KR20180113699A - 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법 - Google Patents

해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 레이저 스캐너에서 획득한 변위 및 변상 감지를 위한 스캔 데이터의 용량을 최소화하여 원격지의 통합운영시스템에 효율적으로 송신할 수 있는 처리기법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 (A) 3차원 레이저 스캐너가 센싱 구간별로 터널의 라이닝에 레이저를 조사하고 표면을 스캔하여 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터를 획득하는 단계; (B) 상기 3차원 레이저 스캐너가 획득한 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터 중 일부 데이터 분할을 위한 편집 기준선을 설정하는 단계; (C) 상기 편집 기준선에 따라 일부 데이터를 분할하여 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 생성하는 단계; 및 (D) 상기 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 원격지의 통합운영시스템으로 전송하는 단계로 이루어지는 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법을 개시한다.

Description

해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법{METHOD FOR PROCESSING SCANNING DATA USING 3-DIMENSIONAL LASER SCANNER}
본 발명은 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 해저터널 내 라이닝의 변위 및 변상 감지를 위한 데이터를 자동으로 측정 및 처리하는 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해저터널 내의 3차원 레이저 스캐너에서 획득한 변위 및 변상 감지를 위한 스캔 데이터의 용량을 최소화하여 원격지의 통합운영시스템에 효율적으로 송신하고, 아울러 스캔 데이터를 통합운영시스템에서 스캐닝 위치별로 분석이 용이하도록 일정한 간격으로 분할 처리한 후 정합하는 기법에 관한 것이다.
오늘날 국가적인 여객 및 물류 수요의 증가로 인해 자국 내 도서지역 및 인접국가 간 교통망의 확충 및 다양한 종류의 교통 수요가 요구됨에 따라 현재 해저터널은 두 지역을 있는 주요 사회기반시설의 하나로서 지속적으로 증가하고 있다.
이러한 해저터널은 지상터널과는 비교할 수 없는 초장대터널로 시공되는 사례가 많기 때문에 예상치 못한 지층의 변화 또는 고수압에 의한 돌발적인 사태 발생에 대비한 고도의 시공 및 유지관리 기술이 요구되며, 아울러 시공 및 운영 중의 안전성을 확보하기 위해서는 해저터널의 특성을 고려한 계측이 필수적으로 요구된다.
한편, 해저터널의 구조상 라이닝은 중요한 요소로 토압, 수압 등의 하중에 장기적으로 견뎌내고 균열, 변형, 파괴 등을 일으키지 않으며, 내구성 이외에 수밀성과 평탄성 등의 성질을 갖고 터널로서는 필요한 공간과 기능을 확실하게 유지하여야 한다.
이러한 라이닝에 해저터널의 노후화로 인하여 변위 및 변상이 발생하면 구조물의 붕락 등에 의한 대형사고 발생의 우려가 크기 때문에 이를 사전에 조금이나마 예방하기 위해 라이닝의 변위 및 변상을 측정하는 방법들이 알려져 있다.
그런데 터널 라이닝의 변위 및 변상 양을 측정하기 위한 일반적인 방법은 작업자가 차량이 통행하는 중에 직접 터널 내의 측점에 접근하여 센서를 부착해야 하며, 측정에 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 차량의 통과 시 발생하는 풍압에 의한 데이터 오차는 물론 기술자의 능력에 따라 측정값이 큰 차이가 있을 수 있어 추정 정밀도가 낮고 측정값에 대한 검증이 제대로 안되는 등 많은 문제점을 안고 있다.
예컨대, 종래의 터널 라이닝 변위를 측정하는 방법으로, 변위측정테이프센서를 이용하여 측정하는 방법이 있다. 이는 핀을 터널 라이닝에 고정하고 테이프를 연결하는 형태로서, 변형이 가해지면 테이프의 길이가 변하는 정도를 측정하므로 시공이 간단하고, 테이프의 길이를 30m까지 늘려서 측정이 가능하지만, 정밀성이 0.1~0.15mm 정도로 매우 낮다는 점과 별도의 각도 센서가 필요하다는 단점을 안고 있다.
다른 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이 샤프트 상에 길이변형센서와 각도센서를 장착하여 라이닝 벽면을 따라 설치하는 내공변위 측정시스템이 있으나, 고정밀의 내공변위를 측정하기 위해서는 고정밀의 각도센서가 필요로 하며, 각도센서는 일반적으로 진동에 매우 약하며, 한 점에서 중력방향에 대하여 기울어짐을 측정하기 때문에 샤프트의 거리를 이용한 각도측정의 기구적인 장점을 살리지 못하며, 고 분해능의 센서 모듈을 만들기 위해서는 센서 자체의 성능 외에도 매우 낮은 잡음, 고분해능의 ADC 등을 필요로 하는 문제점이 있다.
또한, 길이변형센서와 각도센서를 라이닝 벽면에 따라 일일이 설치하고 또는 철거해야 하기 때문에 그 작업량이 많은 문제점이 있다.
한편, 변위를 계측하기 위한 대표적인 방법으로는, LVDT를 이용한 변위 계측법, 경사계를 이용한 변위 계측법, 스트레인 게이지 및 로드 셀을 이용한 변위 계측법 등과 같은 접촉식 변위 측정 방법들이 있다.
그러나 이와 같은 방법은 해당 센서들을 구조물에 부착할 때 삽입공을 형성하여 센서를 매설해야 하기 때문에 설치 작업이 매우 어려우며, 차량의 통과 시 발생하는 풍압에 의해서 데이터 오차가 크게 발생하는 등 측정에 있어 오차가 발생하기 때문에 정확한 변형량을 측정하기가 곤란한 문제가 있다.
최근에는 비접촉식 변위 측정 방법의 하나로 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 얻은 구조물의 변위 및 변상을 측정을 위한 3차원 점군 형태의 데이터를 원격지의 통합운영시스템에 전송하고, 원격지의 통합운영시스템에서 이를 바탕으로 라이닝의 변위 및 변상을 분석하는 방법이 사용되고 있다.
그런데 상시 인력접근이 곤란한 해저터널의 경우 차량의 운행에 간섭을 받지 않고 라이닝의 변위 및 변상 감지를 위한 데이터를 자동으로 측정 및 획득하기 위해 3차원 레이저 스캐너를 탑재한 이송체(대차)가 터널의 한쪽에 별도로 깔린 레일을 따라 이동하면서 스캐닝하기 때문에 비대칭 형태의 점군 데이터가 취득되고, 이로 인해 불필요하게 큰 용량의 스캔 데이터를 원격지의 통합운영시스템으로 전송하여 처리 효율성이 상당히 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 3차원 레이저 스캐너를 탑재한 이송체(대차)는 일정한 구간별로 이동을 일시정지한 상태에서 스캐닝 작업을 수행하기 때문에 최종적으로는 스캐닝 위치(position)별로 스캔 데이터를 정합하는 과정이 필요한데, 종래와 같이 비대칭 형태의 점군 데이터로는 정합이 매우 어렵고 까다로운 한계가 따를 수밖에 없다.
즉, 통합운영시스템에서 전회 참조(reference) 데이터와 패턴 매칭 방식의 대조를 통해 변위 및 변상을 감지하기 위해서는 센싱 위치 및 구간별 일정한 스캐닝 데이터를 추출하는 것이 매우 중요하므로 비대칭 형태의 점군 데이터로는 변위 및 변상의 감지 및 판단이 부정확한 문제점이 있게 마련이다.
여기서 상술한 기술들은 본 발명자가 보유하거나 본 발명을 도출하는 과정에서 습득하여 본 발명의 이해를 돕기 위해 개시하는 정보로서, 이의 전부가 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술을 의미하는 것은 아님을 밝힌다.
KR10-1404188 B1(2014.05.29) KR10-1332970 B1(2013.11.19) KR10-2009-0112351 A(2009.10.28) KR10-0898061 B1(2009.05.11) KR10-1501904 B1(2015.03.06)
이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하여 기존의 해저터널 내 라이닝 변위 및 변상 감지를 위해 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 측정한 스캔 데이터의 용량 문제와 부정확한 정보 등 기존의 기술이 지닌 한계 및 문제점의 해결에 역점을 두어 스캔 데이터의 용량을 최소화하여 원격지의 통합운영시스템에 효율적으로 송신하고, 아울러 스캔 데이터를 통합운영시스템에서 스캐닝 위치별로 정합 및 분석이 용이하도록 하는 효과를 도모할 수 있는 새로운 스캔 데이터 처리기법을 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 3차원 레이저 스캐너에서 획득한 스캔 데이터의 용량을 최소화하고, 통합운영시스템에서 스캐닝 위치별로 분석이 한층 신속하고 용이할 수 있도록 하는 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법을 제공하는 데 있는 것이다.
여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성 및 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 태양에 따른 구체적 수단은, (A) 3차원 레이저 스캐너가 센싱 구간별로 터널의 라이닝에 레이저를 조사하고 표면을 스캔하여 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터를 획득하는 단계; (B) 상기 3차원 레이저 스캐너가 획득한 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터 중 일부 데이터 분할을 위한 편집 기준선을 설정하는 단계; (C) 상기 편집 기준선에 따라 일부 데이터를 분할하여 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 생성하는 단계; 및 (D) 상기 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 원격지의 통합운영시스템으로 전송하는 단계로 이루어지는 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법을 제시한다.
이로써 본 발명은 해저터널 내의 3차원 레이저 스캐너에서 획득한 변위 및 변상 감지를 위한 점군(point cloud) 형태의 스캔 데이터 용량을 최소화하면서 스캐닝 위치별로 정합 및 분석이 용이하도록 일정한 간격으로 분할 처리하여 원격지의 통합운영시스템에 효율적으로 송신할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 태양은, (E) 상기 통합운영시스템에서 상기 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 스캐닝 위치별로 정합하여 3차원 모델로 시각화하는 단계를 더 포함하여 이루어짐으로써 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 원격지의 통합운영시스템에서 3차원 렌더링 이미지로 시각화하여 변위 및 변상 감지 여부를 효율적으로 판단 및 분석할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 태양으로, (B) 단계에서 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터를 텍스트(text) 파일 형태로 전환하고 센싱 구간별로 셀(cell) 분할하여 편집 기준선을 설정하며, (C) 단계에서 상기 편집 기준선에 따라 일부 셀(cell)을 삭제 및 재구성하여 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 생성할 수 있다.
상기와 같은 목적의 달성과 기술적 과제를 해결하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명의 실시 태양은, 상시 인력접근이 곤란한 해저터널을 따라 3차원 레이저 스캐너가 일정 거리를 이동하면서 라이닝의 변위 및 변상 감지를 위해 획득한 점군(point cloud) 형태의 구간별 스캔 데이터 중 일부 부정확하고 불필요한 부분을 제외하고 분할 처리함으로써 센싱 구간별 스캔 데이터 용량을 최소화하면서 스캐닝 위치별로 정합 및 분석이 용이한 형태로 재구성하여 원격지의 통합운영시스템에 효율적으로 송신할 수 있다.
따라서 센싱 구간별 스캔 데이터 용량 감소를 통한 통합운영시스템으로의 전송 처리의 신속화 및 효율화를 기할 수 있을 뿐만 아니라 통합운영시스템에서 터널 라이닝의 변위 및 변상 감지, 분석 효율을 극대화할 수 있다.
아울러 원격지의 통합운영시스템에서 3차원 형태로 시각화하여 변위 및 변상 감지 여부를 판단할 수 있고, 해당 위치로 변위 및 변상 발생 위치 시그널을 전송하여 3차원 레이저 스캐너가 고해상도로 센싱 후 최종 데이터를 획득할 수 있다.
따라서 방대한 양의 스캔 데이터를 연속적으로 처리할 필요 없이 단계별 센싱을 통해 처리함으로써 측정 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 기술을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리시스템 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리시스템 기반의 스캔 데이터 생성 및 편집 과정을 범용 3D 이미지 구현 소프트웨어(cloud compare)를 이용하여 3D 이미지로 생성한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.
또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.
아울러 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 어떠한 "부", "모듈"의 용어에 대한 의미는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위 또는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리시스템은 크게 대차(10), 3차원 레이저 스캐너(20), 데이터 보정처리부(30), 레이저 스캐너 구동부(40), 제어부(50) 및 통신부(60)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리시스템은, 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 라이닝의 변위 및 변상 감지를 위해 획득한 점군(point cloud) 형태의 구간별 스캔 데이터 중 일부 부정확하고 불필요한 부분을 제외하고 분할 처리함으로써 측정 구간 전체에 대한 하나의 정합된 스캔 데이터를 재구성하여 생성할 수 있다.
구체적으로, 대차(10)는 프레임 바디 형태로 구현되어 3차원 레이저 스캐너(20)를 탑재하고, 터널의 바닥에 좌우 한 쌍이 일정한 간격을 두고 평행하게 설치되어 있는 레일을 따라 이동한다.
예를 들면, 대차(10)는 레일(10)을 따라 주행하는 차륜의 구동에 의해 이동하거나 이중 서스펜션 기반의 구동축으로 자율 주행하는 구조를 채용할 수 있다.
또한, 이동 위치를 정확하고 효과적으로 보정할 수 있도록 타깃이나 마킹 포인트를 인식하는 비젼카메라가 탑재될 수 있다.
그리고 대차(10)의 구동력은 제어부(50)의 제어에 따라 발생하며, 이는 배터리 등 전원 공급에 따라 회전운동의 동력을 만드는 전동기와, 이 전동기의 출력을 차륜에 전달하는 전동장치에 의해 이루어질 수 있다.
3차원 레이저 스캐너(20)는 대차(10)에 탑재된 채로 대차(10)가 이동하는 동안 터널의 라이닝에 레이저를 조사하고 표면을 스캔하여 x, y, z의 3차원 위치좌표 값과 RGB 값 및 반사강도 값 등의 변위 및 변상 스캔 데이터를 획득 및 생성한다.
즉, 3차원 레이저 스캐너(20)로부터 조밀하게 방출되어 라이닝에서 반사되어 수신기로 돌아온 수많은 측점군들은 각각 x, y, z의 위치좌표를 갖는다.
예를 들면, 3차원 레이저 스캐너(20)는 대차(10)가 이동하는 동안 360도로 회전하는 스캐닝 미러를 이용하여 터널에 대한 3차원 좌표 데이터를 획득할 수 있다.
또한, 3차원 레이저 스캐너(20)는 중심 좌표계를 기준으로 각 지점에 대한 공간의 거리를 표적 표면에 대한 조밀한 샘플링을 통해 그에 해당하는 3차원 위치 및 좌표를 포함하는 수많은 측점, 즉 점군(Point Cloud) 형태의 정보를 제공한다.
그리고 3차원 레이저 스캐너(20)가 제공하는 점군 스캔 데이터를 원격지의 통합운영시스템에서 3차원 형태로 시각화하면 자유로운 시점 이동이 가능해지고 공간에 대한 측정정보를 제공하여 변위 및 변상을 감지하고, 해당 라이닝의 특성 및 위치좌표를 추출할 수 있다.
여기서 3차원 레이저 스캐너(20)로는 스캐너에서 발사된 레이저가 측정 대상물에서 반사되어 돌아오는 시간, 즉 센서에 포착되는 시간을 거리로 계산하는 TOF(Time of Flight) 방식 또는 지속적으로 조사되는 레이저의 웨이브와 이에 맞닿아 반환되는 웨이브 간의 변화(시그널 웨이브)의 거리를 측정하는 위상 차(Phase Shift) 방식 중 어느 하나를 채용할 수 있다.
이러한 3차원 레이저 스캐너(20)에서, 레이저 스캐닝(laser scanning)은 레이저 측점군(point clouds)을 이용하여 사용자로 하여금 복잡한 대상물을 쉽게 이해하게 해주는 기술이며, 반사경의 움직임(sweeping 또는 rotating)에 의한 레이저 빔의 편향(deflection), 대상물 표면에서의 레이저 빔의 반사(reflectance)와 반사된 레이저 빔의 수신(receiving)을 통하여 공간정보를 취득하며 레이저로 거리를 측정하고 X, Y, Z 좌표를 가지고 있는 다수의 측점군으로 구성된 3D 모형을 만들게 된다.
데이터 보정처리부(30)는 3차원 레이저 스캐너(20)가 획득한 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터 중 일부 데이터 분할을 위한 편집 기준선을 설정하고, 그 편집 기준선에 따라 일부 데이터를 분할 재구성하여 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 생성한다.
이때, 데이터 보정처리부(30)는 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터를 텍스트(text) 파일 형태로 전환하고 센싱 구간별로 셀(cell) 분할하여 편집 기준선을 설정하며, 그 편집 기준선에 따라 일부 셀(cell)을 삭제 및 재구성하는 보정 작업을 거친 후 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 생성하는 알고리즘이 적용되고, 3차원 렌더링을 위한 소프트웨어 키트를 적용하여 3차원 터널 모델을 생성하게 된다.
예를 들면, 보정 스캔 데이터 생성은 3차원 레이저 스캐너(20)가 5m 구간별로 스캐닝하여 획득한 스캔 데이터를 텍스트(text) 파일로 전환(export)하고, 이 중 편집 기준선을 벗어나는 일부 텍스트 열을 삭제 및 편집 작업한 후 범용 3D 이미지 구현 소프트웨어(cloud compare)로 생성할 수 있다.
레이저 스캐너 구동부(40)는 3차원 레이저 스캐너(20)의 스캐닝 미러가 360도 회전하도록 구동한다.
제어부(50)는 시스템의 전반적인 작동 및 장치의 전반적인 가동을 제어함은 물론 각 모듈로부터 센싱신호를 전달받아 제어신호를 출력한다.
또한, 제어부(50)는 레이저 스캐너 제어부(51)와 대차 제어부(52)를 포함한다.
특히 레이저 스캐너 제어부(51)는 레이저 스캐너 구동부(40)를 통해 3차원 레이저 스캐너(20)를 제어하며, 3차원 레이저 스캐너(20)로부터 획득된 스캔 데이터를 수신한다.
통신부(60)는 3차원 레이저 스캐너(20)에서 획득한 변위 및 변상 스캔 데이터를 원격지의 통합운영시스템(70)으로 전송하고, 아울러 통합운영시스템(70)으로부터 변위 및 변상 발생 위치 시그널을 다시 수신한다.
통합운영시스템(70)은 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 스캐닝 위치별로 정합한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리시스템은 대차(10)가 원격제어에 의해 이동하면서 3차원 레이저 스캐너(20)로 상시 인력접근이 곤란한 해저터널 내 구간별로 라이닝의 변위 및 변상 감지를 위한 스캔 데이터를 획득하고, 이 중 일부 부정확하고 불필요한 부분을 제외하고 분할 처리함으로써 센싱 구간별 스캔 데이터 용량을 최소화하면서 스캐닝 위치별로 정합 및 분석이 용이한 형태로 재구성하여 원격지의 통합운영시스템(70)에 전송할 수 있다.
따라서 용량이 큰 센싱 구간별 스캔 데이터를 통합운영시스템(70)으로 연속적으로 전송할 필요가 없어 전송 처리의 신속화 및 효율화를 기할 수 있을 뿐만 아니라 통합운영시스템(70)에서 터널 라이닝의 변위 및 변상 감지, 분석 효율을 극대화할 수 있다.
도 3a 내지 3d, 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법은, 3차원 레이저 스캐너(20)가 센싱 구간별로 터널의 라이닝에 레이저를 조사하고 표면을 스캔하여 획득한 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터를 처리하는 방법에 관한 것으로서, 먼저, 3차원 레이저 스캐너(20)가 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터를 획득한다(S110).
다음으로, 3차원 레이저 스캐너(20)가 획득한 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터 중 일부 데이터 분할을 위한 편집 기준선을 설정한다(S130).
여기서 3차원 레이저 스캐너(20)가 획득한 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터는 데이터 보정처리부(30)가 텍스트(text) 파일 형태로 전환하고, 셀(cell) 분할로 편집 기준선을 설정한다.
이를 3D 이미지 구현 소프트웨어(cloud compare)를 이용하여 3D 이미지로 생성하면, 도 3a 및 도 3b에서와 같이 나타낼 수 있다.
다음으로, 편집 기준선에 따라 일부 데이터를 분할 재구성하여 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 생성한다(S150).
즉, 편집 기준선에 따라 일부 셀(cell)을 삭제 및 재구성하는 보정 작업을 통해 생성한다.
예를 들면, 보정 스캔 데이터 생성은 3차원 레이저 스캐너(20)가 센싱 구간별로 스캐닝하여 획득한 스캔 데이터를 텍스트(text) 파일로 전환(export)하고, 이 중 편집 기준선을 벗어나는 일부 텍스트 열을 삭제 및 편집 작업한 후 범용 3D 이미지 구현 소프트웨어(cloud compare)로 생성할 수 있다.
이를 3D 이미지 구현 소프트웨어(cloud compare)를 이용하여 3D 이미지로 생성하면, 도 3c에서와 같이 나타낼 수 있다.
다음으로, 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 원격지의 통합운영시스템(70)으로 전송한다(S170).
다음으로, 통합운영시스템(70)에서 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 스캐닝 위치별로 정합하여 동일한 간격을 가지는 논리적 공간상에 물리적 좌표값을 가지는 3차원 렌더링 이미지로 시각화하는 작업을 진행한다(S190).
이를 3D 이미지 구현 소프트웨어(cloud compare)를 이용하여 3D 이미지로 생성하면, 도 3d에서와 같이 나타낼 수 있다.
여기서 본 발명의 실시 예에 따른 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법은 철도 차량 검사를 위한 스캐닝 시스템, 콘크리트 궤도 검측시스템 등 다양한 분야에 변경 적용이 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백하다.
그러므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.
10: 대차 20: 3차원 레이저 스캐너
30: 데이터 보정처리부 40: 레이저 스캐너 구동부
50: 제어부 60: 통신부
70: 통합운영시스템

Claims (3)

  1. (A) 3차원 레이저 스캐너가 센싱 구간별로 터널의 라이닝에 레이저를 조사하고 표면을 스캔하여 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터를 획득하는 단계;
    (B) 상기 3차원 레이저 스캐너가 획득한 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터 중 일부 데이터 분할을 위한 편집 기준선을 설정하는 단계;
    (C) 상기 편집 기준선에 따라 일부 데이터를 분할하여 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 생성하는 단계;
    (D) 상기 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 원격지의 통합운영시스템으로 전송하는 단계;로 이루어지는 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (B) 단계에서 센싱 구간별 점군(point cloud) 형태의 변위 및 변상 스캔 데이터를 텍스트(text) 파일 형태로 전환하고 센싱 구간별로 셀(cell) 분할하여 편집 기준선을 설정하며,
    상기 (C) 단계에서 상기 편집 기준선에 따라 일부 셀(cell)을 삭제 및 재구성하여 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 생성하는 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    (E) 상기 통합운영시스템에서 상기 센싱 구간별 보정 스캔 데이터를 스캐닝 위치별로 정합하여 3차원 렌더링 이미지로 시각화하는 단계;
    를 더 포함하여 이루어지는 해저터널 내 3차원 레이저 스캐너를 이용한 취득 스캔 데이터 처리기법.
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