KR102040435B1 - 원거리 구조물 점검 시스템 및 그 시스템을 이용한 구조물 점검방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원거리에서 구조물을 촬영하여 구조물의 손상정도를 판단하고, 구조물의 상태를 점검할 수 있는 원거리 구조물 점검 시스템 및 그 시스템을 이용한 구조물 점검방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 구조물 점검 시스템은, 구조물의 일부분에 부착되는 표식장치; 기설정된 촬영범위 내의 촬영지점에 위치되고, 표식장치가 부착된 구조물의 일부분을 촬영하여 제1 화상데이터를 획득하며, 제1 화상데이터의 영역을 제외한 구조물을 한 번 이상 촬영하여 복수의 제2 화상데이터를 획득하는 촬영장치; 촬영장치의 일부분에 장착되며, 표식장치를 감지하여 촬영장치가 촬영한 구조물의 일부분과 촬영장치 간의 기준 거리 값을 측정하는 거리측정장치; 및 촬영장치로부터 제1 화상데이터 및 복수의 제2 화상데이터를 수신하며, 복수의 제2 화상데이터에 각각 해당되는 구조물의 일부분과 촬영장치 간의 거리 값을 각각 산출하여 상기 복수의 제2 화상데이터를 보정하고, 제1 화상데이터 및 복수의 제2 화상데이터를 하나의 화상데이터로 접합한 후, 균열데이터를 추출하여 구조물의 손상정도를 산출하는 구조물점검장치;를 포함한다.

Description

원거리 구조물 점검 시스템 및 그 시스템을 이용한 구조물 점검방법{Inspection system of remote structural and structural inspection method using the system}

본 발명은 원거리 구조물 점검 시스템 및 그 시스템을 이용한 구조물 점검방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원거리에서 구조물을 촬영하여 구조물의 손상정도를 판단하고, 구조물의 상태를 점검할 수 있는 원거리 구조물 점검 시스템 및 그 시스템을 이용한 구조물 점검방법에 관한 것이다.

일반적으로 터널, 교각, 교량, 건물 등의 구조물은 시간이 경과하면서 수압이나 토압, 지진, 구조적 결함 등에 의해 균열(crack) 및 손상(damage)이 발생하고, 이 균열이 지속되어 커지게 되면 구조물이 붕괴하기도 하였다.

이런 이유로 구조물에 대해 정기적인 안전점검 및 정밀안전 진단을 실시하고 있으며, 구조물의 상태 및 안정성을 평가한 후에, 평가 결과에 따라 구조물을 보수 및 보강하여 안정성을 확보하고 있다.

이와 같은, 안전점검 및 정밀안전 진단 등의 기본 항목으로는 외관조사가 있다. 이러한 외관조사는 구조물의 균열 및 손상을 촬영하여 구조물에 대한 이미지를 획득한 후에, 획득한 구조물 이미지를 저장하여 균열의 길이, 폭 등의 데이터를 획득하도록 이루어진다.

이와 같은 외관조사를 위한 균열 및 손상을 촬영하기 위해 종래에는 대상 구조물에 균열 및 손상이 발생한 위치에 작업자가 근접하여 촬영할 수 있도록 비계 등과 같은 가설물이 설치되었다. 따라서, 작업자는 가설물 내에서 이동하면서 대상 구조물에 발생된 손상을 근접 촬영하여 구조물 이미지를 획득하였다, 그 후, 구조물 이미지의 획득 작업이 마감되면, 획득된 구조물 이미지를 단말기 등의 장치에 전송시켜 저장하였다.

이러한 종래의 외관조사의 일 예로, 대한민국등록특허 제10-1337896호는 압광소재를 구조물에 도포하며, 구조물을 관찰하면서 그 영상을 송출하여 화상기록장치에 기록하고, 화상기록장치에 기록된 영상에서 발광부위를 탐지하면서 응력장의 변화를 기반으로 균열을 감지하는 안전진단장치가 개시된다. 그러나 종래기술은 큰 구조물의 전체 표면에 압광소재를 도포하는 것이 어려우며, 압광소재를 도포한다 하여도 시간이 오래걸리게 되어, 큰 구조물에 대한 안전진단의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 안전진단 종료한 후에 압광소재를 구조물로부터 제거해야하는 불편한 문제점이 있었다.

또한, 대한민국등록특허 10-1769951호는 구조물에 복수개의 시편들을 일렬로 배치한 다음, 서로 인접하는 두 시편들을 전기적으로 연결하여 직류 전류를 공급하고, 그리고 복수개의 시편들의 전위차를 측정하여 복수개의 시편들에 발생한 균열을 검출하는 균열검출장치가 개시된다. 그러나 종래기술은 큰 구조물에 시편들을 설치하는 것이 어렵고, 시편들의 설치 시간이 오래걸리게 되어, 큰 구조물에 대한 안전진단의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 그리고 안전진단 종료 후에 시편들을 구조물로부터 제거해야하는 불편한 문제점이 있었다.

대한민국등록특허 제10-1337896호 대한민국등록특허 제10-1769951호

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 구조물로부터 일정 거리 떨어진 위치에서 구조물에 대한 화상데이터를 획득하며, 획득한 화상데이터로부터 구조물의 균열을 추출하고, 균열의 길이 및 폭에 따른 구조물의 손상정도를 산출하여 구조물을 점검할 수 있는 원거리 구조물 점검 시스템 및 그 시스템을 이용한 구조물 점검방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 촬영장치와 상기 촬영장치로부터 첫 번째로 촬영되는 구조물의 일부분 간의 기준 거리 값을 측정하며, 첫 번째 촬영 후부터는 거리 값을 측정하지 않고 화상데이터로부터 구조물과 촬영장치 간의 거리를 산출하여 구조물의 점검 시간을 단축시킬 수 있는 원거리 구조물 점검 시스템 및 그 시스템을 이용한 구조물 점검방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 화상데이터의 크기를 기준 거리 값에 대응되게 보정하고, 보정한 화상데이터를 기반으로 균열을 추출하여 균열의 위치, 길이 및 폭을 정확히 추출할 수 있는 원거리 구조물 점검 시스템 및 그 시스템을 이용한 구조물 점검방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 구조물 점검 시스템은, 구조물의 일부분에 부착되는 표식장치; 구조물과 원거리에 위치되며, 표식장치가 부착된 구조물의 일부분을 첫 번째로 촬영하여 제1 화상데이터를 획득하고, 제1 화상데이터의 영역을 제외한 구조물을 한 번 이상 촬영하여 복수의 제2 화상데이터를 획득하는 촬영장치; 표식장치를 감지하여 구조물의 일부분과 촬영장치 간의 기준 거리 값을 측정하는 거리측정장치; 및 촬영장치로부터 제1 화상데이터와 복수의 제2 화상데이터를 수신하며, 복수의 제2 화상데이터에 각각 해당되는 구조물의 일부분과 촬영장치 간의 거리 값을 각각 산출하여 상기 복수의 제2 화상데이터를 보정하고, 제1 화상데이터와 보정된 복수의 제2 화상데이터를 하나의 화상데이터로 접합한 후, 균열데이터를 추출하여 구조물의 손상정도를 산출하는 구조물점검장치;를 포함한다.

일 실시예에서 촬영장치는, 구조물과 원거리에 위치되어 구조물을 한 번 이상 촬영하는 카메라와, 카메라의 배율 및 초점거리를 확장하는 스코프가 구비된다.

일 실시예에서 촬영장치는, 카메라로 촬영되기 어려운 구조물의 일부분을 촬영하기 위한 360°파노라마 촬영 기능이 탑재된 파노라마 카메라가 더 구비된다.

일 실시예에서 촬영장치는, 위치가 수평 또는 수직으로 가변되어, 카메라의 촬영각도를 수평 또는 수직으로 조절하는 운대가 더 구비된다.

일 실시예에서 촬영장치는, 촬영거리가 5m~200m이다.

일 실시예에서 구조물점검장치는, 촬영장치가 획득한 제1 화상데이터와 복수의 제2 화상데이터가 저장되는 제1 저장부; 제1 저장부에 저장된 복수의 제2 화상데이터의 픽셀 갯수를 통해 복수의 제2 화상데이터에 각각 해당되는 구조물의 일부분과 촬영장치 간의 거리 값을 각각 산출하는 거리산출부; 거리산출부로부터 각각 산출된 거리 값이 기준 거리 값과 동일 값이 되도록, 복수의 제2 화상데이터의 크기를 보정하는 보정부; 제1 화상데이터와 보정된 복수의 제2 화상데이터를 오버랩 영역 없이 접합하는 화상접합부; 접합된 화상데이터를 기설정된 전개영역 내에 정합시켜 전개도를 생성하는 전개도생성부; 전개도를 전개영역으로부터 제거하여 균열데이터를 추출하는 균열추출부; 및 추출된 균열데이터에 포함되는 균열의 길이 및 균열의 폭을 기반으로 구조물의 손상정도를 산출하는 손상산출부;를 포함한다.

일 실시예에서 균열추출부는, 접합된 화상데이터를 제거하여, 0.1mm~1.0mm의 균열데이터를 추출한다.

일 실시예에서 구조물점검장치는, 화상접합부에서 생성된 전개도가 저장되는 제2 저장부; 및 제2 저장부에 저장된 전개도를 기반으로 구조물에 대한 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델 생성부;를 더 포함한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 방법으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 구조물 점검 시스템을 이용한 구조물 점검방법은, 표식장치를 구조물의 일부분에 부착시키는 제1 단계; 촬영장치를 구조물과 원거리에 위치시키고, 촬영장치로 표식장치가 부착된 구조물의 일부분을 첫 번째로 촬영하여 제1 화상데이터를 획득하며, 제1 화상데이터의 영역을 제외한 구조물을 한 번 이상 촬영하여 복수의 제2 화상데이터를 획득하는 제2 단계; 거리측정장치로 표식장치를 감지하여 구조물의 일부분과 촬영장치 간의 기준 거리 값을 측정하는 제3 단계; 및 구조물점검장치가 촬영장치로부터 제1 화상데이터와 복수의 제2 화상데이터를 수신하며, 복수의 제2 화상데이터에 각각 해당되는 구조물의 일부분과 촬영장치 간의 거리 값을 각각 산출하여 상기 복수의 제2 화상데이터를 보정하고, 제1 화상데이터와 보정된 복수의 제2 화상데이터를 하나의 화상데이터로 접합한 후, 균열데이터를 추출하여 구조물의 손상정도를 산출하는 제4 단계;를 포함한다.

일 실시예에서 제4 단계는, 제1 저장부에 촬영장치가 획득한 제1 화상데이터와 복수의 제2 화상데이터가 저장되는 제4-1 단계; 거리산출부가 제1 저장부에 저장된 복수의 제2 화상데이터의 픽셀 갯수를 통해 복수의 제2 화상데이터에 각각 해당되는 구조물의 일부분과 촬영장치 간의 거리 값을 각각 산출하는 제4-2 단계; 보정부가 거리산출부로부터 각각 산출된 거리 값이 기준 거리 값과 동일 값이 되도록, 복수의 제2 화상데이터의 크기를 보정하는 제4-3 단계; 화상접합부가 제1 화상데이터와 보정된 복수의 제2 화상데이터를 오버랩 영역 없이 접합하는 제4-4 단계; 전개도생성부가 접합된 화상데이터를 기설정된 전개영역 내에 정합시켜 전개도를 생성하는 제4-5 단계; 균열추출부가 전개도를 전개영역으로부터 제거하여 균열데이터를 추출하는 제4-6 단계; 및 손상산출부가 추출된 균열데이터에 포함되는 균열의 길이 및 균열의 폭을 기반으로 구조물의 손상정도를 산출하는 제4-7 단계;를 포함한다.

상술된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구조물의 원거리 촬영이 가능해짐에 따라 종래의 근접 촬영을 위한 가설물의 설치를 위한 시간 및 비용이 저감되는 효과가 있다.

그리고 첫 번째 촬영 이후, 촬영장치와 구조물의 일부분 간의 거리 측정을 생략하여도 정확한 거리 산출이 가능해짐에 따라 구조물 점검 시간을 대폭 단축시킬 수 있다.

또한, 거리 측정을 생략하여도 촬영장치와 구조물의 일부분 간의 거리가 정확히 산출됨에 따라 구조물에 생성된 균열의 위치, 길이 및 폭을 정확히 추출할 수 있다.

그리고 구조물의 안전진단을 위해 교통 통제, 교통 체증 유발 등이 발생하지 않으므로, 작업 시간대 및 작업 진행 시간 등에 구애받지 않고 자유롭게 작업을 진행할 수 있다.

또한, 원거리 촬영을 통해 획득한 화상데이터로부터 균열의 길이 및 폭을 정확히 추출하여 구조물의 손상정도, 향후 균열의 진전 상황 및 경년 변화를 추적할 수 있고, 구조물의 초기점검 및 정밀안전 진단의 기초자료로서 확보할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 구조물 점검 시스템의 개략구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 촬영장치의 구성이 도시된 이미지이다.
도 3은 카메라로 구조물을 촬영하는 실시예가 도시된 이미지이다.
도 4는 파노라마 기법으로 구조물을 촬영하여 획득한 화상데이터가 도시된 이미지이다.
도 5는 운대를 이용한 구조물의 촬영방식 및 상기 촬영방식을 통해 획득한 화상데이터가 도시된 이미지이다.
도 6은 도 1에 도시된 거리측정장치의 구성이 도시된 이미지이다.
도 7은 도 1에 도시된 구조물점검장치의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 구조물 점검 시스템을 이용한 구조물 점검방법의 흐름도이다.
도 9는 도 8에 도시된 표식장치 부착 단계 및 화상데이터 획득 단계의 과정이 도시된 이미지이다.
도 10은 도 8에 도시된 구조물의 손상정도 판단 단계의 세부적인 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 11은 도 10에 도시된 화살데이터 저장 단계에서 제1 저장부에 저장되는 화상데이터를 나타낸 이미지이다.
도 12는 도 10에 화상데이터 접합 단계에서 화상접합부를 통해 접합되는 화상데이터를 나타낸 이미지이다.
도 13은 도 10에 도시된 전개도 생성 단계에서 전개도생성부를 통해 생성되는 전개도를 나타낸 이미지이다.
도 14는 도 10에 도시된 균열 추출 단계에서 균열추출부를 통해 추출되는 균열데이터를 나타낸 이미지이다.
도 15는 도 10에 도시된 손상정도 산출 단계에서 산출된 구조물의 손상정도를 데이터베이스화 하는 손상산출부의 솔루션을 나타낸 이미지이다.
도 16은 도 10에 도시된 3차원 모델 생성 단계에서 3차원 모델 생성부를 통해 생성되는 구조물의 3차원 모델을 나타낸 이미지이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

원거리 구조물 점검 시스템

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 구조물 점검 시스템(이하에서는, "점검 시스템"이라 한다.)을 자세히 설명하도록 하겠다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 구조물 점검 시스템의 개략구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 촬영장치의 구성이 도시된 이미지이며, 도 3은 카메라로 구조물을 촬영하는 실시예가 도시된 이미지이고, 도 4는 파노라마 기법으로 구조물을 촬영하여 획득한 화상데이터가 도시된 이미지이며, 도 5는 운대를 이용한 구조물의 촬영방식 및 상기 촬영방식을 통해 획득한 화상데이터가 도시된 이미지이고, 도 6은 도 1에 도시된 거리측정장치의 구성이 도시된 이미지이며, 도 7은 도 1에 도시된 구조물점검장치의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 점검 시스템은 벽체, 교량, 교각 등의 구조물(10)을 원거리에서 촬영하여 점검하는 시스템이다. 이러한 점검 시스템은 표식장치(100), 촬영장치(110), 거리측정장치(120) 및 구조물점검장치(130)로 이루어진다.

표식장치(100)는 구조물(10)의 일부분에 부착되며, 거리측정장치(120)가 실행될 때 거리측정장치(120)로 신호(100a)를 송신한다. 이러한 표식장치(100)는 일 예로, 사용자가 촬영장치(110)를 통해 인식할 수 있도록 중심부는 빨강색, 상기 중심부를 둘러싸는 테두리부는 흰색으로 이루어질 수 있다. 또한, 표식장치(100)의 중심부는 가로길이가 10cm, 세로길이가 5cm로 이루어지고, 테두리부는 중심부로부터 2.5cm의 폭을 가지며, 가로길이가 16cm, 세로길이가 10cm로 이루어질 수 있다.

촬영장치(110)는 원거리에서 구조물(10)을 한 번 이상 촬영하여 구조물(10)에 대한 화상데이터(110a)를 획득한다. 이러한 촬영장치(110)는 카메라(111), 망원렌즈(113), 운대(115), 스코프(117) 및 삼각대(119)로 이루어진다.

카메라(111)는 구조물(10)과 원거리에 위치된 후에 구조물(10)을 촬영하여 화상데이터를 획득한다. 구체적으로 살펴보면, 카메라(111)는 표식장치(100)가 부착된 구조물(10)의 일부분을 촬영하여 제1 화상데이터를 획득하고, 제1 화상데이터의 영역을 제외한 구조물(10)을 한 번 이상 촬영하여 복수의 제2 화상데이터를 획득한다. 이때, 카메라(111)는 첫 번째 촬영의 설정을 유지하면서 구조물(10)을 촬영하는 것이 바람직할 것이다. 그리고 카메라(111)는 일 예로, 최대 5060만 화소이상인 디지털 일안 반사식 카메라(Digital single-lens reflex camera, DSLR)로 이루어진다. 물론, 고급형으로 제작된 디지털 카메라로 구비될 수도 있다. 다만, 본 발명의 점검 시스템에서는 장비 구입 비용의 저감을 위해 디지털 일안 반사식 카메라를 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은, 카메라(111)는 구조물(10)과 원거리에 위치된 상태로 촬영 뿐 아니라, 구조물(10)과 원거리 위치된 상태로 이동하면서 구조물(10)을 촬영할 수도 있다.

한편, 촬영장치(110)는 카메라(111)로 촬영하기 어려운 구조물(10)의 일부분(예: 지승, 교각의 상부, 행교와 교각 사이, 행교와 교대 사이)를 촬영하기 위해 360°파노라마 촬영 기능이 탑재되는 파노라마 카메라가 더 구비될 수 있다. 이러한 파노라마 카메라는 배율과 초점의 확대 및 축소가 가능하여 카메라(111)가 촬영하기 어려운 구조물(10)의 일부분을 촬영하기 용이하다. 이러한 파노라마 카메라를 통해 구조물점검장치(130)는 구조물(10)의 360°데이터로 획득할 수 있다. 이와 같은, 파노라마 카메라는 카메라(111)와 별도로 구비된다고 설명하였으나, 카메라(111)에 파노라마 촬영 기능이 탑재되어 파노라마 카메라를 대체할 수도 있다.

망원렌즈(113)는 초점거리가 85mm 이상인 렌즈로 카메라(111)에 장착된다. 이러한 망원렌즈(113)를 통해 카메라(111)는 원거리에 위치된 피사체를 촬영할 수 있게 되며, 근거리에 위치된 피사체의 특정 부분을 강조하여 촬영할 수 있게 된다. 다만, 카메라(111)에 망원렌즈(113)가 장착되어도 카메라(111)와 구조물(10)은 원거리에 위치되기 때문에, 카메라(111)는 구조물의 균열을 분석할 정도의 화질로 구조물(10)을 촬영하는 것이 불가능하다. 이에 따라, 촬영장치(110)에는 스코프(117)가 구비된다.

운대(115)는 카메라(111)의 촬영각도를 조절하기 위해 삼각대(119)에 설치된다. 이러한 운대(115)는 기어식으로, 400 기어드헤드(geared head)의 제품인 것이 바람직할 것이고, 각도조절장치(미도시)에 의해 카메라(111)의 촬영각도를 1°씩 조절하게 된다. 이러한 운대(115)를 통해 카메라(111)는 촬영각도가 조절되면서 촬영범위에 해당되는 구조물(10)을 빠짐 없이 촬영하기 위해, 오버랩(overlap) 영역(115a, 115b, 115c)이 생성되게 구조물(10)을 한 번 이상 촬영하게 된다. 이와 같은, 오버랩 영역(115a, 115b, 115c)은 화상데이터와 이전 화상데이터의 10%~30% 정도 겹쳐지는 영역을 의미하며, 구조물점검장치(130)에서 화상작업을 통해 제거된다.

스코프(117)는 카메라(111)의 렌즈와 스코프(117) 사이에 장착되는 카메라(111)의 어댑터에 장착되어 카메라(111)의 배율 및 초점거리를 확장시킨다. 이러한 스코프(117)는 일 예로, 구경이 52mm인 스포팅 스코프(sporting scopes)로 이루어지고, 육안을 1로 가정한다면 25~50 배율 또는, 카메라(111)의 최소 및 최대 배율인 168~340 배율로 설정된다. 또한, 스코프(117)의 초점거리는 1,245mm~2,525mm인 것이 바람직하며, 스코프(117)의 초점은 초점조절장치(미도시)에 의해 조절된다.

삼각대(119)는 카메라(111)가 장착되고, 카메라(111)가 구조물(10)의 정면을 촬영할 수 있도록 구조물(10)의 높이에 맞게 설치된다. 이와 같은, 삼각대(119)에 조립된 카메라(111)는 수평은 물론 수직으로 촬영이 가능하여 교량(다리)와 같은 구조물(10)의 상면 또는 하면을 촬영할 수 있게 된다. 이는, 삼각대(119)에 설치된 운대(115)의 위치가 수평 또는 수직으로 가변될 수 있기 때문이다.

거리측정장치(120)는 카메라(111)와 구조물(10) 간의 거리측정을 실행하기 위한 입력부(121)와, 거리측정장치(120)가 측정한 기준 거리 값(120a)을 출력하는 출력부(123)가 구비된다. 여기서, 기준 거리 값(120a)은 표식장치(100)의 신호(100a)를 감지하여 카메라(111)와 표식장치(100)가 부착된 구조물(10)의 일부분 간의 거리 값이며, 일 예로는 표식장치(100)와 스코프(117)의 종단 간의 거리 값을 의미한다. 그리고 거리 값(120a)은 구조물점검장치(130)에서 산출되는 거리 값을 보정하기 위해 사용된다.

구조물점검장치(130)는 구조물(10)의 손상정도를 산출하여 구조물(10)을 점검하는 장치로서 제1 저장부(131), 거리산출부(132), 보정부(133), 화상접합부(134), 전개도생성부(135), 균열추출부(136), 손상산출부(137), 제2 저장부(138) 및 3차원 모델 생성부(139)로 이루어진다. 이러한 구조물점검장치(130)는 카메라(111)와 USB로 연결되어 카메라(111)로부터 제1 화상데이터와 복수의 제2 화상데이터를 포함하는 화상데이터(110a)를 수신하고, 거리측정장치(120)와 무선(예: 와이파이, 블루투스, 지그비 등), 유선(예: 케이블 등), USB 중 하나를 통해 연결되어 거리측정장치(120)로부터 기준 거리 값(120a)을 수신한다.

제1 저장부(131)는 촬영장치(110)(바람직하게는, 카메라(111))로부터 수신하는 화상데이터(131a)가 저장된다.

거리산출부(132)는 제1 저장부(131)로부터 화상데이터(131a)를 수신하고, 복수의 제2 화상데이터(131c)의 픽셀 갯수를 통해 복수의 제2 화상데이터(131c)에 각각 해당되는 구조물(10)의 일부분과 카메라(111)간의 거리 값(132a)을 각각 산출한다.

보정부(133)는 거리측정장치(120)로부터 기준 거리 값(120a)을 수신하고, 거리산출부(132)로부터 거리 값(132a) 및 상기 거리 값(132a)이 산출된 복수의 제2 화상데이터를 수신한다. 그리고 보정부(133)는 보정부(133)는 거리 값(132a)이 기준 거리 값(120a)과 동일 값이 되도록, 거리 값(132a)이 산출된 복수의 제2 화상데이터의 크기를 보정한다.

화상접합부(134)는 제1 저장부(131) 또는 거리산출부(132)로부터 제1 화상데이터(131b)를 수신하고, 보정부(133)로부터 크기가 보정된 복수의 제2 화상데이터(133a)를 수신한다. 또한, 화상접합부(134)는 제1 화상데이터(131b)와 크기가 보정된 복수의 제2 화상데이터(133a)를 오버랩 영역 없이 접합한다.

전개도생성부(135)는 화상접합부(134)로부터 접합된 화상데이터(134a)를 수신하고, 접합된 화상데이터(134a)를 기설정된 전개영역(135b) 내에 정합시켜 전개도(135a)를 생성한다.

균열추출부(136)는 전개도생성부(135)로부터 전개도(135a)를 수신하고, 전개도(135a)를 전개영역(135b)으로부터 제거하여 균열데이터(136a)를 추출한다. 여기서, 균열추출부(136)가 추출한 균열데이터(136a)에는 균열의 길이 및 폭이 포함된다.

구조손상산출부(137)는 균열추출부(136)로부터 균열데이터(136a)를 수신하고, 균열데이터(136a)에 포함되는 균열의 길이 및 균열의 폭을 기반으로 구조물(10)의 손상정도(137a)를 산출한다. 여기서, 손상산출부(137)가 산출한 손상정도(137a)는 외부(예: 서버, 단말 등)로 송신되어, 향후 균열의 진전 상황 및 경년 변화를 추적하기 위해 사용되며, 구조물의 초기점검 및 정밀안전 진단의 기초자료로서 사용될 수 있다.

제2 저장부(138)는 전개도생성부(135)로부터 전개도(135a)를 수신한다. 그리고 제2 저장부(138)에 저장된 전개도(135a)는 3차원 모델 생성부(139)에서 3차원 모델을 생성하기 위해 사용된다.

3차원 모델 생성부(139)는 제2 저장부(138)로부터 전개도(138a)를 수신하고, 화상 작업을 통해 전개도(138a)에 대한 3차원 모델(139a)을 생성한다. 여기서, 3차원 모델 생성부(139)가 생성한 3차원 모델(139a)은 외부(예: 서버, 단말)로 송신되어 구조물(10)의 데이터베이스로 사용될 수 있다.

한편, 구조물점검장치(130)는 메모리(미도시)를 더 포함하여 이루어지며, 메모리(미도시)에는 상술한 구조물점검장치(130)의 구성들이 작업을 수행하기 위한 솔루션(소프트웨어)이 저장되는 것이 바람직할 것이다.

구조물 점검 방법

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 구조물 점검 시스템을 이용한 구조물 점검 방법(이하에서는, "구조물 점검 방법"이라 한다.)을 자세히 설명하도록 하겠다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원거리 구조물 점검 시스템을 이용한 구조물 점검방법의 흐름도이고, 도 9는 도 8에 도시된 표식장치 부착 단계 및 화상데이터 획득 단계의 과정이 도시된 이미지이며, 도 10은 도 8에 도시된 구조물의 손상정도 판단 단계의 세부적인 단계를 나타낸 흐름도이고, 도 11은 도 10에 도시된 화살데이터 저장 단계에서 제1 저장부에 저장되는 화상데이터를 나타낸 이미지이며, 도 12는 도 10에 화상데이터 접합 단계에서 화상접합부를 통해 접합되는 화상데이터를 나타낸 이미지이고, 도 13은 도 10에 도시된 전개도 생성 단계에서 전개도생성부를 통해 생성되는 전개도를 나타낸 이미지이며, 도 14는 도 10에 도시된 균열 추출 단계에서 균열추출부를 통해 추출되는 균열데이터를 나타낸 이미지이고, 도 15는 도 10에 도시된 손상정도 산출 단계에서 산출된 구조물의 손상정도를 데이터베이스화 하는 손상산출부의 솔루션을 나타낸 이미지이며, 도 16은 도 10에 도시된 3차원 모델 생성 단계에서 3차원 모델 생성부를 통해 생성되는 구조물의 3차원 모델을 나타낸 이미지이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 점검 방법은 먼저, 표식장치(100)를 구조물(10)의 일부분에 부착하고(S10), 촬영장치(110)(바람직하게는, 카메라(111))를 구조물(10)과 원거리에 위치시킨 후 카메라(111)를 이용하여 표식장치(100)가 부착된 구조물(10)의 일부분을 포함하는 구조물(10)을 촬영하여 제1 화상데이터를 획득하고, 제1 화상데이터의 영역을 제외한 구조물(10)을 한 번 이상 촬영하여 복수의 제2 화상데이터를 획득한다(S20). 이때, 카메라(111)의 촬영거리는 5~200m이며, 바람직하게는 카메라(111)는 구조물(10)과 50m 이격된 거리에 위치될 수 있다.

S20 단계 후, 거리측정장치(120)로 표식장치(100)의 신호(100a)를 감지하여 표식장치(100)가 부착된 구조물(10)의 일부분과 카메라(111) 간의 기준 거리 값(120a)을 측정한다(S30). 이러한 S30 단계는, 반드시 S20 단계 후에 진행되는 것은 아니며, S10 단계와 S20 단계의 사이에서 진행될 수도 있다.

S30 단계 후, 구조물점검장치(130)는 구조물(10)의 손상정도를 산출한다(S40). 이와 같이, 구조물(10)의 손상정도를 산출하는 S40 단계는 화상데이터 저장 단계(S41), 거리 산출 단계(S42), 화상데이터 크기 보정 단계(S43), 화상데이터 접합 단계(S44), 전개도 생성 단계(S45), 균열 추출 단계(S46), 손상정도 산출 단계(S47), 전개도 저장 단계(S48) 및 3차원 모델 생성 단계(S49)로 이루어진다.

화상데이터 저장 단계(S41)에서는, 카메라(111)로부터 수신하는 제1 화상데이터(131b)와 복수의 제2 화상데이터(131c)이 포함되는 화상데이터(131a)이 제1 저장부(131)에 저장된다. 여기서, 제1 화상데이터(131b)는 구조물(10)의 일부분과 표식장치(100)가 포함되는 것이 바람직할 것이다.

거리 산출 단계(S42)에서는, 거리산출부(132)가 제1 저장부(110)에 저장된 복수의 제2 화상데이터(131c)의 픽셀 갯수를 통해 복수의 제2 화상데이터(131c)에 각각 해당되는 구조물(10)의 일부분과 카메라(111) 간의 거리 값(132a)을 각각 산출한다.

화상데이터 크기 보정 단계(S43)에서는, 보정부(133)가 거리측정장치(120)의 기준 거리 값(120a)과 거리산출부(132)에서 산출된 거리 값(132a)이 동일 값이 되도록, 거리산출부(132)로부터 수신한 복수의 제2 화상데이터의 크기를 보정한다.

화상데이터 접합 단계(S44)에서는, 화상접합부(134)가 제1 저장부(131) 또는 거리산출부(132)로부터 제1 화상데이터(131b)를 수신하고, 보정부(133)에서 보정된 복수의 제2 화상데이터(133a)를 수신한다. 그리고 화상접합부(134)는 제1 화상데이터(131b)와 보정된 복수의 제2 화상데이터(133a)를 오버랩 영역 없이 접합한다.

전개도 생성 단계(S45)에서는, 전개도생성부(135)가 화상접합부(134)에서 접합된 화상데이터(134a)를 전개영역(135b) 내에 정합시켜 전개도(135a)를 생성한다.

균열 추출 단계(S46)에서는, 균열추출부(136)가 전개도생성부(135)에서 생성된 전개도(135a)를 전개영역(135b)으로부터 제거하여 균열데이터(136a, 136a', 136a")를 추출한다. 이때, 균열데이터(136a, 136a', 136a")에는 균열의 길이 및 균열의 폭이 포함되며, 일 예로는 0.1mm~1.0mm이다. 이와 같은, 균열추출부(136)의 균열 추출 정밀도를 거리별로 살펴보면, 카메라(111)와 구조물(10) 간의 거리가 10~50m인 경우, 0.05mm 이상의 균열 추출이 가능하고, 0.1mm 이상의 균열 상태를 판별하는 것이 가능하다. 여기서, 0.1mm 보다 작은 균열은 구조물(10)의 콘크리트 면의 상태에 따라 다르므로, 0.1mm 이상의 균열데이터를 추출하는 것이 바람직하다.

손상정도 산출 단계(S47)에서는, 손상산출부(137)가 균열추출부(136)에서 추출한 균열데이터(136a, 136a', 136a")에 포함되는 균열의 길이 및 균열의 폭을 기반으로 구조물(10)의 손상정도(137a)를 산출한다.

이와 같이, 획득한 구조물(10)의 손상정도(137a)를 통해 사용자는 향후 균열의 진전 상황 및 경년 변화를 추적할 수 있고, 구조물(10)의 초기점검 및 정밀안전 진단의 기초자료를 확보할 수 있게 된다.

한편, 전개도 생성 단계(S45) 후에는, 균열 추출 단계(S46)와 다르게 전개도 저장 단계(S48) 및 3차원 모델 생성 단계(S49)가 진행될 수 있다.

전개도 저장 단계(S48)에서는, 전개도생성부(135)로부터 수신하는 전개도(138a)가 제2 저장부(138)에 저장된다.

3차원 모델 생성 단계(S49)에서는, 3차원 모델 생성부(139)가 화상 작업을 통해 제2 저장부(138)로부터 수신한 전개도(138a)에 대한 3차원 모델(139a)을 생성한다.

이와 같이, 획득한 3차원 모델(10)을 통해 사용자는 구조물(10)에 대한 데이터베이스를 확보할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 구조물,
100: 표식장치,
110: 촬영장치,
111: 카메라,
113: 망원렌즈,
115: 운대,
117: 스코프,
117: 삼각대,
120: 거리측정장치,
121: 입력부,
123: 출력부,
130: 구조물점검장치,
131: 제1 저장부,
132: 거리산출부,
133: 보정부,
134: 화상접합부,
135: 전개도생성부,
136: 균열추출부,
137: 손상산출부,
138: 제2 저장부,
139: 3차원 모델 생성부.

Claims (10)

1. 구조물의 일부분에 부착되는 표식장치;
   상기 구조물과 원거리에 위치되며, 상기 표식장치가 부착된 구조물의 일부분을 촬영하여 제1 화상데이터를 획득하고, 상기 제1 화상데이터의 영역을 제외한 구조물을 한 번 이상 촬영하여 복수의 제2 화상데이터를 획득하는 촬영장치;
   상기 표식장치를 감지하여 상기 구조물의 일부분과 상기 촬영장치 간의 기준 거리 값을 측정하는 거리측정장치; 및
   상기 촬영장치로부터 상기 제1 화상데이터와 상기 복수의 제2 화상데이터를 수신하며, 상기 복수의 제2 화상데이터에 각각 해당되는 구조물의 일부분과 상기 촬영장치 간의 거리 값을 각각 산출하여 상기 복수의 제2 화상데이터를 보정하고, 상기 제1 화상데이터와 상기 보정된 복수의 제2 화상데이터를 하나의 화상데이터로 접합한 후, 균열데이터를 추출하여 상기 구조물의 손상정도를 산출하는 구조물점검장치;를 포함하고,
   상기 구조물점검장치는,
   상기 촬영장치가 획득한 상기 제1 화상데이터와 상기 복수의 제2 화상데이터가 저장되는 제1 저장부;
   상기 제1 저장부에 저장된 상기 복수의 제2 화상데이터의 픽셀 갯수를 통해 상기 복수의 제2 화상데이터에 각각 해당되는 구조물의 일부분과 상기 촬영장치 간의 거리 값을 각각 산출하는 거리산출부;
   상기 거리산출부로부터 각각 산출된 거리 값이 상기 기준 거리 값과 동일 값이 되도록, 상기 제1 화상데이터를 제외한 상기 제2 화상데이터의 크기를 보정하는 보정부;
   상기 제1 화상데이터와 상기 보정된 복수의 제2 화상데이터를 오버랩 영역 없이 접합하는 화상접합부;
   상기 접합된 화상데이터를 기설정된 전개영역 내에 정합시켜 전개도를 생성하는 전개도생성부;
   상기 전개도를 상기 전개영역으로부터 제거하여 상기 균열데이터를 추출하는 균열추출부; 및
   상기 추출된 균열데이터에 포함되는 균열의 길이 및 균열의 폭을 기반으로 상기 구조물의 손상정도를 산출하는 손상산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원거리 구조물 점검 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 촬영장치는,
   상기 구조물과 원거리에 위치되어 상기 구조물을 한 번 이상 촬영하는 카메라와, 상기 카메라의 배율 및 초점거리를 확장하는 스코프가 구비되는 것을 특징으로 하는 원거리 구조물 점검 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 촬영장치는,
   상기 카메라로 촬영되기 어려운 상기 구조물의 일부분을 촬영하기 위한 360°파노라마 촬영 기능이 탑재된 파노라마 카메라가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 원거리 구조물 점검 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 촬영장치는,
   위치가 수평 또는 수직으로 가변되어, 상기 카메라의 촬영각도를 수평 또는 수직으로 조절하는 운대가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 원거리 구조물 점검 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 촬영장치는,
   촬영거리가 5m~200m인 것을 특징으로 하는 원거리 구조물 점검 시스템.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 균열추출부는,
   상기 접합된 화상데이터를 제거하여, 0.1mm~1.0mm의 상기 균열데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 원거리 구조물 점검 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 구조물점검장치는,
   상기 화상접합부에서 생성된 전개도가 저장되는 제2 저장부; 및
   상기 제2 저장부에 저장된 전개도를 기반으로 상기 구조물에 대한 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원거리 구조물 점검 시스템.
9. 표식장치를 구조물의 일부분에 부착시키는 제1 단계;
   촬영장치를 상기 구조물과 원거리에 위치시키고, 상기 촬영장치로 상기 표식장치가 부착된 구조물의 일부분을 촬영하여 제1 화상데이터를 획득하며, 상기 제1 화상데이터의 영역을 제외한 구조물을 한 번 이상 촬영하여 복수의 제2 화상데이터를 획득하는 제2 단계;
   거리측정장치로 상기 표식장치를 감지하여 상기 구조물의 일부분과 상기 촬영장치 간의 기준 거리 값을 측정하는 제3 단계; 및
   구조물점검장치가 상기 촬영장치로부터 상기 제1 화상데이터와 상기 복수의 제2 화상데이터를 수신하며, 상기 복수의 제2 화상데이터에 각각 해당되는 구조물의 일부분과 상기 촬영장치 간의 거리 값을 각각 산출하여 상기 복수의 제2 화상데이터를 보정하고, 상기 제1 화상데이터와 상기 보정된 복수의 제2 화상데이터를 하나의 화상데이터로 접합한 후, 균열데이터를 추출하여 상기 구조물의 손상정도를 산출하는 제4 단계;를 포함하고,
   상기 제4 단계는,
   제1 저장부에 상기 촬영장치가 획득한 상기 제1 화상데이터와 상기 복수의 제2 화상데이터가 저장되는 제4-1 단계;
   거리산출부가 상기 제1 저장부에 저장된 상기 복수의 제2 화상데이터의 픽셀 갯수를 통해 상기 복수의 제2 화상데이터에 각각 해당되는 구조물의 일부분과 상기 촬영장치 간의 거리 값을 각각 산출하는 제4-2 단계;
   보정부가 상기 거리산출부로부터 각각 산출된 거리 값이 상기 기준 거리 값과 동일 값이 되도록, 상기 제1 화상데이터를 제외한 상기 복수의 제2 화상데이터의 크기를 보정하는 제4-3 단계;
   화상접합부가 상기 제1 화상데이터와 상기 보정된 복수의 제2 화상데이터를 오버랩 영역 없이 접합하는 제4-4 단계;
   전개도생성부가 상기 접합된 화상데이터를 기설정된 전개영역 내에 정합시켜 전개도를 생성하는 제4-5 단계;
   균열추출부가 상기 전개도를 상기 전개영역으로부터 제거하여 상기 균열데이터를 추출하는 제4-6 단계; 및
   손상산출부가 상기 추출된 균열데이터에 포함되는 균열의 길이 및 균열의 폭을 기반으로 상기 구조물의 손상정도를 산출하는 제4-7 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원거리 구조물 점검 시스템을 이용한 구조물 점검방법.
10. 삭제

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