KR20210071283A - 드론을 이용하는 구조물 안전점검 유지관리 방법 및 시스템 - Google Patents

드론을 이용하는 구조물 안전점검 유지관리 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

구조물 안전점검 유지관리 방법 및 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따르면, 컴퓨터로 구현되는 구조물 안전점검 유지관리 시스템은, 구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(Drone); 및 상기 드론과 통신하는 서버를 포함하고, 상기 서버는, 안전점검을 하기 위해, 상기 드론으로부터 수집되는 상기 2차원 이미지로부터 상기 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하는 안전점검부; 및 상기 안전점검부로부터 수신되는 상기 2차원 이미지 및 상기 불량 데이터에 기초하여 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링하는 가운데, 상기 구조물 상 상기 불량 영역을 상기 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하는 3차원 모델링부를 포함한다.

Description

드론을 이용하는 구조물 안전점검 유지관리 방법 및 시스템{SAFETY INSPECTION MAINTENANCE METHOD AND SYSTEM FOR STRUCTURE USING DRONE}
아래의 실시예들은 드론을 이용하는 구조물 안전점검 유지관리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 산업의 발달과 더불어 대형 구조물의 건설이 늘어나고 있는 가운데, 노후화된 시설물의 수 또한 매년 기하급수적으로 증가되고 있는 실정이다.
현재 구조물에 대한 안전점검은 구조물의 외관을 안전점검 전문가의 육안을 통해 검사하는 방식 또는 외관 조사망도를 이용하여 검사하는 방식이 널리 사용되고 있다. 안전점검 전문가의 육안을 통해 검사하는 안전점검 방식과 관련된 기구는 한국 등록특허 10-1381760호에 개시되어 있다.
그러나 이 두 가지 방식 모두 안전점검 전문가가 반드시 필요한 제한을 갖고 있으며, 안전점검 전문가의 수가 감소하는 추세임을 고려할 때, 비전문가도 쉽게 진단할 수 있는 안전점검 방식이 제안될 필요가 있다.
일 실시예들은 구조물을 효율적이고 간편하게 안전점검 및 유지관리하는 목적을 달성하고자, 드론을 이용하여 수집되는 2차원 이미지로부터 구조물 상 불량 영역을 검출하고 불량 데이터를 생성함으로써 구조물에 대한 안전진단을 수행하는 동시에, 2차원 이미지 및 불량 데이터에 기초하여 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링함으로써 구조물의 불량 영역에 대한 유지관리를 수행하는 방법 및 시스템을 제안한다.
특히, 일 실시예들은 3차원 모델에서 불량 영역의 해상도를 안전진단 및 유지관리가 가능하도록 보장하는 동시에, 3차원 모델이 일반적인 휴대용 디바이스에서도 취급되는 목적을 달성하고자, 3차원 모델을 모델링하는 과정에서 구조물 상 불량 영역을 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하고, 정상 영역은 상대적으로 낮은 해상도로 모델링하는 방법 및 시스템을 제안한다.
일 실시예에 따르면, 컴퓨터로 구현되는 구조물 안전점검 유지관리 시스템은, 구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(Drone); 및 상기 드론과 통신하는 서버를 포함하고, 상기 서버는, 안전점검을 하기 위해, 상기 드론으로부터 수집되는 상기 2차원 이미지로부터 상기 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하는 안전점검부; 및 상기 안전점검부로부터 수신되는 상기 2차원 이미지 및 상기 불량 데이터에 기초하여 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링하는 가운데, 상기 구조물 상 상기 불량 영역을 상기 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하는 3차원 모델링부를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 3차원 모델링부는, 상기 3차원 모델 상 상기 불량 영역에 대응하는 적어도 하나의 포인트에 상기 불량 데이터를 태깅하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 상기 불량 데이터는, 상기 구조물 상 상기 불량 영역의 위치 정보, 상기 불량 영역이 갖는 불량의 크기 및 형태 정보, 상기 불량 영역에 대한 2차원 이미지, 상기 불량 영역에 대한 2차원 이미지가 촬영된 시간 정보 또는 상기 불량 영역이 갖는 불량의 종류 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다
또 다른 일측에 따르면, 상기 안전점검부는, 상기 드론으로부터 상기 2차원 이미지를 기 설정된 주기에 따라 수신함에 응답하여 상기 불량 데이터를 주기적으로 생성하고, 상기 3차원 모델링부는, 상기 주기적으로 생성되는 불량 데이터에 기초하여 상기 3차원 모델을 업데이트하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 3차원 모델링부는, 상기 업데이트되는 3차원 모델의 적어도 하나의 포인트에 태깅된 불량 데이터의 변화 이력을 저장 및 유지하고, 상기 불량 데이터의 변화 이력으로부터 상기 불량 영역이 갖는 불량의 변화 속도 및 가속도를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 안전점검부는, 상기 드론으로부터 수집되는 상기 2차원 이미지 이외에 상기 드론에 구비된 센서-상기 센서는 상기 드론에 구비된 이미지 센서를 제외한 센서임-에서 수집되는 상기 구조물에 대한 센싱 정보에 더 기초하여 상기 불량 데이터를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컴퓨터로 구현된 채, 구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(Drone)과 통시하는 구조물 안전점검 유지관리 서버는, 안전점검을 하기 위해, 상기 드론으로부터 수집되는 상기 2차원 이미지로부터 상기 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하는 안전점검부; 및 상기 안전점검부로부터 수신되는 상기 2차원 이미지 및 상기 불량 데이터에 기초하여 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링하는 가운데, 상기 구조물 상 상기 불량 영역을 상기 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하는 3차원 모델링부를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 컴퓨터로 구현되는 구조물 안전점검 유지관리 방법은, 구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(Drone)으로부터 수집되는 2차원 이미지를 수신하는 단계; 안전점검을 하기 위해, 상기 2차원 이미지로부터 상기 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 2차원 이미지 및 상기 불량 데이터에 기초하여 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링하는 단계를 포함하고, 상기 모델링하는 단계는, 상기 구조물 상 상기 불량 영역을 상기 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하는 것을 특징으로 한다.
일측에 따르면, 상기 모델링하는 단계는, 상기 3차원 모델 상 상기 불량 영역에 대응하는 적어도 하나의 포인트에 상기 불량 데이터를 태깅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 일측에 따르면, 상기 불량 데이터는, 상기 구조물 상 상기 불량 영역의 위치 정보, 상기 불량 영역이 갖는 불량의 크기 및 형태 정보, 상기 불량 영역에 대한 2차원 이미지, 상기 불량 영역에 대한 2차원 이미지가 촬영된 시간 정보 또는 상기 불량 영역이 갖는 불량의 종류 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 생성하는 단계는, 상기 드론으로부터 상기 2차원 이미지를 기 설정된 주기에 따라 수신함에 응답하여 상기 불량 데이터를 주기적으로 생성하는 단계를 포함하고, 상기 모델링하는 단계는, 상기 주기적으로 생성되는 불량 데이터에 기초하여 상기 3차원 모델을 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 모델링하는 단계는, 상기 업데이트되는 3차원 모델의 적어도 하나의 포인트에 태깅된 불량 데이터의 변화 이력을 저장 및 유지하는 단계; 및 상기 불량 데이터의 변화 이력으로부터 상기 불량 영역이 갖는 불량의 변화 속도 및 가속도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 생성하는 단계는, 상기 2차원 이미지 이외에 상기 드론에 구비된 센서-상기 센서는 상기 드론에 구비된 이미지 센서를 제외한 센서임-에서 수집되는 상기 구조물에 대한 센싱 정보에 더 기초하여 상기 불량 데이터를 생성하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컴퓨터 시스템과 결합되어 구조물 안전점검 유지관리 방법을 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 구조물 안전점검 유지관리 방법은, 구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(Drone)으로부터 수집되는 2차원 이미지를 수신하는 단계; 안전점검을 하기 위해, 상기 2차원 이미지로부터 상기 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 2차원 이미지 및 상기 불량 데이터에 기초하여 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링하는 단계를 포함하고, 상기 모델링하는 단계는, 상기 구조물 상 상기 불량 영역을 상기 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예들은 드론을 이용하여 수집되는 2차원 이미지로부터 구조물 상 불량 영역을 검출하고 불량 데이터를 생성함으로써 구조물에 대한 안전진단을 수행하는 동시에, 2차원 이미지 및 불량 데이터에 기초하여 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링함으로써 구조물의 불량 영역에 대한 유지관리를 수행하는 방법 및 시스템을 제안함으로써, 구조물을 효율적이고 간편하게 안전점검 및 유지관리하는 효과를 도모할 수 있다.
특히, 일 실시예들은 3차원 모델을 모델링하는 과정에서 구조물 상 불량 영역을 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하고, 정상 영역은 상대적으로 낮은 해상도로 모델링하는 방법 및 시스템을 제안함으로써, 3차원 모델에서 불량 영역의 해상도를 안전진단 및 유지관리가 가능하도록 보장하는 동시에, 3차원 모델이 일반적인 휴대용 디바이스에서도 취급되는 효과를 도모할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 구조물 안전점검 유지관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 안전점검 유지관리 시스템에서 서버 및 사용자 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 서버의 프로세서가 포함할 수 있는 구성요소의 예를 도시한 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 서버가 수행할 수 있는 구조물 안전점검 유지관리 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 5는 도 4에 도시된 구조물 안전점검 유지관리 방법에서 2차원 이미지를 수신하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 구조물 안전점검 유지관리 방법에서 불량 데이터를 생성하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 구조물 안전점검 유지관리 방법에서 3차원 모델을 모델링하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 구조물 안전점검 유지관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 구조물 안전점검 유지관리 시스템은 복수의 전자기기들(110, 120, 130), 서버(140) 및 드론(150)을 포함하는 예를 나타내고 있다. 이러한 도 1의 발명의 설명을 위한 일례로 전자 기기의 수나 서버의 수가 도 1과 같이 한정되는 것은 아니다.
복수의 전자 기기들(110, 120, 130)은 컴퓨터 장치로 구현되는 단말로서, 후술되는 구조물 안전점검 유지관리 방법을 수행하는 서버(140)와 통신하며 구조물 안전점검 유지관리 방법이 수행된 결과를 보고받는 사용자 장치일 수 있다. 복수의 전자 기기들(110, 120, 130)의 예를 들면, 스마트폰(smart phone), 휴대폰, 태블릿 PC, 내비게이션, 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 등이 있다. 일례로 제1 전자 기기(110)는 무선 또는 유선 통신 방식을 이용하여 네트워크를 통해 서버(140) 및/또는 드론(150)과 통신할 수 있다.
통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선 인터넷, 방송망)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 네트워크는, PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), 인터넷 등의 네트워크 중 하나 이상의 임의의 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 네트워크는 버스 네트워크, 스타 네트워크, 링 네트워크, 메쉬 네트워크, 스타-버스 네트워크, 트리 또는 계층적(hierarchical) 네트워크 등을 포함하는 네트워크 토폴로지 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
서버(140)는 복수의 전자 기기들(110, 120, 130) 및 드론(150)과 네트워크를 통해 통신하여 명령, 코드, 파일, 컨텐츠, 서비스 등을 제공하는 컴퓨터 장치 또는 복수의 컴퓨터 장치들로 구현될 수 있다.
일례로, 서버(140)는 네트워크를 통해 접속한 제1 전자 기기(110)로 어플리케이션의 설치를 위한 파일을 제공할 수 있다. 이 경우 제1 전자 기기(110)는 서버(140)로부터 제공된 파일을 이용하여 어플리케이션을 설치할 수 있다. 또한, 제1 전자 기기(110)가 포함하는 운영체제(Operating System, OS)나 적어도 하나의 프로그램(일례로 브라우저나 상기 설치된 어플리케이션)의 제어에 따라 서버(140)에 접속하여 서버(140)가 제공하는 서비스나 컨텐츠를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 기기(110)가 어플리케이션의 제어에 따라 네트워크를 통해 구조물 안전진단 유지관리 서비스 가입 요청 메시지를 서버(140)로 전송하면, 서버(140)는 구조물 안전진단 유지관리 서비스 가입 요청 메시지에 대응하는 코드를 제1 전자 기기(110)로 전송할 수 있고 제1 전자 기기(110)는 어플리케이션의 제어에 따라 코드에 따른 화면을 구성하여 표시함으로써 사용자에게 구조물 안전진단 유지관리 서비스의 컨텐츠를 제공할 수 있다.
다른 예를 들면, 서버(140)는 네트워크를 통해 연결된 드론(150)의 움직임을 제어하기 위한 명령을 제공할 수 있다. 이 경우, 드론(150)은 서버(140)로부터 제공되는 명령에 따라 비행 동작 및 구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 촬영 동작을 수행하게 될 수 있다.
드론(150)은 비행 동작과 촬영 동작을 수행하는 비행 기기로서, 설명된 것처럼 서버(140)의 제어 또는 사용자 장치인 복수의 전자 기기들(110, 120, 130)의 제어에 따라 움직이거나, 자체적으로 구조물을 인식하고 인식된 구조물을 기초로 자동으로 비행 경로를 설정하여 자율적으로 움직일 수도 있다.
이러한 드론(150)은 구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 촬영 동작을 위해 이미지 센서를 필수적으로 포함하는 가운데, 구조물의 불량(이하, 구조물의 불량은 구조물 상에 생긴 균열, 파손, 부식 등을 포함함)을 검출할 수 있는 검출 센서(예컨대, 구조광 센서, 레이저 센서, 초음파 센서 등)를 더 포함할 수 있다. 또한, 드론(150)은 촬영된 2차원 이미지를 무선 또는 유선 통신 방식을 이용하여 서버(140)로 전송하기 위해 네트워크에 접속할 수 있는 통신모듈 역시 필수적으로 포함할 수 있다.
이하, 서버(140)는 드론(150)을 이용하는 구조물 안전점검 유지관리 방법을 수행하는 주체이며, 복수의 전자 기기들(110, 120, 130) 각각은 구조물 안전점검 유지관리 방법이 수행된 결과를 보고받는 사용자 장치를 의미한다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 구조물 안전점검 유지관리 방법에 포함되는 일부 또는 전체 단계는 사용자 장치인 복수의 전자 기기들(110, 120, 130)에 의해 수행될 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 안전점검 유지관리 시스템에서 서버 및 사용자 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
사용자 장치(110)와 서버(140)는 메모리(211, 221), 프로세서(212, 222), 통신 모듈(213, 223) 그리고 입출력 인터페이스(214, 224)를 포함할 수 있다. 메모리(211, 221)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(211, 221)에는 운영체제나 적어도 하나의 프로그램 코드(일례로 사용자 장치(110)에 설치되어 구동되는 어플리케이션 등을 위한 코드)가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 메모리(211, 221)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 통신 모듈(213, 223)을 통해 메모리(211, 221)에 로딩될 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로그램은 개발자들 또는 어플리케이션의 설치 파일을 배포하는 파일 배포 시스템(일례로 상술한 서버(140))이 네트워크를 통해 제공하는 파일들에 의해 설치되는 프로그램(일례로 상술한 어플리케이션)에 기반하여 메모리(211, 221)에 로딩될 수 있다.
프로세서(212, 222)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(211, 221) 또는 통신 모듈(213, 223)에 의해 프로세서(212, 222)로 제공될 수 있다. 예를 들어 프로세서(212, 222)는 메모리(211, 221)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다.
통신 모듈(213, 223)은 네트워크를 통해 사용자 장치(110)와 서버(140)가 서로 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있으며, 드론(150) 또는 다른 서버와 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 사용자 장치(110)의 프로세서(212)가 메모리(211)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청(일례로 구조물 안전점검 유지관리 방법에서 모델링된 3차원 모델을 제공받는 요청)이 통신 모듈(213)의 제어에 따라 네트워크를 통해 서버(140)로 전달될 수 있다. 역으로, 서버(140)의 프로세서(222)의 제어에 따라 제공되는 제어 신호나 명령, 컨텐츠, 파일 등이 통신 모듈(223)과 네트워크를 거쳐 통신 모듈(213)을 통해 사용자 장치(110)로 수신될 수 있다. 예를 들어 통신 모듈(213)을 통해 수신된 서버(140)의 제어 신호나 명령 등은 프로세서(212)나 메모리(211)로 전달될 수 있고, 컨텐츠나 파일 등은 사용자 장치(110)가 더 포함할 수 있는 저장 매체로 저장되거나 디스플레이 장치에 표시될 수 있다.
입출력 인터페이스(214)는 입출력 장치(215)와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 키보드 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 어플리케이션의 통신 세션을 표시하기 위한 디스플레이와 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로 입출력 인터페이스(214)는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다. 보다 구체적인 예로, 사용자 장치(110)의 프로세서(212)는 메모리(211)에 로딩된 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리함에 있어서 서버(140)가 제공하는 데이터를 이용하여 구성되는 서비스 화면이나 컨텐츠가 입출력 인터페이스(214)를 통해 디스플레이에 표시될 수 있다. 입출력 인터페이스(224) 또한 마찬가지로 서버(140)의 프로세서(222)가 메모리(221)에 로딩된 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리함에 있어 서버(140)가 제공하는 데이터를 이용하여 구성되는 정보를 출력할 수 있다.
또한, 다른 실시예들에서 사용자 장치(110) 및 서버(140)는 도 2의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 사용자 장치(110)는 상술한 입출력 장치(215) 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 트랜시버(transceiver), GPS(Global Positioning System) 모듈, 카메라, 각종 센서, 데이터베이스, 스캐너 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.
이하에서는 구조물 안전점검 유지관리 방법 및 시스템의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 서버의 프로세서가 포함할 수 있는 구성요소의 예를 도시한 블록도이고, 도 4는 일 실시예에 따라 서버가 수행할 수 있는 구조물 안전점검 유지관리 방법을 도시한 플로우 차트이며, 도 5는 도 4에 도시된 구조물 안전점검 유지관리 방법에서 2차원 이미지를 수신하는 단계를 설명하기 위한 도면이고. 도 6은 도 4에 도시된 구조물 안전점검 유지관리 방법에서 불량 데이터를 생성하는 단계를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 4에 도시된 구조물 안전점검 유지관리 방법에서 3차원 모델을 모델링하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 서버(140)에는 후술되는 구조물 안전점검 유지관리 서비스의 주체가 되는 구성요소들이 구성될 수 있다. 이하, 구조물 안전점검 유지관리 서비스가 제공된다는 것은 서버(140)의 동작에 의해 구조물 안전점검 유지관리 방법이 수행되고, 그 결과가 사용자 장치(110)로 제공되는 것을 의미하는 바, 구조물 안전점검 유지관리 서비스는 구조물 안전점검 유지관리 방법을 의미할 수 있다.
서버(140)가 도 4에 따른 구조물 안전점검 유지관리 방법을 수행할 수 있도록, 서버(140)의 프로세서(222)는 구성요소로서 도 3에 도시된 바와 같이, 안전점검부(310) 및 3차원 모델링부(320)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라 프로세서(222)의 구성요소들은 선택적으로 프로세서(222)에 포함되거나 제외될 수도 있다. 또한, 실시예에 따라 프로세서(222)의 구성요소들은 프로세서(222)의 기능의 표현을 위해 분리 또는 병합될 수도 있다. 예컨대, 프로세서(222)의 구성요소들 중 적어도 일부는 사용자 장치(110)에 포함되는 프로세서(212)에 구현될 수 있다.
이러한 프로세서(222) 및 프로세서(222)의 구성요소들은 도 4의 구조물 안전점검 유지관리 방법이 포함하는 단계들(S410 내지 S430)을 수행하도록 서버(140)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(222) 및 프로세서(222)의 구성요소들은 메모리(221)가 포함하는 운영체제의 코드와 적어도 하나의 프로그램의 코드에 따른 명령(instruction)을 실행하도록 구현될 수 있다.
여기서, 프로세서(222)의 구성요소들은 서버(140)에 저장된 프로그램 코드가 제공하는 명령에 따라 프로세서(222)에 의해 수행되는 프로세서(222)의 서로 다른 기능들(different functions)의 표현들일 수 있다. 예를 들어, 서버(140)가 2차원 이미지로부터 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하도록 상술한 명령에 따라 서버(140)를 제어하는 프로세서(222)의 기능적 표현으로서 안전점검부(310)가 이용될 수 있다.
프로세서(222)는 단계(S410) 이전에, 서버(140)의 제어와 관련된 명령이 로딩된 메모리(221)로부터 필요한 명령을 읽어드릴 수 있다(도면 상 별도의 단계로 도시되지 않음). 이 경우, 상기 읽어드린 명령은 프로세서(222)가 이후 설명될 단계들(S410 내지 S430)을 실행하도록 제어하기 위한 명령을 포함할 수 있다.
단계(S410)에서 안전점검부(310)는 구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(150)으로부터 수집되는 2차원 이미지를 수신할 수 있다.
이 때, 드론(150)은 단계(S410) 이전에 구조물의 전체 영역을 비행하며 각 영역별 2차원 이미지를 촬영하여 수집한 뒤, 2차원 이미지들을 촬영할 당시 비행했던 위치 정보(예컨대, GPS와 같은 좌표 정보)를 2차원 이미지들과 함께 서버(140)로 전송함으로써, 단계(S410)에서 안전점검부(310)가 2차원 이미지들과 함께 2차원 이미지들 각각이 촬영된 위치 정보를 수신하도록 할 수 있다. 이에 따라, 안전점검부(310)는 후술되는 단계(S420)에서 구조물의 각 영역별 2차원 이미지를 병합하여 구조물의 전체 영역에 대한 2차원 이미지를 형성할 수 있다.
예를 들어, 단계(S410)에서 안전점검부(310)는 도 5와 같이 구조물의 특정 부위에 위치하는 불량 영역이 촬영된 2차원 이미지와 함께 해당 2차원 이미지가 촬영될 때의 드론(150)의 위치 정보를 수신함으로써, 후술되는 단계(S420)에서 구조물의 어느 위치에 불량 영역이 배치되는지를 파악할 수 있다.
이어서, 단계(S420)에서 안전점검부(310)는 안전점검을 하기 위해, 2차원 이미지로부터 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성할 수 있다. 이하, 불량 데이터는 구조물 상 불량 영역의 위치 정보, 불량 영역이 갖는 불량의 크기 및 형태 정보, 불량 영역에 대한 2차원 이미지, 불량 영역에 대한 2차원 이미지가 촬영된 시간 정보 또는 불량 영역이 갖는 불량의 종류 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 단계(S420)에서 안전점검부(310)는 구조물의 각 영역별 2차원 이미지에서 불량 영역이 포함된 2차원 이미지를 추출하고, 해당 2차원 이미지가 촬영될 때의 드론(150)의 위치 정보와 도 6과 같이 해당 2차원 이미지 상에서 불량 영역이 검출되는 위치에 기초하여 구조물 상 불량 영역의 위치를 파악하여 불량 영역의 위치 정보를 생성하며, 해당 2차원 이미지를 분석하여 불량 영역이 갖는 불량의 크기 및 형태 정보, 종류 정보 등을 생성할 수 있다.
이처럼 생성된 불량 영역의 위치 정보, 불량의 크기 및 형태 정보, 종류 정보 등은 불량 데이터로서 안전점검부(310)가 구조물에 대한 안전점검을 수행하는데 판단하는 지표로서 활용된다. 즉, 안전점검부(310)는 단계(420)에서 생성된 불량 데이터를 기초로 구조물에 대한 안전점검을 수행할 수 있다.
또한, 안전점검부(310)는 단계(S410)에서 드론(150)에 구비된 센서(해당 센서는 2차원 이미지를 획득하는 이미지 센서를 제외한 센서로서, 예컨대, 구조광 센서, 레이저 센서, 초음파 센서 등을 의미함)로부터 수집되는 구조물에 대한 센싱 정보를 더 수신함으로써, 단계(S420)에서 센싱 정보에 더 기초하여 불량 데이터를 생성할 수 있다.
그 후, 단계(S430)에서 3차원 모델링부(320)는 안전점검부(310)로부터 수신되는 2차원 이미지 및 불량 데이터에 기초하여 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링할 수 있다. 예를 들어, 3차원 모델링부(320)는 구조물의 각 영역별 2차원 이미지를 병합하며 모델링함으로써, 포인트들로 구성되는 구조물에 대한 3차원 모델을 생성하고, 불량 영역을 3차원 모델 상에 표시할 수 있다. 더 구체적인 예를 들면, 3차원 모델링부(320)는 포인트들로 구성되는 구조물에 대한 3차원 모델을 생성한 뒤 도 7과 같이 구조물의 3차원 모델 상 불량 영역을 표시할 수 있다.
이 때, 3차원 모델 상에 불량 영역을 표시한다는 것은, 불량 데이터에 포함되는 불량 영역의 위치에 따른 특정 크기와 형태를 갖는 특정 종류의 불량을 3차원 모델의 적어도 하나의 포인트에 표시하는 것으로, 3차원 모델 상에 불량 데이터를 태깅하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 단계(S430)에서 3차원 모델링부(320)는 3차원 모델 상 불량 영역에 대응하는 적어도 하나의 포인트에 불량 데이터를 태깅할 수 있다.
특히, 단계(S430)에서 3차원 모델링부(320)는 구조물 상 불량 영역을 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하고 정상 영역은 상대적으로 낮은 해상도로 모델링할 수 있다. 따라서, 단계(S430)에서 모델링된 3차원 모델은 불량 영역의 해상도가 안전진단 및 유지관리가 가능하도록 보장하는 가운데, 일반적인 휴대용 디바이스에서도 취급될 수 있을 정도로 작은 데이터 용량을 갖게 될 수 있다.
별도의 단계로 표시되지 않았으나, 이와 같이 모델링된 3차원 모델은 단계(S430) 이후에 사용자 장치(110)로 제공될 수 있다.
상술된 단계들(S410 내지 S430)은 기 설정된 주기에 따라 주기적으로 수행될 수 있다. 일례로, 단계(S410)가 기 설정된 주기에 따라 반복 수행됨에 따라 안전점검부(310)는 드론(150)으로부터 2차원 이미지를 기 설정된 주기에 따라 수신하고, 이에 응답하여 단계(S420)를 반복 수행하여 불량 데이터를 주기적으로 생성하며, 불량 데이터의 변화 이력을 저장 및 유지함으로써 변화 이력을 기초로 구조물에 대한 안전점검을 수행할 수 있다. 예를 들어, 안전점검부(310)는 불량 데이터의 변화 이력으로부터 불량 영역이 갖는 불량의 변화 속도 및 가속도를 측정하여 구조물에 대한 안전점검과 유지관리를 수행할 수 있다.
또한, 단계들(S410 내지 S420)이 이와 같이 반복 수행됨에 따라, 3차원 모델링부(320)는 단계(S430)를 반복 수행함으로써 주기적으로 생성되는 불량 데이터에 기초하여 3차원 모델을 업데이트할 수 있다. 3차원 모델링부(320) 역시 이처럼 업데이트되는 3차원 모델의 적어도 하나의 포인트에 태깅된 불량 데이터의 변화 이력을 저장 및 유지함으로써, 불량 데이터의 변화 이력으로부터 불량 영역이 갖는 불량의 변화 속도 및 가속도를 측정하여 안전점검부(310)의 안전점검과 유지관리에 활용하도록 할 수 있다.
이상, 안전점검부(310)가 생성하는 불량 데이터의 변화 이력이 안전점검부(310)에서 저장 및 유지되고, 3차원 모델링부(320)가 생성하는 3차원 모델의 적어도 하나의 포인트에 태깅된 불량 데이터의 변화 이력이 3차원 모델링부(320)에서 저장 및 유지되는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 별도의 구성요소를 통해 수행될 수 있다. 일례로, 서버(140)의 프로세서(222)에 더 포함되는 관리부(미도시)가 불량 데이터의 변화 이력을 저장 및 유지할 수 있으며, 관리부는 불량 데이터의 변화 이력에 대한 분석을 담당함으로써 불량 데이터의 변화 이력으로부터 불량 영역이 갖는 불량의 변화 속도 및 가속도를 측정하여 구조물에 대한 유지관리를 수행할 수 있다.
또한, 이상 구조물에 대한 2차원 이미지가 안전점검부(310)에 저장 및 유지되고, 구조물에 대한 3차원 모델이 3차원 모델링부(320)에 저장 및 유지되는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 별도의 서버(140)의 프로세서(222)에 더 포함되는 데이터베이스(미도시)에 저장 및 유지될 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 컴퓨터로 구현되는 구조물 안전점검 유지관리 시스템에 있어서,
    구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(Drone); 및
    상기 드론과 통신하는 서버
    를 포함하고,
    상기 서버는,
    안전점검을 하기 위해, 상기 드론으로부터 수집되는 상기 2차원 이미지로부터 상기 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하는 안전점검부; 및
    상기 안전점검부로부터 수신되는 상기 2차원 이미지 및 상기 불량 데이터에 기초하여 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링하는 가운데, 상기 구조물 상 상기 불량 영역을 상기 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하는 3차원 모델링부
    를 포함하는 구조물 안전점검 유지관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 모델링부는,
    상기 3차원 모델 상 상기 불량 영역에 대응하는 적어도 하나의 포인트에 상기 불량 데이터를 태깅하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 불량 데이터는,
    상기 구조물 상 상기 불량 영역의 위치 정보, 상기 불량 영역이 갖는 불량의 크기 및 형태 정보, 상기 불량 영역에 대한 2차원 이미지, 상기 불량 영역에 대한 2차원 이미지가 촬영된 시간 정보 또는 상기 불량 영역이 갖는 불량의 종류 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안전점검부는,
    상기 드론으로부터 상기 2차원 이미지를 기 설정된 주기에 따라 수신함에 응답하여 상기 불량 데이터를 주기적으로 생성하고,
    상기 3차원 모델링부는,
    상기 주기적으로 생성되는 불량 데이터에 기초하여 상기 3차원 모델을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 3차원 모델링부는,
    상기 업데이트되는 3차원 모델의 적어도 하나의 포인트에 태깅된 불량 데이터의 변화 이력을 저장 및 유지하고, 상기 불량 데이터의 변화 이력으로부터 상기 불량 영역이 갖는 불량의 변화 속도 및 가속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 안전점검부는,
    상기 드론으로부터 수집되는 상기 2차원 이미지 이외에 상기 드론에 구비된 센서-상기 센서는 상기 드론에 구비된 이미지 센서를 제외한 센서임-에서 수집되는 상기 구조물에 대한 센싱 정보에 더 기초하여 상기 불량 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 시스템.
  7. 컴퓨터로 구현된 채, 구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(Drone)과 통시하는 구조물 안전점검 유지관리 서버에 있어서,
    안전점검을 하기 위해, 상기 드론으로부터 수집되는 상기 2차원 이미지로부터 상기 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하는 안전점검부; 및
    상기 안전점검부로부터 수신되는 상기 2차원 이미지 및 상기 불량 데이터에 기초하여 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링하는 가운데, 상기 구조물 상 상기 불량 영역을 상기 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하는 3차원 모델링부
    를 포함하는 구조물 안전점검 유지관리 서버.
  8. 컴퓨터로 구현되는 구조물 안전점검 유지관리 방법에 있어서,
    구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(Drone)으로부터 수집되는 2차원 이미지를 수신하는 단계;
    안전점검을 하기 위해, 상기 2차원 이미지로부터 상기 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 2차원 이미지 및 상기 불량 데이터에 기초하여 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링하는 단계
    를 포함하고,
    상기 모델링하는 단계는,
    상기 구조물 상 상기 불량 영역을 상기 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모델링하는 단계는,
    상기 3차원 모델 상 상기 불량 영역에 대응하는 적어도 하나의 포인트에 상기 불량 데이터를 태깅하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 불량 데이터는,
    상기 구조물 상 상기 불량 영역의 위치 정보, 상기 불량 영역이 갖는 불량의 크기 및 형태 정보, 상기 불량 영역에 대한 2차원 이미지, 상기 불량 영역에 대한 2차원 이미지가 촬영된 시간 정보 또는 상기 불량 영역이 갖는 불량의 종류 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 드론으로부터 상기 2차원 이미지를 기 설정된 주기에 따라 수신함에 응답하여 상기 불량 데이터를 주기적으로 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 모델링하는 단계는,
    상기 주기적으로 생성되는 불량 데이터에 기초하여 상기 3차원 모델을 업데이트하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모델링하는 단계는,
    상기 업데이트되는 3차원 모델의 적어도 하나의 포인트에 태깅된 불량 데이터의 변화 이력을 저장 및 유지하는 단계; 및
    상기 불량 데이터의 변화 이력으로부터 상기 불량 영역이 갖는 불량의 변화 속도 및 가속도를 측정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 2차원 이미지 이외에 상기 드론에 구비된 센서-상기 센서는 상기 드론에 구비된 이미지 센서를 제외한 센서임-에서 수집되는 상기 구조물에 대한 센싱 정보에 더 기초하여 상기 불량 데이터를 생성하는 단계
    인 것을 특징으로 하는 구조물 안전점검 유지관리 시스템.
  14. 컴퓨터 시스템과 결합되어 구조물 안전점검 유지관리 방법을 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    상기 구조물 안전점검 유지관리 방법은,
    구조물에 대한 2차원 이미지를 획득하는 드론(Drone)으로부터 수집되는 2차원 이미지를 수신하는 단계;
    안전점검을 하기 위해, 상기 2차원 이미지로부터 상기 구조물 상 불량 영역을 검출하여 불량 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 2차원 이미지 및 상기 불량 데이터에 기초하여 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 모델링하는 단계
    를 포함하고,
    상기 모델링하는 단계는,
    상기 구조물 상 상기 불량 영역을 상기 구조물 상 정상 영역보다 높은 해상도로 모델링하는 것을 특징으로 하는 기록 매체에 기록된 컴퓨터 프로그램.
KR1020190161295A 2019-12-06 2019-12-06 드론을 이용하는 구조물 안전점검 유지관리 방법 및 시스템 KR102323228B1 (ko)

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