는 초기 광원부 영상과 구조물의 변위 후의 비교 광원부 영상을 비교하여 상기 광원부 부착 위치의 3차원 변위를 측정하여 출력하는 변위연산부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A three-dimensional displacement measuring apparatus of a structure through the digital image processing of the present invention for achieving the above object, two light sources are disposed at a predetermined distance and attached to the displacement measuring position of the structure; A light receiving unit which receives a light source of the light source unit and converts the light source into a digital image; And a displacement calculation unit for comparing the initial light source unit image inputted from the light receiving unit with the comparison light source unit image after the displacement of the structure to measure and output a three-dimensional displacement of the light source unit attachment position.

상기 변위연산부는 수광부와 광원부 사이의 거리는 광원부의 광원 사이의 실제 거리와 촬상된 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 수광부의 렌즈의 초점거리를 이용하여 비례식으로 연산하여 출력한다.The displacement calculating unit calculates and outputs the distance between the light receiving unit and the light source unit in proportional manner using the actual distance between the light source of the light source unit and the light source of the image of the light source unit and the focal length of the lens of the light receiving unit.

그리고 상기 변위연산부는 광원부의 수직 및 수평 위치 이동 거리는 상기 수광부와 광원 사이의 거리 및 상기 초기 광원부 영상의 위치와 비교 광원부 영상의 광원의 위치를 비교하여 이 비례식에 의해 연산하여 출력한다.The displacement calculating unit calculates and outputs the vertical and horizontal position movement distances of the light source unit by comparing the distance between the light receiving unit and the light source, the position of the initial light source unit image and the position of the light source of the comparison light source unit image by this proportional expression.

상기 변위연산부는 수광부의 렌즈 초점거리와, 상기 광원 사이의 거리를 저장하며, 상기 광원부 영상으로부터 광원 이미지를 식별한 후 상기 광원 이미지 사이의 거리를 연산하여 출력하는 디지털영상처리장치를 구비한 것을 특징으로 한다.The displacement calculator comprises a digital image processing apparatus for storing the lens focal length of the light receiving unit and the distance between the light source, and after calculating the distance between the light source image after identifying the light source image from the image of the light source unit. It is done.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 구조물의 3 차원 변위 측정 방법은, 두 개의 광원부를 구조물의 측정위치에 부착한 후 고정된 수광부에 의해 상기 광원부의 영상을 촬상하여 초기 광원부 영상으로 저장하는 제 1 과정과; 상기 제 1 과정 이 후 일정 시점 후에 상기 수광부에 의해 상기 광원부의 영상을 재 촬상하여 비교 광원부 영상으로 저장하는 제 2 과정과; 상기 초기 광원부 영상과 상기 비교 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 광원의 이동거리를 이용하여 상기 광원부의 위치 이동을 연산하여 상기 구조물의 상기 광원부 부착 위치의 변위를 연산하여 출력하는 제 3 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The three-dimensional displacement measuring method of the structure of the present invention for achieving the above object is, by attaching the two light source to the measurement position of the structure and the image of the light source by the fixed light receiving unit to store the image as the initial light source unit; 1 course; A second process of re-imaging the image of the light source unit by the light receiving unit after a certain point after the first process and storing the image as a comparison light source unit image; A third process of calculating a displacement of the light source unit attachment position of the structure by calculating a position movement of the light source unit by using a distance between the initial light source unit image and the light source of the comparative light source unit image and a moving distance of the light source; Characterized in that made.

상기 제 3 과정의 변위 연산은 상술한 본원 발명의 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치의 설명에서와 같이 상기 수광부와 상기 광원부 사이의 거리는 광원의 거리와 초기 광원부 영상의 초기 광원 사이의 거리와 이 후에 입력되는 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 상기 수광부의 렌즈 초점 거리의 비례식에 의해 연산되고, 상기 광원부의 수직 및 수평 위치 변화는 상기 수광부의 초기 광원부 영상과 비교 대상이 되는 비교 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 상기 수광부와 상기 광원부 사이의 거리의 비례식에 의해 연산되는 것을 특징으로 한다.The displacement calculation of the third process is performed as described in the above description of the three-dimensional displacement measuring apparatus of the structure through the digital image processing of the present invention, the distance between the light receiving unit and the light source unit is the distance between the light source and the initial light source of the initial light source unit image. Comparing a distance between a light source of a light source unit image and a subsequent light source unit and a lens focal length of the light receiver unit, the vertical and horizontal position changes of the light source unit are compared with the initial light source unit image of the light receiver unit. It is calculated by a proportional expression of the distance between the light source and the distance between the light receiving portion and the light source.

이하 첨부 도면을 참조하여 본원 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a three-dimensional displacement measuring apparatus of a structure through digital image processing according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 구조물의 3차원 변위 측정 장치는, 일정한 거리를 가지는 LED 등의 두 개의 광원(111, 112)을 가지는 광원부(110)와; 상기 광원(111, 112)으로부터 출력되는 빛을 촬상하여 영상 데이터로 변환하여 출력하는 수광부(120)와; 수광부 출력 영상 데이터 중 초기 영상 데이터와 상기 구조물의 변위 영상 데이터를 비교하여 광원부(110) 부착 위치의 3차원 변위를 측정하는 변위연산부(130);를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, a three-dimensional displacement measuring apparatus of a structure according to an exemplary embodiment of the present disclosure includes a light source unit 110 having two light sources 111 and 112, such as an LED having a predetermined distance; A light receiving unit 120 for capturing light output from the light sources 111 and 112 and converting the light into image data; And a displacement calculator 130 for comparing the initial image data among the output image data of the light receiver and the displacement image data of the structure to measure a three-dimensional displacement of the attachment position of the light source unit 110.

상기 광원부(110)는 두 개의 LED가 일정 거리를 가지고 배치되어 구조물 상의 변위 측정 위치에 부착된 후 빛을 출력한다. 이 때 두 개의 광원(111, 112) 사이의 거리는 변위에 따라 변하지 않도록 구성되는 것이 바람직하며, 이는 하나의 부착점을 가지도록 광원부를 설계하는 것에 의해 달성될 수 있다.The light source 110 outputs light after two LEDs are arranged at a predetermined distance and attached to a displacement measuring position on the structure. At this time, the distance between the two light sources (111, 112) is preferably configured not to change according to the displacement, this can be achieved by designing the light source unit to have one attachment point.

상기 수광부(120)는 일반적인 촬상 장치로서 입력되는 빛을 촬상하여 디지털 신호의 영상 데이터로 변환하여 상기 변위연산부(130)로 출력한다. 즉, 상기 수광부(120)는 초기 부착된 광원부(110)의 영상을 촬상하여 출력한 후, 이 후에 측정시 마다 광원부(110)의 영상을 다시 촬영하여 변위연산부(130)로 출력한다. 이때 수광부(120)는 항상 일정 위치에 위치 고정되도록 설치된다.The light receiving unit 120 captures light input as a general image pickup device, converts the light into image data of a digital signal, and outputs the image data to the displacement calculating unit 130. That is, the light receiving unit 120 captures and outputs an image of the initially attached light source unit 110, and then re-photographs the image of the light source unit 110 and outputs it to the displacement calculator 130 every time thereafter. In this case, the light receiver 120 is always installed to be fixed at a predetermined position.

상술한 변위연산부(130)는 두 개의 광원(111, 112) 사이의 실제 거리 정보와, 상기 수광부(130)의 렌즈의 초점거리 정보를 저장하며, 수광부(120)에서 입력되는 구조물에 부착된 초기 광원부(110)의 영상을 저장한 후, 주기적으로 수광부(120)에서 입력되는 광원부(110)의 영상과 비교하여 3차원 변위를 연산하여 출력한다. 이를 위하여 상기 변위 연상부는 초기 광원부 영상과 비교 대상이 되는 비교 광원부 영상에서 광원 이미지를 추출하고, 광원 이미지 사이의 거리를 연산하여 출력하는 기능을 구비한다.The displacement calculation unit 130 stores the actual distance information between the two light sources 111 and 112 and the focal length information of the lens of the light receiving unit 130, and is initially attached to the structure input from the light receiving unit 120. After storing the image of the light source unit 110, and periodically compared with the image of the light source unit 110 input from the light receiving unit 120 to calculate and output the three-dimensional displacement. To this end, the displacement association unit has a function of extracting a light source image from an initial light source unit image and a comparison light source unit image to be compared, and calculating and outputting a distance between the light source images.

상술한 구성을 가지는 변위연산부(130)는 상기 수광부(120)와 상기 광원부(110) 사이의 거리는 상기 두 개의 광원 사이의 거리와 영상 이미지의 광원 사이의 거리 변화 값으로 연산하여 출력한다.The displacement calculation unit 130 having the above-described configuration calculates and outputs the distance between the light receiving unit 120 and the light source unit 110 as a distance change value between the two light sources and the light source of the image image.

상기 수광부(120)와 상기 광원부(110) 사이의 거리는 광원의 거리와 초기 광원부 영상의 초기 광원 사이의 거리와 이 후에 입력되는 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 수광부(120)의 렌즈 초점 거리의 비례식에 의해 연산될 수 있다. 그리고 상기 광원부(110)의 수직 및 수평 위치 변화는 상기 수광부(120)의 초기 광원부 영상과 비교 대상이 되는 이 후의 광원부 영상(비교 광원부 영상)의 광원 사이의 거리 및 상기 수광부와 상기 광원부 사이의 거리의 비례식 및 간단한 삼각함수에 의해 연산될 수 있다.The distance between the light receiving unit 120 and the light source unit 110 is a proportional formula of the distance between the distance between the light source and the initial light source of the initial light source unit image and the distance between the light source of the light source unit image input thereafter and the lens focal length of the light receiver 120. Can be calculated by The vertical and horizontal position changes of the light source unit 110 are the distance between the light source of the light source unit image (comparison light source unit image) and the subsequent light source unit image (comparison light source unit image) to be compared with the initial light source unit image of the light receiver 120 and the distance between the light receiver and the light source unit. Can be computed by a proportional expression of and a simple trigonometric function.

그리고 상기 변위연산부는 비교 영상 이미지를 순차적으로 저장한 후 상기 비교 영상 이미지를 순차적으로 출력함으로써 구조물의 변위를 동영상으로 출력할 수도 있다.The displacement calculation unit may sequentially store the comparison image image and then sequentially output the comparison image image to output the displacement of the structure as a moving image.

도 2는 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치의 동작 과정 및 측정 방법의 상세 처리과정을 나타내는 순서도이며, 도 3은 본원 발명에 따르는 구조물의 3 차원 변위 측정시의 광원부의 이동상태를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 처리 과정 중 변위 이전의 광원부 영상과 변위 이후의 광원부 영상을 나타내는 도면이다.2 is a flowchart illustrating an operation process and a detailed process of a measuring method of a 3D displacement measuring apparatus of a structure through digital image processing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a 3D displacement of a structure according to the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a moving state of a light source unit during measurement, and FIG. 4 is a diagram illustrating a light source unit image before displacement and a light source unit image after displacement during the processing of FIG. 3.

도 2 내지 도 4의 설명에서 상기 도 1의 변위연산부(130)는 디지털 영상 처리 장치(131)를 구비한 개인용 컴퓨터(130')로 하여 설명한다.2 to 4, the displacement calculator 130 of FIG. 1 will be described as a personal computer 130 ′ having a digital image processing apparatus 131.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본원 발명의 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치의 작동 및 그 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2 to 4 will be described the operation of the three-dimensional displacement measuring device of the structure through the digital image processing of the present invention and the measuring method as follows.

도 2에 도시된 바와 같이 본원 발명의 구조물의 3 차원 변위 측정을 위하여는 먼저 일정한 거리를 가지고 배치되는 두 개의 광원을 가지는 광원부(110)를 측정하고자 하는 구조물의 위치에 부착한 후 광원(111, 112)의 구동시켜 빛을 발생시키고 수광부(120)를 일정 위치에 고정시킨다. 그리고 수광부(120)는 초기 설치시의 광원부(110)의 영상을 촬상하여 개인용컴퓨터(130')의 디지털영상처리장치(131)로 출력하고 디지털영상처리장치(131)는 수광부(120)로부터 수신된 초기 광원부(110)의 영상을 저장한다(S1).As shown in FIG. 2, in order to measure the three-dimensional displacement of the structure of the present invention, first, the light source unit 110 having two light sources arranged at a predetermined distance is attached to the position of the structure to be measured, and then the light source 111, 112 generates light to fix the light receiving unit 120 in a predetermined position. The light receiving unit 120 captures an image of the light source unit 110 at the time of initial installation and outputs the image to the digital image processing apparatus 131 of the personal computer 130 ′, and the digital image processing apparatus 131 is received from the light receiving unit 120. The stored image of the initial light source unit 110 is stored (S1).

다음으로 변위 측정을 위한 사용자의 변위 측정 구동 명령이 입력되는 시점 또는 기 설정된 시간이 경과한 경우 수광부(120)는 광원부(110)의 영상(이하 '비교 광원부 영상'이라 함)을 촬상하여 개인용컴퓨터(130')의 디지털영상처리장치(131)로 출력하고, 디지털영상처리장치(131)는 비교 광원부 영상을 저장한다. 이때 구조물의 변위가 발생된 경우에는 도 3에서와 같이 초기 광원부(110)의 광원(111, 112)은 a, b의 위치에서 변위 후의 위치인 a', b'으로 이동된다. 그리고 도 4에 도시된 바와 같이 수광부(120)에 의해 촬상된 초기 광원부 영상(영상 1)과 비교 광원부 영상(영상 2)은 광원의 위치가 변위에 비례하여 편이된다(S2).Next, when a user inputs a displacement measurement driving command for displacement measurement or a preset time elapses, the light receiver 120 captures an image of the light source unit 110 (hereinafter referred to as a “compare light source unit image”). Output to the digital image processing apparatus 131 of 130 ', and the digital image processing apparatus 131 stores the comparison light source image. In this case, when the displacement of the structure is generated, as shown in FIG. 3, the light sources 111 and 112 of the initial light source unit 110 are moved from the positions a and b to the positions a 'and b' after the displacement. As shown in FIG. 4, the initial light source unit image (image 1) and the comparison light source unit image (image 2) captured by the light receiver 120 are shifted in proportion to the displacement (S2).

이후 디지털영상처리장치(131)는 도 4에 도시된 바와 같이 초기 광원부 영상(영상 1)과 비교 광원부 영상(영상 2)를 비교하여 수광부(120)의 렌즈의 초점거리, 광원 사이의 실제 거리, 초기 광원부 영상과 비교 광원부 영상의 광원 사이의 거리의 비를 이용하여 광원부(110)와 수광부 사이의 거리, 광원부의 수직 및 수평 위치 이동 거리를 연산한다(S3).Thereafter, as shown in FIG. 4, the digital image processing apparatus 131 compares the initial light source unit image (image 1) with the comparison light source unit image (image 2) to compare the focal length of the lens of the light receiver 120, the actual distance between the light sources, The distance between the light source unit 110 and the light receiving unit and the vertical and horizontal position movement distances of the light source unit are calculated using the ratio of the distance between the light source of the initial light source unit image and the comparison light source unit image (S3).

상기 S3 과정에서 수광부와 광원부 사이의 거리는 광원부(110)의 광원 사이의 실제 거리와 촬상된 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 수광부(120)의 렌즈의 초점거리를 이용하여 비례식으로 연산한다.In the process of S3, the distance between the light receiving unit and the light source unit is calculated proportionally using the actual distance between the light source of the light source unit 110, the distance between the light source of the image of the light source unit and the focal length of the lens of the light receiver 120.

그리고 광원부(110)의 수직 및 수평 위치 이동 거리는 상기 수광부와 광원 사이의 거리 및 상기 초기 광원부 영상의 위치와 비교 광원부 영상이 광원의 위치를 비교하여 이 또한 비례식에 의해 거리를 구한다.And the vertical and horizontal position movement distance of the light source unit 110 is the distance between the light-receiving unit and the light source and the position of the initial light source unit image and the comparison light source unit image is compared with the position of the light source to obtain the distance by the proportional expression.

상술한 바와 같은 광원부(110)와 수광부(120) 사이의 거리 및 광원부(110)의 수직 및 수평 위치 이동 거리는 간단한 삼각함수 및 비례식을 이용하여 용이하게 연산할 수 있는 것으로서 그 상세한 설명은 생략한다.The distance between the light source unit 110 and the light receiving unit 120 as described above and the vertical and horizontal position movement distance of the light source unit 110 can be easily calculated by using a simple trigonometric function and a proportional expression, and a detailed description thereof will be omitted.

상술한 S3 과정에 의해 광원부(110)의 거리, 수직 및 수평 위치 이동 거리를 연산한 후에는 이를 디지털영상처리장치(131)가 이를 3 차원 변위 정보를 알 수 있도록 기 설정된 형식의 데이터 포맷으로 변환하여 디스플레이장치를 통해 출력하여 줌으로써 사용자는 구조물의 특정 위치에서의 3 차원 변위를 용이하게 측정할 수 있게 된다(S4).After calculating the distance, vertical and horizontal position movement distance of the light source unit 110 by the above-described S3 process, it is converted into a data format of a preset format so that the digital image processing apparatus 131 knows the three-dimensional displacement information. By outputting through the display device, the user can easily measure the three-dimensional displacement at a specific position of the structure (S4).

그리고 도면에는 미 도시되어 있으나 상술한 본원 발명은 상기 제 2 과정에서 순차적으로 저장되는 영상을 순차적으로 저장한 후 순차적으로 출력하는 것에 의해 상기 구조물의 변위를 동적으로 출력하는 제 4 과정;을 더 포함할 수 있다.Although not shown in the drawings, the present invention may further include a fourth process of dynamically outputting a displacement of the structure by sequentially storing and sequentially outputting images that are sequentially stored in the second process. can do.

상술한 본원 발명은 구조물의 3 차원 변위를 하나의 장치에 의해 측정할 수 있도록 함으로써 구조물의 3 차원 변위 측정을 용이하게 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.The present invention as described above provides the effect of being able to easily measure the three-dimensional displacement of the structure by being able to measure the three-dimensional displacement of the structure by a single device.

상술한 본원 발명은 또한 구조물과 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치의 수광부 사이에 아무런 접촉이 없으므로 강성이나 감쇠 효과를 주지않으면서도 정밀한 구조물 3 차원 변위 측정을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다. The present invention described above also has no effect between the structure and the light-receiving portion of the three-dimensional displacement measuring apparatus of the structure through the digital image processing, so that it is possible to perform precise structure three-dimensional displacement measurement without stiffness or damping effect to provide.

Claims (7)

두 개의 광원이 일정 거리를 가지고 배치되어 구조물의 변위 측정 위치에 부착되는 광원부와;A light source unit having two light sources disposed at a predetermined distance and attached to a displacement measuring position of the structure; 상기 광원부의 광원을 수광하여 디지털 영상으로 변환하여 출력하는 수광부와;A light receiving unit which receives a light source of the light source unit and converts the light source into a digital image; 상기 수광부로부터 입력되는 초기 광원부 영상과 구조물의 변위 후의 비교 광원부 영상을 비교하여 상기 광원부 부착 위치의 3차원 변위를 측정하여 출력하는 변위연산부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치.And a displacement calculation unit for comparing the initial light source unit image inputted from the light receiving unit with the comparison light source unit image after displacement of the structure, and measuring and outputting a three-dimensional displacement of the attachment position of the light source unit. 3D displacement measuring device. 제 1항에 있어서, 상기 변위연산부는,The method of claim 1, wherein the displacement calculation unit, 상기 수광부와 광원부 사이의 거리는 광원부의 광원 사이의 실제 거리와 촬상된 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 수광부의 렌즈의 초점거리를 이용하여 비례식으로 연산하여 출력하고,The distance between the light receiving unit and the light source unit is calculated and proportionally calculated using the actual distance between the light sources of the light source unit and the light source of the image of the light source unit and the focal length of the lens of the light receiving unit. 상기 광원부의 수직 및 수평 위치 이동 거리는 상기 수광부와 상기 광원부 사이의 거리 및 상기 초기 광원부 영상의 위치와 비교 광원부 영상의 광원의 위치에 대한 비례식에 의해 연산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치.The vertical and horizontal position movement distances of the light source unit are calculated and output by using a proportional formula for the distance between the light receiving unit and the light source unit and the position of the initial light source unit image and the position of the light source of the comparison light source unit image. Three-dimensional displacement measuring device of the structure. 제 2 항에 있어서, 상기 변위연산부는 상기 비교 광원부 영상을 순차적으로 저장한 후, 순차적으로 출력하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치.The apparatus of claim 2, wherein the displacement calculator comprises a function of sequentially storing the comparison light source image and then sequentially outputting the image of the comparison light source unit. 제 3 항에 있어서, 상기 변위연산부는,The method of claim 3, wherein the displacement calculation unit, 상기 광원부 영상으로부터 광원 이미지를 식별한 후 상기 광원 이미지 사이의 거리를 연산하여 출력하는 디지털영상처리장치를 구비한 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 장치.And a digital image processing apparatus for identifying a light source image from the light source unit image and calculating and outputting a distance between the light source images. 두 개의 광원부를 구조물의 측정위치에 부착한 후 고정된 수광부에 의해 상기 광원부의 영상을 촬상하여 초기 광원부 영상으로 저장하는 제 1 과정과;Attaching two light sources to the measurement position of the structure, and then capturing an image of the light source by the fixed light receiver and storing the image as an initial light source; 상기 제 1 과정 이 후 일정 시점 후에 상기 수광부에 의해 상기 광원부의 영상을 재 촬상하여 비교 광원부 영상으로 저장하는 제 2 과정과;A second process of re-imaging the image of the light source unit by the light receiving unit after a certain point after the first process and storing the image as a comparison light source unit image; 상기 초기 광원부 영상과 상기 비교 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 광원의 이동거리를 이용하여 상기 광원부의 위치 이동을 연산하여 상기 구조물의 상기 광원부 부착 위치의 변위를 연산하여 출력하는 제 3 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 방법.A third process of calculating a displacement of the light source unit attachment position of the structure by calculating a position movement of the light source unit by using a distance between the initial light source unit image and the light source of the comparative light source unit image and a moving distance of the light source; 3D displacement measurement method of the structure through the digital image processing, characterized in that made. 제 5항에 있어서, 상기 제 3 과정의 구조물의 변위 연산은,The method of claim 5, wherein the displacement calculation of the structure of the third process, 상기 수광부와 상기 광원부 사이의 거리는 광원의 거리와 초기 광원부 영상 의 초기 광원 사이의 거리와 이 후에 입력되는 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 상기 수광부의 렌즈 초점 거리의 비례식에 의해 연산되고, 상기 광원부의 수직 및 수평 위치 변화는 상기 수광부의 초기 광원부 영상과 비교 대상이 되는 비교 광원부 영상의 광원 사이의 거리 및 상기 수광부와 상기 광원부 사이의 거리의 비례식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 방법.The distance between the light receiving unit and the light source unit is calculated by a proportional expression of the distance between the light source and the initial light source of the initial light source unit image and the distance between the light source of the light source unit image input thereafter and the lens focal length of the light receiving unit. The vertical and horizontal position changes are calculated by a proportional expression of the distance between the light source of the initial light source image of the light receiver and the comparison light source image to be compared and the distance between the light receiver and the light source. 3D displacement measurement method. 제 5항에 있어서, 상기 제 3 과정은,The method of claim 5, wherein the third process, 상기 제 2 과정에서 순차적으로 저장되는 영상을 순차적으로 저장한 후 순차적으로 출력하는 것에 의해 상기 구조물의 변위를 동적으로 출력하는 제 4 과정;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 처리를 통한 구조물의 3 차원 변위 측정 방법.And a fourth process of dynamically outputting the displacement of the structure by sequentially storing and sequentially outputting the images sequentially stored in the second process. 3D displacement measurement method.
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