KR20200009726A - Pavement condition index (pci) detection system using hyper-spectral sensor mounted on unmanned air vehicle, and method for the same - Google Patents

Pavement condition index (pci) detection system using hyper-spectral sensor mounted on unmanned air vehicle, and method for the same Download PDF

Info

Publication number
KR20200009726A
KR20200009726A KR1020180084478A KR20180084478A KR20200009726A KR 20200009726 A KR20200009726 A KR 20200009726A KR 1020180084478 A KR1020180084478 A KR 1020180084478A KR 20180084478 A KR20180084478 A KR 20180084478A KR 20200009726 A KR20200009726 A KR 20200009726A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pavement
unmanned aerial
aerial vehicle
hyperspectral
state index
Prior art date
Application number
KR1020180084478A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102119242B1 (en
Inventor
장진환
Original Assignee
한국건설기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국건설기술연구원 filed Critical 한국건설기술연구원
Priority to KR1020180084478A priority Critical patent/KR102119242B1/en
Publication of KR20200009726A publication Critical patent/KR20200009726A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102119242B1 publication Critical patent/KR102119242B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D47/00Equipment not otherwise provided for
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00Propulsion; Power supply
    • B64U50/10Propulsion
    • B64U50/19Propulsion using electrically powered motors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/42Road-making materials
    • B64C2201/042
    • B64C2201/12
    • B64C2201/146
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/20Remote controls

Abstract

Provided are a pavement condition index (PCI) measurement system using a hyper-spectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle and a method thereof. According to the present invention, the hyper-spectral sensor is mounted on a drone, the unmanned aerial vehicle, and therefore hyper-spectral data of the pavement surface is obtained. The distribution characteristics of the hyper-spectral data are analyzed and the PCI of the pavement surface is measured, so that a deterioration state of the pavement surface can be investigated in a short time. In addition, by using the hyper-spectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle, an aging state of a plurality of road pavement surfaces can be examined, and therefore overlay priority of the road pavement surface can be determined. Accordingly, the efficiency of pavement investigation can be improved.

Description

무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템 및 그 방법 {PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) DETECTION SYSTEM USING HYPER-SPECTRAL SENSOR MOUNTED ON UNMANNED AIR VEHICLE, AND METHOD FOR THE SAME}Pavement condition index measurement system using hyperspectral sensor mounted on unmanned aerial vehicle and method thereof {PAVEMENT CONDITION INDEX (PCI) DETECTION SYSTEM USING HYPER-SPECTRAL SENSOR MOUNTED ON UNMANNED AIR VEHICLE, AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 포장상태지수 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 무인비행체인 드론(Drone)에 초분광 센서(Hyper-Spectral Sensor)를 탑재하여 도로 포장면의 초분광 데이터를 획득한 후, 이러한 초분광 데이터의 분포특성을 분석하여 도로 포장면의 포장상태지수(Pavement Condition Index: PCI)를 측정하는, 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pavement index measurement system, and more particularly, after the hyperspectral sensor (Hyper-Spectral Sensor) is mounted on the drone, which is an unmanned aerial vehicle, to obtain hyperspectral data on the pavement surface, The present invention relates to a pavement state index measurement system using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, and a method for measuring a paving condition index (PCI) of a road pavement by analyzing distribution characteristics of spectral data.

최근 포장공용 연수경과에 따른 기존 포장의 노후화가 급속히 진행되고 있는 실정이며, 이로 인하여 고속도로 및 국도의 노면에 발생되는 균열 역시 우려할 만한 수준에 이르고 있다. 특히, 최근 고속도로 및 국도포장에 대한 각종 신재료와 신공법이 활발하게 적용되고 있고, 이에 대한 현장 안전성의 검증이 반드시 필요한 실정이다.Recently, the aging of existing pavement is progressing rapidly due to the progress of pavement work for pavement, and as a result, the cracks generated on the road surface of highways and national roads are also at an alarming level. In particular, recently, various new materials and new construction methods for highway and national road pavement have been actively applied, and it is necessary to verify site safety.

현재 기존 고속도로 및 국도포장의 노후화 추세 및 신설포장의 증가 추세로 미루어 볼 때 도로 균열 분석장치는 도로 안전성 제고차원에서 개발이 추진되어야 한다. 그러나 국내에서 사용되고 있는 도로 균열 분석장치의 경우, 도로의 균열 상태를 정확하게 측정하지 못할 뿐만 아니라 국내에서 자체 생산한 장치가 아니기 때문에 장치를 유지 보수하는 데 어려움이 많았다.Considering the aging trend of existing highway and national road pavement and the increase of new pavement, the road crack analysis device should be developed to improve road safety. However, in the case of the road crack analysis device used in Korea, it was difficult to maintain the device because it was not able to accurately measure the crack condition of the road and was not a domestically produced device.

또한, 도로 노후화에 따라 덧씌우기 등 도로 보수비는 90년대에는 급격히 증가하였다가 2000년대에 들어서는 완만한 증가세를 보이고 있지만, 실제 도로포장에 사용되는 포장도 보수 비율은 오히려 감소하고 있는 추세였다가 2010년 이후 차츰 증가하고 있는 추세에 있다.In addition, road repair costs such as overlapping increased sharply in the 1990s and gradually increased in the 2000s, but the percentage of pavement repairs used for road pavement was decreasing. Since then, the trend has been increasing.

또한, 고속도로, 공항 활주로 등의 산업 시설의 노면 포장은 시간 및 환경에 따라 균열이 발생할 수 있어 기존의 포장 시설에 대한 유지 및 관리 방안이 중요한 관심 사안이 되고 있다.In addition, road pavement of industrial facilities such as highways, airport runways, and the like may be cracked depending on time and environment, so maintenance and management of existing pavement facilities is an important concern.

종래에는 포장 시설의 균열을 신뢰성 있게 측정할 수 있는 방안이 강구되지 못하여, 균열 검사 분야에 경험이 뛰어난 특정 조사자가 포장 시설을 육안으로 확인한 후, 해당 포장도로를 '양호한 상태', '보통상태', '파손된 상태' 등으로 구별하는 방식을 취하였다. 그러나 이러한 방식은 균열 검출의 객관성이 결여될 수밖에 없어서, 포장 시설을 체계적으로 통합적으로 관리하는데 어려움을 겪고 있다.Conventionally, a method for reliably measuring cracks in a paving facility has not been devised, and a specific investigator with experience in crack inspection visually checks the paving facility, and then checks the paved road in 'good condition' and 'normal state'. , 'Broken' and so on. However, this method has a lack of objectivity of crack detection, which makes it difficult to systematically manage the packaging facilities.

이러한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-298601호에는 "포장균열 측정 및 분석시스템"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.As a prior art for solving this problem, Korean Patent No. 10-298601 discloses a invention named "packaging crack measurement and analysis system", which will be described with reference to FIG.

도 1은 종래의 기술에 따른 포장 균열 측정 및 분석시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a pavement crack measurement and analysis system according to the prior art.

도 1의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 포장 균열 측정 및 분석시스템의 경우, 차량(11)의 상부에는 후방으로 소정 길이(L1)만큼 돌출된 지지대(12)가 장착되어 있고, 이 지지대(12)의 단부에는 진행하는 차량(11)의 후방 노면(13)을 촬영할 수 있도록 하부 방향을 향하도록 디지털 카메라(14)가 장착되어 있다.As shown in a) and b) of FIG. 1, in the case of a pavement crack measurement and analysis system according to the related art, a support 12 protruding rearward by a predetermined length L1 is provided on an upper portion of the vehicle 11. The digital camera 14 is attached to the end of the support 12 so as to face downward so that the rear road surface 13 of the traveling vehicle 11 can be photographed.

여기서, 차량(11)의 후방 상부로부터 디지털 카메라(14)가 설치된 곳까지의 지지대(12)의 길이(L1)는 대략 100㎝이고, 지지대(12)의 상단에 설치된 디지털 카메라(14)의 최하단으로부터 노면(13)까지의 길이(L4)는 200㎝, 디지털 카메라(14)에 의해 촬영되는 노면(13)의 촬영 넓이(L3)는 400㎝일 수 있다.Here, the length L1 of the support 12 from the rear upper part of the vehicle 11 to the place where the digital camera 14 is installed is approximately 100 cm, and is the lowest end of the digital camera 14 installed on the upper end of the support 12. The length L4 from the road surface 13 to the road surface 13 may be 200 cm, and the photographing area L3 of the road surface 13 photographed by the digital camera 14 may be 400 cm.

디지털 카메라(14)에 의해 촬영된 노면(13)에 대한 영상은 MPEG 엔코더(17)와 이미지 보드(15)에 전송되도록 연결되어 있고, 이 MPEG 엔코더(17)는 MPEG 엔코더(17)에 의해 압축된 영상이 저장매체(18)에 저장되도록 녹음 메커니즘에 공급되도록 연결되어 있다.An image of the road surface 13 photographed by the digital camera 14 is connected to be transmitted to the MPEG encoder 17 and the image board 15, and the MPEG encoder 17 is compressed by the MPEG encoder 17. Connected image is supplied to the recording mechanism to be stored in the storage medium (18).

또한, 디지털 카메라(14)로부터 노면에 대한 영상을 전송 받은 이미지 보드(15)는 노면에 대한 영상 중 균열이 발생된 영상의 프레임만을 분절하여 전송할 수 있도록 이미지 프로세서(16)에 연결되어 있고, 균열이 발생된 영상을 분석하는 이미지 프로세서(16)에는 분석된 결과를 표시하는 모니터(19)가 연결되어 있다.In addition, the image board 15 that receives the image of the road surface from the digital camera 14 is connected to the image processor 16 so as to segment and transmit only the frame of the image of the crack generated image of the road surface, the crack The monitor 19 for displaying the analyzed result is connected to the image processor 16 for analyzing the generated image.

구체적으로, 종래의 기술에 따른 포장 균열 측정 및 분석시스템에 따르면, 차량의 후방에 설치된 디지털 카메라를 통해 노면으로부터 균열을 스캐닝하고, 스캐닝되는 노면 영상 중 균열을 갖는 영상만을 프레임 단위로 분절하여 균열 상태를 분석하는 방식으로서, 노면에 발생된 균열 상태를 분석한 분석 데이터를 포장 유지 관리시스템에 제공하여 노면에 형성된 균열에 따라 고속도로나 국도 등을 정확하게 유지 보수할 수 있다.Specifically, according to the conventional pavement crack measurement and analysis system, the crack is scanned from the road surface through a digital camera installed at the rear of the vehicle, and only the image having the crack in the scanned road image is segmented by the frame unit, the crack state As a method of analyzing, the pavement management system can provide analysis data analyzing the crack state generated on the road surface to accurately maintain the highway or the national road according to the crack formed on the road surface.

종래의 기술에 따르면, 도로포장 조사차량을 이용하여 전국 도로를 순차적으로 시행하여 동일 지점에 대한 조사는 3년 주기로 조사가 수행되며, 이러한 도로포장 조사차량을 이용하여 한 개 차로씩 모든 차로에 걸쳐 도로면의 노후화 상태, 예를 들면, 균열, 평탄성 등을 조사하고 있다.According to the prior art, the survey of the same point is carried out every three years by sequentially executing national roads using road pavement survey vehicles, and use the road pavement survey vehicles to cover all lanes one by one. The aging state of the road surface, for example, cracks, flatness, and the like are investigated.

하지만, 종래의 기술에 따른 도로포장 조사차량을 이용하여 차로별로 현장 데이터를 수집하고 수집한 데이터를 인력에 의해 분석하는 방식으로 수행됨으로써 조사업무시간이 과다하게 소요되는 비효율성을 초래하고 있다.However, the road paving survey vehicle according to the prior art is carried out by collecting field data for each lane and analyzing the collected data by manpower, resulting in an inefficiency of excessive research time.

또한, 현행 포장 조사는 일반국도의 경우, 조사차량을 이용하여 3년마다 차로별로 조사를 수행하고 있는데, 특히, 재포장이 이루어져 포장상태가 양호한 지역에도 정해진 일정에 따라 조사를 수행하는 방식이기 때문에 불필요한 조사기간이 과다 소요되는 단점이 있다.In addition, the current pavement survey is conducted every three years by road using a survey vehicle in the case of a general national road. There is a disadvantage that an unnecessary investigation period takes too long.

대한민국 등록특허번호 제10-1636650호(출원일: 2015년 5월 4일), 발명의 명칭: "공항 콘크리트 포장상태지수 분석장치 및 그것을 이용한 콘크리트 포장상태지수 분석 방법"Republic of Korea Patent No. 10-1636650 (application date: May 4, 2015), the title of the invention: "Airport concrete pavement index analysis device and concrete pavement index analysis method using the same" 대한민국 등록특허번호 제10-1812566호(출원일: 2016년 8월 26일), 발명의 명칭: "도로포장 파손 위험도 예측 방법 및 예측 시스템"Republic of Korea Patent No. 10-1812566 (Application Date: August 26, 2016), the title of the invention: "Prevention Method and Prediction System for Road Pavement Damage Risk" 대한민국 등록특허번호 제10-1394244호(출원일: 2013년 12월 12일), 발명의 명칭: "다중영상 취득장치 및 이를 활용한 이동식 노면상태 자동검지 시스템"Republic of Korea Patent No. 10-1394244 (filed December 12, 2013), the title of the invention: "Multiple image acquisition device and mobile road surface automatic detection system using the same" 대한민국 등록특허번호 제10-1339399호(출원일: 2011년 11월 28일), 발명의 명칭: "공항 포장상태정보 제공장치 및 방법"Republic of Korea Patent No. 10-1339399 (application date: November 28, 2011), the title of the invention: "Airport pavement status information providing apparatus and method" 대한민국 등록특허번호 제10-298601호(출원일: 1999년 2월 25일), 발명의 명칭: "포장균열 측정 및 분석시스템"Republic of Korea Patent No. 10-298601 (filed February 25, 1999), the title of the invention: "Packaging crack measurement and analysis system" 대한민국 등록특허번호 제10-1619836호(출원일: 2016년 2월 5일), 발명의 명칭: "드론을 이용한 초분광 원격모니터링 시스템"Republic of Korea Patent No. 10-1619836 (filed February 5, 2016), the title of the invention: "Superspectroscopic remote monitoring system using a drone" 대한민국 등록특허번호 제10-333781호(출원일: 2000년 1월 3일), 발명의 명칭: "노면 종·횡단 요철 자동 측정시스템"Republic of Korea Patent No. 10-333781 (application date: January 3, 2000), the title of the invention: "Automatic measurement system for longitudinal longitudinal and transverse irregularities"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 무인비행체인 드론에 초분광 센서를 탑재하여 도로 포장면의 초분광 데이터를 획득하고, 이러한 초분광 데이터의 분포특성을 분석하여 도로 포장면의 포장상태지수(Pavement Condition Index: PCI)를 측정함으로써 도로 포장면의 노후화 상태를 조사할 수 있는, 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical problem to be solved by the present invention for solving the above problems is to mount the ultra-spectral sensor on the drone, which is an unmanned aerial vehicle, to obtain the hyperspectral data of the pavement surface, and to analyze the distribution characteristics of the hyperspectral data to pave the road To provide a pavement condition index measurement system and method using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle that can investigate the aging state of the pavement surface by measuring the pavement condition index (PCI) of the cotton will be.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용하여 도로 포장면의 노후화 상태를 조사함으로써 도로 포장면의 덧씌우기 우선순위를 결정할 수 있는, 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to use the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle to investigate the aging state of the pavement surface, the super-spectral mounted on the unmanned aerial vehicle, which can determine the priority of the overlay of the pavement surface The present invention provides a pavement index measurement system using a sensor and a method thereof.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템은, 초분광 센서가 도로 포장면을 촬영할 수 있도록 비행궤도를 따라 도로 포장면에 접근하도록 비행하는 무인비행체; 상기 도로 포장면에 대한 초분광 데이터를 획득할 수 있도록 상기 무인비행체에 탑재되어 도로 포장면을 촬영하는 초분광 센서; 상기 무인비행체에 탑재된 초분광 센서가 촬영한 초분광 데이터를 수집하는 초분광 데이터 수집부; 상기 초분광 데이터 수집부가 수집한 초분광 데이터로부터 초분광 파장대역 반사율의 비율에 따라 상기 도로 포장면의 분광분포특성 대푯값을 선정하는 분광분포특성 대푯값 선정부; 상기 선정된 분광분포특성 대푯값과 포장상태지수 기준값과의 산포도를 작성하고, 상관모형인 회귀식을 도출하는 상관모형 구축부; 및 상기 상관모형 구축부에서 도출한 회귀식과 상기 무인비행체를 활용하여 수집한 초분광 분포특성 대푯값을 이용하여 포장상태지수를 추정하는 포장상태지수 추정부를 포함하되, 상기 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 통해 전체 차로에 대한 도로 포장면의 노후화 상태를 한 번에 조사하고, 상기 추정된 포장상태지수에 따라 도로 포장면의 노후화 상태를 파악하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above technical problem, the pavement index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the present invention, pavement road along the flight trajectory so that the hyperspectral sensor can photograph the pavement surface A drone flying to access a plane; A hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle so as to acquire hyperspectral data on the pavement surface and photographing the pavement surface; A hyperspectral data collector configured to collect hyperspectral data photographed by a hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle; A spectral distribution characteristic representative value selecting unit for selecting a spectral distribution characteristic representative value of the pavement surface according to a ratio of the hyperspectral wavelength band reflectance from the hyperspectral data collected by the hyperspectral data collector; A correlation model construction unit for preparing a scatter diagram between the selected spectral distribution characteristic representative value and the pavement state index reference value and deriving a regression equation that is a correlation model; And a pavement state index estimator configured to estimate a pavement state index using a regression equation derived from the correlation model construction unit and a hyperspectral distribution characteristic representative value collected using the unmanned aerial vehicle, wherein the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle is included. By examining the aging state of the road pavement surface for the entire lane at a time, and to determine the aging state of the road pavement surface in accordance with the estimated pavement state index.

여기서, 상기 초분광 센서가 획득하는 초분광 데이터는 연속적이고 좁은 파장영역으로 수십에서 수백 개의 분광밴드를 갖는 영상일 수 있다.Here, the hyperspectral data acquired by the hyperspectral sensor may be an image having tens to hundreds of spectral bands in a continuous narrow wavelength region.

여기서, 상기 분광분포특성 대푯값 선정부는 400∼500㎚와 800∼900㎚ 및/또는 2100∼2200㎚와 2300∼2400㎚의 초분광 파장대역 반사율의 비율을 활용하여 도로 포장면의 분광분포특성 대푯값을 선정할 수 있다.Here, the spectral distribution characteristic representative value selecting unit selects the spectral distribution characteristic representative value of the pavement surface by using the ratio of the ultra-spectral wavelength band reflectance of 400 to 500 nm and 800 to 900 nm and / or 2100 to 2200 nm and 2300 to 2400 nm. Can be selected.

여기서, 상기 상관모형 구축부는, 상기 분광분포특성 대푯값 선정부에서 선정된 분광분포특성 대푯값과 포장상태지수 기준값과의 산포도를 작성하는 분광분포 산포도 작성부; 상기 포장상태지수 측정값과 분광분포특성 대푯값을 저장하는 데이터베이스; 및 상기 분광분포 산포도 작성부가 작성한 산포도에 따라 포장상태지수를 종속변수로 하고, 무인비행체를 활용하여 측정한 분광분포특성 대푯값을 독립변수로 하는 상관분석을 통해 상관모형인 회귀식을 도출하는 상관모형 도출부를 포함할 수 있다.The correlation model construction unit may include: a spectral distribution scatter plot generation unit for preparing a scatter diagram of the spectral distribution characteristic representative value selected by the spectral distribution characteristic representative value selecting unit and the pavement state index reference value; A database for storing the pavement state index measurement value and the spectral distribution characteristic representative value; And a correlation model for deriving a regression equation that is a correlation model through correlation analysis using a pavement state index as a dependent variable according to the scatter plot prepared by the spectral distribution scatter plot creator and an independent variable of the spectral distribution characteristic representative value measured using an unmanned aerial vehicle. It may include a derivation unit.

여기서, 상기 분광분포 산포도 작성부에서 포장상태지수 기준값은 노면조사차량 및 인력식 조사를 통해 얻은 값일 수 있다.Here, the pavement state index reference value in the spectral distribution scatter plot creation unit may be a value obtained through a road survey vehicle and a manpower survey.

본 발명에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템은, 상기 도로 포장면의 포장상태지수에 따라 다수의 도로 포장면에 대한 포장 덧씌우기 우선순위를 결정할 수 있도록 상기 포장상태지수를 가시화하여 표시하는 포장상태지수 가시화부를 추가로 포함할 수 있다.Pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the present invention, the pavement overlay priority for a plurality of road pavement surface according to the pavement state index of the road pavement surface The package may further include a package state index visualization unit for visualizing and displaying the state index.

본 발명에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템은, 상기 무인비행체의 출동과 복귀, 비행, 충전, 도로 포장면 인식 및 도로 포장면 영상 촬영을 원격 지시하는 무인비행체 비행 및 조종 단말을 추가로 포함할 수 있다.The pavement index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the present invention is an unmanned aerial vehicle for remotely instructing dispatch and return of the unmanned aerial vehicle, flight, charging, road pavement recognition and road pavement imaging. It may further include a flight and control terminal.

여기서, 상기 무인비행체는, 무인비행체 비행 및 조종 단말로부터 원격 제어신호를 수신하고, 상기 초분광 센서에 의해 촬영된 초분광 데이터를 전송하는 무선통신모듈; 상기 무선통신모듈을 통해 수신된 원격 제어신호에 따라 비행 유닛을 제어하고, 상기 초분광 센서의 구동을 제어하며, 상기 초분광 센서로부터 촬영된 초분광 데이터를 상기 무선통신모듈을 통해 전송하는 것을 제어하는 제어부; 상기 초분광 센서에 의해 촬영된 도로 포장면에 대한 초분광 데이터를 저장하는 메모리; 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말로 전송된 원격 제어신호에 따라 상기 무인비행체를 비행시키도록 상기 제어부의 제어에 따라 구동되는 비행 유닛; 및 상기 무선통신모듈, 제어부, 메모리, 비행 유닛 및 초분광 센서에 전원을 공급하는 배터리를 포함할 수 있다.Here, the unmanned aerial vehicle includes a wireless communication module for receiving a remote control signal from the unmanned aerial vehicle flight and control terminal and transmitting hyperspectral data photographed by the hyperspectral sensor; Controls a flight unit according to a remote control signal received through the wireless communication module, controls the operation of the hyperspectral sensor, and controls the transmission of the hyperspectral data captured by the hyperspectral sensor through the wireless communication module. A control unit; A memory for storing hyperspectral data on the pavement surface photographed by the hyperspectral sensor; A flight unit driven under the control of the controller to fly the unmanned aerial vehicle according to the remote control signal transmitted to the unmanned aerial vehicle flight and the control terminal; And a battery for supplying power to the wireless communication module, the controller, the memory, the flight unit, and the hyperspectral sensor.

한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법은, a) 무인비행체 상에 초분광 센서를 탑재하는 단계; b) 상기 무인비행체의 비행궤도를 따라 상기 초분광 센서가 도로 포장면을 촬영하여 초분광 데이터를 획득하는 단계; c) 관리자 단말이 상기 무인비행체로부터 상기 초분광 데이터를 수집하는 단계; d) 상기 초분광 데이터의 분광분포특성 대푯값을 선정하는 단계; e) 포장상태지수 및 분광분포특성 대푯값에 대한 상관모형인 회귀식을 도출하는 단계; 및 f) 상기 도출한 회귀식과 상기 무인비행체를 활용하여 수집한 초분광 분포특성 대푯값으로부터 포장상태지수를 추정하는 단계를 포함하되, 상기 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 통해 전체 차로에 대한 도로 포장면의 노후화 상태를 한 번에 조사하고, 상기 추정된 포장상태지수에 따라 도로 포장면의 노후화 상태를 파악하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, as another means for achieving the above technical problem, the pavement state index measurement method using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the present invention, a) mounting the hyperspectral sensor on the unmanned aerial vehicle; b) acquiring hyperspectral data by photographing a pavement surface of the hyperspectral sensor along a flight trajectory of the unmanned aerial vehicle; c) collecting, by a manager terminal, the hyperspectral data from the unmanned aerial vehicle; d) selecting a representative value of the spectral distribution characteristic of the hyperspectral data; e) deriving a regression equation that is a correlation model for pavement state index and spectral distribution characteristic representative value; And f) estimating the pavement state index from the hyperspectral distribution characteristic representative value collected by using the derived regression equation and the unmanned aerial vehicle, wherein the pavement index is mounted on the unmanned aerial vehicle through the superspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle. The aging state of the cotton is examined at a time, and the aging state of the pavement surface is characterized in accordance with the estimated pavement state index.

본 발명에 따르면, 무인비행체인 드론에 초분광 센서를 탑재하여 도로 포장면의 초분광 데이터를 획득하고, 이러한 초분광 데이터의 분포특성을 분석하여 도로 포장면의 포장상태지수(Pavement Condition Index: PCI)를 측정함으로써 도로 포장면의 노후화 상태를 단시간에 조사할 수 있다.According to the present invention, a superspectral sensor is mounted on an unmanned aerial drone to acquire hyperspectral data on a pavement surface, and the distribution characteristics of the hyperspectral data are analyzed to determine a pavement condition index on a pavement surface. ), The aging of the pavement surface can be investigated in a short time.

본 발명에 따르면, 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용하여 도로 포장면의 노후화 상태를 조사함으로써 도로 포장면의 덧씌우기 우선순위를 결정할 수 있고, 이에 따라, 포장 조사의 효율성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to determine the overriding priority of the pavement surface by investigating the deterioration state of the pavement surface by using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle, thereby improving the efficiency of the pavement survey. .

도 1은 종래의 기술에 따른 포장 균열 측정 및 분석시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템의 구성도이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 분광분포 및 상관모형을 예시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 초분광 센서가 탑재된 무인비행체를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 상관모형 구축을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 초분광 센서에 의해 측정된 초분광 영상을 예시하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 도 6에 도시된 초분광 영상에 대한 분광분포 및 상관모형을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 포장상태지수 측정 결과를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 포장상태지수를 가시화하여 포장 덧씌우기 우선순위를 선정하는 것을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법의 동작흐름도이다.
1 is a view for explaining a pavement crack measurement and analysis system according to the prior art.
2 is a configuration diagram of a pavement state index measurement system using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams illustrating a spectral distribution and a correlation model in a pavement index measurement system using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, respectively.
4 is a view for explaining in detail the unmanned aerial vehicle equipped with the hyperspectral sensor in the pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining in detail the construction of the correlation model in the pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a hyperspectral image measured by a hyperspectral sensor in a pavement index measurement system using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
7A and 7B are diagrams illustrating the spectral distribution and correlation model for the hyperspectral image shown in FIG. 6, respectively.
8 is a diagram illustrating a pavement state index measurement result in a pavement state index measurement system using a hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a pavement overlay priority selected by visualizing a pavement state index in a pavement state index measurement system using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a method of measuring a pavement state index using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

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 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, except to exclude other components unless specifically stated otherwise. In addition, terms such as "... unit" described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.

[무인비행체에 탑재된 초분광센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템(100)][Pavement State Index Measurement System Using Hyperspectral Sensor mounted on Unmanned Aerial Vehicle]

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템의 구성도이고, 도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 분광분포 및 상관모형을 예시하는 도면이다.2 is a configuration diagram of a pavement index measurement system using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, Figures 3a and 3b are respectively mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention A diagram illustrating spectral distribution and correlation model in a pavement index measurement system using a hyperspectral sensor.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템(100)은, 무인비행체(110), 초분광 센서(Hyper Spectral Sensor: 120), 초분광 데이터 수집부(130), 분광분포특성 대푯값 선정부(140), 상관모형 구축부(150), 포장상태지수(PCI) 추정부(160), 포장상태지수(PCI) 가시화부(170) 및 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)을 포함한다. 이때, 상기 초분광 데이터 수집부(130), 분광분포특성 대푯값 선정부(140), 상관모형 구축부(150), 포장상태지수(PCI) 추정부(160) 및 포장상태지수(PCI) 가시화부(170)는 하나의 관리자 단말로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 2, the pavement index measurement system 100 using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the embodiment of the present invention includes an unmanned aerial vehicle 110 and a hyperspectral sensor 120. , Hyperspectral data collection unit 130, spectral distribution characteristic representative value selection unit 140, correlation model construction unit 150, pavement state index (PCI) estimation unit 160, pavement state index (PCI) visualization unit 170 And a drone flight and control terminal 180. At this time, the hyperspectral data collection unit 130, the spectral distribution characteristic representative value selection unit 140, the correlation model construction unit 150, the packaging state index (PCI) estimation unit 160 and the packaging state index (PCI) visualization unit 170 may be implemented as one manager terminal.

무인비행체(110), 예를 들면, 드론(Drone)은 초분광 센서(120)가 도로 포장면(200)을 촬영할 수 있도록 비행궤도를 따라 도로 포장면(200)에 접근하도록 비행한다.The unmanned aerial vehicle 110, for example, a drone may fly to approach the pavement surface 200 along a flight trajectory so that the hyperspectral sensor 120 may photograph the pavement surface 200.

무인비행체 비행 및 조종 단말(180)은 상기 무인비행체(110)의 출동과 복귀, 비행, 충전, 도로 포장면 인식 및 도로 포장면 영상 촬영을 원격 지시한다. 이때, 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)은 무인비행체(110)의 출동 및 복귀, 비행, 충전, 도로 포장면 인식, 도로 포장면 영상 촬영을 원격 지시할 수 있는 각각의 알고리즘과 프로세서가 탑재되어 있다. 따라서 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)의 명령으로 출동한 무인비행체(110)는 상기 도로 포장면(200)에 근접하도록 비행한다.The unmanned aerial vehicle flight and control terminal 180 remotely instructs the dispatch and return of the unmanned aerial vehicle 110, flight, charging, road pavement recognition and road pavement imaging. At this time, the unmanned aerial vehicle flight and control terminal 180 is equipped with each algorithm and processor capable of remotely instructing the dispatch and return of the unmanned aerial vehicle 110, flight, charging, road pavement recognition, road pavement image shooting It is. Therefore, the unmanned aerial vehicle 110 dispatched by the command of the unmanned aerial vehicle flight and the steering terminal 180 flies to approach the road pavement surface 200.

초분광 센서(120)는 도로 포장면(200)에 대한 초분광 영상을 획득할 수 있도록 상기 무인비행체(110)에 탑재되어 도로 포장면(200)을 촬영한다. 구체적으로, 상기 초분광 센서(120)는 영상을 구성하는 각 화소에 해당하는 지표물의 연속적이고 완전한 분광정보를 취득하는 장비로서, 일반적인 디지털항공사진은 적색(red), 녹색(green) 및 청색(blue)에 해당하는 파장영역만을 취득하여 컬러영상으로 가시화화지만, 상기 초분광 센서(120)의 초분광 데이터는 연속적이고 좁은 파장영역으로 수십에서 수백 개의 분광밴드를 갖는 영상일 수 있다.The hyperspectral sensor 120 is mounted on the unmanned aerial vehicle 110 so as to acquire a hyperspectral image of the pavement surface 200 to photograph the pavement surface 200. Specifically, the hyperspectral sensor 120 is a device for acquiring continuous and complete spectral information of an indicator corresponding to each pixel constituting an image. In general digital aerial photography, red, green, and blue ( Although only a wavelength region corresponding to blue) is acquired and visualized as a color image, the hyperspectral data of the hyperspectral sensor 120 may be an image having tens to hundreds of spectral bands in a continuous narrow wavelength region.

초분광 데이터 수집부(130)는 상기 무인비행체(110)에 탑재된 초분광 센서(120)가 촬영한 초분광 데이터를 수집한다.The hyperspectral data collection unit 130 collects the hyperspectral data captured by the hyperspectral sensor 120 mounted on the unmanned aerial vehicle 110.

분광분포특성 대푯값 선정부(140)는 상기 초분광 데이터 수집부(130)가 수집한 초분광 데이터로부터 초분광 파장대역 반사율의 비율에 따라 상기 도로 포장면(200)의 분광분포특성 대푯값을 선정한다. 이때, 상기 분광분포특성 대푯값 선정부(140)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 400∼500㎚와 800∼900㎚ 및/또는 2100∼2200㎚와 2300∼2400㎚의 초분광 파장대역 반사율의 비율을 활용하여 도로 포장면(200)의 분광분포특성 대푯값을 선정할 수 있다.The spectral distribution characteristic representative value selecting unit 140 selects the spectral distribution characteristic representative value of the pavement surface 200 according to the ratio of the hyperspectral wavelength band reflectance from the hyperspectral data collected by the hyperspectral data collection unit 130. . At this time, the spectral distribution characteristic representative value selection unit 140, as shown in Figure 3a, of the ultra-high wavelength wavelength reflectance of 400 to 500 nm and 800 to 900 nm and / or 2100 to 2200 nm and 2300 to 2400 nm A representative value of the spectral distribution characteristic of the road pavement surface 200 may be selected using the ratio.

상관모형 구축부(150)는 상기 선정된 분광분포특성 대푯값과 포장상태지수 기준값과의 산포도(plotting)를 작성하고, 상관모형인 회귀식을 도출한다. 구체적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 작성된 분광분포특성 산포도에 따라 포장상태지수(PCI)를 종속변수(y)로 하고, 무인비행체(110)를 활용하여 측정한 분광분포특성 대푯값을 독립변수(x)로 하는 상관분석을 통해 상관모형인 회귀식을 도출할 수 있다.The correlation model construction unit 150 creates a plot of the selected spectral distribution characteristic representative value and the pavement state index reference value, and derives a regression equation that is a correlation model. Specifically, as shown in FIG. 3b, the pavement state index (PCI) is set as the dependent variable (y) according to the prepared spectral distribution characteristic scatter diagram, and the spectral distribution characteristic representative value measured using the unmanned aerial vehicle 110 is independent. Correlation analysis using the variable (x) can lead to a regression equation that is a correlation model.

포장상태지수(PCI) 추정부(160)는 상기 상관모형 구축부(150)에서 도출한 회귀식과 상기 무인비행체(110)를 활용하여 수집한 초분광 분포특성 대푯값을 이용하여 포장상태지수(PCI)를 추정한다.The PCI estimator 160 uses the regression equation derived from the correlation model construction unit 150 and the hyperspectral distribution characteristic representative value collected by using the unmanned aerial vehicle 110. Estimate

포장상태지수(PCI) 가시화부(170)는 상기 도로 포장면(200)의 포장상태지수(PCI)에 따라 다수의 도로 포장면(200)에 대한 포장 덧씌우기 우선순위를 결정할 수 있도록 상기 포장상태지수(PCI)를 가시화하여 표시한다.The pavement state index (PCI) visualization unit 170 is the pavement state to determine the priority of pavement over the plurality of road pavement surface 200 according to the pavement state index (PCI) of the road pavement surface 200 The exponent (PCI) is visualized and displayed.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템은, 상기 무인비행체(110)에 탑재된 초분광 센서(120)를 통해 전체 차로에 대한 도로 포장면(200)의 노후화 상태를 한 번에 조사하고, 상기 추정된 포장상태지수(PCI)에 따라 도로 포장면(200)의 노후화 상태를 파악할 수 있다.Accordingly, the pavement index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, the road for the entire lane through the hyperspectral sensor 120 mounted on the unmanned aerial vehicle 110. The aging state of the pavement surface 200 may be examined at a time, and the aging state of the road pavement surface 200 may be determined according to the estimated pavement state index (PCI).

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 초분광 센서가 탑재된 무인비행체를 구체적으로 설명하기 위한 도면으로서, 도 4의 a)는 드론의 구성도이고, 도 4의 b)는 드론을 예시하는 사진이다.On the other hand, Figure 4 is a view for explaining in detail the unmanned aerial vehicle equipped with the hyperspectral sensor in the pavement index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, a ) Is a configuration diagram of the drone, and b) of FIG. 4 is a photograph illustrating the drone.

도 4의 a)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 무인비행체(110)는 무선통신모듈(111), 제어부(112), 메모리(113), 비행유닛(114) 및 배터리(115)를 포함하며, 도 4의 b)에 도시된 바와 같이, 상기 무인비행체(110)는 무인비행체 본체, 프로펠러 모터, 프로펠러 및 착륙 지지대 등을 포함할 수 있다.Referring to Figure 4a), the unmanned aerial vehicle 110 is a wireless communication module 111, the control unit 112 in the pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. And a memory 113, a flight unit 114, and a battery 115, and as shown in b) of FIG. 4, the unmanned aerial vehicle 110 includes an unmanned aerial vehicle body, a propeller motor, a propeller, and a landing support. It may include.

초분광 센서(120)는 상기 무인비행체(110) 내에 회전 가능하도록 장착되어 도로 포장면(200)을 촬영하여 초분광 데이터를 획득한다.The hyperspectral sensor 120 is rotatably mounted in the unmanned aerial vehicle 110 to acquire hyperspectral data by photographing the road pavement surface 200.

무선통신모듈(111)은 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)로부터 원격 제어신호를 수신하고, 상기 초분광 센서(120)에 의해 촬영된 초분광 데이터를 전송한다.The wireless communication module 111 receives a remote control signal from the unmanned aerial vehicle flight and control terminal 180 and transmits hyperspectral data captured by the hyperspectral sensor 120.

제어부(112)는 상기 무선통신모듈(111)을 통해 수신된 원격 제어신호에 따라 비행 유닛(114)을 제어하고, 상기 초분광 센서(120)의 구동을 제어하며, 상기 초분광 센서(120)로부터 촬영된 초분광 데이터를 상기 무선통신모듈(111)을 통해 전송하는 것을 제어하도록 MCU로 구현되며, 메모리(113)는 상기 초분광 센서(120)에 의해 촬영된 초분광 데이터를 저장한다.The controller 112 controls the flight unit 114 according to the remote control signal received through the wireless communication module 111, controls the driving of the hyperspectral sensor 120, and the hyperspectral sensor 120. It is implemented by the MCU to control the transmission of the hyperspectral data photographed from the wireless communication module 111, the memory 113 stores the hyperspectral data photographed by the hyperspectral sensor 120.

비행 유닛(114)은 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)로부터 전송된 원격 제어신호에 따라 상기 무인비행체(110)를 비행시키도록 상기 제어부(112)의 제어에 따라 구동된다.The flight unit 114 is driven under the control of the controller 112 to fly the unmanned aerial vehicle 110 according to the remote control signal transmitted from the unmanned aerial vehicle flight and the steering terminal 180.

배터리(115)는 상기 무선통신모듈(111), 제어부(112), 메모리(113), 비행 유닛(114) 및 초분광 센서(120)에 전원을 공급한다.The battery 115 supplies power to the wireless communication module 111, the control unit 112, the memory 113, the flight unit 114, and the hyperspectral sensor 120.

무인비행체 비행 및 조종 단말(180)은 상기 무인비행체(110)의 출동과 복귀, 비행, 충전, 도로 포장면 인식 및 영상촬영을 원격 지시한다. 이때, 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)은 무인비행체(110)의 출동 및 복귀, 비행, 충전, 도로 포장면 인식, 도로 포장면 영상 촬영을 지시할 수 있는 알고리즘과 프로세서가 탑재되어 있다.The unmanned aerial vehicle flight and control terminal 180 remotely instructs the dispatch and return of the unmanned aerial vehicle 110, flight, charging, road pavement recognition and image recording. At this time, the unmanned aerial vehicle flight and control terminal 180 is equipped with an algorithm and a processor for instructing the dispatch and return of the unmanned aerial vehicle 110, flight, charging, road pavement recognition, road pavement image shooting.

따라서 상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)의 명령으로 출동한 무인비행체(110)는 비행궤도를 따라 상기 도로 포장면(200)에 근접하도록 비행하며, 초분광 센서(120)가 상기 도로 포장면(200)의 이상 유무를 확인하도록 초분광 영상을 촬영한다.Therefore, the unmanned aerial vehicle 110 driven by the command of the unmanned aerial vehicle flight and the control terminal 180 is flying close to the road pavement surface 200 along the flight trajectory, the hyperspectral sensor 120 is the road pavement surface The hyperspectral image is taken to check for an abnormality of the 200.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 상관모형 구축을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.On the other hand, Figure 5 is a view for explaining in detail the construction of the correlation model in the pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 상관모형 구축부(150)는 분광분포 산포도 작성부(151), 데이터베이스(DB: 152) 및 상관모형 도출부(153)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, in the pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, the correlation model construction unit 150 includes a spectral distribution scatter plotter 151 and a database. (DB: 152) and the correlation model derivation unit 153 may be included.

분광분포 산포도 작성부(151)는 상기 분광분포특성 대푯값 선정부(140)에서 선정된 분광분포특성 대푯값과 포장상태지수 기준값과의 산포도(plotting)를 작성한다.The spectral distribution scatter plot generator 151 creates a plot of the spectral distribution characteristic representative value selected by the spectral distribution characteristic representative value selecting unit 140 and the pavement state index reference value.

데이터베이스(DB: 152)는 상기 포장상태지수(PCI) 측정값과 분광분포특성 대푯값을 저장한다.A database (DB) 152 stores the PSI measurement value and the spectral distribution characteristic representative value.

상관모형 도출부(153)는 상기 분광분포 산포도 작성부(151)가 작성한 산포도에 따라 포장상태지수(PCI)를 종속변수(y)로 하고, 무인비행체(110)를 활용하여 측정한 분광분포특성 대푯값을 독립변수(x)로 하는 상관분석을 통해 상관모형인 회귀식을 도출하며, 여기서, 상기 분광분포 산포도 작성부(151)에서 포장상태지수 기준값은 노면조사차량 및 인력식 조사를 통해 얻은 값일 수 있다.The correlation model derivation unit 153 uses the unmanned aerial vehicle 110 to determine the pavement state index (PCI) according to the scatter plot prepared by the spectral distribution scatter plot generator 151 and to measure the spectral distribution characteristics. A regression equation, which is a correlation model, is derived through a correlation analysis using the representative value as an independent variable (x), wherein the reference value of the pavement state index in the spectral distribution scatter plotter 151 is a value obtained through a road survey vehicle and a manpower survey. Can be.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 초분광 센서에 의해 측정된 초분광 영상을 예시하는 도면이고, 도 7a 및 도 7b는 각각 도 6에 도시된 초분광 영상에 대한 분광분포 및 상관모형을 예시하는 도면이다.On the other hand, Figure 6 is a diagram illustrating the hyperspectral image measured by the hyperspectral sensor in the pavement index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, Figures 7a and 7b Are diagrams illustrating the spectral distribution and correlation model for the hyperspectral image shown in FIG. 6, respectively.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 초분광 센서에 의해 측정된 초분광 영상은, 제1 내지 제4 Surface Spectra일 수 있고, 구체적으로 도 6의 a)에 도시된 포장 양호(Good Pavement), 도 6의 b)에 도시된 오래된 균열 실링(Old Crack Seal), 도 6의 c)에 도시된 신규 균열 실링(New Crack Seal) 및 도 6의 d)에 도시된 균열 실링(Crack Seal)으로 구분될 수 있으며, 제1 내지 제4 Surface Spectra의 순서대로 불량해질 수 있다.As shown in FIG. 6, the hyperspectral image measured by the hyperspectral sensor in the pavement index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the embodiment of the present invention is the first to fourth surface. It may be a spectra, specifically the Good Pavement shown in FIG. 6 a), the old crack seal shown in FIG. 6 b), the new crack seal shown in FIG. 6 c). (New Crack Seal) and the crack seal (Crack Seal) shown in FIG. 6 d), and may be poor in the order of the first to fourth surface spectra.

또한, 상기 제1 내지 제4 Surface Spectra에 대응하여, 도 7a에 도시된 바와 같이, 400∼500㎚와 800∼900㎚ 및/또는 2100∼2200㎚와 2300∼2400㎚의 초분광 파장대역 반사율의 비율을 활용하여 도로 포장면(200)의 분광분포특성 대푯값을 선정할 수 있다. 여기서, 400∼500㎚ 파장대역은 해당 대역(band)의 어떠한 값도 활용할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, corresponding to the first to fourth surface spectra, as shown in FIG. 7A, the ultra-spectral wavelength band reflectances of 400 to 500 nm and 800 to 900 nm and / or 2100 to 2200 nm and 2300 to 2400 nm are shown. A representative value of the spectral distribution characteristic of the road pavement surface 200 may be selected using the ratio. Here, the wavelength range of 400 to 500 nm means that any value of the corresponding band can be utilized.

또한, 상기 선정된 분광분포특성 대푯값과 포장상태지수 기준값과의 산포도(plotting)를 작성하고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 작성된 분광분포특성 산포도에 따라 포장상태지수(PCI)를 종속변수(y)로 하고, 무인비행체(110)를 활용하여 측정한 분광분포특성 대푯값을 독립변수(x)로 하는 상관분석을 통해 상관모형인 회귀식을 도출할 수 있다.In addition, a plot of plotting the selected spectral distribution characteristic representative value and the pavement state index reference value is prepared, and as shown in FIG. 7B, the pavement state index (PCI) is determined as a dependent variable ( y), and the regression equation, which is a correlation model, can be derived through a correlation analysis using the spectral distribution characteristic representative value measured using the unmanned aerial vehicle 110 as an independent variable (x).

한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 포장상태지수 측정 결과를 예시하는 도면이다.On the other hand, Figure 8 is a diagram illustrating a pavement state index measurement results in the pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서, 포장상태지수(PCI) 추정부(160)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 상관모형 구축부(150)에서 도출한 회귀식과 상기 무인비행체(110)를 활용하여 수집한 초분광 분포특성 대푯값을 이용하여 포장상태지수(PCI)를 추정할 수 있다.In the pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the embodiment of the present invention, the pavement state index (PCI) estimator 160, as shown in FIG. The packing state index (PCI) may be estimated using the regression equation derived from the unit 150 and the hyperspectral distribution characteristic representative value collected using the unmanned aerial vehicle 110.

한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서 포장상태지수를 가시화하여 포장 덧씌우기 우선순위를 선정하는 것을 나타내는 도면이다.On the other hand, Figure 9 is a diagram showing the selection of the packaging overlay index by visualizing the packaging state index in the packaging state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템에서, 포장상태지수(PCI) 가시화부(170)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 도로 포장면(200)의 포장상태지수(PCI)에 따라 다수의 도로 포장면(200)에 대한 포장 덧씌우기 우선순위를 결정할 수 있도록 상기 포장상태지수(PCI)를 가시화하여 표시한다.In the pavement index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the embodiment of the present invention, the pavement index (PCI) visualization unit 170, as shown in Figure 9, the road pavement surface The paved state index (PCI) is visualized and displayed to determine the paving priority of the plurality of road pavement surfaces 200 according to the paved state index (PCI) of the 200.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템의 경우, 무인비행체를 활용하여 도로 포장면을 조삼함으로써 기존 조사방식의 조사시간에 비해 1/15 정도가 소요되고, 또한, 무인비행체를 이용하여 다각화 및 고도화가 가능하다.As a result, in the case of the pavement index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to the embodiment of the present invention, by using the unmanned aerial vehicle, the road pavement surface is roughly 1/15 compared with the irradiation time of the conventional irradiation method. It takes a degree, and can also be diversified and advanced using an unmanned aerial vehicle.

[무인비행체에 탑재된 초분광 센서(120)를 활용한 포장상태지수 측정 방법][Method of Measuring Pavement State Index Using Hyperspectral Sensor 120 Mounted on Unmanned Aerial Vehicle]

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법의 동작흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a method of measuring a pavement state index using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

도10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법은, 먼저, 무인비행체(110) 상에 초분광 센서(120)를 탑재한다(S110).Referring to FIG. 10, a pavement state index measurement method using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention, first, the hyperspectral sensor 120 is mounted on the unmanned aerial vehicle 110 ( S110).

다음으로, 상기 무인비행체(110)의 비행궤도를 따라 상기 초분광 센서(120)가 도로 포장면(200)을 촬영하여 초분광 데이터를 획득한다(S120). 이때, 상기 초분광 센서(120)가 획득하는 초분광 데이터는 연속적이고 좁은 파장영역으로 수십에서 수백 개의 분광밴드를 갖는 영상일 수 있다.Next, the hyperspectral sensor 120 photographs the pavement surface 200 along the flight trajectory of the unmanned aerial vehicle 110 to obtain hyperspectral data (S120). In this case, the hyperspectral data acquired by the hyperspectral sensor 120 may be an image having tens to hundreds of spectral bands in a continuous narrow wavelength region.

다음으로, 관리자 단말이 상기 무인비행체(110)로부터 상기 초분광 데이터를 수집한다(S130).Next, a manager terminal collects the hyperspectral data from the unmanned aerial vehicle 110 (S130).

다음으로, 상기 초분광 데이터의 분광분포특성 대푯값을 선정한다(S140). 예를 들면, 400∼500㎚와 800∼900㎚ 및/또는 2100∼2200㎚와 2300∼2400㎚의 초분광 파장대역 반사율의 비율을 활용하여 도로 포장면(200)의 분광분포특성 대푯값을 선정할 수 있다.Next, the spectral distribution characteristic representative value of the hyperspectral data is selected (S140). For example, the spectral distribution characteristic representative value of the road pavement 200 can be selected using the ratio of the ultra-spectral wavelength band reflectance of 400 to 500 nm and 800 to 900 nm and / or 2100 to 2200 nm and 2300 to 2400 nm. Can be.

다음으로, 포장상태지수(PCI) 및 분광분포특성 대푯값에 대한 상관모형인 회귀식을 도출한다(S150). 구체적으로, 상기 선정된 분광분포특성 대푯값과 포장상태지수 기준값과의 산포도(plotting)를 작성하고, 상기 산포도에 따라 포장상태지수(PCI)를 종속변수(y)로 하고, 무인비행체(110)를 활용하여 측정한 분광분포특성 대푯값을 독립변수(x)로 하는 상관분석을 통해 상관모형인 회귀식을 도출하고, 여기서, 상기 포장상태지수 기준값은 노면조사차량 및 인력식 조사를 통해 얻은 값일 수 있다.Next, a regression equation which is a correlation model for the pavement state index (PCI) and the spectral distribution characteristic representative value is derived (S150). Specifically, plotting a plot between the selected spectral distribution characteristic representative value and the pavement state index reference value is made, and the pavement state index (PCI) is set as the dependent variable (y) according to the scatter plot, and the unmanned aerial vehicle 110 is used. The regression equation, which is a correlation model, is derived through a correlation analysis using the spectral distribution characteristic representative value measured as an independent variable (x), wherein the pavement index reference value may be a value obtained through a road survey vehicle and a manpower survey. .

다음으로, 상기 도출한 회귀식과 상기 무인비행체(110)를 활용하여 수집한 초분광 분포특성 대푯값으로부터 포장상태지수(PCI)를 추정한다(S160).Next, the pavement state index (PCI) is estimated from the hyperspectral distribution characteristic representative value collected by using the derived regression equation and the unmanned aerial vehicle 110 (S160).

다음으로, 상기 도로 포장면(200)의 포장 덧씌우기 우선순위를 결정하도록 상기 포장상태지수(PCI)를 가시화하여 표시한다(S170).Next, the paved state index (PCI) is visualized and displayed to determine the priority of the pavement of the road pavement surface 200 (S170).

이에 따라, 상기 무인비행체(110)에 탑재된 초분광 센서(120)를 통해 전체 차로에 대한 도로 포장면(200)의 노후화 상태를 한 번에 조사하고, 상기 추정된 포장상태지수(PCI)에 따라 도로 포장면(200)의 노후화 상태를 파악할 수 있다.Accordingly, the aging state of the pavement surface 200 for the entire lane is examined at one time through the hyperspectral sensor 120 mounted on the unmanned aerial vehicle 110, and the estimated pavement state index (PCI) is examined. Accordingly, it is possible to grasp the aging state of the road pavement surface 200.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 무인비행체인 드론에 초분광 센서(Hyper-Spectral Sensor)를 탑재하여 도로 포장면의 초분광 데이터를 획득하고, 이러한 초분광 데이터의 분포특성을 분석하여 도로 포장면의 포장상태지수(Pavement Condition Index: PCI)를 측정함으로써 도로 포장면의 노후화 상태를 단시간에 조사할 수 있고, 또한, 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용하여 다수의 도로 포장면의 노후화 상태를 조사함으로써 도로 포장면의 덧씌우기 우선순위를 결정할 수 있다.As a result, according to an embodiment of the present invention, a hyperspectral sensor is mounted on a drone that is an unmanned aerial vehicle to obtain hyperspectral data on a pavement surface, and the distribution characteristics of the hyperspectral data are analyzed to make a pavement. By measuring the Pavement Condition Index (PCI) of the surface, it is possible to investigate the aging condition of the road pavement surface in a short time, and also use the ultra-spectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle. We can determine the priority of overlaying road pavement by examining.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템 및 그 방법은 무인비행체(110)인 드론을 활용한 1차 조사(광역/단기간)를 실시한 후, 후속적으로, 20∼40% 정도의 정밀조사가 필요한 구간만 도로 포장면 조사차량을 이용하여 정밀조사를 수행하기 때문에 포장 조사의 효율성을 극대화 할 수 있고, 또한, 기운영중인 도로 순찰, 제보 등 기존의 포트홀 발생현황 파악체계를 대체하거나 보완하는 방식으로 적용할 수도 있다.On the other hand, pavement state index measurement system and method using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention after performing the first irradiation (wide / short term) using the drone of the unmanned aerial vehicle (110) Subsequently, only the sections requiring 20-40% of detailed surveys can be carried out using road pavement survey vehicles to maximize the efficiency of pavement surveys. It can also be applied in a way that replaces or complements the existing porthole occurrence status identification system.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

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

100: 포장상태지수 측정 시스템 200: 도로 포장면
110: 무인비행체(드론)
120: 초분광 센서(Hyper Spectral Sensor)
130: 초분광 데이터 수집부
140: 분광분포특성 대푯값 선정부
150: 상관모형 구축부
160: 포장상태지수(PCI) 추정부
170: 포장상태지수(PCI) 가시화부
180: 무인비행체 비행 및 조종 단말
111: 무선통신모듈 112: 제어부
113: 메모리 114: 비행유닛
115: 배터리
151:분광분포 산포도 작성부 152: 데이터베이스(DB)
153: 상관모형 도출부
100: pavement index measurement system 200: pavement surface
110: drone
120: Hyper Spectral Sensor
130: hyperspectral data collection unit
140: spectral distribution characteristic representative value selection unit
150: correlation model construction unit
160: PIC estimation unit
170: Packaging State Index (PCI) Visualization
180: drone flight and control terminal
111: wireless communication module 112: control unit
113: memory 114: flight unit
115: battery
151: Spectral distribution scatter plot creation unit 152: Database (DB)
153: correlation model derivation unit

Claims (14)

초분광 센서(120)가 도로 포장면(200)을 촬영할 수 있도록 비행궤도를 따라 도로 포장면(200)에 접근하도록 비행하는 무인비행체(110);
상기 도로 포장면(200)에 대한 초분광 데이터를 획득할 수 있도록 상기 무인비행체(110)에 탑재되어 도로 포장면(200)을 촬영하는 초분광 센서(Hyper Spectral Sensor: 120);
상기 무인비행체(110)에 탑재된 초분광 센서(120)가 촬영한 초분광 데이터를 수집하는 초분광 데이터 수집부(130);
상기 초분광 데이터 수집부(130)가 수집한 초분광 데이터로부터 초분광 파장대역 반사율의 비율에 따라 상기 도로 포장면(200)의 분광분포특성 대푯값을 선정하는 분광분포특성 대푯값 선정부(140);
상기 선정된 분광분포특성 대푯값과 포장상태지수 기준값과의 산포도(plotting)를 작성하고, 상관모형인 회귀식을 도출하는 상관모형 구축부(150); 및
상기 상관모형 구축부(150)에서 도출한 회귀식과 상기 무인비행체(110)를 활용하여 수집한 초분광 분포특성 대푯값을 이용하여 포장상태지수(PCI)를 추정하는 포장상태지수 추정부(160)를 포함하되,
상기 무인비행체(110)에 탑재된 초분광 센서(120)를 통해 전체 차로에 대한 도로 포장면(200)의 노후화 상태를 한 번에 조사하고, 상기 추정된 포장상태지수(PCI)에 따라 도로 포장면(200)의 노후화 상태를 파악하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템.
An unmanned aerial vehicle 110 that flies to approach the pavement surface 200 along the flight trajectory so that the hyperspectral sensor 120 may photograph the pavement surface 200;
A hyperspectral sensor (120) mounted on the unmanned aerial vehicle 110 to acquire hyperspectral data on the pavement surface 200 and photographing the pavement surface 200;
A hyperspectral data collector 130 for collecting hyperspectral data captured by the hyperspectral sensor 120 mounted on the unmanned aerial vehicle 110;
A spectral distribution characteristic representative value selecting unit (140) for selecting a spectral distribution characteristic representative value of the pavement surface (200) according to a ratio of hyperspectral wavelength band reflectivity from the hyperspectral data collected by the hyperspectral data collection unit (130);
A correlation model construction unit 150 for preparing a scatter plot between the selected spectral distribution characteristic representative value and the pavement state index reference value and deriving a regression equation that is a correlation model; And
The pavement state index estimator 160 estimates the pavement state index (PCI) using the regression equation derived from the correlation model construction unit 150 and the hyperspectral distribution characteristic representative value collected using the unmanned aerial vehicle 110. Including,
The super-spectral sensor 120 mounted on the unmanned aerial vehicle 110 examines the aging state of the road pavement surface 200 for the entire lane at one time, and paves the road according to the estimated pavement state index (PCI). Pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle, characterized in that to determine the aging state of the surface (200).
제1항에 있어서,
상기 초분광 센서(120)가 획득하는 초분광 데이터는 연속적이고 좁은 파장영역으로 수십에서 수백 개의 분광밴드를 갖는 영상인 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템.
The method of claim 1,
The hyperspectral data acquired by the hyperspectral sensor 120 is a continuous and narrow wavelength region, and the pavement state index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, characterized in that the image having tens to hundreds of spectral bands. .
제1항에 있어서,
상기 분광분포특성 대푯값 선정부(140)는 400∼500㎚와 800∼900㎚ 및/또는 2100∼2200㎚와 2300∼2400㎚의 초분광 파장대역 반사율의 비율을 활용하여 도로 포장면(200)의 분광분포특성 대푯값을 선정하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템.
The method of claim 1,
The spectral distribution characteristic representative value selecting unit 140 utilizes a ratio of the ultra-spectral wavelength band reflectances of 400 to 500 nm and 800 to 900 nm and / or 2100 to 2200 nm and 2300 to 2400 nm. Pavement condition index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle, characterized in that the representative value of the spectral distribution characteristic is selected.
제1항에 있어서, 상기 상관모형 구축부(150)는,
상기 분광분포특성 대푯값 선정부(140)에서 선정된 분광분포특성 대푯값과 포장상태지수 기준값과의 산포도(plotting)를 작성하는 분광분포 산포도 작성부(151);
상기 포장상태지수(PCI) 측정값과 분광분포특성 대푯값을 저장하는 데이터베이스(DB: 152); 및
상기 분광분포 산포도 작성부(151)가 작성한 산포도에 따라 포장상태지수(PCI)를 종속변수(y)로 하고, 무인비행체(110)를 활용하여 측정한 분광분포특성 대푯값을 독립변수(x)로 하는 상관분석을 통해 상관모형인 회귀식을 도출하는 상관모형 도출부(153)를 포함하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템.
The method of claim 1, wherein the correlation model construction unit 150,
A spectral distribution scatter plot preparation unit 151 for preparing a scatter plot between the spectral distribution characteristic representative value selected by the spectral distribution characteristic representative value selecting unit 140 and the pavement state index reference value;
A database (DB) 152 for storing the PCI value and the spectral distribution characteristic representative value; And
According to the scatter plot prepared by the spectral distribution scatter plotter 151, the pavement state index (PCI) is a dependent variable (y), and the spectral distribution characteristic representative value measured by using the unmanned aerial vehicle (110) as an independent variable (x). Pavement condition index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle including a correlation model derivation unit 153 for deriving a regression equation that is a correlation model through a correlation analysis.
제4항에 있어서,
상기 분광분포 산포도 작성부(151)에서 포장상태지수 기준값은 노면조사차량 및 인력식 조사를 통해 얻은 값인 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템.
The method of claim 4, wherein
The pavement state index reference value in the spectral distribution scatter plot creation unit 151 is a pavement state index measurement system using a super-spectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, characterized in that the value obtained through a road survey vehicle and manpower survey.
제1항에 있어서,
상기 도로 포장면(200)의 포장상태지수(PCI)에 따라 다수의 도로 포장면(200)에 대한 포장 덧씌우기 우선순위를 결정할 수 있도록 상기 포장상태지수(PCI)를 가시화하여 표시하는 포장상태지수(PCI) 가시화부(170)를 추가로 포함하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템.
The method of claim 1,
Pavement state index to visualize and display the pavement state index (PCI) to determine the priority of pavement over the plurality of road pavement surface 200 according to the pavement state index (PCI) of the road pavement surface (200) (PCI) Pavement index measurement system using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle further including a visualization unit 170.
제1항에 있어서,
상기 무인비행체(110)의 출동과 복귀, 비행, 충전, 도로 포장면 인식 및 도로 포장면 영상 촬영을 원격지시하는 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)을 추가로 포함하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템.
The method of claim 1,
Ultra-spectral mounted on an unmanned aerial vehicle further including an unmanned aerial vehicle flying and steering terminal 180 for remotely instructing the return and flight of the unmanned aerial vehicle, flight, charging, road pavement recognition and road pavement image recording. Pavement index measurement system using sensors.
제7항에 있어서, 상기 무인비행체(110)는,
상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)로부터 원격 제어신호를 수신하고, 상기 초분광 센서(120)에 의해 촬영된 초분광 데이터를 전송하는 무선통신모듈(111);
상기 무선통신모듈(111)을 통해 수신된 원격 제어신호에 따라 비행 유닛(114)을 제어하고, 상기 초분광 센서(120)의 구동을 제어하며, 상기 초분광 센서(120)로부터 촬영된 초분광 데이터를 상기 무선통신모듈(111)을 통해 전송하는 것을 제어하는 제어부(112);
상기 초분광 센서(120)에 의해 촬영된 도로 포장면(200)에 대한 초분광 데이터를 저장하는 메모리(113);
상기 무인비행체 비행 및 조종 단말(180)로 전송된 원격 제어신호에 따라 상기 무인비행체(110)를 비행시키도록 상기 제어부(112)의 제어에 따라 구동되는 비행 유닛(114); 및
상기 무선통신모듈(111), 제어부(112), 메모리(113), 비행 유닛(114) 및 초분광 센서(120)에 전원을 공급하는 배터리(145)를 포함하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 시스템.
The method of claim 7, wherein the unmanned aerial vehicle 110,
A wireless communication module 111 for receiving a remote control signal from the unmanned aerial vehicle flight and control terminal 180 and transmitting hyperspectral data captured by the hyperspectral sensor 120;
Controls the flight unit 114 according to the remote control signal received through the wireless communication module 111, controls the driving of the hyperspectral sensor 120, and hyperspectral photographed from the hyperspectral sensor 120 A control unit 112 for controlling data transmission through the wireless communication module 111;
A memory 113 for storing hyperspectral data on the pavement surface 200 photographed by the hyperspectral sensor 120;
A flight unit 114 driven under the control of the control unit 112 to fly the unmanned aerial vehicle 110 according to the remote control signal transmitted to the unmanned aerial vehicle flight and the steering terminal 180; And
A hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle including a battery 145 for supplying power to the wireless communication module 111, the controller 112, the memory 113, the flight unit 114, and the hyperspectral sensor 120. Pavement Index Index System
a) 무인비행체(110) 상에 초분광 센서(120)를 탑재하는 단계;
b) 상기 무인비행체(110)의 비행궤도를 따라 상기 초분광 센서(120)가 도로 포장면(200)을 촬영하여 초분광 데이터를 획득하는 단계;
c) 관리자 단말이 상기 무인비행체(110)로부터 상기 초분광 데이터를 수집하는 단계;
d) 상기 초분광 데이터의 분광분포특성 대푯값을 선정하는 단계;
e) 포장상태지수(PCI) 및 분광분포특성 대푯값에 대한 상관모형인 회귀식을 도출하는 단계; 및
f) 상기 도출한 회귀식과 상기 무인비행체(110)를 활용하여 수집한 초분광 분포특성 대푯값으로부터 포장상태지수(PCI)를 추정하는 단계를 포함하되,
상기 무인비행체(110)에 탑재된 초분광 센서(120)를 통해 전체 차로에 대한 도로 포장면(200)의 노후화 상태를 한 번에 조사하고, 상기 추정된 포장상태지수(PCI)에 따라 도로 포장면(200)의 노후화 상태를 파악하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법.
a) mounting the hyperspectral sensor 120 on the unmanned aerial vehicle 110;
b) acquiring hyperspectral data by photographing the pavement surface 200 by the hyperspectral sensor 120 along the flight trajectory of the unmanned aerial vehicle 110;
c) collecting, by a manager terminal, the hyperspectral data from the unmanned aerial vehicle (110);
d) selecting a representative value of the spectral distribution characteristic of the hyperspectral data;
e) deriving a regression equation that is a correlation model for the PIC and spectral distribution characteristic representative value; And
f) estimating a pavement state index (PCI) from the hyperspectral distribution characteristic representative value collected using the derived regression equation and the unmanned aerial vehicle 110,
The super-spectral sensor 120 mounted on the unmanned aerial vehicle 110 examines the aging state of the road pavement surface 200 for the entire lane at one time, and paves the road according to the estimated pavement state index (PCI). Pavement state index measurement method using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle, characterized in that to grasp the aging state of the surface (200).
제9항에 있어서,
상기 b) 단계에서 초분광 센서(120)가 획득하는 초분광 데이터는 연속적이고 좁은 파장영역으로 수십에서 수백 개의 분광밴드를 갖는 영상인 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법.
The method of claim 9,
The hyperspectral data acquired by the hyperspectral sensor 120 in step b) is an image having a spectral band of several tens to hundreds of spectral bands in a continuous and narrow wavelength range. State index measurement method.
제9항에 있어서,
상기 d) 단계에서 400∼500㎚와 800∼900㎚ 및/또는 2100∼2200㎚와 2300∼2400㎚의 초분광 파장대역 반사율의 비율을 활용하여 도로 포장면(200)의 분광분포특성 대푯값을 선정하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법.
The method of claim 9,
In step d), the spectral distribution characteristic representative value of the pavement surface 200 is selected by using the ratio of the ultra-spectral wavelength band reflectance of 400 to 500 nm and 800 to 900 nm and / or 2100 to 2200 nm and 2300 to 2400 nm. Pavement condition index measurement method using a hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle.
제9항에 있어서,
상기 e) 단계에서, 상기 선정된 분광분포특성 대푯값과 포장상태지수 기준값과의 산포도(plotting)를 작성하고, 상기 산포도에 따라 포장상태지수(PCI)를 종속변수(y)로 하고, 무인비행체(110)를 활용하여 측정한 분광분포특성 대푯값을 독립변수(x)로 하는 상관분석을 통해 상관모형인 회귀식을 도출하는 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법.
The method of claim 9,
In step e), a plot of the selected spectral distribution characteristic representative value and the pavement state index reference value is prepared, and the pavement state index (PCI) is defined as the dependent variable (y) according to the scattering plot, and the unmanned aerial vehicle ( Pavement condition index measurement using hyperspectral sensor mounted on an unmanned aerial vehicle, characterized by deriving a regression equation, which is a correlation model, through correlation analysis using the spectral distribution characteristic representative value measured using 110) as an independent variable (x). Way.
제12항에 있어서,
상기 포장상태지수 기준값은 노면조사차량 및 인력식 조사를 통해 얻은 값인 것을 특징으로 하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법.
The method of claim 12,
The pavement state index reference value is a pavement state index measurement method using a hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle, characterized in that the value obtained through the road survey vehicle and manpower survey.
제9항에 있어서,
g) 상기 도로 포장면(200)의 포장 덧씌우기 우선순위를 결정하도록 상기 포장상태지수(PCI)를 가시화하여 표시하는 단계를 추가로 포함하는 무인비행체에 탑재된 초분광 센서를 활용한 포장상태지수 측정 방법.
The method of claim 9,
g) pavement state index using the hyperspectral sensor mounted on the unmanned aerial vehicle further comprising the step of visualizing and displaying the pavement state index (PCI) to determine the priority of the pavement of the road pavement surface 200; How to measure.
KR1020180084478A 2018-07-20 2018-07-20 Pavement condition index (pci) detection system using hyper-spectral sensor mounted on unmanned air vehicle KR102119242B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180084478A KR102119242B1 (en) 2018-07-20 2018-07-20 Pavement condition index (pci) detection system using hyper-spectral sensor mounted on unmanned air vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180084478A KR102119242B1 (en) 2018-07-20 2018-07-20 Pavement condition index (pci) detection system using hyper-spectral sensor mounted on unmanned air vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200009726A true KR20200009726A (en) 2020-01-30
KR102119242B1 KR102119242B1 (en) 2020-06-04

Family

ID=69321720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180084478A KR102119242B1 (en) 2018-07-20 2018-07-20 Pavement condition index (pci) detection system using hyper-spectral sensor mounted on unmanned air vehicle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102119242B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102427308B1 (en) * 2021-10-29 2022-08-01 한국건설기술연구원 Present serviceability evaluating system for road pavement using spectral data, and method for the same
US11756006B2 (en) * 2020-05-07 2023-09-12 Bye UAS LLC Airport pavement condition assessment methods and apparatuses

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100298601B1 (en) 1999-02-25 2001-09-22 정숭렬 Crack Detection and analyzing system of pavements
KR100333781B1 (en) 2000-01-03 2002-04-25 정숭렬 Automatic Transverse and longitudinal Road Profile Surveying System
KR101339399B1 (en) 2011-11-28 2013-12-09 한국공항공사 Apparatus and method for providing pavement condition information about pavement installation of airport
KR101394244B1 (en) 2013-12-12 2014-05-14 한국건설기술연구원 Multi image acquisition apparatus, and probe car-based system for sensing road surface condition automatically using the same
KR101619836B1 (en) 2016-02-05 2016-05-11 (주)아세아항측 Hyperspectral Remote monitoring system using drone
KR101636650B1 (en) 2015-05-04 2016-07-05 인하대학교 산학협력단 Apparatus for airport concrete pavement condition index analysis and Method for airport concrete pavement condition index analysis using the same
KR101705346B1 (en) * 2016-10-05 2017-02-13 주식회사 지오스토리 Hyperspectral image analysis system with spectral library
KR101812566B1 (en) 2016-08-26 2018-01-31 연세대학교 산학협력단 Method and system for predicting damage risk of road pavement
KR101863123B1 (en) * 2017-02-15 2018-06-01 한국건설기술연구원 System for mapping river water-bloom map using automatic driving unmanned air vehicle and unmanned floating body of moving type
JP2018100930A (en) * 2016-12-21 2018-06-28 株式会社トプコン Position specification device, position specification method, and program

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100298601B1 (en) 1999-02-25 2001-09-22 정숭렬 Crack Detection and analyzing system of pavements
KR100333781B1 (en) 2000-01-03 2002-04-25 정숭렬 Automatic Transverse and longitudinal Road Profile Surveying System
KR101339399B1 (en) 2011-11-28 2013-12-09 한국공항공사 Apparatus and method for providing pavement condition information about pavement installation of airport
KR101394244B1 (en) 2013-12-12 2014-05-14 한국건설기술연구원 Multi image acquisition apparatus, and probe car-based system for sensing road surface condition automatically using the same
KR101636650B1 (en) 2015-05-04 2016-07-05 인하대학교 산학협력단 Apparatus for airport concrete pavement condition index analysis and Method for airport concrete pavement condition index analysis using the same
KR101619836B1 (en) 2016-02-05 2016-05-11 (주)아세아항측 Hyperspectral Remote monitoring system using drone
KR101812566B1 (en) 2016-08-26 2018-01-31 연세대학교 산학협력단 Method and system for predicting damage risk of road pavement
KR101705346B1 (en) * 2016-10-05 2017-02-13 주식회사 지오스토리 Hyperspectral image analysis system with spectral library
JP2018100930A (en) * 2016-12-21 2018-06-28 株式会社トプコン Position specification device, position specification method, and program
KR101863123B1 (en) * 2017-02-15 2018-06-01 한국건설기술연구원 System for mapping river water-bloom map using automatic driving unmanned air vehicle and unmanned floating body of moving type

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Martin Herold 외 1, ‘Spectral characteristics of asphalt road aging and deterioration: implications for remote-sensing applications’ (Optical Society of America, 2005.07.10.) pp 4327~4334.* *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11756006B2 (en) * 2020-05-07 2023-09-12 Bye UAS LLC Airport pavement condition assessment methods and apparatuses
KR102427308B1 (en) * 2021-10-29 2022-08-01 한국건설기술연구원 Present serviceability evaluating system for road pavement using spectral data, and method for the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102119242B1 (en) 2020-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10480939B2 (en) High speed stereoscopic pavement surface scanning system and method
Omar et al. Remote sensing of concrete bridge decks using unmanned aerial vehicle infrared thermography
CA2986829C (en) A method of determining the quality of a newly produced asphalt pavement
CN105951569B (en) Independently detect robot system and detection method in crawler type road face
US20160292518A1 (en) Method and apparatus for monitoring changes in road surface condition
KR102167291B1 (en) System and method for providing road status information
US10866318B2 (en) Remote scanning and detection apparatus and method
CN102182137A (en) Pavement defect detection system and method
US20060114477A1 (en) System for determining the configuration of obscured structure by employing phase profilometry and method of use therefor
JP6261797B1 (en) Pavement damage diagnosis method
KR20190140175A (en) System for measuring displacement of slope face using synthetic aperture radar (sar) sensor mounted on unmanned air vehicle, and method for the same
KR20200009726A (en) Pavement condition index (pci) detection system using hyper-spectral sensor mounted on unmanned air vehicle, and method for the same
US20160223513A1 (en) Repeatable and comparable inspeciton of concrete joints
US11756006B2 (en) Airport pavement condition assessment methods and apparatuses
US20220373473A1 (en) Surface defect monitoring system
CA3211954A1 (en) System and method for automatic monitoring of pavement condition
KR102427308B1 (en) Present serviceability evaluating system for road pavement using spectral data, and method for the same
KR20200007165A (en) Pot-hole detection system using vision sensor mounted on unmanned air vehicle, and method for the same
KR102167292B1 (en) Apparatus and method for providing road status information
Talbot et al. A review of sensors, sensor-platforms and methods used in 3D modelling of soil displacement after timber harvesting
Shaghlil et al. Automating highway infrastructure maintenance using unmanned aerial vehicles
Miraliakbari et al. Development of a multi-sensor system for road condition mapping
Mulry et al. Automated pavement condition assessment using laser crack measurement system (LCMS) on airfield pavements in Ireland
KR101011386B1 (en) Method for analysis cctv image of pipe route inner surface and system thereof
CA3066752A1 (en) High speed stereoscopic pavement surface scanning system and method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)