KR20190124026A - 구조물 변형 측정 장치 및 방법, 기록 매체 - Google Patents

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KR20190124026A
KR20190124026A KR1020180048065A KR20180048065A KR20190124026A KR 20190124026 A KR20190124026 A KR 20190124026A KR 1020180048065 A KR1020180048065 A KR 1020180048065A KR 20180048065 A KR20180048065 A KR 20180048065A KR 20190124026 A KR20190124026 A KR 20190124026A
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Abstract

구조물 변형 측정 장치 및 방법, 기록 매체가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 구조물 변형 측정 장치는 구조물에 대해 획득한 영상에서 복수개의 특징점을 추출하고, 영상에서 상기 복수개의 특징점의 변위를 측정하는 변위 측정부; 및 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 구조물의 변형을 측정하는 변형 측정부;를 포함한다. 변형 측정부는 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 구조물의 전단 변형 및 곡률 중의 적어도 하나를 측정한다.

Description

구조물 변형 측정 장치 및 방법, 기록 매체{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING DEFORMATION OF STRUCTURAL MEMBER, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 구조물 변형 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상 분석 기반으로 구조물의 전단 변형, 곡률과 같은 변형을 측정하는 구조물 변형 측정 장치 및 방법, 기록 매체에 관한 것이다.
건설 현장에 설치되는 구조물은 지진, 산사태 등의 다양한 원인에 의해 변형될 수 있다. 건축 구조물의 변형의 예로는 대표적으로 전단 변형, 휨 변형이 있다. 종래에는 구조물의 변형을 스트레인 게이지로 측정하고 있으나, 게이지 중심점에서의 전단 변형만을 측정할 수 있으며, 알고자 하는 대상 영역에서의 평균적인 전단 변형을 측정하기는 어려운 방식이다. 또한, 종래의 스트레인 게이지는 철 구조물의 전단 변형을 측정하기 위한 것으로, 콘크리트에는 사용이 어렵다.
본 발명은 영상 분석 기반으로 구조물의 변형을 측정하는 구조물 변형 측정 장치, 구조물 변형 측정 방법 및 기록 매체를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 대상 영역 전체의 평균적인 변형 값을 측정할 수 있는 구조물 변형 측정 장치, 구조물 변형 측정 방법 및 기록 매체를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 철재 뿐 아니라 콘크리트 등의 구조물의 변형을 측정 가능한 구조물 변형 측정 장치 및 방법, 기록 매체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 구조물 변형 측정 장치는 구조물에 대해 획득한 영상에서 복수개의 특징점을 추출하고, 상기 영상에서 상기 복수개의 특징점의 변위를 측정하는 변위 측정부; 및 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 변형을 측정하는 변형 측정부;를 포함하고, 상기 변형 측정부는 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 전단 변형 및 곡률 중의 적어도 하나를 측정한다.
상기 변위 측정부는, 상기 영상에서 상기 구조물에 부착된 복수개의 마커를 인식하여 상기 복수개의 특징점을 추출할 수 있다.
상기 변형 측정부는, 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 전단 변형을 측정하는 전단변형 측정부; 및 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 곡률을 측정하는 곡률 측정부;를 포함할 수 있다.
상기 변위 측정부는, 상기 영상에서 직사각형의 모서리에 해당하는 4개의 특징점을 추출하고, 상기 4개의 특징점의 변위를 측정할 수 있다.
상기 전단변형 측정부는, 상기 4개의 특징점 중 기준 특징점과 제1 특징점 간의 기준 수평 거리와, 상기 제1 특징점의 상하 방향 변위의 비율에 기초하여 제1 전단 변형 값을 산출하고; 상기 기준 특징점과 제2 특징점 간의 기준 상하 거리와, 상기 제2 특징점의 수평 방향 변위의 비율에 기초하여 제2 전단 변형 값을 산출하고; 그리고 상기 제1 전단 변형 값 및 상기 제2 전단 변형 값을 합산한 값을 상기 구조물의 전단 변형으로 측정하도록 구성될 수 있다.
상기 곡률 측정부는, 상기 제1 특징점의 수평 방향 변위와, 상기 기준 특징점의 대각 방향에 위치한 제3 특징점의 수평 방향 변위의 제1 차이값을 산출하고; 상기 제2 특징점의 상하 방향 변위와, 상기 기준 특징점의 대각 방향에 위치한 제3 특징점의 상하 방향 변위의 제2 차이값을 산출하고; 상기 제1 차이값을 상기 직사각형의 기준 면적으로 나눈 값을 상기 구조물의 수평 방향 곡률로 측정하고; 그리고 상기 제2 차이값을 상기 직사각형의 기준 면적으로 나눈 값을 상기 구조물의 상하 방향 곡률로 측정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 구조물에 대해 획득한 영상에서 복수개의 특징점을 추출하고, 상기 영상에서 상기 복수개의 특징점의 변위를 측정하는 단계; 그리고 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 변형을 측정하는 단계;를 포함하고, 상기 구조물의 변형을 측정하는 단계는 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 전단 변형 및 곡률 중의 적어도 하나를 측정하는 구조물 변형 측정 방법이 제공된다.
상기 복수개의 특징점의 변위를 측정하는 단계는 상기 영상에서 상기 구조물에 부착된 복수개의 마커를 인식하여 상기 복수개의 특징점을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 구조물의 변형을 측정하는 단계는, 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 전단 변형을 측정하는 단계; 그리고 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 곡률을 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 특징점의 변위를 측정하는 단계는, 상기 영상에서 직사각형의 모서리에 해당하는 4개의 특징점을 추출하는 단계; 그리고 상기 4개의 특징점의 변위를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 구조물의 전단 변형을 측정하는 단계는, 상기 4개의 특징점 중 기준 특징점과 제1 특징점 간의 기준 수평 거리와, 상기 제1 특징점의 상하 방향 변위의 비율에 기초하여 제1 전단 변형 값을 산출하는 단계; 상기 기준 특징점과 제2 특징점 간의 기준 상하 거리와, 상기 제2 특징점의 수평 방향 변위의 비율에 기초하여 제2 전단 변형 값을 산출하는 단계; 그리고 상기 제1 전단 변형 값 및 상기 제2 전단 변형 값을 합산한 값을 상기 구조물의 전단 변형으로 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 구조물의 전단 변형을 측정하는 단계는 하기의 수식 1에 따라 상기 구조물의 전단 변형을 측정할 수 있다.
[수식 1]
Figure pat00001
상기 수식 1에서,
Figure pat00002
는 상기 구조물의 전단 변형,
Figure pat00003
1은 상기 제1 전단 변형 값,
Figure pat00004
2는 상기 제2 전단 변형 값, △2y는 상기 제1 특징점의 상하 방향 변위, △4x는 상기 제2 특징점의 수평 방향 변위, a는 상기 기준 수평 거리, d는 상기 기준 상하 거리이다.
상기 구조물의 곡률을 측정하는 단계는, 상기 제1 특징점의 수평 방향 변위와, 상기 기준 특징점의 대각 방향에 위치한 제3 특징점의 수평 방향 변위의 제1 차이값을 산출하는 단계; 상기 제2 특징점의 상하 방향 변위와, 상기 기준 특징점의 대각 방향에 위치한 제3 특징점의 상하 방향 변위의 제2 차이값을 산출하는 단계; 상기 제1 차이값을 상기 직사각형의 기준 면적으로 나눈 값을 상기 구조물의 수평 방향 곡률로 측정하는 단계; 그리고 상기 제2 차이값을 상기 직사각형의 기준 면적으로 나눈 값을 상기 구조물의 상하 방향 곡률로 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 구조물의 곡률을 측정하는 단계는 하기의 수식 2에 따라 상기 구조물의 수평 방향 곡률을 측정할 수 있다.
[수식 2]
Figure pat00005
상기 수식 2에서, △2x는 상기 제1 특징점의 수평 방향 변위, △3x는 상기 제3 특징점의 수평 방향 변위, a×d는 상기 직사각형의 기준 면적이다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 구조물 변형 측정 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체가 제공된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 영상 분석 기반으로 구조물의 변형을 측정하는 구조물 변형 측정 장치, 구조물 변형 측정 방법 및 기록 매체가 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 대상 영역의 전체 평균 변형 값을 측정할 수 있는 구조물 변형 측정 장치, 구조물 변형 측정 방법 및 기록 매체가 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 철재 뿐 아니라 콘크리트 등의 구조물의 변형을 측정 가능한 구조물 변형 측정 장치 및 방법, 기록 매체가 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 변형 측정 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 변형 측정 방법의 흐름도이다.
도 3은 철 구조물에 복수개의 마커를 부착한 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 구조물의 변형으로 인해 복수개의 마커의 위치가 변위된 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 콘크리트 보에 복수개의 마커가 부착된 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 구조물의 전단 변형을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 구조물의 곡률을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 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. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 전체에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 변형 측정 장치, 구조물 변형 측정 방법 및 기록 매체는 영상 분석을 이용하여 구조물의 변형을 측정한다. 본 발명의 실시예에 따른 구조물 변형 측정 방법은 구조물에 대해 획득한 영상에서 복수개의 특징점을 추출하여 영상에서 복수개의 특징점의 변위를 측정하고, 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 구조물의 전단 변형(shear deformation) 및/또는 곡률(curvature)을 측정한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 변형 측정 장치의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 변형 측정 방법의 흐름도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구조물 변형 측정 장치(100)는 영상 촬영부(110), 변위 측정부(120), 변형 측정부(130) 및 저장부(140)를 포함한다.
영상 촬영부(110)는 구조물에 대한 영상을 촬영한다(S10). 구조물은 철 구조물, 콘크리트 구조물 등을 포함할 수 있다. 영상 촬영부(110)는 CCD 카메라, CMOS 카메라 등의 영상 촬영 장치로 제공될 수 있다. 영상 촬영부(110)에 의해 촬영된 영상은 변위 측정부(120)로 입력된다.
변위 측정부(120)는 구조물에 대해 획득한 영상에서 복수개의 특징점을 추출하고, 영상에서 기준 좌표를 기준으로 복수개의 특징점의 변위(수평 방향 변위 및 상하 방향 변위)를 측정한다(S20).
일 실시예에서, 특징점들의 변위는 특징점들 중 어느 하나의 기준 특징점을 기준으로 산출될 수 있다. 특징점의 변위는 변위 후의 특징점의 좌표와, 변위 전의 특징점의 좌표의 차분 값을 의미할 있다.
일 실시예에서, 변위 측정부(120)는 영상에서 구조물에 부착된 복수개의 마커 또는 구조물의 모서리 등을 인식하여 복수개의 특징점의 변위를 측정할 수 있다.
변위 측정부(120)에 의해 측정된 복수개의 특징점의 변위 정보는 변형 측정부(130)로 입력된다. 변형 측정부(130)는 전단변형 측정부(132)와 곡률 측정부(134)를 포함할 수 있다.
전단변형 측정부(132)는 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 구조물의 전단 변형을 측정한다(S30). 곡률 측정부(134)는 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 구조물의 곡률을 측정한다(S40).
저장부(140)는 영상 분석 기반으로 구조물 변형을 예측하기 위한 프로그램, 복수개의 특징점의 변위 정보, 측정된 변형 정보(전단변형 정보, 곡률 정도) 등의 각종 정보를 저장한다.
이하에서, 복수개의 특징점의 변위 정보를 기반으로 구조물의 변형(전단 변형 및 곡률)을 구조물의 여러 영역 별로 측정하는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 철 구조물에 복수개의 마커를 부착한 것을 나타내는 도면이다. 도 4는 구조물의 변형으로 인해 복수개의 마커의 위치가 변위된 것을 나타내는 도면이다. 도 5는 콘크리트 보에 복수개의 마커가 부착된 것을 나타내는 도면이다. 도 3에서 점선은 구조물이 변형된 상태를 과장되게 나타낸 것이다.
도 1, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 적어도 직사각형의 모서리에 해당하는 4개의 특징점을 포함하는 4개 이상의 특징점들의 변위를 기반으로 구조물의 변형을 측정하기 위하여, 복수개의 마커(도 3에 검정색 점으로 도시됨)가 구조물, 예를 들어 빔(Beam)의 패널 존(Panel Zone) 또는 콘크리트 등의 구조물에 부착될 수 있다.
변위 측정부(120)는 구조물을 촬영한 영상에서 직사각형의 모서리에 해당하는 4개의 특징점을 추출하고, 4개의 특징점의 변위를 측정할 수 있다. 4개의 특징점은 도 4에서 각각 도면부호 ①, ②, ③, ④로 표기되어 있다. 도 4에서 흰색 점은 변위되지 않은 상태의 특징점들을 나타내고, 검은 점은 구조물의 변형에 의해 변위된 상태의 특징점들을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 구조물의 전단 변형을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, 특징점 ①은 기준 특징점(기준점)으로 설정된다. 전단변형 측정부(132)는 4개의 특징점 중 기준 특징점(①)과 제1 특징점(②) 간의 기준 수평 거리(a)와, 제1 특징점(②)의 상하 방향 변위(△2y)의 비율에 기초하여, 제1 전단 변형 값을 산출할 수 있다.
전단변형 측정부(132)는 기준 특징점(①)과 제2 특징점(④) 간의 기준 상하 거리(d)와, 제2 특징점(④)의 수평 방향 변위(△4x)의 비율에 기초하여, 제2 전단 변형 값을 산출할 수 있다. 그리고, 전단변형 측정부(132)는 상기 제1 전단 변형 값 및 상기 제2 전단 변형 값을 합산한 값을 구조물의 전단 변형으로 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 전단변형 측정부(132)는 하기의 수식 1에 따라 구조물의 전단 변형을 측정할 수 있다.
[수식 1]
Figure pat00006
수식 1에서,
Figure pat00007
는 구조물의 전단 변형,
Figure pat00008
1은 상기 제1 전단 변형 값,
Figure pat00009
2는 상기 제2 전단 변형 값, △2y는 제1 특징점(②)의 상하 방향 변위, △4x는 제2 특징점(④)의 수평 방향 변위, a는 기준 수평 거리(복수개의 마커가 이루는 직사각형의 가로 길이), d는 기준 상하 거리(복수개의 마커가 이루는 직사각형의 세로 길이)이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 구조물의 곡률을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 도 5, 도 7을 참조하면, 곡률 측정부(134)는 제1 특징점(②)의 수평 방향 변위(△2x)와, 기준 특징점(①)의 대각 방향에 위치한 제3 특징점(③)의 수평 방향 변위(△3x)의 제1 차이값(△2x-△3x)을 산출할 수 있다.
곡률 측정부(134)는 상기 제1 차이값(△2x-△3x)을 4개의 특징점(마커)이 이루는 직사각형의 기준 면적(a×d)으로 나눈 값을 구조물의 수평 방향 곡률로 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 곡률 측정부(134)는 하기의 수식 2에 따라 구조물의 수평 방향 곡률을 측정할 수 있다.
[수식 2]
Figure pat00010
수식 2에서, △2x는 제1 특징점(②)의 수평 방향 변위, △3x는 제3 특징점(③)의 수평 방향 변위, a×d는 4개의 마커가 이루는 직사각형의 기준 면적이다.
구조물의 상하 방향 곡률을 측정하는 방법은 수평 방향 곡률을 측정하는 방법과 유사하게 수행될 수 있다. 예를 들어, 곡률 측정부(134)는 제2 특징점(④)의 상하 방향 변위와, 기준 특징점(①)의 대각 방향에 위치한 제3 특징점(③)의 상하 방향 변위의 제2 차이값을 산출하고, 상기 제2 차이값을 4개의 특징점(마커)이 이루는 직사각형의 기준 면적(a×d)으로 나눈 값을 구조물의 상하 방향 곡률로 측정할 수 있다.
9개의 마커가 구조물에 부착되는 경우, 9개의 마커 중 4개의 마커를 선택할 수 있는 경우의 수는 9개이다. 이 경우, 9개의 영역 별로 해당 영역의 평균 전단 변형 및 곡률을 각각 산출할 수 있다.
예를 들어, 특징점 ①, ⑤, ⑨, ⑧이 이루는 구조물의 대상 영역을 선택하는 경우, 선택된 특징점 ①, ⑤, ⑨, ⑧의 변위를 기반으로 좌측 하부 영역의 평균 전단 변형 및 곡률을 측정할 수 있다.
다른 예로, 특징점 ⑤, ②, ③, ⑦이 이루는 구조물의 대상 영역을 선택하는 경우, 선택된 특징점 ⑤, ②, ③, ⑦의 변위를 기반으로 우측 상/하 영역의 평균 전단 변형 및 곡률을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 특징점들이 격자 배열을 이루어 가로 방향으로 M개, 세로 방향으로 N개가 배열된 경우, 모두 M×(M-1)×N×(N-1)/4 개의 영역에 대한 평균 전단 변형 및 곡률이 산출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기존 방법으로 측정하기 어려운 구조물의 평균 전단 변형과 휨 변형에 의한 구조물의 곡률을 신속하고 정확하게 측정할 수 있으며, 철 구조물 뿐 아니라 콘크리트 등의 구조물의 변형 또한 측정이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 영상 분석을 이용하여 구조물의 변형을 측정함으로써, 구조물 변형 측정을 위한 장치가 간소화되고, 측정 비용의 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 구조물의 영역 별로 평균 전단 변형 및 곡률을 측정할 수 있다. 구조물의 전체 영역에 복수개의 마커(특징점)을 부착할 경우, 구조물의 전체 영역에 대한 평균 전단 변형 및 곡률을 측정할 수 있는 동시에, 필요에 따라 국부 영역에 대한 평균 전단 변형 및 곡률을 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 변형 측정 장치 및 방법은 예를 들어 건물 및 교량 등의 유지 관리 및 붕괴 예측 등의 다양한 목적 및 용도로 활용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 예를 들어 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100: 구조물 변형 측정 장치
110: 영상 촬영부
120: 변위 측정부
130: 변형 측정부
132: 전단변형 측정부
134: 곡률 측정부
140: 저장부

Claims (15)

  1. 구조물에 대해 획득한 영상에서 복수개의 특징점을 추출하고, 상기 영상에서 상기 복수개의 특징점의 변위를 측정하는 변위 측정부; 및
    상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 변형을 측정하는 변형 측정부;를 포함하고,
    상기 변형 측정부는 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 전단 변형 및 곡률 중의 적어도 하나를 측정하는 구조물 변형 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변위 측정부는, 상기 영상에서 상기 구조물에 부착된 복수개의 마커를 인식하여 상기 복수개의 특징점을 추출하는 구조물 변형 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변형 측정부는,
    상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 전단 변형을 측정하는 전단변형 측정부; 및
    상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 곡률을 측정하는 곡률 측정부;를 포함하는 구조물 변형 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 변위 측정부는, 상기 영상에서 직사각형의 모서리에 해당하는 4개의 특징점을 추출하고, 상기 4개의 특징점의 변위를 측정하는 구조물 변형 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전단변형 측정부는,
    상기 4개의 특징점 중 기준 특징점과 제1 특징점 간의 기준 수평 거리와, 상기 제1 특징점의 상하 방향 변위의 비율에 기초하여 제1 전단 변형 값을 산출하고;
    상기 기준 특징점과 제2 특징점 간의 기준 상하 거리와, 상기 제2 특징점의 수평 방향 변위의 비율에 기초하여 제2 전단 변형 값을 산출하고; 그리고
    상기 제1 전단 변형 값 및 상기 제2 전단 변형 값을 합산한 값을 상기 구조물의 전단 변형으로 측정하도록 구성되는 구조물 변형 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 곡률 측정부는,
    상기 제1 특징점의 수평 방향 변위와, 상기 기준 특징점의 대각 방향에 위치한 제3 특징점의 수평 방향 변위의 제1 차이값을 산출하고;
    상기 제2 특징점의 상하 방향 변위와, 상기 기준 특징점의 대각 방향에 위치한 제3 특징점의 상하 방향 변위의 제2 차이값을 산출하고;
    상기 제1 차이값을 상기 직사각형의 기준 면적으로 나눈 값을 상기 구조물의 수평 방향 곡률로 측정하고; 그리고
    상기 제2 차이값을 상기 직사각형의 기준 면적으로 나눈 값을 상기 구조물의 상하 방향 곡률로 측정하도록 구성되는 구조물 변형 측정 장치.
  7. 구조물에 대해 획득한 영상에서 복수개의 특징점을 추출하고, 상기 영상에서 상기 복수개의 특징점의 변위를 측정하는 단계; 그리고
    상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 변형을 측정하는 단계;를 포함하고,
    상기 구조물의 변형을 측정하는 단계는 상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 전단 변형 및 곡률 중의 적어도 하나를 측정하는 구조물 변형 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수개의 특징점의 변위를 측정하는 단계는 상기 영상에서 상기 구조물에 부착된 복수개의 마커를 인식하여 상기 복수개의 특징점을 추출하는 단계를 포함하는 구조물 변형 측정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 구조물의 변형을 측정하는 단계는,
    상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 전단 변형을 측정하는 단계; 그리고
    상기 복수개의 특징점의 변위를 기반으로 상기 구조물의 곡률을 측정하는 단계;를 포함하는 구조물 변형 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 특징점의 변위를 측정하는 단계는,
    상기 영상에서 직사각형의 모서리에 해당하는 4개의 특징점을 추출하는 단계; 그리고
    상기 4개의 특징점의 변위를 측정하는 단계;를 포함하는 구조물 변형 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구조물의 전단 변형을 측정하는 단계는,
    상기 4개의 특징점 중 기준 특징점과 제1 특징점 간의 기준 수평 거리와, 상기 제1 특징점의 상하 방향 변위의 비율에 기초하여 제1 전단 변형 값을 산출하는 단계;
    상기 기준 특징점과 제2 특징점 간의 기준 상하 거리와, 상기 제2 특징점의 수평 방향 변위의 비율에 기초하여 제2 전단 변형 값을 산출하는 단계; 그리고
    상기 제1 전단 변형 값 및 상기 제2 전단 변형 값을 합산한 값을 상기 구조물의 전단 변형으로 측정하는 단계;를 포함하는 구조물 변형 측정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구조물의 전단 변형을 측정하는 단계는 하기의 수식 1에 따라 상기 구조물의 전단 변형을 측정하고,
    [수식 1]
    Figure pat00011

    상기 수식 1에서,
    Figure pat00012
    는 상기 구조물의 전단 변형,
    Figure pat00013
    1은 상기 제1 전단 변형 값,
    Figure pat00014
    2는 상기 제2 전단 변형 값, △2y는 상기 제1 특징점의 상하 방향 변위, △4x는 상기 제2 특징점의 수평 방향 변위, a는 상기 기준 수평 거리, d는 상기 기준 상하 거리인 구조물 변형 측정 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 구조물의 곡률을 측정하는 단계는,
    상기 제1 특징점의 수평 방향 변위와, 상기 기준 특징점의 대각 방향에 위치한 제3 특징점의 수평 방향 변위의 제1 차이값을 산출하는 단계;
    상기 제2 특징점의 상하 방향 변위와, 상기 기준 특징점의 대각 방향에 위치한 제3 특징점의 상하 방향 변위의 제2 차이값을 산출하는 단계;
    상기 제1 차이값을 상기 직사각형의 기준 면적으로 나눈 값을 상기 구조물의 수평 방향 곡률로 측정하는 단계; 그리고
    상기 제2 차이값을 상기 직사각형의 기준 면적으로 나눈 값을 상기 구조물의 상하 방향 곡률로 측정하는 단계;를 포함하는 구조물 변형 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 구조물의 곡률을 측정하는 단계는 하기의 수식 2에 따라 상기 구조물의 수평 방향 곡률을 측정하고,
    [수식 2]
    Figure pat00015

    상기 수식 2에서, △2x는 상기 제1 특징점의 수평 방향 변위, △3x는 상기 제3 특징점의 수평 방향 변위, a×d는 상기 직사각형의 기준 면적인 구조물 변형 측정 방법.
  15. 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 구조물 변형 측정 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111473739A (zh) * 2020-04-24 2020-07-31 中铁隧道集团二处有限公司 一种基于视频监控的隧道塌方区围岩变形实时监测方法
CN114111610A (zh) * 2020-08-26 2022-03-01 Ykk株式会社 动态地测量被输送的织物的变形量的方法及计算机系统
CN117214004A (zh) * 2023-11-07 2023-12-12 西南交通大学 一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法及相关装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102445865B1 (ko) * 2022-02-25 2022-09-21 한국건설기술연구원 영상기반 토목 구조물 실시간 변위 계측 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007003380A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Taisei Corp 対象物監視システム、対象物監視方法および対象物監視プログラム
WO2007088759A1 (ja) * 2006-02-01 2007-08-09 National University Corporation The University Of Electro-Communications 変位検出方法、及び、変位検出装置、変位検出プログラム、並びに、特徴点マッチング処理方法、特徴点マッチングプログラム
KR20100087996A (ko) * 2009-01-29 2010-08-06 영남대학교 산학협력단 구조물 변형 감지 시스템 및 방법
JP2011123008A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Nexco-East Engineering Co Ltd 計測方法および計測プログラムならびに計測装置
KR101668788B1 (ko) * 2016-03-15 2016-10-25 연세대학교 산학협력단 강체링크를 고려한 구조물 안전성 평가방법 및 그 평가 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007003380A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Taisei Corp 対象物監視システム、対象物監視方法および対象物監視プログラム
WO2007088759A1 (ja) * 2006-02-01 2007-08-09 National University Corporation The University Of Electro-Communications 変位検出方法、及び、変位検出装置、変位検出プログラム、並びに、特徴点マッチング処理方法、特徴点マッチングプログラム
KR20100087996A (ko) * 2009-01-29 2010-08-06 영남대학교 산학협력단 구조물 변형 감지 시스템 및 방법
JP2011123008A (ja) * 2009-12-14 2011-06-23 Nexco-East Engineering Co Ltd 計測方法および計測プログラムならびに計測装置
KR101668788B1 (ko) * 2016-03-15 2016-10-25 연세대학교 산학협력단 강체링크를 고려한 구조물 안전성 평가방법 및 그 평가 시스템

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111473739A (zh) * 2020-04-24 2020-07-31 中铁隧道集团二处有限公司 一种基于视频监控的隧道塌方区围岩变形实时监测方法
CN111473739B (zh) * 2020-04-24 2022-02-08 中铁隧道集团二处有限公司 一种基于视频监控的隧道塌方区围岩变形实时监测方法
CN114111610A (zh) * 2020-08-26 2022-03-01 Ykk株式会社 动态地测量被输送的织物的变形量的方法及计算机系统
CN117214004A (zh) * 2023-11-07 2023-12-12 西南交通大学 一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法及相关装置
CN117214004B (zh) * 2023-11-07 2024-02-13 西南交通大学 一种岩石抗剪强度及蠕变变形测定方法及相关装置

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