KR20220117109A - Facility displacement measurement monitoring apparatus using moire phenomenon and method thereof - Google Patents

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KR20220117109A
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Abstract

The present invention relates to a facility displacement measurement monitoring device using Moire phenomenon and a method thereof, capable of expecting a risk of a collapse of a horizontal member or a vertical member. According to the present invention, the facility displacement measurement monitoring device using the Moire phenomenon includes: an input unit receiving an input of an image of a vertical member image or a horizontal member image photographed in real-time by a camera spaced from a vertical member or a horizontal member with a Moire marker by a predetermined distance; an image processing unit processing the vertical member image or the horizontal member image and inserting a Moire pattern onto a screen; a first measurement unit measuring the number of pixels corresponding to a vertical movement displacement or a horizon movement displacement of an interference pattern generated from the vertical member image or the horizontal member image; a second measurement unit measuring the number of pixels corresponding to a vertical length or a horizontal length of the Moire marker on the screen included in the vertical member image or the horizontal member image; a calculation unit calculating a horizontal displacement or a vertical displacement of the vertical member or the horizontal member by using the number of pixels corresponding to the vertical length or the horizontal length of the Moire marker on the screen and the number of pixels corresponding to the vertical movement displacement or the horizontal movement displacement of the interference pattern; and a determination unit determining riskiness of the vertical member or the horizontal member by comparing a reference value to the calculated horizontal displacement or the calculated vertical displacement of the vertical member or the horizontal member.

Description

모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치 및 그 방법{FACILITY DISPLACEMENT MEASUREMENT MONITORING APPARATUS USING MOIRE PHENOMENON AND METHOD THEREOF}Facility displacement measurement monitoring device and method using moiré phenomenon

본 발명은 모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건설현상에서 모아레 현상을 이용하여 수직 또는 수평 부재의 붕괴 위험을 예측하는 모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a facility displacement measurement monitoring device and method using a moiré phenomenon, and more particularly, to a facility displacement measurement monitoring device using a moiré phenomenon for predicting the risk of collapse of a vertical or horizontal member using a moiré phenomenon in a construction phenomenon and methods thereof.

일반적으로, 시설물은 준공으로부터 30년이 지나면 노후화 시설물로 분류하며 이에 따른 별도의 유지관리가 필요하다. In general, facilities are classified as obsolete facilities after 30 years from completion, and separate maintenance is required accordingly.

도 1에서 도시한 바와 같이, '한국 시설물 안전 진단협회'의 '2020 시설물 통계연보' 에 따르면 국내의 등록된 시설물 중 준공연도 기준 30년, 20년, 10년 이상 된 시설물이 각각 16%, 41%, 73%에 해당하는 것으로 조사되었다. As shown in Figure 1, according to the '2020 Facility Statistical Yearbook' of the 'Korea Facility Safety Diagnosis Association', among the facilities registered in Korea, 16% and 41 %, 73%.

이는 지금부터 20년 후 국내 시설물 중 준공 이후 30년 이상 된 노후화 시설물이 73%이상으로 노후화율이 급증한다는 것을 의미하며, 이에 따라 노후화된 시설물에 대한 유지관리가 필요하며 국내에서는 '시설물 안전 및 유지관리에 관한 특별법' 등의 시행으로 노후화 시설물에 대한 유지관리 대책을 마련하고 있다. This means that 20 years from now, the aging rate of aging facilities that are more than 30 years old after completion among domestic facilities will increase rapidly to 73% or more. With the enforcement of the ‘Special Act on Management’, maintenance measures are being prepared for aging facilities.

시설물 유지관리 방법 중 하나는 구조 건전성 모니터링(Structural Health Monitoring; 이하 "SHM"으로 명명한다)으로, SHM은 센서 네트워크와 신호처리 등을 통한 구조물 상태 진단 기술을 나타내며, 시설물 유지관리는 효율적인 구조물의 유지 보수와 안전성 확보에 있어 중요성이 강조되고 있다. One of the facility maintenance methods is Structural Health Monitoring (hereinafter referred to as "SHM"). SHM refers to a technology for diagnosing the condition of a structure through a sensor network and signal processing, etc. The importance of maintenance and securing safety is emphasized.

한편 SHM에 적용되는 여러 데이터 가운데 변위 및 진동은 시설물의 붕괴를 예측하는 등 시설물의 상태를 나타내는 주요 측정치로 사용된다.Meanwhile, among the various data applied to the SHM, displacement and vibration are used as major measures to indicate the condition of the facility, such as predicting the collapse of the facility.

이때, 카메라 영상 시스템은 한번의 영상 획득으로 많은 수의 물리적 부착 센서를 대신하여 구조물 부분 또는 전체의 거동을 측정함으로써 측정 시스템을 간소화하고, 유지비용을 크게 줄일 수 있어 다양한 분야에서 변위 및 진동 측정 방식으로 주목 받고 있다.At this time, the camera image system can simplify the measurement system and significantly reduce the maintenance cost by measuring the behavior of a part or the whole structure instead of a large number of physically attached sensors with one image acquisition, so it is possible to measure displacement and vibration in various fields is attracting attention as

우리나라의 경우 시설물의 노후화뿐만 아니라 계절에 따른 일교차가 매우 크고, 한파나 태풍 등의 외부로부터 구조물에 작용하는 충격과 자극이 크며, 재료의 역학적 특성의 변화에 의해 시설물에 처짐이나 비틀림 등과 같은 장기적인 변형이 일어나며 이는 시설물의 붕괴로 이어질 수 있다. In Korea, not only the aging of the facilities, but also the large daily temperature difference depending on the season, the impact and stimulation acting on the structure from the outside such as cold waves or typhoons, and long-term deformation such as deflection or torsion of the facility due to changes in the mechanical properties of materials This can lead to the collapse of the facility.

따라서, 카메라를 이용한 지속적인 안전 진단을 통해 낙후로 인한 사고를 미리 방지하는 시설물 변위 측정 모니터링 방법이 필요하다. Therefore, there is a need for a facility displacement measurement and monitoring method that prevents accidents due to falling behind through continuous safety diagnosis using a camera.

본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내등록특허 제10-1696629호 (2017.01.17 공고)에 개시되어 있다.The technology that is the background of the present invention is disclosed in Korean Patent No. 10-1696629 (published on January 17, 2017).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 건설현상에서 모아레 현상을 이용하여 수직 또는 수평 부재의 붕괴 위험을 예측하는 모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention relates to a facility displacement measurement monitoring apparatus and method using a moiré phenomenon for predicting the collapse risk of a vertical or horizontal member using a moiré phenomenon in a construction phenomenon.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치에 있어서, 모아레 마커가 부착된 수직 또는 수평 부재로부터 일정거리 이격된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 수직 또는 수평 부재 영상을 입력받는 입력부, 상기 수직 또는 수평 부재 영상을 영상 처리하여 화면 상에 모아레 패턴을 삽입하는 영상처리부, 상기 수직 또는 수평 부재 영상으로부터 발생된 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수를 측정하는 제1 측정부, 상기 수직 또는 수평 부재 영상에 포함된 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 측정하는 제2 측정부, 상기 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수와 상기 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 이용하여 상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 연산하는 연산부, 그리고 상기 연산된 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위와 기준 값을 비교하여 상기 수직 또는 수평 부재의 위험성 여부를 판단하는 판단부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention for achieving this technical problem, in a facility displacement measurement and monitoring device using a moiré phenomenon, vertical or horizontal photographed in real time through a camera spaced a certain distance from a vertical or horizontal member to which a moiré marker is attached. An input unit that receives a member image, an image processing unit that image-processes the vertical or horizontal member image and inserts a moiré pattern on the screen, corresponding to the vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe generated from the vertical or horizontal member image A first measurement unit for measuring the number of pixels, a second measurement unit for measuring the number of pixels corresponding to the vertical length or horizontal length of the moiré marker on the screen included in the vertical or horizontal member image, the vertical movement displacement of the interference fringe, or A calculator for calculating the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member using the number of pixels corresponding to the horizontal displacement and the number of pixels corresponding to the vertical or horizontal length of the moiré marker on the screen, and the calculated vertical or and a determination unit for judging whether the vertical or horizontal member is dangerous by comparing the horizontal displacement or vertical displacement of the horizontal member with a reference value.

상기 판단부는, 상기 연산된 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위가 기준 값보다 클 경우, 상기 수직 또는 수평 부재가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다. The determination unit may determine that there is a risk of collapse of the vertical or horizontal member when the calculated horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member is greater than a reference value.

상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위가 기준 값보다 크면, 붕괴 위험 감지 알람이 울리도록 설정하거나 기 설정된 사용자 단말기로 알람 신호를 전달하는 알람부를 더 포함할 수 있다. When the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member is greater than a reference value, an alarm unit for setting a collapse risk detection alarm to sound or transmitting an alarm signal to a preset user terminal may be further included.

상기 모아레 마커는, 상기 수직 또는 수평 부재에 길이 방향으로 부착될 수 있다. The moiré marker may be attached to the vertical or horizontal member in a longitudinal direction.

상기 모아레 패턴은, 수직선 또는 수평선을 기준으로 일정 각도 기울어진 패턴 형태로 형성될 수 있다. The moiré pattern may be formed in a pattern inclined at a predetermined angle with respect to a vertical line or a horizontal line.

상기 연산부는, 하기의 수학식을 통해 상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 연산할 수 있다. The calculator may calculate the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member through the following equation.

Figure pat00001
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여기서, y는 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위 값이고, z는 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수이고, x는 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수를 나타낼 수 있다. Here, y is the horizontal displacement or vertical displacement value of the vertical or horizontal member, z is the number of pixels corresponding to the vertical or horizontal length of the moire marker on the screen, and x is the vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe. The number of pixels can be displayed.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 시설물 변위 측정 모니터링 장치를 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 방법에 있어서, 모아레 마커가 부착된 수직 또는 수평 부재로부터 일정거리 이격된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 수직 또는 수평 부재 영상을 입력받는 단계, 상기 수직 또는 수평 부재 영상을 영상 처리하여 화면 상에 모아레 패턴을 삽입하는 단계, 상기 수직 또는 수평 부재 영상으로부터 발생된 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수를 측정하는 단계, 상기 수직 또는 수평 부재 영상에 포함된 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 측정하는 단계, 상기 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수와 상기 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 이용하여 상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 연산하는 단계, 그리고 상기 연산된 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위와 기준 값을 비교하여 상기 수직 또는 수평 부재의 위험성 여부를 판단하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, in the facility displacement measurement monitoring method using the facility displacement measurement monitoring device, a vertical or horizontal member image captured in real time through a camera spaced a certain distance from a vertical or horizontal member to which a moiré marker is attached receiving the input, image processing the vertical or horizontal member image to insert a moiré pattern on the screen, and determining the number of pixels corresponding to the vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe generated from the vertical or horizontal member image. measuring, measuring the number of pixels corresponding to the vertical or horizontal length of the moiré marker on the screen included in the vertical or horizontal member image, the number of pixels corresponding to the vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe; calculating the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member using the number of pixels corresponding to the vertical length or horizontal length of the moiré marker on the screen, and the calculated horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member; and determining whether the vertical or horizontal member is dangerous by comparing the reference values.

이와 같이 본 발명에 따르면, 수직 또는 수평 부재에 부착된 모아레 마커와 영상에 삽입된 모아레 무늬를 이용하여 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 산출하고, 산출된 값을 통해 수직 또는 수평 부재의 붕괴를 예측함으로써, 건설현장에서의 붕괴 사고를 예방하고, 인명피해 및 경제적인 피해를 방지할 수 있다. 또한, 수직 또는 수평 부재의 붕괴를 실시간으로 예측하여 위험 감지 알람을 전송함으로써, 효율적인 운영으로 빠른 대피를 가능하게 한다. 특히, 본 발명에 따르면, 가건물에 적용가능하며, 가건물의 기울어짐을 미리 파악하여 사고를 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, horizontal displacement or vertical displacement of a vertical or horizontal member is calculated using a moire marker attached to a vertical or horizontal member and a moire pattern inserted in an image, and the vertical or horizontal member By predicting collapse, it is possible to prevent collapse accidents at the construction site, and to prevent human casualties and economic damage. In addition, it predicts the collapse of vertical or horizontal members in real time and transmits a danger detection alarm, enabling quick evacuation with efficient operation. In particular, according to the present invention, it is applicable to a temporary building, it is possible to prevent an accident by grasping the inclination of the temporary building in advance.

도 1은 노후화 시설물에 대한 추세를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4a는 모아레 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 모아레 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 모아레 현상의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 모아레 마커가 부착된 수직 부재를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5b는 영상처리된 모아레 패턴을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5c는 수직 부재의 수평변위에 따른 모아레 간섭무늬의 수직이동변위를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5d는 수직 부재의 수평변위에 따른 모아레 간섭무늬의 수직이동변위를 설명하기 위한 도면이다.
도 5e는 카메라와 수직 부재 사이의 거리에 따른 선형직선 기울기를 나타낸 도면이다.
도 5f는 카메라와 수직 부재 사이의 거리에 따른 모아레 마커의 세로길이를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 변위 측정 모니터링 장치를 이용한 시설물 변위 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 6의 S610 단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 도 6의 S620 단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 6의 S630 단계를 설명하기 위한 예시도이다.
1 is a view for explaining the trend of aging facilities.
2 is a view for explaining a facility displacement measurement and monitoring apparatus using a moiré phenomenon according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing the configuration of a facility displacement measurement and monitoring device using a moiré phenomenon according to an embodiment of the present invention.
4A is a diagram for explaining a moiré phenomenon.
4B is a diagram for explaining a moiré pattern.
4C is a diagram for explaining the principle of the moiré phenomenon.
5A is an exemplary view for explaining a vertical member to which a moiré marker is attached.
5B is an exemplary diagram for explaining an image-processed moiré pattern.
5C is an exemplary view for explaining the vertical movement displacement of the moiré interference fringe according to the horizontal displacement of the vertical member.
5D is a view for explaining the vertical movement displacement of the moiré interference fringe according to the horizontal displacement of the vertical member.
5E is a diagram illustrating a linear inclination according to a distance between a camera and a vertical member.
5f is a view showing the vertical length of the moiré marker according to the distance between the camera and the vertical member.
6 is a flowchart illustrating a facility displacement measurement method using the facility displacement measurement and monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining step S610 of FIG. 6 .
FIG. 8 is an exemplary diagram for explaining step S620 of FIG. 6 .
FIG. 9 is an exemplary view for explaining step S630 of FIG. 6 .

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them.

이하에서는 도 2를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)를 설명한다. Hereinafter, the facility displacement measurement and monitoring apparatus 100 using the moiré phenomenon according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a facility displacement measurement and monitoring apparatus using a moiré phenomenon according to an embodiment of the present invention.

도 2에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)는 카메라(200) 및 사용자 단말기(300)와 네트워크로 연결된다. As shown in FIG. 2 , the facility displacement measurement and monitoring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is connected to the camera 200 and the user terminal 300 through a network.

먼저, 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)는 건설현장에서 모아레 현상을 기반으로 하여 수직 부재의 수평변위 변화를 통해 수직 부재의 붕괴 위험을 예측할 수 있는 기기로 구현된다. First, the facility displacement measurement monitoring apparatus 100 is implemented as a device capable of predicting the collapse risk of a vertical member through a change in the horizontal displacement of the vertical member based on the moiré phenomenon at a construction site.

즉, 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)은 카메라(200)로부터 촬영된 수직 부재 영상을 입력받으며, 붕괴 위험 감지를 알리기 위한 알람 신호를 사용자 단말기(300)로 전달할 수 있다. That is, the facility displacement measurement and monitoring apparatus 100 may receive the vertical member image photographed from the camera 200 and transmit an alarm signal for notifying the detection of the risk of collapse to the user terminal 300 .

다음으로, 카메라(200)는 건설현장 내에 설치되며, 거푸집 동바리, 임시 구조물, 가설 기자재 등의 수직 부재를 실시간으로 촬영하여 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)에 전송한다. Next, the camera 200 is installed in the construction site, and transmits to the facility displacement measurement monitoring apparatus 100 by photographing vertical members such as formwork, temporary structures, and temporary equipment in real time.

그리고, 사용자 단말기(300)는 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)로부터 붕괴 위험을 감지하는 알람 신호를 제공받을 수 있다. In addition, the user terminal 300 may receive an alarm signal for detecting the risk of collapse from the facility displacement measurement and monitoring apparatus 100 .

이때, 사용자 단말기(300)는 휴대가 가능한 사용자 단말기로서, 노트북 컴퓨터, 스마트 패드 또는 스마트폰 등과 같이 유선 또는 무선으로 네트워크에 접속하여 정보를 주고받을 수 있는 기기로 구현될 수 있다. In this case, the user terminal 300 is a portable user terminal, and may be implemented as a device capable of exchanging information by connecting to a network by wire or wirelessly, such as a notebook computer, a smart pad, or a smart phone.

이하에서는 도 2를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)의 구성에 대하여 설명한다. Hereinafter, the configuration of the facility displacement measurement and monitoring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 .

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치의 구성을 나타낸 구성도이다. 3 is a block diagram showing the configuration of a facility displacement measurement and monitoring device using a moiré phenomenon according to an embodiment of the present invention.

도 3에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)는 입력부(110), 영상처리부(120), 제1 측정부(130), 제2 측정부(140), 연산부(150), 판단부(160) 및 알람부(170)를 포함한다.As shown in FIG. 3 , the facility displacement measurement and monitoring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes an input unit 110 , an image processing unit 120 , a first measurement unit 130 , a second measurement unit 140 , It includes an operation unit 150 , a determination unit 160 , and an alarm unit 170 .

먼저, 입력부(110)는 모아레 마커가 부착된 수직 부재로부터 일정거리 이격된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 수직 부재 영상을 입력받는다. First, the input unit 110 receives a vertical member image captured in real time through a camera spaced apart from a vertical member to which a moiré marker is attached.

이때, 모아레 마커는 모아레 현상을 유발하기 위한 마커로서, 수직 부재에 길이 방향으로 부착된다. In this case, the moiré marker is a marker for inducing the moiré phenomenon, and is attached to the vertical member in the longitudinal direction.

다음으로, 영상처리부(120)는 수직 부재 영상을 영상 처리하여 화면 상에 모아레 패턴을 삽입한다.Next, the image processing unit 120 image-processes the vertical member image and inserts a moiré pattern on the screen.

이때, 모아레 패턴은 수직선을 기준으로 일정 각도 기울어진 패턴 형태로 수직 부재 화면 상에 삽입된다. At this time, the moiré pattern is inserted on the vertical member screen in the form of a pattern inclined at a predetermined angle with respect to the vertical line.

다음으로, 제1 측정부(130)는 수직 부재 영상으로부터 발생된 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수를 측정한다.Next, the first measurement unit 130 measures the number of pixels corresponding to the vertical movement displacement of the interference fringe generated from the vertical member image.

이때, 제1 측정부(130)는 수직 부재에 부착한 모아레 마커와 영상처리를 통해 삽입한 모아레 패턴이 겹쳐지면서 모아레 현상에 의해 서로 간섭하여 나타난 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수를 측정한다. At this time, the first measurement unit 130 measures the number of pixels corresponding to the vertical movement displacement of the interference fringe, which appears by interfering with each other due to the moiré phenomenon while overlapping the moire marker attached to the vertical member and the moire pattern inserted through image processing. do.

다음으로, 제2 측정부(140)는 수직 부재 영상에 포함된 화면 상의 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수를 측정한다.Next, the second measurement unit 140 measures the number of pixels corresponding to the vertical length of the moiré marker on the screen included in the vertical member image.

이때, 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수는 수직 부재와 카메라 사이의 거리가 멀어질수록 적어진다.In this case, the number of pixels corresponding to the vertical length of the moiré marker decreases as the distance between the vertical member and the camera increases.

다음으로, 연산부(150)는 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수와 화면 상의 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수를 이용하여 수직 부재의 수평변위를 연산한다.Next, the calculator 150 calculates the horizontal displacement of the vertical member using the number of pixels corresponding to the vertical displacement of the interference fringe and the number of pixels corresponding to the vertical length of the moire marker on the screen.

다음으로, 판단부(160)는 연산된 수직 부재의 수평변위와 기준 값을 비교하여 수직 부재의 위험성 여부를 판단한다.Next, the determination unit 160 compares the calculated horizontal displacement of the vertical member with a reference value to determine whether the vertical member is dangerous.

이때, 판단부(160)는 연산된 수직 부재의 수평변위가 기준 값보다 클 경우, 수직 부재가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다. In this case, when the calculated horizontal displacement of the vertical member is greater than the reference value, the determination unit 160 may determine that the vertical member has a risk of collapse.

다음으로, 알람부(170)는 수직 부재의 위험성이 기준 값보다 크면, 붕괴 위험 감지 알람이 울리도록 설정한다. Next, if the risk of the vertical member is greater than the reference value, the alarm unit 170 sets the collapse risk detection alarm to sound.

이때, 알람부(170)는 사용자 단말기(300)로 알람 신호를 전송하여, 사용자 단말기(300)를 통해 사용자에게 붕괴 위험을 알릴 수 있다. In this case, the alarm unit 170 may transmit an alarm signal to the user terminal 300 to notify the user of the risk of collapse through the user terminal 300 .

이하에서는 도 4a 내지 도 4c를 이용하여 모아레 현상에 대하여 설명한다.Hereinafter, the moiré phenomenon will be described with reference to FIGS. 4A to 4C .

도 4a는 모아레 현상을 설명하기 위한 도면이고, 도 4b는 모아레 패턴을 설명하기 위한 도면이고, 도 4c는 모아레 현상의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 4A is a diagram for explaining a moiré phenomenon, FIG. 4B is a diagram for explaining a moiré pattern, and FIG. 4C is a diagram for explaining a principle of the moiré phenomenon.

도 4a에서 나타낸 바와 같이, 모아레 현상은 파동의 성질을 가지고 있는 빛의 간섭 현상을 의미하고, 진동수의 파동이 간섭하였을 때와 미동수의 미세한 차이가 있는 파동이 간섭해 나타나는 맥놀이 현상과 같은 원리로 발생한다. As shown in Fig. 4a, the moiré phenomenon refers to an interference phenomenon of light having a wave property, and is based on the same principle as the beat phenomenon that appears when a wave with a minute difference between a frequency wave and a wave with a fine frequency interferes. Occurs.

도 4b에서 나타낸 바와 같이, 모아레 패턴은 일정한 간격을 갖는 무늬가 반복해 겹쳐지고 서로 간섭해서 생기는 패턴을 의미한다. As shown in FIG. 4B , the moiré pattern refers to a pattern in which patterns having regular intervals are repeatedly overlapped and interfered with each other.

도 4c에서 나타낸 바와 같이, (a)격자는 주기가 p인 직선 격자이고, (b)격자는 (a)격자와 동일한 주기를 가지며 반 시계방향으로 θ만큼 회전되어 있는 상태를 나타낸다. 그리고, (a)격자 및 (b)격자를 겹쳤을 경우, (c)격자와 같은 모아레 패턴이 얻어지고, (d)격자는 (c)격자에서 p/2만큼 수평방향으로 이동한 상태를 나타낸다.As shown in Fig. 4c, (a) the grid is a linear grid with a period p, and (b) the grid has the same period as the grid (a) and is rotated counterclockwise by θ. And, when (a) lattice and (b) lattice are overlapped, the same moiré pattern as (c) lattice is obtained, and (d) lattice is moved horizontally by p/2 in (c) lattice. .

따라서, 모아레 패턴에서 주기 P인 (c)격자는 직선 격자의 주기가 p인 (a)격자보다 다소 증폭된 크기 값을 가진다. Therefore, the (c) lattice with period P in the moiré pattern has a slightly amplified size value than the (a) lattice with the period p of the linear lattice.

즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 도 4a 내지 도 4c에 나타낸 바와 같이 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)는 격자를 중첩하여 발생된 모아레 현상을 기반으로 증폭된 주기를 이용해서 간섭무늬의 수직변위를 측정한다. That is, according to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 4A to 4C , the facility displacement measurement and monitoring apparatus 100 uses a period amplified based on a moiré phenomenon generated by overlapping grids to vertically shift the interference fringes. measure

이하에서는 도 5a 내지 도 5f을 이용하여 시설물 변위 측정 모니터링을 위한 실험 과정에 대하여 설명한다. Hereinafter, an experimental procedure for monitoring the displacement measurement of a facility will be described with reference to FIGS. 5A to 5F .

도 5a는 모아레 마커가 부착된 수직 부재를 설명하기 위한 예시도이다. 5A is an exemplary view for explaining a vertical member to which a moiré marker is attached.

도 5a에서 나타낸 바와 같이, 수직 부재는 실제 현장과 유사한 형태의 크기인 외경 60mm, 길이 2m로 구현된 물체를 사용할 수 있고, 모아레 마커는 너비가 15mm, 간격은 15mm, 세로길이가 500mm의 격자를 사용하였으나, 너비, 간격 및 세로길이는 달라질 수 있다. As shown in Figure 5a, the vertical member can use an object implemented with an outer diameter of 60 mm and a length of 2 m, which is a size similar to the actual site, and a moiré marker has a width of 15 mm, an interval of 15 mm, and a grid of 500 mm in length. However, the width, spacing, and vertical length may vary.

또한, 본 실험에 따르면 카메라와 수직 부재와의 거리를 2m에서 8m까지 1m 간격으로 이동하고, 수직 부재의 수평변위이동을 1mm에서 10mm까지는 1mm 단위로, 12mm에서 20mm까지는 2mm단위로 이동하여 총 15개의 변위를 각각 7회씩 촬영한다. In addition, according to this experiment, the distance between the camera and the vertical member was moved at 1m intervals from 2m to 8m, and the horizontal displacement of the vertical member was moved in 1mm increments from 1mm to 10mm and 2mm increments from 12mm to 20mm, for a total of 15 Each dog's displacement is photographed 7 times.

도 5b는 영상처리된 모아레 패턴을 설명하기 위한 예시도이다.5B is an exemplary diagram for explaining an image-processed moiré pattern.

도 5b에서 나타낸 바와 같이, 각 변위를 촬영한 영상에는 영상처리를 통해 모아레 패턴이 삽입되고, 모아레 패턴이 삽입된 영상은 수직 부재에 부착된 모아레 마커와 서로 간섭되어 간섭무늬가 나타난다. 이때, 격자 기울기가 작을수록 큰 증폭이 나타난다. 여기서, 모아레 패턴은 관측 가능한 수준의 적절한 기울기를 적용하는 것으로, 8°기울인 격자무늬를 사용하였으나, 설계에 따라 기울기는 변경될 수 있다. As shown in FIG. 5B , a moiré pattern is inserted through image processing in the image taken for each displacement, and the image into which the moiré pattern is inserted interferes with a moire marker attached to a vertical member, so that an interference fringe appears. At this time, the smaller the lattice slope, the larger the amplification appears. Here, the moiré pattern applies an appropriate slope of an observable level, and a grid pattern inclined at 8° is used, but the slope may be changed depending on the design.

도 5c는 수직 부재의 수평변위에 따른 모아레 간섭무늬의 수직이동변위를 설명하기 위한 예시도이고, 도 5d는 수직 부재의 수평변위에 따른 모아레 간섭무늬의 수직이동변위를 설명하기 위한 도면이다. 5C is an exemplary view for explaining the vertical displacement of the moiré interference fringe according to the horizontal displacement of the vertical member, and FIG. 5D is a diagram for explaining the vertical displacement of the moire interference fringe according to the horizontal displacement of the vertical member.

도 5c에서 나타낸 바와 같이, 영상 내에 나타난 모아레 간섭무늬는 수직 부재가 수평으로 이동함에 따라 수직으로 이동되었다.As shown in FIG. 5C , the moiré interference fringes appearing in the image moved vertically as the vertical member moved horizontally.

따라서, 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)는 이동된 간섭무늬의 수직이동 변위에 대응하는 픽셀 개수를 측정한다. Accordingly, the facility displacement measurement and monitoring apparatus 100 measures the number of pixels corresponding to the vertical displacement of the moved interference fringe.

그리고, 도 5d에서 나타낸 바와 같이, 수직 부재의 수평변위가 증가함에 따라 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수는 증가된다. And, as shown in FIG. 5D , as the horizontal displacement of the vertical member increases, the number of pixels corresponding to the vertical displacement of the interference fringe increases.

또한, 카메라와 수직 부재와의 거리가 달라짐에 따라 수직 부재의 수평변위와 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수가 달라짐을 그래프를 통해 알 수 있다.Also, it can be seen from the graph that the number of pixels corresponding to the horizontal displacement of the vertical member and the vertical displacement of the interference fringe varies as the distance between the camera and the vertical member changes.

즉, 카메라와 수직 부재와의 거리의 변화에 따라 수직 부재의 수평변위, 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수 및 그래프 상의 선형직선의 기울기가 달라짐을 알 수 있다. That is, it can be seen that the number of pixels corresponding to the horizontal displacement of the vertical member, the vertical displacement of the interference fringe, and the slope of the linear line on the graph vary according to the change in the distance between the camera and the vertical member.

따라서, 도 5d를 통해 수직 부재의 수평변위에 따른 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수의 관계식을 얻을 수 있으며, 하기의 수학식 1을 통해 나타낸다. Accordingly, the relational expression of the number of pixels corresponding to the vertical displacement of the interference fringe according to the horizontal displacement of the vertical member can be obtained through FIG. 5D, and is expressed by Equation 1 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, y는 수직 부재의 수평변위(mm)이고, A는 도 4d의 그래프에서 나타난 선형직선 기울기이고, x는 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수를 나타낸다.Here, y is the horizontal displacement (mm) of the vertical member, A is the linear slope shown in the graph of FIG. 4D, and x is the number of pixels corresponding to the vertical displacement of the interference fringe.

또한, 도 4d의 그래프로부터 선형직선 기울기(A)와 카메라와 수직 부재 사이의 거리의 관계는 분석 결과 하기의 수학식 2로 나타낼 수 있다. In addition, the relationship between the linear slope (A) and the distance between the camera and the vertical member from the graph of FIG. 4D may be expressed by the following Equation 2 as an analysis result.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, S는 카메라와 수직 부재 사이의 거리(m)를 나타낸다. Here, S represents the distance (m) between the camera and the vertical member.

도 5e는 카메라와 수직 부재 사이의 거리(S)에 따른 선형직선 기울기(A)를 나타낸 도면이다. FIG. 5E is a diagram illustrating a linear inclination (A) according to a distance (S) between a camera and a vertical member.

도 5e에서 나타낸 바와 같이, 카메라와 수직 부재 사이의 거리(S)가 증가될수록 선형직선 기울기(A)가 증가됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 5E , it can be seen that the linear inclination A increases as the distance S between the camera and the vertical member increases.

즉, 이러한 분석 결과를 통해 카메라와 수직 부재 사이의 거리(S)에 따른 선형직선 기울기(A)의 관계식이 상기의 수학식 2와 같이 도출된다.That is, through this analysis result, the relational expression of the linear inclination (A) according to the distance (S) between the camera and the vertical member is derived as in Equation 2 above.

그리고, 선형직선 기울기(A)를 산출하기 위한 카메라와 수직 부재 사이의 거리(S)는 수직 부재에 부착한 모아레 마커의 세로길이를 이용하여 산출될 수 있는 바, 이하에서는 도 5f를 통해 카메라와 수직 부재 사이의 거리에 따른 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수의 관계식에 대하여 설명한다. In addition, the distance (S) between the camera and the vertical member for calculating the linear slope (A) can be calculated using the vertical length of the moiré marker attached to the vertical member. Hereinafter, the camera and the A relational expression of the number of pixels corresponding to the vertical length of the moiré marker according to the distance between the vertical members will be described.

도 5f는 카메라와 수직 부재 사이의 거리에 따른 모아레 마커의 세로길이를 나타낸 도면이다.5f is a view showing the vertical length of the moiré marker according to the distance between the camera and the vertical member.

도 5f에서 나타낸 바와 같이, 카메라를 통해 수직 부재를 촬영한 영상에 포함된 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수가 증가될수록, 카메라와 수직 부재 사이의 거리(S)는 감소된다. As shown in FIG. 5F , as the number of pixels corresponding to the vertical length of the moiré marker included in the image obtained by photographing the vertical member through the camera increases, the distance S between the camera and the vertical member decreases.

따라서, 카메라와 수직 부재 사이의 거리(S)에 대한 관계식은 도 5f를 통해 하기의 수학식 3으로 나타낼 수 있다. Accordingly, the relational expression for the distance S between the camera and the vertical member may be expressed by the following Equation 3 through FIG. 5F.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, z는 화면 상의 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수를 나타낸다. Here, z represents the number of pixels corresponding to the vertical length of the moire marker on the screen.

즉, 카메라와 수직 부재 사이의 거리(S)는 화면 상의 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수(z)를 통해 계산될 수 있으며, 카메라와 수직 부재 사이의 거리(S)를 알면 수학식2를 통해 선형직선 기울기(A)를 산출할 수 있다. That is, the distance (S) between the camera and the vertical member can be calculated through the number of pixels (z) corresponding to the vertical length of the moiré marker on the screen, and if the distance (S) between the camera and the vertical member is known, Equation 2 The slope of the linear straight line (A) can be calculated through .

그리고, 선형직선 기울기(A)와 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수(x)를 통해 수직 부재의 수평변위(y)를 산출할 수 있다. Then, the horizontal displacement (y) of the vertical member may be calculated based on the linear slope (A) and the number of pixels (x) corresponding to the vertical displacement of the interference fringe.

이하에서는 도 6 내지 도 9을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 시설물 변위 측정 모니터링 장치를 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 방법을 설명한다. Hereinafter, a facility displacement measurement monitoring method using the facility displacement measurement monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 9 .

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 시설물 변위 측정 모니터링 장치를 이용한 시설물 변위 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating a facility displacement measurement method using the facility displacement measurement monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.

먼저, 입력부(110)는 모아레 마커가 부착된 수직 부재로부터 일정거리에 이격된 카메라를 통해 촬영된 수직 부재 영상을 입력받는다(S610).First, the input unit 110 receives an image of a vertical member photographed through a camera spaced apart from a vertical member to which a moiré marker is attached (S610).

도 7은 도 6의 S610 단계를 설명하기 위한 예시도이다.7 is an exemplary diagram for explaining step S610 of FIG. 6 .

도 7에서 나타낸 바와 같이, 모아레 마커는 수직 부재에 길이 방향으로 부착되며, 입력부(110)는 카메라를 통해 실시간 촬영된 수직 부재 영상을 실시간으로 입력받는다. As shown in FIG. 7 , the moiré marker is attached to the vertical member in the longitudinal direction, and the input unit 110 receives an image of the vertical member photographed in real time through a camera in real time.

다음으로, 영상처리부(120)는 수직 부재 영상에 모아레 패턴을 삽입한다(S620).Next, the image processing unit 120 inserts a moiré pattern into the vertical member image (S620).

도 8은 도 6의 S620 단계를 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 8 is an exemplary diagram for explaining step S620 of FIG. 6 .

도 8에서 나타낸 바와 같이, 영상처리부(120)는 입력받은 수직 부재 영상에 대하여 수직선을 기준으로 일정 각도 기울어진 모아레 패턴을 삽입하여 간섭무늬가 나타나도록 한다. As shown in FIG. 8 , the image processing unit 120 inserts a moiré pattern inclined at a predetermined angle with respect to a vertical line with respect to the input vertical member image so that an interference fringe appears.

예를 들어, 영상처리부(120)는 8°정도가 기울어진 상태의 모아레 패턴을 삽입할 수 있다. For example, the image processing unit 120 may insert a moiré pattern inclined by about 8°.

다음으로, 제1 측정부(130)는 수직 부재 영상으로부터 발생된 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수(x)를 측정한다(S530). Next, the first measurement unit 130 measures the number of pixels (x) corresponding to the vertical movement displacement of the interference fringe generated from the vertical member image (S530).

도 9는 도 6의 S630 단계를 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 9 is an exemplary diagram for explaining step S630 of FIG. 6 .

도 9에서 나타낸 바와 같이, 수직 부재가 수평으로 이동되었다면, 수직 부재 영상 내에 발생된 간섭무늬는 수직으로 이동되며, 제1 측정부(130)는 간섭무늬가 수직으로 이동한 변위에 대응하는 픽셀 개수(x)를 측정한다. As shown in FIG. 9 , if the vertical member is moved horizontally, the interference fringe generated in the vertical member image is moved vertically, and the first measurement unit 130 determines the number of pixels corresponding to the vertical displacement of the interference fringe. Measure (x).

다음으로, 제2 측정부(140)는 수직 부재 영상에 포함된 화면 상의 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수(z)를 측정한다(S540).Next, the second measurement unit 140 measures the number of pixels (z) corresponding to the vertical length of the moiré marker on the screen included in the vertical member image (S540).

이때, 카메라와 수직 부재 사이의 거리(S)가 증가할수록, 화면상의 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수(z)는 작은 값으로 측정된다. In this case, as the distance S between the camera and the vertical member increases, the number of pixels z corresponding to the vertical length of the moiré marker on the screen is measured as a small value.

다음으로, 연산부(150)는 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수(x)와 화면 상의 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수(z)를 이용하여 수직 부재의 수평변위를 연산한다(S550).Next, the calculator 150 calculates the horizontal displacement of the vertical member using the number of pixels (x) corresponding to the vertical displacement of the interference fringe and the number of pixels (z) corresponding to the vertical length of the moiré marker on the screen ( S550).

이때, 수직 부재의 수평변위(y)는 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 도출된 하기의 수학식 4를 통해 연산될 수 있다. In this case, the horizontal displacement y of the vertical member may be calculated through Equation 4 below derived using Equations 1 to 3.

Figure pat00005
Figure pat00005

예를 들어, 도 5의 S530 단계를 통해 측정된 간섭무늬의 수직이동변위에 대응하는 픽셀 개수가 200개라고 가정하고, 도 5의 S540 단계를 통해 측정된 화면 상의 모아레 마커의 세로길이에 대응하는 픽셀 개수가 400개라고 가정하면, 수학식 4에 의해 수직 부재의 수평변위가 35.97mm 이동한 것으로 연산될 수 있다. For example, it is assumed that the number of pixels corresponding to the vertical displacement of the interference fringe measured in step S530 of FIG. 5 is 200, and corresponding to the vertical length of the moiré marker on the screen measured in step S540 of FIG. 5 . Assuming that the number of pixels is 400, it can be calculated that the horizontal displacement of the vertical member is moved by 35.97 mm by Equation (4).

다음으로, 판단부(160)는 연산된 수직 부재의 수평변위(y)와 기준 값을 비교하여 수직 부재의 위험성 여부를 판단한다(S560).Next, the determination unit 160 compares the calculated horizontal displacement y of the vertical member with a reference value to determine whether the vertical member is dangerous (S560).

이때, 기준 값은 10mm로 설정할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.In this case, the reference value may be set to 10 mm, but is not limited thereto.

예를 들어, 연산된 수직 부재의 수평변위(y)가 35.97mm로 기준 값인 10mm보다 클 경우, 판단부(160)는 수직 부재가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단한다.For example, when the calculated horizontal displacement (y) of the vertical member is 35.97mm, which is greater than the reference value of 10mm, the determination unit 160 determines that the vertical member has a risk of collapse.

다음으로, 알람부(170)는 붕괴 위험 감지 알람이 울리도록 설정하거나 기 설정된 사용자 단말기로 알람 신호를 전달한다(S570).Next, the alarm unit 170 sets the collapse risk detection alarm to sound or transmits an alarm signal to a preset user terminal (S570).

만일, 도 5의 S560 단계에서 붕괴 위험이 없는 것으로 판단할 경우, 알람부(170)는 붕괴 위험 감지 알람을 작동시키지 않으며, 다시 S510 단계를 통하여 실시간으로 붕괴 위험 가능성을 모니터링 한다. If it is determined that there is no collapse risk in step S560 of FIG. 5 , the alarm unit 170 does not operate the collapse risk detection alarm, and monitors the potential collapse risk in real time through step S510 again.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 수직 부재에 부착된 모아레 마커의 세로길이 방향에 따라 수직 부재의 수평변위를 측정할 수 있으며, 이와 동일한 방법으로 수직 부재에 부착된 모아레 마커의 가로길이 방향에 따라 수직 부재의 수직변위를 측정할 수 있다. 수직 부재의 수직변위를 측정하는 방법은 도 5 내지 도 8에서 설명한 S510 내지 S570 단계와 실질적으로 동일하므로 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 바, 중복되는 설명은 생략한다. As described above, according to an embodiment of the present invention, the horizontal displacement of the vertical member can be measured along the longitudinal direction of the moire marker attached to the vertical member, and in the same way, according to the horizontal direction of the moire marker attached to the vertical member The vertical displacement of the vertical member can be measured. Since the method of measuring the vertical displacement of the vertical member is substantially the same as the steps S510 to S570 described with reference to FIGS. 5 to 8 , those skilled in the art can easily carry out the method, and the overlapping description will be omitted.

한편, 본 발명에 따른 실시예에서는 수직 부재를 이용한 것으로 기술하였으나, 수직 부재 대신 수평 부재를 이용할 수도 있다.Meanwhile, although the embodiment according to the present invention has been described as using a vertical member, a horizontal member may be used instead of a vertical member.

즉, 본 발명의 다른 실시례에 따르면, 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)는 모아레 마커가 부착된 수평 부재로부터 일정거리 이격된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 수평 부재 영상을 입력받고, 수평 부재 영상을 영상 처리하여 화면 상에 모아레 패턴을 삽입하여, 수평 부재 영상으로부터 발생된 간섭무늬의 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수를 측정한다. 그리고, 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)는 수평 부재 영상에 포함된 화면 상의 모아레 마커의 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 측정하며, 간섭무늬의 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수와 화면 상의 모아레 마커의 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 이용하여 수평 부재의 수직변위를 연산한다. 그리고, 시설물 변위 측정 모니터링 장치(100)는 연산된 수평 부재의 수직변위와 기준 값을 비교하여 수평 부재의 위험성 여부를 판단한다. That is, according to another embodiment of the present invention, the facility displacement measurement and monitoring apparatus 100 receives a horizontal member image captured in real time through a camera spaced a certain distance from a horizontal member to which a moiré marker is attached, and displays the horizontal member image. The number of pixels corresponding to the horizontal movement displacement of the interference fringe generated from the horizontal member image is measured by image processing and inserting the moiré pattern on the screen. In addition, the facility displacement measurement monitoring apparatus 100 measures the number of pixels corresponding to the horizontal length of the moire marker on the screen included in the horizontal member image, and the number of pixels corresponding to the horizontal movement displacement of the interference fringe and the moire marker on the screen. The vertical displacement of the horizontal member is calculated using the number of pixels corresponding to the horizontal length. Then, the facility displacement measurement monitoring apparatus 100 compares the calculated vertical displacement of the horizontal member with a reference value to determine whether the horizontal member is dangerous.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 수직 또는 수평 부재에 부착된 모아레 마커와 영상에 삽입된 모아레 무늬를 이용하여 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 산출하고, 산출된 값을 통해 수직 또는 수평 부재의 붕괴를 예측함으로써, 건설현장에서의 붕괴 사고를 예방하고, 인명피해 및 경제적인 피해를 방지할 수 있다. 또한, 수직 또는 수평 부재의 붕괴를 실시간으로 예측하여 위험 감지 알람을 전송함으로써, 효율적인 운영으로 빠른 대피를 가능하게 한다. 특히, 본 발명에 따르면, 가건물에 적용가능하며, 가건물의 기울어짐을 미리 파악하여 사고를 방지할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, horizontal displacement or vertical displacement of a vertical or horizontal member is calculated using a moire marker attached to a vertical or horizontal member and a moiré pattern inserted in an image, and the vertical or vertical displacement is obtained through the calculated value. By predicting the collapse of the horizontal member, it is possible to prevent a collapse accident at the construction site, and to prevent personal injury and economic damage. In addition, it predicts the collapse of vertical or horizontal members in real time and transmits a danger detection alarm, enabling quick evacuation with efficient operation. In particular, according to the present invention, it is applicable to a temporary building, it is possible to prevent an accident by grasping the inclination of the temporary building in advance.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

100: 시설물 변위 측정 모니터링 장치, 110: 입력부,
120: 영상처리부, 130: 제1 측정부,
140: 제2 측정부, 150: 연산부,
160: 판단부, 200: 카메라,
300: 사용자 단말기
100: facility displacement measurement monitoring device, 110: input unit,
120: an image processing unit, 130: a first measurement unit,
140: second measuring unit, 150: calculating unit,
160: judgment unit, 200: camera,
300: user terminal

Claims (12)

모아레 현상을 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 장치에 있어서,
모아레 마커가 부착된 수직 또는 수평 부재로부터 일정거리 이격된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 수직 또는 수평 부재 영상을 입력받는 입력부,
상기 수직 또는 수평 부재 영상을 영상 처리하여 화면 상에 모아레 패턴을 삽입하는 영상처리부,
상기 수직 또는 수평 부재 영상으로부터 발생된 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수를 측정하는 제1 측정부,
상기 수직 또는 수평 부재 영상에 포함된 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 측정하는 제2 측정부,
상기 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수와 상기 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 이용하여 상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 연산하는 연산부, 그리고
상기 연산된 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위와 기준 값을 비교하여 상기 수직 또는 수평 부재의 위험성 여부를 판단하는 판단부를 포함하는 시설물 변위 측정 모니터링 장치.
In the facility displacement measurement and monitoring device using the moiré phenomenon,
An input unit that receives an image of a vertical or horizontal member captured in real time through a camera spaced a certain distance from a vertical or horizontal member to which a moiré marker is attached;
An image processing unit for image processing the vertical or horizontal member image to insert a moiré pattern on the screen;
a first measurement unit for measuring the number of pixels corresponding to vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe generated from the vertical or horizontal member image;
a second measuring unit for measuring the number of pixels corresponding to the vertical or horizontal length of the moiré marker on the screen included in the vertical or horizontal member image;
Calculating the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member using the number of pixels corresponding to the vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe and the number of pixels corresponding to the vertical or horizontal length of the moire marker on the screen operator, and
Facility displacement measurement and monitoring device comprising a determination unit for determining whether the vertical or horizontal member is dangerous by comparing the calculated horizontal displacement or vertical displacement of the horizontal member with a reference value.
제1항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 연산된 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위가 기준 값보다 클 경우, 상기 수직 또는 수평 부재가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단하는 시설물 변위 측정 모니터링 장치.
According to claim 1,
The judging unit,
When the calculated horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member is greater than a reference value, the facility displacement measurement and monitoring device for determining that the vertical or horizontal member has a risk of collapse.
제2항에 있어서,
상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위가 기준 값보다 크면, 붕괴 위험 감지 알람이 울리도록 설정하거나 기 설정된 사용자 단말기로 알람 신호를 전달하는 알람부를 더 포함하는 시설물 변위 측정 모니터링 장치.
3. The method of claim 2,
When the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member is greater than a reference value, the facility displacement measurement monitoring device further comprising an alarm unit for setting a collapse risk detection alarm to sound or transmitting an alarm signal to a preset user terminal.
제1항에 있어서,
상기 모아레 마커는,
상기 수직 또는 수평 부재에 길이 방향으로 부착되는 시설물 변위 측정 모니터링 장치.
According to claim 1,
The moiré marker,
A facility displacement measurement and monitoring device attached to the vertical or horizontal member in the longitudinal direction.
제1항에 있어서,
상기 모아레 패턴은,
수직선 또는 수평선을 기준으로 일정 각도 기울어진 패턴 형태로 형성되는 시설물 변위 측정 모니터링 장치.
According to claim 1,
The moiré pattern is
A facility displacement measurement and monitoring device that is formed in the form of a pattern inclined at a certain angle with respect to a vertical or horizontal line.
제1항에 있어서,
상기 연산부는,
하기의 수학식을 통해 상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 연산하는 시설물 변위 측정 모니터링 장치:
Figure pat00006

여기서, y는 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위 값이고, z는 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수이고, x는 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수를 나타낸다.
According to claim 1,
The calculation unit,
Facility displacement measurement monitoring device for calculating the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member through the following equation:
Figure pat00006

Here, y is the horizontal displacement or vertical displacement value of the vertical or horizontal member, z is the number of pixels corresponding to the vertical or horizontal length of the moire marker on the screen, and x is the vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe. Indicates the number of pixels.
시설물 변위 측정 모니터링 장치를 이용한 시설물 변위 측정 모니터링 방법에 있어서,
모아레 마커가 부착된 수직 또는 수평 부재로부터 일정거리 이격된 카메라를 통해 실시간으로 촬영된 수직 또는 수평 부재 영상을 입력받는 단계,
상기 수직 또는 수평 부재 영상을 영상 처리하여 화면 상에 모아레 패턴을 삽입하는 단계,
상기 수직 또는 수평 부재 영상으로부터 발생된 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수를 측정하는 단계,
상기 수직 또는 수평 부재 영상에 포함된 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 측정하는 단계,
상기 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수와 상기 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수를 이용하여 상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 연산하는 단계, 그리고
상기 연산된 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위와 기준 값을 비교하여 상기 수직 또는 수평 부재의 위험성 여부를 판단하는 단계를 포함하는 시설물 변위 측정 모니터링 방법.
In the facility displacement measurement monitoring method using the facility displacement measurement monitoring device,
A step of receiving a vertical or horizontal member image captured in real time through a camera spaced a certain distance from the vertical or horizontal member to which the moiré marker is attached;
inserting a moiré pattern on the screen by image processing the vertical or horizontal member image;
measuring the number of pixels corresponding to vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe generated from the vertical or horizontal member image;
measuring the number of pixels corresponding to the vertical or horizontal length of the moiré marker on the screen included in the vertical or horizontal member image;
Calculating the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member using the number of pixels corresponding to the vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe and the number of pixels corresponding to the vertical or horizontal length of the moire marker on the screen step, and
A facility displacement measurement and monitoring method comprising the step of determining whether the vertical or horizontal member is dangerous by comparing the calculated horizontal displacement or vertical displacement of the horizontal member with a reference value.
제7항에 있어서,
상기 상기 수직 또는 수평 부재의 붕괴여부를 판단하는 단계는,
상기 연산된 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위가 기준 값보다 클 경우, 상기 수직 또는 수평 부재가 붕괴 위험이 있는 것으로 판단하는 시설물 변위 측정 모니터링 방법.
8. The method of claim 7,
The step of determining whether the vertical or horizontal member collapses,
When the calculated horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member is greater than a reference value, the facility displacement measurement and monitoring method for determining that the vertical or horizontal member has a risk of collapse.
제8항에 있어서,
상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위가 기준 값보다 크면, 붕괴 위험 감지 알람이 울리도록 설정하거나 기 설정된 사용자 단말기로 알람 신호를 전달하는 단계를 더 포함하는 시설물 변위 측정 모니터링 방법.
9. The method of claim 8,
When the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member is greater than a reference value, the facility displacement measurement monitoring method further comprising setting a collapse risk detection alarm to sound or transmitting an alarm signal to a preset user terminal.
제7항에 있어서,
상기 모아레 마커는,
상기 수직 또는 수평 부재에 길이 방향으로 부착되는 시설물 변위 측정 모니터링 방법.
8. The method of claim 7,
The moiré marker,
A facility displacement measurement and monitoring method attached to the vertical or horizontal member in the longitudinal direction.
제7항에 있어서,
상기 모아레 패턴은,
수직선 또는 수평선을 기준으로 일정 각도 기울어진 패턴 형태로 형성되는 시설물 변위 측정 모니터링 방법.
8. The method of claim 7,
The moiré pattern is
A facility displacement measurement and monitoring method that is formed in the form of a pattern inclined at a certain angle with respect to a vertical or horizontal line.
제7항에 있어서,
상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 연산하는 단계는,
하기의 수학식을 통해 상기 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위를 연산하는 시설물 변위 측정 모니터링 방법:
Figure pat00007

여기서, y는 수직 또는 수평 부재의 수평변위 또는 수직변위 값이고, z는 화면 상의 모아레 마커의 세로길이 또는 가로길이에 대응되는 픽셀 개수이고, x는 간섭무늬의 수직이동변위 또는 수평이동변위에 대응되는 픽셀 개수를 나타낸다.

8. The method of claim 7,
Calculating the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member comprises:
A facility displacement measurement monitoring method for calculating the horizontal displacement or vertical displacement of the vertical or horizontal member through the following equation:
Figure pat00007

Here, y is the horizontal displacement or vertical displacement value of the vertical or horizontal member, z is the number of pixels corresponding to the vertical or horizontal length of the moire marker on the screen, and x is the vertical displacement or horizontal displacement of the interference fringe. Indicates the number of pixels.

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KR102649465B1 (en) * 2023-11-22 2024-03-20 주식회사 미래건설안전 A system and a method for determining displacement of object based on image analysis regarding the object, and a marker module

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