KR20200013148A - Method, system and computer program for providing defect analysis service of concrete structure - Google Patents

Method, system and computer program for providing defect analysis service of concrete structure Download PDF

Info

Publication number
KR20200013148A
KR20200013148A KR1020180083221A KR20180083221A KR20200013148A KR 20200013148 A KR20200013148 A KR 20200013148A KR 1020180083221 A KR1020180083221 A KR 1020180083221A KR 20180083221 A KR20180083221 A KR 20180083221A KR 20200013148 A KR20200013148 A KR 20200013148A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
defect
image
concrete structure
query image
crack
Prior art date
Application number
KR1020180083221A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102121958B1 (en
Inventor
홍사장
박신전
지기환
이상원
이현석
Original Assignee
주식회사 케이엠티엘
홍사장
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 주식회사 케이엠티엘, 홍사장 filed Critical 주식회사 케이엠티엘
Priority to KR1020180083221A priority Critical patent/KR102121958B1/en
Publication of KR20200013148A publication Critical patent/KR20200013148A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102121958B1 publication Critical patent/KR102121958B1/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
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • 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
    • G01N33/38Concrete; ceramics; glass; bricks
    • G01N33/383Concrete, cement
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004Industrial image inspection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/10Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11Region-based segmentation
    • 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
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8887Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20081Training; Learning
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20084Artificial neural networks [ANN]

Abstract

The present invention relates to a method, system and computer program for providing a concrete structure defect analysis service. The method for providing a concrete structure defect analysis service includes the following steps: receiving a concrete structure image from a first terminal as a query image; extracting at least one defective area estimated to have a crack or defect from the query image by applying the query image to a pre-learned defective area detection model; creating defect information by identifying a cracked or defective part of the defective area by pixel; and transmitting the defect information to at least one second terminal. The pre-learned defective area detection model is learned based on a plurality of concrete structure images, a bounding box including a cracked or defective part in the concrete structure images and a label indicating the characteristics of the bounding box. According to the present invention, since an artificial neural network improved more than before is used, a crack and a defect in a concrete structure can be more quickly and accurately extracted, and various defects such as delamination, exfoliation, leakage, rebar exposure and the like can be extracted.

Description

콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램{METHOD, SYSTEM AND COMPUTER PROGRAM FOR PROVIDING DEFECT ANALYSIS SERVICE OF CONCRETE STRUCTURE}METHOOD, SYSTEM AND COMPUTER PROGRAM FOR PROVIDING DEFECT ANALYSIS SERVICE OF CONCRETE STRUCTURE}

본 발명은 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로, 보다 자세하게는 클라우드를 기반으로 콘크리트 구조물의 결함 및 손상을 자동으로 추출 및 분석할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method, a system and a computer program for providing a concrete structure defect analysis service, and more particularly, to a method and a system capable of automatically extracting and analyzing defects and damages of a concrete structure based on a cloud.

고도 성장기에 건설된 노후 시설물이 폭증하면서, 안전 관리 강화의 중요성이 높아지고 있으며, 최근에는 시설물 안전과 유지 관리 위주로 건설 산업의 패러다임이 급격히 변화하고 있다. Due to the explosion of old facilities built during the high growth period, the importance of strengthening safety management is increasing, and recently, the paradigm of the construction industry is changing rapidly with the focus on facility safety and maintenance.

특히, 건축 및 토목 시설물의 붕괴는 큰 인명피해를 가져올 수 있는 바, 건축 및 토목 시설물의 붕괴를 사전에 감지하고 안전성을 확보하기 위해 주기적으로 시설물의 균열, 손상, 파손 등의 구조적 결함을 조사 및 평가하는 사전점검의 중요성이 크게 대두되고 있다. In particular, the collapse of construction and civil engineering facilities can cause great casualties. In order to detect the collapse of construction and civil engineering facilities in advance and to ensure safety, structural defects such as cracks, damages, and breakdowns of facilities are periodically investigated and The importance of pre-assessment of evaluation is emerging.

특히 건축 및 토목 시설물의 대부분을 구성하고 있는 콘크리트 구조물은 재료적 특성, 시공시 결함, 과도 하중 및 외부 환경의 영향으로 인해 균열로 대표되는 구조적 결함이 공용 중 지속적으로 발생하며, 시간 경과에 따른 균열 증대와 후속 균열 발생으로 구조 안전성, 사용성 및 내구성이 크게 저하되어 구조물의 붕괴를 초래할 수 있다. In particular, concrete structures that make up most of construction and civil engineering facilities have structural defects represented by cracks due to material characteristics, defects in construction, transient loads, and external environment. Increasing and subsequent cracking can significantly reduce structural safety, usability and durability resulting in collapse of the structure.

이러한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 점검자의 육안에 의존하여 시설물의 균열 등 결함 정보를 포함한 외관 상태를 임시적으로 기록하고, 이후 내업을 통해 수작업으로 외관조사망도를 작성하는 방식으로 콘크리트 구조물의 안전진단이 이루어졌으며, 이를 토대로 보수 공법 및 시기가 결정되었다. 이러한 육안 조사에 의한 시설물의 상태 평가는 많은 시간과 인력이 소요되고, 조사 데이터의 객관성 및 신뢰성이 보장되지 않는다는 문제가 있다. In order to solve this problem, conventionally, the appearance status including defect information such as cracks of facilities is temporarily recorded depending on the naked eye of the inspector, and the safety diagnosis of the concrete structure is then made by manually drawing the exterior inspection network through the visit. This was done, and the repair method and timing were decided based on this. Evaluating the condition of the facility by visual inspection takes a lot of time and manpower, there is a problem that the objectivity and reliability of the survey data is not guaranteed.

육안 조사에 의한 시설물의 상태 평가의 문제점을 해결하기 위하여, 영상 처리 기술이 이용되어 왔으나, 균열과 유사한 특징(시공 이음부, 줄눈, 거미줄, 음각 등)을 균열로 인식함에 따라 균열 검출 및 균열정보 추출 정확도가 떨어져 여전히 추가적인 전문가 검토가 필요하다는 문제가 제기되어 왔다. In order to solve the problem of the condition evaluation of the facility by visual inspection, image processing technology has been used, but crack detection and crack information is recognized by recognizing crack-like features (construction joints, joints, spider webs, intaglio, etc.) as cracks. The problem has been raised that the extraction accuracy is poor and still requires further expert review.

최근에는 인공 신경망을 이용하여 균열을 인식하고자 하는 시도가 한국등록특허 제1772916호와 같이 국내외에서 이루어지고 있으나, 실제로 제한된 학습 이미지 데이터로 인해 실제 시설물의 다양한 환경을 반영하지 못하는 문제가 있다. 또한 균열 인식 처리 속도를 높이기 위해서는 우수한 컴퓨팅 환경의 조성이 필요한 바, 기술의 적용 및 사용화가 이루어지지 않는 실정이다. In recent years, attempts to recognize cracks using artificial neural networks have been made at home and abroad, such as Korean Patent No. 1772916, but there is a problem in that it cannot reflect various environments of actual facilities due to limited learning image data. In addition, in order to increase the speed of crack recognition processing, an excellent computing environment is required. Therefore, the application and use of the technology is not achieved.

또한, 균열 결함 이외에 박리, 탈락, 누수, 철근노출 등 다양한 결함으로 인한 구조물의 손상이 일어나는 바, 다양한 종류의 결함을 손쉽게 분석할 수 있는 서비스가 요구된다. In addition, damage to the structure due to various defects such as peeling, dropping, leaking, rebar exposure in addition to the crack defects, the service that can easily analyze various types of defects is required.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래 대비 개선된 인공 신경망을 사용하여, 콘크리트 구조물의 균열, 박리, 철근노출 등의 결함을 빠르게 추출할 수 있는 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a method for quickly extracting defects such as cracking, peeling, and rebar exposure of a concrete structure by using an artificial neural network improved compared to the conventional art.

또한 본 발명은 클라우드 컴퓨팅 기반 분석 시스템을 제공함으로써, 다양한 장소에서 수집되는 구조물 영상을 전송하는 것만으로 다수의 주체가 영상에 대한 분석 결과를 용이하게 확인하고, 구조물의 상태를 평가하기 위한 소프트웨어 및 시스템 도입 비용을 대폭 절감할 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention provides a cloud computing-based analysis system, a software and system for easily verifying the analysis results of the image and evaluate the state of the structure by a plurality of subjects simply by transmitting the structure image collected in various places Another aim is to enable significant reductions in the cost of introduction.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 서버가 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스를 제공하는 방법에 있어서, 제1 단말로부터 콘크리트 구조물 영상을 질의 영상으로 수신하는 단계, 상기 질의 영상을 기 학습된 결함 영역 검출 모델에 적용하여, 상기 질의 영상에서 균열 또는 결함이 존재할 것으로 추정되는 하나 이상의 결함 영역을 추출하는 단계, 상기 결함 영역에서 균열 또는 결함이 발생된 부분을 픽셀 단위로 식별하여 결함 정보를 생성하는 단계, 상기 결함 정보를 하나 이상의 제2 단말로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 결함 영역 검출 모델은 복수의 콘크리트 구조물 이미지, 상기 콘크리트 구조물 이미지 내에 균열 또는 결함이 발생된 부분을 포함하는 바운딩 박스, 및 상기 바운딩 박스의 특성을 나타내는 레이블을 이용하여 학습되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a method for providing a cloud-based concrete structure defect analysis service, the method comprising: receiving a concrete structure image as a query image from a first terminal, a defect region previously learned from the query image Extracting one or more defect regions in which the crack or defect is estimated to be present in the query image, and generating defect information by identifying, in a pixel unit, a portion in which the crack or defect has occurred in the query image; And transmitting the defect information to one or more second terminals, wherein the defect area detection model includes a plurality of concrete structure images, a bounding box including a portion where cracks or defects are generated in the concrete structure image, and the Use labels that indicate the characteristics of the bounding box. It is characterized by learning.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 종래 대비 개선된 인공 신경망을 사용하여, 콘크리트 구조물의 균열 결함을 보다 빠르고 정확하게 추출할 수 있으며, 박리, 박락, 누수, 철근노출 등 다양한 결함을 추출할 수 있다. According to the present invention as described above, using the artificial neural network improved compared to the conventional, it is possible to extract the crack defects of the concrete structure more quickly and accurately, it is possible to extract various defects, such as peeling, peeling, leaks, rebar exposure.

또한 본 발명에 의하면, 다양한 장소에서 수집되는 시설물 조사 영상을 전송하는 것만으로 다수의 주체가 영상에 대한 분석 결과를 용이하게 확인할 수 있으며, 각 관리 주체는 구조물의 균열 결함을 판단하기 위한 소프트웨어 및 시스템 도입 비용을 대폭 절감할 수 있다. In addition, according to the present invention, a plurality of subjects can easily check the analysis result of the image only by transmitting the facility survey image collected in various places, each management agent is a software and system for determining the crack defect of the structure The cost of introduction can be greatly reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함분석 서비스 제공 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버를 설명하기 위한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 결함 정보 생성부를 설명하기 위한 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 결함 정보 생성 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 결함 영역 검출 모델의 구조를 설명하기 위한 순서도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 결함 정보 생성 방법을 설명하기 위한 도면,
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 결함 정보 생성 서비스의 입력 데이터 및 출력 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view showing a cloud-based concrete structure defect analysis service providing system according to an embodiment of the present invention,
2 is a block diagram illustrating a server according to an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram illustrating a defect information generation unit according to an embodiment of the present invention;
4 is a flowchart illustrating a cloud-based concrete structure defect analysis service providing method according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart illustrating a method for generating defect information according to an embodiment of the present invention;
6 is a flowchart illustrating a structure of a defect area detection model according to an embodiment of the present invention;
7 is a view for explaining a method for generating defect information according to an embodiment of the present invention;
8 to 10 are diagrams for describing input data and output data of a defect information generation service according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용되며, 명세서 및 특허청구의 범위에 기재된 모든 조합은 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 그리고 다른 식으로 규정하지 않는 한, 단수에 대한 언급은 하나 이상을 포함할 수 있고, 단수 표현에 대한 언급은 또한 복수 표현을 포함할 수 있음이 이해되어야 한다. The above objects, features, and advantages will be described in detail with reference to the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in the drawings are used to indicate the same or similar components, all combinations described in the specification and claims may be combined in any way. And unless stated otherwise, reference to the singular may include one or more, and reference to the singular may also include the plural expression.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 시스템을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 시스템은 단말(100)과 서버(200)를 포함한다. 1 is a view showing a cloud-based concrete structure defect analysis service providing system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the concrete structure defect analysis service providing system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a terminal 100 and a server 200.

단말(100)은 콘크리트 구조물 영상을 수집하여 서버로 전송하는 전자 장치로, 유무선 네트워크를 통해 데이터를 송수신 하기 위한 유무선 통신 모듈을 포함하며, 영상의 수집, 전송, 편집, 표시 등을 제어하기 위한 컴퓨터 프로세서를 포함한다. 단말(100)로는 외부에서 촬영된 콘트리트 구조물 영상을 서버(200)로 전송하는 개인 컴퓨터(Personal Computer), 스마트폰, 태블릿 PC(100a)를 예로 들 수 있다. The terminal 100 is an electronic device that collects and transmits a concrete structure image to a server. The terminal 100 includes a wired and wireless communication module for transmitting and receiving data through a wired and wireless network, and a computer for controlling the collection, transmission, editing, and display of images. It includes a processor. Examples of the terminal 100 may include a personal computer, a smartphone, and a tablet PC 100a that transmits a concrete structure image photographed from the outside to the server 200.

또한, 단말(100)은 카메라 모듈을 포함하는 컴퓨팅 장치일 수 있다. 단말(100)의 다른 실시 예로는 직접 콘크리트 구조물 영상을 획득하여 서버(200)로 전송하는 드론, 조사 로봇, CCTV, 터널 스캐닝 장비, 하수관로 조사 장비, 일반 카메라 등이 있을 수 있다. In addition, the terminal 100 may be a computing device including a camera module. Other examples of the terminal 100 may include a drone, a survey robot, a CCTV, a tunnel scanning equipment, a sewer pipe survey equipment, a general camera, etc., which directly acquires an image of a concrete structure and transmits it to the server 200.

서버(200)은 제1 단말(100a, 100b, 100c)로부터 분석 대상 영상(질의 영상)을 수신하고, 질의 영상을 분석한 결과를 제2 단말(100d)로 전송한다. 여기서 제1 단말과 제2 단말은 동일한 단말일 수도 있고, 상이한 단말일 수도 있다. The server 200 receives an analysis target image (query image) from the first terminals 100a, 100b, and 100c, and transmits a result of analyzing the query image to the second terminal 100d. Here, the first terminal and the second terminal may be the same terminal or may be a different terminal.

질의 영상을 전송한 단말과 결함 정보를 수신하는 주체가 동일한 경우의 일 예로, 제1 단말(100a)은 제1 단말(100a)에 저장되어 있던 콘크리트 구조물 영상을 질의 영상으로 서버(200)에 전송하고, 서버(200)로부터 질의 영상에 대한 분석 결과(결함 정보)를 수신할 수 있다.As an example of the case where the terminal transmitting the query image and the subject receiving the defect information are the same, the first terminal 100a transmits the concrete structure image stored in the first terminal 100a to the server 200 as the query image. The server 200 may receive an analysis result (defect information) of the query image.

제1 단말과 제2 단말이 상이한 경우의 일 예로, 제1 단말(100b)이 드론과 같은 시설물 점검 장치인 경우, 드론(100b)은 촬영한 콘크리트 구조물 영상을 실시간 또는 촬영이 종료된 시점에 서버(200)로 전송할 수 있다. 그리고 서버(200)는 수신한 질의 영상에 대한 분석이 완료되면, 분석 결과를 기 등록된 하나 이상의 시설물 점검 기관의 단말(제2 단말)로 전송할 수 있다. As an example of the case where the first terminal and the second terminal are different, when the first terminal 100b is a facility checking apparatus such as a drone, the drone 100b may display a server in real time or at a time point at which the shooting ends. And transmit to 200. When the analysis of the received query image is completed, the server 200 may transmit the analysis result to a terminal (second terminal) of one or more facility inspection agencies that are registered.

분석 결과의 전송은 푸시 방식으로 제공될 수 있으며, 제2 단말이 웹 서버에 접속하여 분석 결과를 요청하면 서버가 요청에 대응하여 분석 결과를 전송하는 방식으로 제공될 수도 있다. The transmission of the analysis result may be provided by a push method, and when the second terminal accesses a web server to request an analysis result, the server may be provided by transmitting the analysis result in response to the request.

본 발명의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스는 클라우드를 기반으로 제공되는 서비스(Software as a Service)일 수 있으며, 따라서 단말에 콘크리트 구조물 결함 분석 응용 프로그램이 설치 및/또는 저장되어있지 않더라도, 단말은 웹 브라우저에서 인터넷을 통해 서버(200)가 공급하는 서비스에 액세스할 수 있다. The concrete structure defect analysis service of the present invention may be a service provided as a cloud (Software as a Service), so even if the concrete structure defect analysis application is not installed and / or stored in the terminal, the terminal in the web browser The service provided by the server 200 may be accessed through the Internet.

따라서 본 발명의 일 실시 예에 의한 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 컴퓨터 프로그램은 네트워크 기반으로 접근, 관리 및/또는 사용이 가능한 응용 프로그램인 것으로 이해될 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 중앙 서버(200)에서 활동을 관리, 유무선 네트워크 접속 가능한 단말(100)이 웹을 통해 응용 프로그램에 접근 가능하므로, 단말의 컴퓨팅 환경과 장소, 단말의 종류에 의해 서비스 이용이 제한되지 않는다는 장점이 있다. Therefore, it can be understood that the concrete structure defect analysis service providing computer program according to an embodiment of the present invention is an application program that can be accessed, managed, and / or used on a network basis. In addition, according to the present invention, since the terminal 100, which manages activities in the central server 200, can access the application program through the web, the use of the service is limited by the computing environment, place, and type of the terminal. There is an advantage that is not.

이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 의한 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 시스템에서의 서버(200)의 동작을 보다 자세히 살펴보기로 한다. Hereinafter, the operation of the server 200 in the concrete structure defect analysis service providing system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2를 참조하면, 서버(200)는 통신부(210), 이미지 처리부(230), 결함 영역 추출부(250), 결함 정보 생성부(270), 저장부(290)를 포함할 수 있다. 2, the server 200 may include a communication unit 210, an image processor 230, a defect area extractor 250, a defect information generator 270, and a storage unit 290.

통신부(210)는 유무선 네트워크를 통해 단말(100)과 데이터를 송수신하기 위한 통신 모듈을 포함한다. 통신부(210)는 제1 단말로부터 콘크리트 구조물 영상을 질의 영상으로 수신하고, 결함 정보를 제2 단말에 전송할 수 있다. 전술한 바와 같이 제1 단말과 제2 단말은 동일한 단말일 수도 있으나, 서로 상이한 단말일 수 있으며, 본 발명의 통신부(210)는 데이터 송수신 프로토콜 및 통신 방식에 의해 제한되지 아니한다. 질의 영상은 복수개의 프레임으로 이루어진 동영상일 수 있으며, 콘크리트 구조물을 촬영한 단일 또는 복수의 2차원/3차원 이미지일 수 있다. 또한 질의 영상은 콘크리트 구조물의 일부 또는 전체를 촬영한 것일 수 있다. 질의 영상이 동영상인 경우, 질의 영상은 이미지 처리부(230)로 전송되어 복수의 프레임을 이용하여 생성된 단일 이미지로 변환될 수 있다. The communication unit 210 includes a communication module for transmitting and receiving data with the terminal 100 through a wired or wireless network. The communication unit 210 may receive the concrete structure image as a query image from the first terminal and transmit defect information to the second terminal. As described above, the first terminal and the second terminal may be the same terminal, but may be different from each other, the communication unit 210 of the present invention is not limited by the data transmission and reception protocol and communication method. The query image may be a video including a plurality of frames, and may be a single or a plurality of 2D / 3D images of the concrete structure. In addition, the query image may be a part or the whole of the concrete structure. When the query image is a video, the query image may be transmitted to the image processor 230 and may be converted into a single image generated using a plurality of frames.

이미지 처리부(230)는 하나 이상의 제1 단말로부터 수신한 콘크리트 구조물 영상에서 복수개의 이미지를 추출하고, 복수개의 이미지를 접합하여 콘크리트 구조물의 전개 이미지를 생성한다. 이미지 처리부(230)는 통신부(210)가 수신한 질의 영상이 동영상이거나 복수개의 이미지인 경우, 동영상 또는 복수개의 이미지를 이용하여 단일 이미지를 생성할 수 있다. 따라서 만약 질의 영상이 2차원 단일 이미지라면, 통신부(210)는 수신한 단일 이미지를 이미지 처리부(230)로 전달하지 않고, 바로 결함 영역 추출부(250)로 전달할 수 있다. The image processor 230 extracts a plurality of images from the concrete structure image received from at least one first terminal, and generates a deployment image of the concrete structure by joining the plurality of images. When the query image received by the communication unit 210 is a video or a plurality of images, the image processor 230 may generate a single image using the video or the plurality of images. Therefore, if the query image is a two-dimensional single image, the communication unit 210 may transfer the received single image to the defect region extraction unit 250 directly without transferring the received single image to the image processing unit 230.

예를 들어, 콘크리트 교각의 결함을 분석하기 위하여 드론이 공중에서 콘크리트 교각을 촬영하고, 지상에서 스캐닝 장비를 이용하여 콘크리트 교각의 일부를 촬영하여 서버(200)로 전송하였다고 가정하자. 이미지 처리부(230)는 드론으로부터 수신한 촬영 영상과 스캐닝 장비로부터 수신한 촬영 영상에서 교각의 전개 이미지 생성을 위해 필요한 프레임을 추출할 수 있다. 그리고 추출한 프레임을 접합하여 교각의 전개 이미지를 생성할 수 있다. 또 다른 실시 예로 도 9에 도시된 바와 같이, 이미지 처리부(230)는 고화질 디지털 카메라로 촬영한 다수의 구조물 촬영 영상(A) 을 보정, 편집, 접합하여 원화상전개도(B)를 생성할 수 있다. For example, suppose that a drone photographed a concrete pier in the air and photographed a portion of the concrete pier using a scanning device from the ground in order to analyze a defect of the concrete pier and transmitted it to the server 200. The image processor 230 may extract a frame necessary for generating a developed image of the piers from the captured image received from the drone and the captured image received from the scanning device. Then, the extracted frame may be bonded to generate a developed image of the piers. As another embodiment, as shown in FIG. 9, the image processor 230 may generate an original image development degree B by correcting, editing, and bonding a plurality of structure photographed images A captured by a high definition digital camera. .

보다 자세하게, 이미지 처리부(230)는 다수의 촬영 영상을 수신하면, 영상을 보정하고, 보정된 영상을 정합하여 영상을 편집하고, 이미지를 추출하여 추출된 이미지를 접합하는 방식으로 원화상전개도를 생성할 수 있다. 이미지 처리부(230)는 다수의 영상의 시점과 종점 프레임을 동기화한 후에 이미지로 추출할 수 있다. In more detail, when the image processor 230 receives a plurality of captured images, the image processor 230 generates the original image development degree by correcting the images, editing the images by matching the corrected images, and extracting the images and joining the extracted images. can do. The image processor 230 may extract the images after synchronizing the start and end frames of the plurality of images.

동영상을 이용하여 원화상전개도를 생성하는 경우, 이미지 처리부(230)는 동영상의 프레임을 동기화하고, 원본영상(a)의 명도와 색상을 조정하고(b), 영상의 왜곡을 보정(c)한 후, 동영상을 자르고(d) 이미지를 추출하여 파일을 분할하고, 이미지를 접합하여 원화상전개도를 생성할 수 있다. 이미지 처리부(230)는 동영상 촬영 차량의 속도에 따라 화상의 번짐과 시간 간격이 다르므로, 접합된 영상을 최대한 좁은 범위로 잘라낸 후 많은 수의 이미지를 추출할 수 있다. 또한 영상에서 최대한 카메라 왜곡이 없는 부분을 잘라낸 후 추출한 이미지를 특징점 매칭을 통해 자동으로 최종 이미지 형태로 접합할 수 있다. 특징점 매칭은 다중 영상간 공통된 특징점을 특징 연산자, 예를 들어, SIFT, SURF, ORB 등을 이용하여 추출하거나, 이미지 상의 특징점 간 특징량의 유사성을 비교하여 연결된 이미지를 합성하는 식으로 이루어질 수 있다. When generating the original image development degree using the video, the image processor 230 synchronizes the frames of the video, adjusts the brightness and color of the original image (a), and corrects the distortion of the image (c). Afterwards, the moving image may be cut (d), the image may be extracted, the file may be divided, and the image may be joined to generate an original image development degree. Since the image processor 230 has different blurring and time intervals depending on the speed of the moving image photographing vehicle, the image processor 230 may extract a large number of images after cutting the joined image in the narrowest possible range. In addition, it is possible to automatically join the extracted image to the final image form through feature point matching after cutting out the portion where there is no camera distortion in the image. Feature point matching may be performed by extracting a common feature point between multiple images using a feature operator, for example, SIFT, SURF, ORB, or by synthesizing a linked image by comparing similarities of feature amounts between feature points on an image.

상술한 영상 정합 시, 이미지 처리부(230)는 각각의 프레임에서 이미지 특징점을 검출하고, 특징점을 매칭하는 방식으로 영상을 정합할 수 있는데, 본 발명의 일 실시 예에서 이러한 영상 처리는 병렬 컴퓨팅의 고속화 알고리즘을 활용하는 클라우드 컴퓨팅 특성을 활용하여 보다 빠르게 처리될 수 있다. In the above-described image registration, the image processor 230 may detect an image feature point in each frame and match the image by matching the feature points. In an embodiment of the present invention, the image processing speeds up parallel computing. It can be processed faster using cloud computing features that utilize algorithms.

이미지 처리부(230)는 생성된 전개 이미지를 결함 영역 추출부(250)로 전달하여, 결함 영역 추출부(250)가 전개 이미지에서 결함 영역을 추출할 수 있도록 한다. The image processor 230 transfers the generated development image to the defect area extraction unit 250 so that the defect area extraction unit 250 may extract the defect area from the development image.

결함 영역 추출부(250)는 질의 영상을 기 학습된 결함 영역 검출 모델에 적용하여, 질의 영상에서 균열 또는 결함이 존재할 것으로 추정되는 하나 이상의 결함 영역을 추출할 수 있다. 만일 결함 영역 추출부(250)에 입력된 영상이 이미지 처리부(230)에서 복수개의 이미지를 접합하여 생성된 전개 이미지인 경우, 결함 영역 추출부(250)는 전개 이미지를 결함 영역 검출 모델에 적용할 수 있다. The defect region extractor 250 may apply one or more defect regions to which a crack or defect is estimated in the query image by applying the query image to a previously trained defect region detection model. If the image input to the defect area extractor 250 is a developed image generated by joining a plurality of images by the image processor 230, the defect area extractor 250 may apply the developed image to the defect area detection model. Can be.

결함 영역 추출부(250)의 결함 영역 검출 모델은 복수의 콘크리트 구조물 이미지, 콘크리트 구조물 이미지 내에 균열 또는 결함이 발생된 부분을 포함하는 바운딩 박스, 및 바운딩 박스의 특성을 나타내는 레이블을 데이터 세트로 하여 학습될 수 있다. 데이터 세트는 학습용 데이터와 수렴 확인 및 정확도 성능 평가를 위한 검증용 데이터로 구분된다. 후술하겠지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 결함 영역 검출 모델은 각 기능에 따른 다수의 신경망을 포함하나, 위의 데이터 세트로 전체 모델이 일괄 학습될 수 있다. The defect area detection model of the defect area extracting unit 250 is trained by using a plurality of concrete structure images, a bounding box including a portion in which a crack or a defect is generated in the concrete structure image, and a label representing characteristics of the bounding box as data sets. Can be. The data set is divided into training data and verification data for verifying convergence and evaluating accuracy performance. As will be described later, the defective area detection model according to an embodiment of the present invention includes a plurality of neural networks according to each function, but the entire model can be collectively trained with the above data set.

보다 자세하게, 본 발명의 일 실시 예에 따른 결함 영역 검출 모델은 질의 영상 내의 특징들에 대한 특징 지도(feature map)을 만들어내는 합성곱 신경망(Convolution Neural Network), 특징 지도에서 제안 영역을 추출하는 영역 제안망(Region Proposal Network), 및 특징 지도에서 제안 영역에 해당하는 영역의 특징을 추출하는 관심 영역 통합층(RoI Pooling layer)을 포함할 수 있다. More specifically, the defect region detection model according to an embodiment of the present invention is a convolutional neural network that generates a feature map of features in a query image, and an area for extracting a proposed region from the feature map. It may include a region proposal network, and a region of interest pooling layer (RoI pooling layer) for extracting features of the region corresponding to the proposal region from the feature map.

본 발명의 결함 영역 검출 모델의 일 구조를 도시한 도 6을 참조하면, 결함 영역 추출부(250)는 특징 추출부(253), 영역 제안부(255), 분류부(257)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, which illustrates a structure of the defect area detection model of the present invention, the defect area extractor 250 may include a feature extractor 253, an area suggestor 255, and a classifier 257. have.

특징 추출부(253)에서, 질의 영상(11)은 결함 영역 검출 모델의 합성곱 신경망(CNN: Convolution Neural Network, 13)에 입력되며, 합성곱 신경망(13)은 입력된 질의 영상(11)의 특징을 추출하여 질의 영상 내의 특징들에 대한 특징 지도(feature map, 15)을 만들어낼 수 있다. 특징 지도(또는 특징 맵)은 합성곱 신경망에서 각 객체(균열 또는 결함)의 클래스를 분류하기 직전의 형태로, 클래스 분류를 위한 특징이 표현된 단계를 의미한다. In the feature extractor 253, the query image 11 is input to a convolutional neural network (CNN) of the defect area detection model, and the composite product neural network 13 is configured to input the query image 11. The feature map may be extracted to generate a feature map 15 of features in the query image. The feature map (or feature map) refers to a stage in which a feature for class classification is expressed in a form immediately before classifying a class of each object (crack or defect) in the composite product neural network.

합성곱 신경망(13)은 여러개의 합성곱 계층(Convolution layer), 여러 개의 서브 샘플링 계층(Subsampling layer)을 포함할 수 있다. 합성곱 계층은 입력 영상에 대해 합성곱(convolution)을 수행하는 계층이며, 서브샘플링 계층은 입력 영상에 대해 지역적으로 최대값을 추출하여 2차원 영상에 매핑하는 계층으로, 국소적인 영역을 더 크게하고 서브샘플링을 수행할 수 있다. The convolutional neural network 13 may include a plurality of convolutional layers and a plurality of subsampling layers. The composite product layer is a layer that performs a convolution on the input image, and the subsampling layer is a layer that locally extracts the maximum value of the input image and maps it to the 2D image. Subsampling may be performed.

특징 추출부(253)에서 만들어진 특징 지도(15)는 영역 제안부(255)의 영역 제안망(Region Proposal Network, 23)으로 입력된다. 영역 제안망(23)은 특징 지도에서 제안 영역을 추출하는 네트워크로, 합성곱 신경망(13)의 마지막 계층(layer)에서 3 x 3 슬라이딩 윈도우가 특징 지도(15)를 가로질러 이동하여 이를 더 낮은 차원으로 매핑하는데, 슬라이딩 윈도우 위치마다 k개의 고정 비율 앵커(anchor)를 기반으로 여러 개의 가능한 영역을 생성한다(이를 ‘바운딩 박스’라 한다). The feature map 15 generated by the feature extractor 253 is input to a region proposal network 23 of the region suggestor 255. The area suggestion network 23 is a network that extracts the proposed area from the feature map, in which the 3 x 3 sliding window moves across the feature map 15 at the last layer of the composite product neural network 13 and lowers it. Mapping in dimensions, we create several possible regions based on k fixed-rate anchors for each sliding window position (this is called a 'bounding box').

영역 제안망(23)은 각 바운딩 박스에 객체(균열 또는 결함)가 포함되어 있는지 여부와, 해당 바운딩 박스의 좌표가 무엇인지를 출력할 수 있다. 즉, 영역 제안망(23)은 특징 지도 내에서 객체의 존재 가능성이 높은 영역을 제안하며, 바운딩 박스의 “객체성”점수가 특정 임계값보다 높으면 해당 바운딩 박스의 좌표가 객체 후보 영역으로 제안될 수 있으며, 이러한 복수의 객체 후보 영역을 포함하는 영역 제안망(23)의 결과물을 영역 제안(region proposal, 25)이라 한다. The area suggestion network 23 may output whether an object (crack or defect) is included in each bounding box, and what coordinates of the bounding box are. That is, the area suggestion network 23 proposes an area in which the existence of an object is high in the feature map. If the “objectivity” score of the bounding box is higher than a specific threshold, the coordinates of the bounding box may be proposed as the object candidate area. The result of the region proposal network 23 including the plurality of object candidate regions may be referred to as a region proposal 25.

분류부(157)는 관심 영역 통합층(RoI Pooling layer, 31)을 이용하여, 특징 지도(15)에서 각 객체 후보 영역 대응되는 특징을 추출한다(33)The classification unit 157 extracts a feature corresponding to each object candidate region from the feature map 15 using the ROI pooling layer 31 (33).

관심 영역 통합층(31)이 추출하는 특징은 객체를 판별하기 위하여 정규화된 특징으로, 관심 영역 통합층(31)은 영역제안망(23)을 통해 제안된 다양한 크기의 객체 후보 영역을 일정한 크기의 완전 연결 계층(Fully-Connected layer, 35)에 입력하기 위해 다운 샘플링(down sampling)한다. The feature extracted by the region of interest integration layer 31 is a normalized feature for discriminating an object. The region of interest integration layer 31 is configured to generate object candidate regions of various sizes proposed through the region proposal network 23. Down sampling for input to the Fully-Connected layer 35.

관심 영역 통합층(31)에서 추출된 객체 후보 영역의 특징은 완전 연결 계층(35)에서 균열/비균열, 결함(누수, 부식 등)/비결함 등으로 분류될 수 있다. The feature of the object candidate region extracted from the region of interest integration layer 31 may be classified into crack / non-crack, defect (leakage, corrosion, etc.) / Defect in the fully connected layer 35.

본 발명의 결함 영역 검출 모델은 복수의 콘크리트 표면 이미지, 콘크리트 표면 이미지 내에 균열 또는 결함이 발생된 부분을 포함하는 바운딩 박스, 및 바운딩 박스의 특성을 나타내는 레이블(균열, 비균열, 결함, 비결함, 누수, 부식 등)을 이용한 종단간 학습(end-to-end training)이 가능하다. 즉, 심층 신경망인 결함 영역 검출 모델을 학습시킴에 있어서, 각 기능에 따른 다수의 신경망 학습을 대체하여 전체 네트워크를 일괄 학습시킬 수 있어, 메모리 부하를 최소화할 수 있다. The defect area detection model of the present invention includes a plurality of concrete surface images, a bounding box including a portion where cracks or defects occur within the concrete surface image, and a label indicating the characteristics of the bounding box (cracking, non-cracking, defects, defects, End-to-end training using leakage, corrosion, etc.) is possible. That is, in learning a defect area detection model that is a deep neural network, it is possible to collectively train the entire network by replacing a plurality of neural network learnings according to each function, thereby minimizing memory load.

나아가, 본 발명의 결함 영역 검출 모델은 합성공 신경망(CNN)만을 이용하여 콘크리트 표면에 발생한 균열을 검출하는 종래의 방식보다 결함 인식 처리 속도를 크게 향상시킬 수 있으며, 콘크리트 구조물의 균열 결함 이외에도 박리, 탈락, 누수, 철근노출 등 다양한 유형의 결함 및 손상에도 적용 가능하다는 장점이 있다. Furthermore, the defect area detection model of the present invention can greatly improve the defect recognition processing speed than the conventional method of detecting cracks on the concrete surface using only the synthetic neural network (CNN), and in addition to cracking defects of the concrete structure, It has the advantage that it can be applied to various types of defects and damages such as dropout, leakage and rebar exposure.

본 발명의 일 실시 예에 따른 결함 영역 검출 모델은 콘크리트 구조물의 균열 결함을 최적으로 인식하도록 하기 위하여, 미니배치 경사하강법(MBGD, Mini Batch Gradient Descent)를 이용하여 학습될 수 있다. 미니배치 경사하강법은 일정 크기의 데이터 세트를 무작위로 뽑아내어 학습하는 경사 하강법(gradient descent)의 일종으로, 연산 비용과 학습 효과를 적절히 안배할 수 있다는 특징이 있다. 경사 하강법은 설정 오차함수가 작아지는 방향으로 변수를 조정하는 최적화 기법으로, 학습시 신경망의 가중치 갱신에 사용된다. Defect area detection model according to an embodiment of the present invention can be learned using the mini batch gradient descent (MBGD) in order to optimally recognize the crack defects of the concrete structure. The minibatch gradient method is a kind of gradient descent that randomly extracts a certain size data set and learns it. The gradient descent method is an optimization technique that adjusts variables in a direction in which a set error function decreases, and is used to update weights of neural networks during learning.

결함 영역 추출부(250)가 질의 영상에서 결함 영역을 추출하고, 각 결함 영역의 결함의 종류를 식별하면, 추출된 결함 영역은 결함 정보 생성부(270)로 전달된다. When the defect area extraction unit 250 extracts a defect area from the query image and identifies a kind of a defect of each defect area, the extracted defect area is transferred to the defect information generation unit 270.

결함 정보 생성부(270)는 결함 영역에서 균열 또는 결함이 발생된 부분을 픽셀 단위로 식별하여 결함 정보를 생성한다. 결함 정보는 본 발명의 결함 영역 추출부(250)에서 추출된 결함 영역을 대상으로, 결함 영역에 대응되는 이미지(영상)으로부터 균열 또는 결함이 발생된 부분을 픽셀 단위로 식별하여 분석된 균열 또는 결함의 방향, 폭, 길이, 면적, 위치 등의 정보를 포함한다. The defect information generator 270 generates defect information by identifying, in a pixel unit, a portion where a crack or a defect is generated in the defect area. The defect information is a crack or defect that is analyzed by identifying, in a pixel unit, a portion in which a crack or a defect is generated from an image (image) corresponding to the defect region, targeting the defect region extracted by the defect region extraction unit 250 of the present invention. Includes information such as the direction, width, length, area, location of the.

예를 들어, 균열의 경우 어둡고 얇고 긴 선의 형태로 나타나는 특징이 있으므로, 결함 정보 생성부(270)는 영상 처리 기술을 이용하여 결함 영역으로 추출된 이미지에서 픽셀단위로 균열 부위를 구분함으로써 빠른 속도록 균열 부위를 추출해내고, 균열 부분의 픽셀을 분석하여 균열 정보를 생성할 수 있다. For example, since the cracks are characterized by dark, thin and long lines, the defect information generation unit 270 distinguishes the cracked areas by pixels in the image extracted as the defect area using an image processing technique. Crack information can be extracted and crack information can be analyzed to generate crack information.

결함 정보는 결함 객체가 결합 표시된 질의 영상(출력 이미지), 외관조사망도와 균열/결함 결함 데이터(집계표)의 형태를 가질 수 있으며, 질의 영상에 대한 정성적 및/또는 정성적 분석 결과를 제공한다. 이에 대해서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 보다 자세하게 후술하기로 한다. The defect information may be in the form of a query image (output image) in which a defect object is displayed, a visual inspection network and crack / defect defect data (aggregate table), and provide qualitative and / or qualitative analysis results of the query image. . This will be described later in more detail with reference to FIGS. 8 to 10.

보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 결함 정보 생성부(270)는 전처리부(271), 이진화부(273), 모폴로지부(275), 노이즈 제거부(277), 분석부(279)를 포함할 수 있다. More specifically, referring to FIG. 3, the defect information generator 270 according to an embodiment of the present invention may include a preprocessor 271, a binarizer 273, a morphology unit 275, and a noise remover 277. It may include an analysis unit 279.

전처리부(271)는 결함영역 추출부(250)에서 추출된 결함 영역(38)을 대상으로 디지털 영상처리 기법을 이용하여 영상의 품질을 개선하여 전처리된 결함 영역(40)을 생성할 수 있다. 전처리 기법의 일 예로는 명도 히스토그램 평활화, 샤프닝 기법 등이 사용될 수 있다. The preprocessing unit 271 may generate the preprocessed defect region 40 by improving the image quality of the defect region 38 extracted by the defect region extraction unit 250 using a digital image processing technique. As an example of the preprocessing technique, brightness histogram smoothing and sharpening techniques may be used.

명도 히스토그램 평활화 기법은 대상 이미지의 명도 값의 누적 빈도를 정규화 하여 명도 값을 재설정하는 것으로, 명암분포를 균일하게 보정하여 결함의 가시성을 높일 수 있다.The brightness histogram smoothing technique resets the brightness value by normalizing the cumulative frequency of brightness values of the target image, and improves the visibility of defects by uniformly correcting the brightness distribution.

샤프닝 기법은 고주파에 해당하는 상세한 부분을 강조하여 영상의 선명도를 높이는 영상 처리 기법으로 결함 정보 생성 성능을 향상시킬 수 있다. 샤프닝 기법에서는 기 설정된 샤프닝 커널을 컨볼루션 연산하는 것으로 균열 결함 영역(38)에서 결함으로 판단되는 객체의 윤곽을 강조할 수 있다.The sharpening technique is an image processing technique that enhances image sharpness by emphasizing details corresponding to high frequencies, thereby improving defect information generation performance. In the sharpening technique, the contour of an object determined to be a defect in the crack defect area 38 may be emphasized by performing a convolution operation on a predetermined sharpening kernel.

이진화부(273)는 결함 영역(38)에 포함된 픽셀값을 기 설정된 기준치와 비교하고, 비교 결과에 따라 픽셀값을 기 설정된 이진값 중 어느 하나에 맵핑함으로써, 결함 영역 이미지를 이진화 할 수 있다. 만약 결함 영역(38)이 전처리부(271)에서 품질 개선을 위해 영상처리 된 경우, 이진화부(273)는 전처리된 균영 결함 영역(40)의 이미지를 입력값으로 하여 이진화를 수행할 수 있다. 즉, 본 명세서에서의 결함 정보 생성부의 각 구성이 수행하는 실시 예는 결함 영역(38) 또는 전처리된 결함 영역(40) 모두에 적용 가능한 것으로 이해될 수 있다. The binarization unit 273 may binarize the defect area image by comparing the pixel value included in the defect area 38 with a preset reference value and mapping the pixel value to any one of the preset binary values according to the comparison result. . If the defect area 38 is image-processed to improve the quality in the preprocessor 271, the binarization unit 273 may perform binarization using the image of the preprocessed fungal defect area 40 as an input value. That is, the embodiment performed by each configuration of the defect information generation unit in the present specification may be understood to be applicable to both the defect area 38 or the preprocessed defect area 40.

예를 들어, 전술한 도 6의 실시 예에서 결함 영역 추출부(250)는 균열이 발생된 것으로 추정되는 결함 영역(38)을 붉은색 박스와 같이 추출 및 추천한 바 있다. 결함 정보 생성부(270)는 균열 결함 영역(38) 또는 전처리된 균열 결함 영역(40)의 각 픽셀값을 미리 설정된 기준치와 비교할 수 있다. 어둡고 얇고 긴 선의 특징을 갖는 균열 결함의 특성을 고려할 때, 기준치는 픽셀의 밝기를 두 그룹으로 분류할 수 있는 특정한 명도값일 수 있다. 이진화부(273)는 픽셀의 밝기가 기준치보다 어두우면 해당 픽셀값을 1에 맵핑하고, 픽셀의 밝기가 기준치보다 밝으면 해당 픽셀값을 0에 맵핑하는 식으로 결함 영역 이미지를 이진화할 수 있다. 도 7에는 이진화된 균열 결함 영역(42)의 일 예가 도시되어 있다. For example, in the above-described embodiment of FIG. 6, the defect region extractor 250 extracts and recommends the defect region 38, which is estimated to have a crack, like a red box. The defect information generator 270 may compare each pixel value of the crack defect area 38 or the preprocessed crack defect area 40 with a preset reference value. Given the nature of the crack defects, which are characterized by dark, thin and long lines, the reference value may be a specific brightness value that can classify the brightness of the pixel into two groups. The binarization unit 273 may binarize the defective area image by mapping the pixel value to 1 when the brightness of the pixel is darker than the reference value and mapping the pixel value to 0 when the brightness of the pixel is brighter than the reference value. An example of binarized crack defect area 42 is shown in FIG. 7.

모폴로지부(275)는 이진화된 이미지를 모폴로지 연산 처리할 수 있다. 모폴로지 연산 처리는 영상을 형태학적인 측면에서 다루는 것으로, 이진 영상의 침식(erosion) 연산, 이진 영상의 팽창(dilation) 연산, 열기(opening) 연산, 닫기(closing) 연산을 포함한다. The morphology unit 275 may perform a morphology operation on the binarized image. The morphology operation process deals with images in terms of morphology, and includes erosion operations on binary images, dilation operations on binary images, opening operations, and closing operations.

침식 연산은 한 두 픽셀짜리 잡음을 제거하기 위한 것으로, 객체 영역(도 7의 예시에서의 균열 부위)를 얇게 줄이고 잡음을 제거하는 데 사용될 수 있다. 팽창 연산은 객체 내부의 홀을 채우기 위한 것으로, 객체 영역을 팽창시키는 데 사용될 수 있다. The erosion operation is to remove one or two pixels of noise and can be used to thin the object area (the crack in the example of FIG. 7) and to remove the noise. The inflation operation is to fill the hole inside the object and can be used to inflate the object area.

열기 연산은 침식 연산 후 팽창 연산을 수행하는 것이며, 닫기 연산은 팽창 연산 후 침식 연산을 수행하는 것을 의미한다. 열기 연산은 잡음을 제거하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 도 7의 이진화된 이미지(42)에서 중앙의 가는 선 주변에 검은색을 띄는 점들이 다수 존재하는데, 이러한 점들은 균열의 형태를 띄고 있지 않아 노이즈에 해당할 가능성이 높다. 모폴로지부(275)는 상술한 연산을 수행하여 이미지 내에서 유의미한 객체가 부각될 수 있도록 한다. The open operation is to perform an expansion operation after the erosion operation, and the close operation is to perform an erosion operation after the expansion operation. Open operations can be used to remove noise. For example, in the binarized image 42 of FIG. 7, there are a number of black-colored points around the center thin line, which are not cracks, and thus are likely to correspond to noise. The morphology unit 275 performs the above-described operation so that a meaningful object can be highlighted in the image.

노이즈 제거부(277)는 균열을 특정하고 모폴로지 연산 처리된 이미지에서 노이즈를 제거한다. 노이즈 제거는 다양한 방법으로 이루어질 수 있는데, 일 예로, 노이즈 제거부(277)는 객체의 길이 및/또는 면적이 기 설정된 값 미만이면 이를 노이즈로 인식하여 제거할 수 있다. 또 다른 실시 예로, 노이즈 제거부(277)는 간단한 신경망을 이용하여 노이즈를 분류할 수 있다. 그 결과 도 7의 (46)에 도시된 바와 같이 균열이 특정되고 노이즈가 제거된 균열 결함 이미지를 얻을 수 있다. The noise removing unit 277 specifies cracks and removes noise from the morphologically computed image. Noise removal may be performed in various ways. For example, the noise removing unit 277 may recognize and remove the noise when the length and / or area of the object is less than a preset value. In another embodiment, the noise remover 277 may classify the noise using a simple neural network. As a result, as shown in FIG. 7 (46), it is possible to obtain a crack defect image in which cracks are specified and noise is removed.

분석부(279)는 노이즈 제거부(277)에 의해 특정된 결함 객체((46)의 파란색 객체)를 이용하여 결함 영역에서 결함 객체에 대응되는 균열 또는 결함의 방향, 폭 또는 길이 중 적어도 하나를 측정하여 결함 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 결함 영역 이미지(40)에서, 파란색 선에 해당하는 부분만이 균열 결함 객체로 특정되었으므로, 분석부(279)는 균열 결함 객체에 대응되는 픽셀의 방향, 폭, 길이 등을 측정할 수 있다. The analysis unit 279 may determine at least one of the direction, width, or length of the crack or the defect corresponding to the defect object in the defect area by using the defect object (the blue object of the 46) specified by the noise removing unit 277. By measuring, defect information can be generated. For example, in the defect area image 40 illustrated in FIG. 7, since only a portion corresponding to the blue line is specified as the crack defect object, the analyzer 279 determines the direction, width, and width of the pixel corresponding to the crack defect object. The length and the like can be measured.

즉, 종래에는 전체 이미지에 CNN을 적용하여 슬라이딩 윈도우에 해당하는 영역의 결함/비결함 여부를 분류하였기 때문에 오랜 시간이 소요된 반면, 본 발명에 의하면, 빠른 속도로 결함이 존재하는 것으로 추정되는 영역만을 추출하고(결함 영역 추출) 추출된 영역만을 영상 처리하여 분석하게 되므로, 전체적으로 균열, 결함 추출의 속도 및 정확도가 크게 높아지는 효과가 있다. That is, conventionally, since the CNN is applied to the entire image to classify defects / defects in the area corresponding to the sliding window, it takes a long time, but according to the present invention, the area where the defects are estimated to exist at a high speed Since only the extracted region is extracted and the extracted region is processed by image analysis, the overall speed and accuracy of crack and defect extraction are greatly increased.

저장부(290)는 다수의 단말로부터 수신되는 질의 영상, 이미지 처리부(230)에서 생성되는 콘크리트 구조물의 전개 이미지, 결함 영역 추출부(250)에서 생성되는 특징 지도, 결함 정보 생성부(270)에서 생성되는 결함 정보 등을 데이터베이스에 저장한다. 본 발명은 클라우드 컴퓨팅 기반으로 서비스가 제공되는 바, 저장부(290)는 서버(200)에 포함되지 않고 서버(200) 외부에 별도로 구축될 수 있다. The storage unit 290 is a query image received from a plurality of terminals, the deployment image of the concrete structure generated by the image processing unit 230, a feature map generated by the defect area extraction unit 250, defect information generation unit 270 The generated defect information is stored in the database. The present invention provides a service based on cloud computing, and the storage unit 290 may not be included in the server 200 but may be separately installed outside the server 200.

이하에서는 도 4 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of providing a cloud-based concrete structure defect analysis service according to an exemplary embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 5.

도 4를 참조하면, 서버는 하나 이상의 제1 단말로부터 콘크리트 구조물 영상을 질의 영상으로 수신할 수 있다(S100). 서버는 수신한 하나 이상의 질의 영상에서 복수개의 이미지를 추출할 수 있으며, 복수개의 이미지를 접합하여 콘크리트 구조물의 전개 이미지를 생성할 수 있다(S200). 그리고 질의 영상을 기 학습된 결함 영역 검출 모델에 적용하여, 질의 영상에서 균열 또는 결함이 존재할 것으로 추정되는 하나 이상의 결함 영역을 추출한다(S300). 서버는 결함 영역을 추출하면, 결함 영역에서 균열 또는 결함이 발생된 부분을 픽셀 단위로 식별하여 결함 정보를 생성하고(S400), 결함 정보를 하나 이상의 제2 단말로 전송할 수 있다(S500). 서버는 단계 500에서 임의의 제2단말로부터 기 등록된 식별정보를 포함하는 결함 정보 요청을 수신하면, 결함 정보 요청에 대응되는 결함 정보를 제2 단말로 전송할 수 있으며, 결함 정보 요청의 수신 및 결함 정보의 전송은 웹을 통해 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 4, the server may receive a concrete structure image as a query image from one or more first terminals (S100). The server may extract a plurality of images from the received one or more query images, and may generate a deployment image of the concrete structure by joining the plurality of images (S200). Then, the query image is applied to the previously trained defect region detection model to extract one or more defect regions estimated to have cracks or defects in the query image (S300). When the server extracts the defect area, the server may identify a part where a crack or a defect has occurred in the defect area in pixel units to generate defect information (S400), and transmit the defect information to one or more second terminals (S500). When the server receives a defect information request including pre-registered identification information from any second terminal in step 500, the server may transmit defect information corresponding to the defect information request to the second terminal, and receive and defect the defect information request. The transmission of information can be via the web.

예를 들어, 사용자 A가 웹을 통해 제공되는 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스에 접속한 경우를 가정하자. 사용자 A는 서버에 기 등록된 ID와 패스워드를 통해 서버에 접속할 수 있으며, 서버에 분석 대상 영상을 업로드 할 수 있다(S100). 서버는 업로드된 분석 대상 영상을 단계 200 내지 단계 400을 거쳐 분석하고, 분석 대상 영상에 대한 결함 분석 결과를 서버가 이용하는 데이터베이스에 저장할 수 있다. For example, suppose that user A accesses a concrete structure defect analysis service provided through the web. User A can access the server through the ID and password already registered in the server, and upload the analysis target image to the server (S100). The server may analyze the uploaded analysis target image through steps 200 to 400 and store a result of defect analysis on the analysis target image in a database used by the server.

서버는 결함 정보의 생성이 완료되면, 푸시 알림을 통해 사용자 A에게 결함 정보의 생성 완료 사실을 통지할 수 있으며, 사용자 A는 인터넷을 통해 서비스 서버에 접속하여 결함 정보를 확인할 수 있다. 단계 500에서 서버는 사용자 A의 것으로 등록된 단말 B에 결함 정보 생성이 완료되면 이를 바로 전송할 수도 있다. When the generation of the defect information is completed, the server may notify the user A of the generation of the defect information through the push notification, and the user A may access the service server through the Internet and check the defect information. In step 500, the server may immediately transmit defect information generation to the terminal B registered as the user A's.

한편, 단계 400에서 서버는 단계 300에서 추출된 결함 영역을 대상으로 영상 품질 개선을 위한 전처리를 수행할 수 있다(S410). 예를 들어, 서버는 명도 히스토그램 평활화, 샤프닝 등을 수행함으로써, 결함 영역의 명암 분포를 균일하게 보정하여 결함의 가시성을 높이거나, 고주파에 해당하는 부분을 강조하여 영상의 선명도를 높일 수 있다. 단계 410은 필요에 따라 생략될 수 있다. Meanwhile, in operation 400, the server may perform preprocessing to improve image quality of the defective region extracted in operation 300 (S410). For example, the server may perform brightness histogram smoothing, sharpening, and the like, to uniformly correct the intensity distribution of the defect area to increase the visibility of the defect, or to enhance the sharpness of the image by emphasizing the portion corresponding to the high frequency. Step 410 may be omitted as necessary.

다음으로 서버는 결함 영역에 포함된 픽셀값을 기 설정된 기준치와 비교하고, 비교 결과에 따라 픽셀값을 기 설정된 이진값 중 어느 하나에 맵핑하여 이진화를 수행할 수 있다(S430). 단계 410을 수행한 경우 서버는 전처리된 이미지에 대해 이진화를 수행하며, 단계 410이 생략된 경우, 서버는 추출된 결함 영역 이미지에 대하여 이진화를 수행할 수 있다. Next, the server may compare the pixel value included in the defective area with a preset reference value and perform binarization by mapping the pixel value to any one of the preset binary values according to the comparison result (S430). If step 410 is performed, the server performs binarization on the preprocessed image. If step 410 is omitted, the server may binarize the extracted defect region image.

다음으로 서버는 이진화된 이미지를 모폴로지 연산 처리할 수 있다(S450). 서버는 모폴로지 연산 처리된 이미지에서 노이즈를 제거하여 결함 객체를 특정하며(S470), 결함 영역에서 결함 객체에 대응되는 균열 또는 결함의 방향, 폭 또는 길이 중 적어도 하나를 측정하여 결함 정보를 생성할 수 있다(S490).Next, the server may process a morphology operation on the binarized image (S450). The server may identify the defect object by removing noise from the morphologically computed image (S470), and generate defect information by measuring at least one of a direction, a width, or a length of a crack or a defect corresponding to the defect object in the defect area. There is (S490).

이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스에 입력되는 입력 데이터 및 결함 분석 결과로 출력되는 출력 데이터의 일 실시 예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of input data input to the concrete structure defect analysis service and output data output as a defect analysis result will be described with reference to FIGS. 8 to 10.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 서버(200)로 도 8의 1000과 같은 분석 대상 영상이 입력될 수 있다. 분석 대상 영상은 단일 이미지일 수 있으며, 복수의 이미지 및/또는 복수의 연속되는 이미지 프레임을 포함하는 동영상일 수 있다. 서버(200)는 분석 대상 영상(1000)을 입력받으면, 전술한 콘크리트 구조물 결함 분석에 따라 분석 대상 영상(100)의 분석 결과(1200, 1400, 1600)를 출력할 수 있다. 분석 결과(1200, 1400, 1600)는 기 등록된 단말 또는 분석 대상 영상(1000)을 전송한 단말로 전송될 수 있다. Referring to FIG. 8, an analysis target image, such as 1000 of FIG. 8, may be input to the concrete structure defect analysis service providing server 200 according to an exemplary embodiment. The analysis target image may be a single image or may be a video including a plurality of images and / or a plurality of consecutive image frames. When the server 200 receives the analysis object image 1000, the server 200 may output analysis results 1200, 1400, and 1600 of the analysis object image 100 according to the above-described concrete structure defect analysis. The analysis results 1200, 1400, 1600 may be transmitted to a terminal that has previously registered or a terminal that has transmitted the analysis target image 1000.

도 8에 도시된 분석 결과 1(1200)은 복수의 이미지를 포함하는 분석 대상 영상이 서버(200)에서 콘크리트 구조물 전체를 나타내는 단일 이미지로 접합되어, 접합된 단일 이미지를 기반으로 생성된 결함 정보 출력 이미지의 일 예이다. The analysis result 1 1200 illustrated in FIG. 8 outputs defect information generated on the basis of the bonded single image by combining the analysis target image including a plurality of images into a single image representing the entire concrete structure in the server 200. An example of an image.

분석 결과 1(1200)을 확대 표시한 도 10을 참조하면, 콘크리트 구조물 이미지를 포함하는 분석 결과 1(1200)에서 균열 결함 객체는 각각 하늘색(0.1mm 미만), 초록색(0.1mm~0.2mm), 파란색(0.2mm~0.3), 노란색(0.3mm~0.5mm), 빨간색(0.5mm 이상)으로 표시되어 있으며, 균열 보수는 점선으로 표시될 수 있다. 균열 결함 객체의 표시 범위, 표시 색상 등이 설정에 따라 달라질 수 있음은 통상의 기술자에게 자명한 사항이다. 한편, 분석 결과 1(1200)의 범례에 표시된 바와 같이, 분석 결과에는 철근 노출, 재료 분리, 누수, 백태, 박락, 박리, 보수부위, 망상균열, 결로가 영역 또는 면으로 표시될 수 있다. Referring to FIG. 10 in which the analysis result 1 (1200) is enlarged and displayed, in the analysis result 1 (1200) including the concrete structure image, the crack defect objects are light blue (less than 0.1 mm), green (0.1 mm to 0.2 mm), Blue (0.2mm ~ 0.3), yellow (0.3mm ~ 0.5mm), red (0.5mm or more) and crack repair can be indicated by dotted lines. It is obvious to those skilled in the art that the display range, display color, etc. of the crack defect object may vary depending on the setting. On the other hand, as shown in the legend of the analysis result 1 (1200), the analysis results may be exposed to the rebar exposure, material separation, leakage, white tae, peeling, peeling, repair parts, reticular cracks, condensation.

분석 결과 2(1400)는 분석 대상 영상에 대한 결함 정보를 포함하는 외관 조사망도의 일 예이다. 외관 조사망도는 점검 또는 진단시 조사된 결함의 종류 및 위치를 설계도면 및/또는 약식 도면에 알기 쉽게 표기한 것이다. 외관 조사망도(1400)에는 건축물의 안전점검 및 정밀안전진단 세부지침 등을 통해 표준화된 기호, 문자 등이 사용될 수 있다.Analysis result 2 (1400) is an example of an appearance survey network including defect information on an image to be analyzed. Appearance survey network is a visual representation of the type and location of the defects examined during inspection or diagnosis in the design and / or abbreviated drawings. Appearance survey network 1400 standardized symbols, letters, etc. through the safety inspection and detailed safety diagnosis detailed instructions of the building can be used.

분석 결과 3(1600)은 분석 대상 영상의 분석 결과에 따른 결함 데이터를 정량적으로 표시한 집계표로, 아래의 [표 1]과 같이 결함 분석 결과를 제공할 수 있다. 집계표(1600)에는 균열, 누수, 파손 및 결함, 재질열화, 배수 등 결함의 종류가 포함될 수 있으며, 각 종류 별 특성 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 균열 결함의 경우 균열이 종방향인지, 횡방향인지, 사방향인지, 격자형인지에 따른 결함 등급 별 균열 개수가 표시될 수 있으며, 누수 결함의 경우, 천장 누수인지, 벽체 누수인지, 바닥 누수인지 시공이음누수인지 등과 같은 누수의 종류가 표시될 수 있다. The analysis result 3 1600 is an aggregate table quantitatively displaying defect data according to the analysis result of the analysis target image, and may provide a defect analysis result as shown in Table 1 below. The aggregate table 1600 may include types of defects such as cracks, leaks, breaks and defects, material degradation, and drainage, and may include characteristic information for each type. For example, in the case of a crack defect, the number of cracks for each grade of the crack may be displayed according to whether the crack is longitudinal, transverse, quadrilateral, or lattice.In the case of a leak defect, whether the ceiling is leaked or the wall is leaked. The type of leak may be displayed, such as a floor leak or a construction joint leak.

결함 등급은 미리 설정된 기준에 따라 분류될 수 있으며, 두께, 길이, 면적 등이 기준 지표로 사용될 수 있다. Defect grades may be classified according to preset criteria, and thickness, length, area, etc. may be used as reference indicators.

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명의 일 실시 예에 의한 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스는 클라우드 컴퓨팅 기반, 웹을 통해 제공되기 때문에 사용자는 동 서비스를 이용하기 위해 응용프로그램을 별도로 구매하거나 설치할 필요가 없다. 또한 본 발명에 의하면, 수집되는 질의 영상을 학습데이터로 하여 결함 영역 검출 모델의 신뢰도가 계속해서 높아지게 되므로, 0.2mm 이하의 매우 높은 정밀도로 균열 폭 등을 계산할 수 있으며, 콘크리트 구조물 영상 업로드시, 영상에서 균열 또는 결함을 추출하여 분석하기까지 10여분 내외의 매우 짧은 시간이 소요되는바, 사용자 측면에서 거의 실시간으로 서비스를 이용할 수 있다는 장점이 있다. Concrete structure defect analysis service according to an embodiment of the present invention is provided through the cloud computing, the web, the user does not need to purchase or install an application separately to use the service. In addition, according to the present invention, since the reliability of the defect area detection model is continuously increased by using the collected query image as learning data, the crack width and the like can be calculated with a very high accuracy of 0.2 mm or less, and when uploading a concrete structure image, the image It takes a very short time of about 10 minutes to extract and analyze the cracks or defects in the bar, which has the advantage that the user can use the service in near real time.

서버는 결함 정보의 생성 및 제공에 따라 단말에 서비스 이용료를 부과할 수 있다. The server may charge a service fee to the terminal according to generation and provision of defect information.

본 명세서에서 생략된 일부 실시 예는 그 실시 주체가 동일한 경우 동일하게 적용 가능하다. 또한, 전술한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.Some embodiments omitted in the present specification may be equally applicable to the same subject matter. In addition, the above-described present invention can be variously substituted, modified and changed without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention belongs, the above-described embodiment and the accompanying It is not limited by the drawings.

100: 단말
200: 서버
100: terminal
200: server

Claims (10)

서버가 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
제1 단말로부터 콘크리트 구조물 영상을 질의 영상으로 수신하는 단계;
상기 질의 영상을 기 학습된 결함 영역 검출 모델에 적용하여, 상기 질의 영상에서 균열 또는 결함이 존재할 것으로 추정되는 하나 이상의 결함 영역을 추출하는 단계;
상기 결함 영역에서 균열 또는 결함이 발생된 부분을 픽셀 단위로 식별하여 결함 정보를 생성하는 단계;
상기 결함 정보를 하나 이상의 제2 단말로 전송하는 단계를 포함하며,
상기 결함 영역 검출 모델은 복수의 콘크리트 구조물 이미지, 상기 콘크리트 구조물 이미지 내에 균열 또는 결함이 발생된 부분을 포함하는 바운딩 박스, 및 상기 바운딩 박스의 특성을 나타내는 레이블을 이용하여 학습되는 것을 특징으로 하는 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 방법.
In the server provides a cloud-based concrete structure defect analysis service,
Receiving the concrete structure image as a query image from the first terminal;
Applying the query image to a previously trained defect region detection model to extract one or more defect regions in which the crack or defect is estimated to exist in the query image;
Generating defect information by identifying, in a pixel unit, a portion where a crack or a defect has occurred in the defect area;
Transmitting the defect information to one or more second terminals,
The defect area detection model is trained using a plurality of concrete structure images, a bounding box including a portion where cracks or defects are generated in the concrete structure image, and a label representing characteristics of the bounding box. To provide concrete structural defect analysis services
제1항에 있어서,
상기 결함 영역 검출 모델은
상기 질의 영상 내의 특징들에 대한 특징 지도(feature map)을 만들어내는 합성곱 신경망(Convolution Neural Network); 상기 특징 지도에서 객체 후보 영역을 식별하는 영역 제안망(Region Proposal Network); 및 상기 특징 지도에서 상기 객체 후보 영역 의 특징을 추출하는 관심 영역 통합층(RoI Pooling layer); 상기 추출된 객체 후보 영역의 특징을 분류하는 완전 연결 계층(Fully-Connected layer)을 포함하여, 상기 질의 영상에서 결함 영역을 추출하고, 상기 결함 영역에 포함된 객체의 결함 종류를 식별하클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 방법.
The method of claim 1,
The defective area detection model
A convolutional neural network for generating a feature map of features in the query image; A region proposal network identifying an object candidate region in the feature map; And an ROI pooling layer that extracts a feature of the object candidate region from the feature map. Cloud-based extraction, including a fully-connected layer that classifies the features of the extracted object candidate region, extracts a defect region from the query image, and identifies a defect type of an object included in the defect region. How to provide concrete structure defect analysis service.
제1항에 있어서,
상기 질의 영상을 수신하면,
상기 질의 영상에서 복수개의 이미지를 추출하는 단계;
상기 복수개의 이미지를 접합하여 상기 콘크리트 구조물의 전개 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하고,
상기 결함 영역 추출 단계는
상기 전개 이미지를 상기 결함 영역 검출 모델에 적용하는 단계를 포함하는
클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 방법.
The method of claim 1,
When receiving the query image,
Extracting a plurality of images from the query image;
Bonding the plurality of images to generate a deployment image of the concrete structure;
The defect region extraction step
Applying the developed image to the defect area detection model;
Cloud-based concrete structure defect analysis service providing method.
제1항에 있어서,
상기 결함 정보를 생성하는 단계는
상기 결함 영역에 포함된 픽셀값을 기 설정된 기준치와 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 픽셀값을 기 설정된 이진값 중 어느 하나에 맵핑하는 이진화 단계;
상기 이진화된 이미지를 모폴로지 연산 처리하는 모폴로지 단계;
상기 모폴로지 연산 처리된 이미지에서 노이즈를 제거하여 결함 객체를 특정하는 노이즈 제거 단계;
상기 결함 영역에서 상기 결함 객체에 대응되는 균열 또는 결함의 방향, 폭 또는 길이 중 적어도 하나를 측정하여 결함 정보를 생성하는 단계를 포함하는 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 방법.
The method of claim 1,
Generating the defect information
A binarization step of comparing a pixel value included in the defective area with a preset reference value and mapping the pixel value to any one of a preset binary value according to a comparison result;
A morphology step of morphologically processing the binarized image;
Removing noise from the morphologically processed image to specify a defect object;
And generating defect information by measuring at least one of a direction, a width, or a length of a crack or a defect corresponding to the defect object in the defect area.
제1항에 있어서,
상기 단말은 카메라 모듈을 포함하는 단말인 것을 특징으로 하는 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 방법.
The method of claim 1,
The terminal is a cloud-based concrete structure defect analysis service providing method, characterized in that the terminal comprising a camera module.
클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 시스템에 있어서,
콘크리트 구조물 영상을 수집하여 서버로 전송하는 제1 단말;
상기 제1 단말로부터 상기 콘크리트 구조물 영상을 질의 영상으로 수신하면, 상기 질의 영상을 분석하여 결함 정보를 생성하는 서버를 포함하며,
상기 서버는
상기 제1 단말로부터 상기 질의 영상을 수신하고, 상기 결함 정보를 제2 단말에 전송하는 통신부;
상기 질의 영상을 기 학습된 결함 영역 검출 모델에 적용하여, 상기 질의 영상에서 균열 또는 결함이 존재할 것으로 추정되는 하나 이상의 결함 영역을 추출하는 결함 영역 추출부;
상기 결함 영역에서 균열 또는 결함이 발생된 부분을 픽셀 단위로 식별하여 결함 정보를 생성하는 결함 정보 생성부를 포함하며,
상기 결함 영역 검출 모델은 복수의 콘크리트 표면 이미지, 상기 콘크리트 표면 이미지 내에 균열 또는 결함이 발생된 부분을 포함하는 바운딩 박스, 및 상기 바운딩 박스의 특성을 나타내는 레이블을 이용하여 학습되는 것을 특징으로 하는 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 시스템.
In the cloud-based concrete structure defect analysis service providing system,
A first terminal collecting the concrete structure image and transmitting the image to the server;
When the concrete structure image is received from the first terminal as a query image, the server comprises a server for generating defect information by analyzing the query image,
The server is
A communication unit which receives the query image from the first terminal and transmits the defect information to a second terminal;
A defect region extraction unit which applies the query image to a previously trained defect region detection model and extracts one or more defect regions in which the crack or defect is estimated to exist in the query image;
A defect information generation unit for generating defect information by identifying a crack or a defect in the defect area in units of pixels,
The defect area detection model is trained using a plurality of concrete surface images, a bounding box including a crack or defect portion in the concrete surface image, and a label representing characteristics of the bounding box. System for providing concrete structural defect analysis services.
제6항에 있어서,
상기 결함 영역 검출 모델은
상기 질의 영상 내의 특징들에 대한 특징 지도(feature map)을 만들어내는 합성곱 신경망(Convolution Neural Network); 상기 특징 지도에서 객체 후보 영역을 식별하는 영역 제안망(Region Proposal Network); 및 상기 특징 지도에서 상기 객체 후보 영역 의 특징을 추출하는 관심 영역 통합층(RoI Pooling layer); 상기 추출된 객체 후보 영역의 특징을 분류하는 완전 연결 계층(Fully-Connected layer)을 포함하여, 상기 질의 영상에서 결함 영역을 추출하고, 상기 결함 영역에 포함된 객체의 결함 종류를 식별하는 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 시스템.
The method of claim 6,
The defective area detection model
A convolutional neural network for generating a feature map of features in the query image; A region proposal network identifying an object candidate region in the feature map; And an ROI pooling layer that extracts a feature of the object candidate region from the feature map. A cloud-based method for extracting a defect region from the query image and identifying a defect type of an object included in the defect region, including a fully-connected layer that classifies features of the extracted object candidate region. Concrete structure defect analysis service provision system.
제6항에 있어서,
상기 결함 정보 생성부는
상기 결함 영역에 포함된 픽셀값을 기 설정된 기준치와 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 픽셀값을 기 설정된 이진값 중 어느 하나에 맵핑하는 이진화부;
상기 이진화된 이미지를 모폴로지 연산 처리하는 모폴로지부;
상기 모폴로지 연산 처리된 이미지에서 노이즈를 제거하여 결함 객체를 특정하는 노이즈 제거부;
상기 결함 영역에서 상기 결함 객체에 대응되는 균열 또는 결함의 방향, 폭 또는 길이 중 적어도 하나를 측정하여 결함상 정보를 생성하는 분석부를 포함하는 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 시스템.
The method of claim 6,
The defect information generation unit
A binarizer for comparing the pixel value included in the defective area with a preset reference value and mapping the pixel value to any one of a preset binary value according to a comparison result;
A morphology unit configured to perform a morphology operation on the binarized image;
A noise removing unit for removing a noise from the morphologically computed image to specify a defect object;
The cloud-based concrete structure defect analysis service providing system including an analysis unit for generating defect image information by measuring at least one of the direction, width or length of the crack or the defect corresponding to the defect object in the defect area.
제6항에 있어서,
상기 서버는
상기 질의 영상에서 복수개의 이미지를 추출하고, 상기 복수개의 이미지를 접합하여 상기 콘크리트 구조물의 전개 이미지를 생성하는 이미지 처리부를 더 포함하고,
상기 결함 영역 추출부는 상기 전개 이미지를 상기 결함 영역 검출 모델에 적용하는 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 시스템.
The method of claim 6,
The server is
The image processing unit may further include extracting a plurality of images from the query image and joining the plurality of images to generate a developed image of the concrete structure.
The defect area extraction unit is a cloud-based concrete structure defect analysis service providing system applying the deployment image to the defect area detection model.
제6항에 있어서,
상기 제1 단말은 카메라 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 클라우드 기반의 콘크리트 구조물 결함 분석 서비스 제공 시스템.
The method of claim 6,
The cloud-based concrete structure defect analysis service providing system, characterized in that the first terminal comprises a camera module.
KR1020180083221A 2018-07-18 2018-07-18 Method, system and computer program for providing defect analysis service of concrete structure KR102121958B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180083221A KR102121958B1 (en) 2018-07-18 2018-07-18 Method, system and computer program for providing defect analysis service of concrete structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180083221A KR102121958B1 (en) 2018-07-18 2018-07-18 Method, system and computer program for providing defect analysis service of concrete structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200013148A true KR20200013148A (en) 2020-02-06
KR102121958B1 KR102121958B1 (en) 2020-06-11

Family

ID=69569268

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180083221A KR102121958B1 (en) 2018-07-18 2018-07-18 Method, system and computer program for providing defect analysis service of concrete structure

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102121958B1 (en)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111724358A (en) * 2020-06-11 2020-09-29 华中科技大学 Concrete quality detection method and system based on image and convolutional neural network
KR102162028B1 (en) * 2020-04-07 2020-10-06 (재)한국건설품질연구원 Degradation detection system using artificial intelligence
KR102208008B1 (en) * 2020-07-17 2021-01-28 박헌우 Method for constructing using drone
KR102227756B1 (en) * 2020-12-07 2021-03-15 박봉진 Structure damage judgment service system and service provision method
KR102254773B1 (en) * 2020-09-14 2021-05-24 한국건설기술연구원 Automatic decision and classification system for each defects of building components using image information, and method for the same
CN113096089A (en) * 2021-04-07 2021-07-09 浙江大学 Concrete structure detection method based on continuous deep learning
KR102293525B1 (en) * 2021-03-31 2021-08-26 유씨아이테크 주식회사 3D scanning equipment for structure maintenance
KR102355997B1 (en) * 2021-05-17 2022-02-08 주식회사 한국건설 방재연구원 method for monitoring the soundness of concrete structure based on smart glass
KR102366840B1 (en) * 2021-02-08 2022-02-24 (주)아이언박스 methods for detecting construction objects based on artificial intelligence and cloud platform system for providing construction supervision service and system thereof
KR102465284B1 (en) * 2022-04-13 2022-11-11 주식회사 디와이스코프코리아 Method, device and system for detecting structure crack based on mobile terminal
KR102486225B1 (en) * 2021-11-24 2023-01-12 주식회사 케이엠티엘 Wall drone equipped with crack diagnosis device and fafcility exterior inspection method using the same
KR102525491B1 (en) * 2022-08-11 2023-04-25 주식회사 한국 종합엔지니어링 Method of providing structure damage detection report
KR20230056807A (en) 2021-10-19 2023-04-28 세종대학교산학협력단 Hybrid damage evaluation system for masonry construction structure using image data, and method for the same
KR102539835B1 (en) * 2023-01-10 2023-06-02 (재) 한국건설품질연구원 System for digital twin generation and damage analysis using 3d camera
KR102565689B1 (en) * 2022-10-12 2023-08-09 부경대학교 산학협력단 Method of Mobile Safety Diagnosis and monitoring for facilities based on deep learning and Apparatus thereof
CN116797407A (en) * 2023-08-21 2023-09-22 北京华邑建设集团有限公司 Outdoor building site construction management method and system
KR102597860B1 (en) * 2023-02-13 2023-11-02 동국대학교 와이즈캠퍼스 산학협력단 Cultural heritage inspection apparatus and method using artificial intelligence technology
WO2024080436A1 (en) * 2022-10-11 2024-04-18 주식회사 에프디 Ai crack-detecting method using bridge pier driving device

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102579783B1 (en) * 2020-09-28 2023-09-18 (주)미래융합정보기술 Vision inspection system by using remote learning of product defects image
KR20220043340A (en) 2020-09-29 2022-04-05 아주대학교산학협력단 Apparatus and method for generating building defect image
KR102636719B1 (en) 2021-04-07 2024-02-13 포항공과대학교 산학협력단 Method and device for analyzing vibration based on phase
KR102456987B1 (en) * 2022-03-15 2022-10-20 디엘이앤씨 주식회사 Method for detecting crack of exterior wall
KR102539543B1 (en) * 2022-09-27 2023-06-02 유세영 Defect management system for school facility
KR102559586B1 (en) * 2022-10-17 2023-07-26 (주)유디엔에스 Structural appearance inspection system and method using artificial intelligence
KR102647135B1 (en) * 2022-10-31 2024-03-15 이관훈 Real-time crack detection system for construction site using artificial intelligence-based object detection algorithm and operation method therefor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004012152A (en) * 2002-06-03 2004-01-15 Asia Air Survey Co Ltd System for investigating wall surface of structure
KR20060042462A (en) * 2004-11-09 2006-05-15 학교법인 정석학원 System for collecting and managing construct information by using gis
KR101863196B1 (en) * 2017-07-24 2018-06-01 한국생산기술연구원 An Apparatus and A Method For Detecting A Defect On Surfaces Based On Deep Learning
KR20180065856A (en) * 2016-12-07 2018-06-18 삼성전자주식회사 Apparatus and method of object detection using a region-based deep learning model and method for manufacturing a chipset

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004012152A (en) * 2002-06-03 2004-01-15 Asia Air Survey Co Ltd System for investigating wall surface of structure
KR20060042462A (en) * 2004-11-09 2006-05-15 학교법인 정석학원 System for collecting and managing construct information by using gis
KR20180065856A (en) * 2016-12-07 2018-06-18 삼성전자주식회사 Apparatus and method of object detection using a region-based deep learning model and method for manufacturing a chipset
KR101863196B1 (en) * 2017-07-24 2018-06-01 한국생산기술연구원 An Apparatus and A Method For Detecting A Defect On Surfaces Based On Deep Learning

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102162028B1 (en) * 2020-04-07 2020-10-06 (재)한국건설품질연구원 Degradation detection system using artificial intelligence
CN111724358A (en) * 2020-06-11 2020-09-29 华中科技大学 Concrete quality detection method and system based on image and convolutional neural network
KR102208008B1 (en) * 2020-07-17 2021-01-28 박헌우 Method for constructing using drone
KR102254773B1 (en) * 2020-09-14 2021-05-24 한국건설기술연구원 Automatic decision and classification system for each defects of building components using image information, and method for the same
KR102227756B1 (en) * 2020-12-07 2021-03-15 박봉진 Structure damage judgment service system and service provision method
KR102366840B1 (en) * 2021-02-08 2022-02-24 (주)아이언박스 methods for detecting construction objects based on artificial intelligence and cloud platform system for providing construction supervision service and system thereof
KR102293525B1 (en) * 2021-03-31 2021-08-26 유씨아이테크 주식회사 3D scanning equipment for structure maintenance
CN113096089A (en) * 2021-04-07 2021-07-09 浙江大学 Concrete structure detection method based on continuous deep learning
CN113096089B (en) * 2021-04-07 2022-05-13 浙江大学 Concrete structure detection method based on continuous deep learning
KR102355997B1 (en) * 2021-05-17 2022-02-08 주식회사 한국건설 방재연구원 method for monitoring the soundness of concrete structure based on smart glass
KR20230056807A (en) 2021-10-19 2023-04-28 세종대학교산학협력단 Hybrid damage evaluation system for masonry construction structure using image data, and method for the same
KR102486225B1 (en) * 2021-11-24 2023-01-12 주식회사 케이엠티엘 Wall drone equipped with crack diagnosis device and fafcility exterior inspection method using the same
KR102465284B1 (en) * 2022-04-13 2022-11-11 주식회사 디와이스코프코리아 Method, device and system for detecting structure crack based on mobile terminal
KR102525491B1 (en) * 2022-08-11 2023-04-25 주식회사 한국 종합엔지니어링 Method of providing structure damage detection report
WO2024080436A1 (en) * 2022-10-11 2024-04-18 주식회사 에프디 Ai crack-detecting method using bridge pier driving device
KR102565689B1 (en) * 2022-10-12 2023-08-09 부경대학교 산학협력단 Method of Mobile Safety Diagnosis and monitoring for facilities based on deep learning and Apparatus thereof
KR102539835B1 (en) * 2023-01-10 2023-06-02 (재) 한국건설품질연구원 System for digital twin generation and damage analysis using 3d camera
KR102597860B1 (en) * 2023-02-13 2023-11-02 동국대학교 와이즈캠퍼스 산학협력단 Cultural heritage inspection apparatus and method using artificial intelligence technology
CN116797407A (en) * 2023-08-21 2023-09-22 北京华邑建设集团有限公司 Outdoor building site construction management method and system
CN116797407B (en) * 2023-08-21 2023-11-03 北京华邑建设集团有限公司 Outdoor building site construction management method and system

Also Published As

Publication number Publication date
KR102121958B1 (en) 2020-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102121958B1 (en) Method, system and computer program for providing defect analysis service of concrete structure
KR101926561B1 (en) Road crack detection apparatus of patch unit and method thereof, and computer program for executing the same
KR102254773B1 (en) Automatic decision and classification system for each defects of building components using image information, and method for the same
Nguyen et al. Automatic detection and classification of defect on road pavement using anisotropy measure
US11361423B2 (en) Artificial intelligence-based process and system for visual inspection of infrastructure
CN111160301B (en) Tunnel disease target intelligent identification and extraction method based on machine vision
CN117893817A (en) Wafer defect classification method, device and system thereof, electronic equipment and storage medium
CN110503637B (en) Road crack automatic detection method based on convolutional neural network
KR102559586B1 (en) Structural appearance inspection system and method using artificial intelligence
CN112508911A (en) Rail joint touch net suspension support component crack detection system based on inspection robot and detection method thereof
JP2020038132A (en) Crack on concrete surface specification method, crack specification device, and crack specification system, and program
CN112967255A (en) Shield segment defect type identification and positioning system and method based on deep learning
CN111899219A (en) Image identification method and system for power transmission line machine patrol
CN112528979A (en) Transformer substation inspection robot obstacle distinguishing method and system
CN114882400A (en) Aggregate detection and classification method based on AI intelligent machine vision technology
Tayo et al. Portable crack width calculation of concrete road pavement using machine vision
JP3572750B2 (en) Automatic evaluation method for concrete defects
WO2021046726A1 (en) Method and device for detecting mechanical equipment parts
Crognale et al. Damage detection with image processing: A comparative study
Katsamenis et al. A Few-Shot Attention Recurrent Residual U-Net for Crack Segmentation
Saini et al. Feature-based template matching for joggled fishplate detection in railroad track with drone images
CN111325076A (en) Aviation ground building extraction method based on U-net and Seg-net network fusion
KR102355997B1 (en) method for monitoring the soundness of concrete structure based on smart glass
CN115049984A (en) Pavement disease detection method and system
CN114708190A (en) Road crack detection and evaluation algorithm based on deep learning

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right