KR20210080835A - 복합 센싱 시스템을 이용한 도로표면 검사방법 - Google Patents

Abstract

복합 센싱시스템을 이용한 도로표면 검사방법에서, 피 측정 대상인 도로에서 차량이 운행한다. 상기 차량의 운행과 함께, 상기 도로의 상태를 센싱한다. 상기 도로의 상태에 대하여 센싱된 결과를 제공받아, 상기 차랑의 위치, 상기 도로의 프로파일, 상기 도로의 열화상 및 상기 도로의 영상을 분석한다. 상기 분석된 데이터를 통합한다. 상기 통합된 분석 데이터를 바탕으로, 상기 도로의 성능을 평가한다.

Description

복합 센싱 시스템을 이용한 도로표면 검사방법{METHOD OF INSPECTING ROAD SURFACE USING COMPLEX SENSING SYSTEM}

본 발명은 도로표면 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 센싱 모듈을 통해, 대중교통의 차로, 특히 버스 전용차로의 차로 표면을 차량의 운행을 통해 검사 및 스캐닝할 수 있는 복합 센싱시스템을 이용한 도로표면 검사방법에 관한 것이다.

대중교통의 자율주행을 위해서는 주행 안전성 확보가 시급한 문제로 대두되고 있으며, 자율주행 차량의 개발과 함께 교통 인프라 상황을 안전하게 관리할 수 있는 기술도 동시에 제공될 필요가 있다.

현재에도 도로 상태 점검을 주기적으로 실시하고 있으며, 도 1에 도시된 바와 같은 시스템을 이용한 점검이 수행되고 있다. 도 1에 도시된 바와 같은, 종래의 도로 검사 시스템의 경우, 각각의 센서들을 차량에 실은 상태에서, 차량을 특정 도로의 위치에서 위치한 상태에서 해당 위치된 도로의 상태를 측정하는 방식이며, 차량은 센서들의 적재와 이동을 위한 수단일 뿐, 차량의 주행과 함께 도로의 상태가 측정되는 시스템은 요원한 상황이다.

이에 따라, 실제 차량이 운행되는 도로에서의 운영이 매우 어려우며, 탐사에 소요되는 매우 많은 시간과 인력으로 인해, 활용성이 높지 않으며, 검사 결과도 각각의 센서들로부터 개별적인 결과만이 도출되는 형태여서 이에 대한 통합적 상태 모니터링은 어려운 한계가 있다.

나아가, 고정형 형태의 모니터링 시스템으로는 대한민국 등록특허 제10-0578041호에서와 같이, 고정형 형태로 도로 상태를 카메라 영상으로 특정 위치에서 확인하는 방법이 주로 적용되고 있는 상황이다.

대한민국 등록특허 제10-0578041호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 다중 센싱 모듈을 통해, 대중교통의 차로, 특히 버스 전용차로의 차로 표면을 차량의 운행을 통해 실시간으로 검사 및 스캐닝할 수 있는 복합 센싱시스템을 이용한 도로표면 검사방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 도로표면 검사방법에서, 피 측정 대상인 도로에서 차량이 운행한다. 상기 차량의 운행과 함께, 상기 도로의 상태를 센싱한다. 상기 도로의 상태에 대하여 센싱된 결과를 제공받아, 상기 차랑의 위치, 상기 도로의 프로파일, 상기 도로의 열화상 및 상기 도로의 영상을 분석한다. 상기 분석된 데이터를 통합한다. 상기 통합된 분석 데이터를 바탕으로, 상기 도로의 성능을 평가한다.

일 실시예에서, 상기 도로의 상태를 센싱하는 단계에서, 위치 추적부를 이용하여, 상기 도로를 운행하는 차량의 위치 정보를 획득할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 도로의 상태를 센싱하는 단계는, 레이저 스캐너를 이용하여, 상기 도로를 스캐닝하는 단계, 적외선 카메라를 이용하여, 상기 도로의 열화상을 촬영하는 단계, 및 비전 카메라를 이용하여, 상기 도로의 영상을 촬영하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 레이저 스캐너, 상기 적외선 카메라 및 상기 비전 카메라는 일체로 센싱유닛을 형성하여, 상기 차량에 일체로 장착될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 분석된 데이터를 통합하는 단계에서, 상기 도로의 프로파일, 열화상 및 영상 데이터를 상기 도로의 각 위치별로 분류하여, 상기 차량이 운행한 도로 전체에서의 데이터를 획득할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 복잡하게 구성된 센서들과, 각 센서들에서 측정되는 데이터를 개별적으로 신호를 처리 및 분석하였던 문제를 해결하여, 도로에 대한 센싱 정보로서, 도로의 프로파일, 도로의 열화상 및 도로의 영상을 측정한 데이터를 통합하여, 도로의 각 위치에서의 정보로 통합되므로, 검사가 필요한 도로의 각 위치의 다양한 상태를 종합적으로 분석할 수 있고, 이를 바탕으로 도로의 각 위치에서의 성능을 평가할 수 있다.

이 경우, 레이저 스캐너, 적외선 카메라 및 비전 카메라는 일체로 센싱유닛을 형성하여, 상기 차량에 일체로 장착되어, 차량에 장착이 용이한 것은 물론, 하나의 모듈화된 센싱유닛으로부터 다양한 정보를 일체로 획득할 수 있어, 제작의 용이성은 물론, 일체화된 데이터의 일괄처리를 통한 데이터 처리 속도의 향상 및 데이터 처리의 정확성 향상이 가능하다.

특히, 위치 추적부로서 GPS 및 항법장치가 사용되므로, 차량의 운행에 따른 실시간 위치에 대한 정보와, 해당 위치에서의 도로의 표면 상태에 대한 정보를 동시에 획득할 수 있는 바, 실시간으로 도로 표면에 대한 검사를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 도로표면 검사방법을 수행하기 위한 복합 센싱시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 복합 센싱시스템을 이용한 도로표면 검사방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 1의 데이터 처리부가 구현된 화면을 도시한 이미지이다.
도 4a는 도 1의 프로파일 분석부의 성능을 평가하기 위한 샘플 이미지이고, 도 4b는 도 4a의 샘플 이미지에 대한 프로파일 분석 결과 그래프이다.
도 5a는 도 1의 열화상 분석부의 성능을 평가하기 위한 샘플의 예이고, 도 5b는 도 5a의 샘플에 대한 열화상 분석 결과 이미지이다.
도 6은 도 1의 프로파일 분석부를 이용하여 실제 도로에 대한 프로파일 분석 결과를 도시한 이미지들이다.
도 7은 도 1의 열화상 분석부를 이용하여 실제 도로에 대한 열화상 분석 결과를 도시한 이미지들이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 도로표면 검사방법을 수행하기 위한 복합 센싱시스템을 도시한 블록도이다. 도 2는 도 1의 복합 센싱시스템을 이용한 도로표면 검사방법을 도시한 흐름도이다. 도 3은 도 1의 데이터 처리부가 구현된 화면을 도시한 이미지이다. 도 4a는 도 1의 프로파일 분석부의 성능을 평가하기 위한 샘플 이미지이고, 도 4b는 도 4a의 샘플 이미지에 대한 프로파일 분석 결과 그래프이다. 도 5a는 도 1의 열화상 분석부의 성능을 평가하기 위한 샘플의 예이고, 도 5b는 도 5a의 샘플에 대한 열화상 분석 결과 이미지이다.

우선, 도 1을 참조하면, 상기 복합 센싱시스템(10)은, 센싱유닛(100) 및 데이터 처리부(200)를 포함하며, 상기 센싱유닛(100)은 레이저 스캐너(110), 적외선 카메라(120), 비전 카메라(130) 및 위치 추적부(140)를 포함하고, 상기 데이터 처리부(200)는 프로파일 분석부(210), 열화상 분석부(220), 영상 분석부(230), 위치 분석부(240), 데이터 통합부(250) 및 성능 평가부(260)를 포함한다.

이 경우, 도시하지는 않았으나, 상기 센싱유닛(100)은 일체로 형성되어 차량에 장착되는 것으로, 상기 차량의 후단에 장착되어, 상기 차량이 운행되는 도로에 대한 필요한 측정을 수행하게 된다.

즉, 상기 프로파일 분석부(210), 열화상 분석부(220) 및 영상 분석부(230)는 물론, 상기 위치 분석부(240)까지도 상기 센싱유닛(100)으로 일체로 형성되어, 상기 차량의 후단에 장착되게 된다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 상기 복합 센싱시스템(10)을 이용한 도로표면 검사방법을 설명한다.

상기 도로 표면 검사방법에서는, 우선, 피 측정 대상인 도로에서 차량이 운행한다(단계 S10).

상기 차량은 후미에 상기 센싱유닛(100)이 탑재된 것으로, 상기 도로의 특정 차선, 예를 들어, 버스전용차선 등을 운행하며, 상기 차량이 운행하는 상기 차선에 대하여 검사를 수행한다.

이 후, 상기 차량의 운행과 함께, 상기 도로의 상태를 센싱한다(단계 S20).

보다 구체적으로, 상기 위치 추적부(140)를 통해, 상기 차량의 운행에 따른 위치 정보를 획득하고(단계 S21), 상기 레이저 스캐너(110)를 통해, 상기 차량이 운행되는 도로를 스캐닝한다(단계 S22).

또한, 상기 적외선 카메라(120)를 통해, 상기 차량이 운행되는 도로의 열화상을 촬영하고(단계 S23), 상기 비전 카메라(130)를 통해, 상기 차량이 운행되는 도로의 영상을 촬영한다(단계 S24).

이상과 같이, 상기 차량이 운행되는 도로의 상태에 대하여 획득된 센싱 결과는 상기 데이터 처리부(200)로 제공된다.

즉, 상기 레이저 스캐너(110)를 통해 도로의 스캐닝된 정보는 상기 프로파일 분석부(210)로 제공되고, 상기 적외선 카메라(120)를 통해 촬영된 도로의 열화상 정보는 상기 열화상 분석부(220)로 제공되고, 상기 비전 카메라(130)를 통해 촬영된 도로의 영상 정보는 상기 영상 분석부(230)로 제공되며, 상기 위치 추적부(140)를 통해 측정된 상기 차량의 운행에 따른 위치 정보는 상기 위치 분석부(240)로 제공된다.

그리하여, 상기 프로파일 분석부(210)에서는, 상기 스캐닝된 정보를 바탕으로 상기 도로의 프로파일에 대한 정보를 분석하고, 상기 열화상 분석부(220)에서는 상기 도로의 열화상에 대한 정보를 분석하고, 상기 영상 분석부(230)에서는 상기 도로의 영상에 대한 정보를 분석하며, 상기 위치 분석부(240)에서는 상기 각 정보가 촬영되는 위치에 대한 정보를 분석한다(단계 S30).

또한, 상기 각각의 프로파일 분석부(210), 열화상 분석부(220), 영상 분석부(230) 및 위치 분석부(240)에서의 분석 결과는 상기 데이터 통합부(250)로 제공된다.

그리하여, 상기 데이터 통합부(250)에서는, 상기 프로파일 분석부(210)에서 분석된 도로의 프로파일, 상기 열화상 분석부(220)에서 분석된 도로의 열화상, 상기 영상 분석부(230)에서 분석된 도로의 영상에 대한 분석 결과를, 상기 위치 정보와 함께 통합한다(단계 S40).

그 결과, 상기 차량이 운행되었던 도로의 각각의 위치에서의, 해당 도로의 노면의 프로파일, 열화상 및 영상 정보가 추출될 수 있다.

도 3은, 이와 같이, 상기 데이터 통합부(250)에서 상기 분석된 결과를 통합하여 표시하는 표시 상태의 예를 도시한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 지도 상의 특정 위치를 클릭함으로써, 해당 위치에서의 노면의 프로파일, 열화상 및 영상 정보가 즉각적으로 표시되는 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 4a에 예시된 표면에 대하여 상기 레이저 스캐너(110)를 이용하여 스캐닝하여 상기 프로파일 분석부(210)에서 분석한 결과는 도 4b와 같이 표면 프로파일에 대한 이미지로 도출되며, 이렇게 도출된 프로파일 정보는 도 3에서와 같이 상기 데이터 통합부(250)를 통해, 특정 위치에서의 프로파일로 표시된다.

마찬가지로, 도 5a에 예시된 샘플(20)은, 단열부(21)에 의해 복수의 영역이 구획되며, 각각의 영역에는 종이컵(22)을 위치시킨 상태에서, 수분침투에 의해 열화상의 이미지가 변화되는 상태를 촬영한 결과가 도 5b이다.

즉, 상기 적외선 카메라(120)를 통해, 상기 샘플(20)에 대한 열화상을 촬영한 결과가 도 5b와 같은 것으로, 이러한 열화상 촬영을 통해, 실제 도로의 내부로의 수분 침투 상태를 확인할 수 있으며, 이러한 수분 침투 상태 등의 열화상 정보는, 도 3에서와 같이 상기 데이터 통합부(250)를 통해, 특정 위치에서의 열화상 정보로 표시된다.

이상과 같이, 상기 데이터 통합부(250)를 통해, 상기 차량이 운행하는 도로의 각각의 위치에서의 도로의 표면에 대한 정보를 통합하여 획득할 수 있으며, 이렇게 통합 분석된 데이터를 바탕으로, 상기 성능 평가부(260)에서는, 도로의 성능을 평가하게 된다(단계 S50).

즉, 도로의 각각의 위치에서의 도로의 상태에 대한 최종 결론을 도출하게 되며, 이를 바탕으로, 해당 위치에서의 도로에 대한 유지 또는 보수의 여부가 결정되게 된다.

도 6은 도 1의 프로파일 분석부를 이용하여 실제 도로에 대한 프로파일 분석 결과를 도시한 이미지들이다. 도 7은 도 1의 열화상 분석부를 이용하여 실제 도로에 대한 열화상 분석 결과를 도시한 이미지들이다.

예를 들어, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 실제 도로에 대한 상기 데이터 통합부(250)의 데이터 통합 결과를 통해, 상기 성능 평가부(260)에서는, 상기 도로의 상태가, circular defects 상태인지, transverse cracks 상태인지, heterogeneous surface 상태인지, mesh-type cracks 상태인지 등을 판단하게 되며, 이를 통해 해당 도로에 대하여 유지, 보수 등의 작업의 수행 여부를 판단할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 복잡하게 구성된 센서들과, 각 센서들에서 측정되는 데이터를 개별적으로 신호를 처리 및 분석하였던 문제를 해결하여, 도로에 대한 센싱 정보로서, 도로의 프로파일, 도로의 열화상 및 도로의 영상을 측정한 데이터를 통합하여, 도로의 각 위치에서의 정보로 통합되므로, 검사가 필요한 도로의 각 위치의 다양한 상태를 종합적으로 분석할 수 있고, 이를 바탕으로 도로의 각 위치에서의 성능을 평가할 수 있다.

이 경우, 레이저 스캐너, 적외선 카메라 및 비전 카메라는 일체로 센싱유닛을 형성하여, 상기 차량에 일체로 장착되어, 차량에 장착이 용이한 것은 물론, 하나의 모듈화된 센싱유닛으로부터 다양한 정보를 일체로 획득할 수 있어, 제작의 용이성은 물론, 일체화된 데이터의 일괄처리를 통한 데이터 처리 속도의 향상 및 데이터 처리의 정확성 향상이 가능하다.

특히, 위치 추적부로서 GPS 및 항법장치가 사용되므로, 차량의 운행에 따른 실시간 위치에 대한 정보와, 해당 위치에서의 도로의 표면 상태에 대한 정보를 동시에 획득할 수 있는 바, 실시간으로 도로 표면에 대한 검사를 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 복합 센싱시스템 100 : 센싱유닛
110 : 레이저 스캐너 120 : 적외선 카메라
130 : 비전 카메라 140 : 위치 추적부
200 : 데이터 처리부 210 : 프로파일 분석부
220 : 열화상 분석부 230 : 영상 분석부
240 : 위치 분석부 250 : 데이터 통합부
260 : 성능 평가부

Claims (5)

1. 피 측정 대상인 도로에서 차량이 운행하는 단계;
   상기 차량의 운행과 함께, 상기 도로의 상태를 센싱하는 단계;
   상기 도로의 상태에 대하여 센싱된 결과를 제공받아, 상기 차랑의 위치, 상기 도로의 프로파일, 상기 도로의 열화상 및 상기 도로의 영상을 분석하는 단계;
   상기 분석된 데이터를 통합하는 단계; 및
   상기 통합된 분석 데이터를 바탕으로, 상기 도로의 성능을 평가하는 단계를 포함하는 도로표면 검사방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 도로의 상태를 센싱하는 단계에서,
   위치 추적부를 이용하여, 상기 도로를 운행하는 차량의 위치 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 도로표면 검사방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 도로의 상태를 센싱하는 단계는,
   레이저 스캐너를 이용하여, 상기 도로를 스캐닝하는 단계;
   적외선 카메라를 이용하여, 상기 도로의 열화상을 촬영하는 단계; 및
   비전 카메라를 이용하여, 상기 도로의 영상을 촬영하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로표면 검사방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 레이저 스캐너, 상기 적외선 카메라 및 상기 비전 카메라는 일체로 센싱유닛을 형성하여, 상기 차량에 일체로 장착되는 것을 특징으로 하는 도로표면 검사방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 분석된 데이터를 통합하는 단계에서,
   상기 도로의 프로파일, 열화상 및 영상 데이터를 상기 도로의 각 위치별로 분류하여, 상기 차량이 운행한 도로 전체에서의 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 도로표면 검사방법.

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