KR20220017705A - System and method for measuring crack of structure and a recording medium having computer readable program for executing the method - Google Patents

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Abstract

A system for measuring a crack of a structure comprises an image obtaining unit, a reference marker identification unit, a projection conversion unit, a histogram extraction unit, a threshold value setting unit, an outline extraction unit, and a crack width calculation unit. The image obtaining unit obtains an image of a crack formed on a structure, the reference marker identification unit identifies a reference marker previously set in the obtained image, the projection conversion unit converts the image into a preset non-slope image by using the reference marker, the histogram extraction unit extracts a histogram of shade distribution from the transformed image, the threshold value setting unit sets a threshold value for extracting the crack in the image by using the histogram, the outline extraction unit extracts an outline of a closed curve formed on the image by the threshold value, and the crack width calculation unit calculates a width of the crack by using the extracted outline.

Description

구조물 균열 측정 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 {SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING CRACK OF STRUCTURE AND A RECORDING MEDIUM HAVING COMPUTER READABLE PROGRAM FOR EXECUTING THE METHOD}Structural crack measurement system, method, and a recording medium recording a computer readable program for executing the method

본 발명은 건설 계측 기술 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조물의 균열을 측정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of construction metrology, and more particularly, to a system and method for measuring cracks in structures.

철근 콘크리트 구조물에는 하중의 재하, 건조수축, 크립(creep) 등 다양한 이유로 균열이 발생하는데, 일단 균열이 발생하면 그 균열을 통해 수분 등의 이물질이 침투하여 철근을 부식시킴에 따라 구조물의 내구성을 저하시키게 되므로, 지속적인 측정과 유지관리가 필요하다. Cracks occur in reinforced concrete structures for various reasons such as load loading, drying shrinkage, and creep. Therefore, continuous measurement and maintenance are required.

균열의 발생 후, 현실적으로 가장 필요한 조치는 균열의 폭을 지속적으로 측정하고, 그 폭이 확대되는지 여부를 감시하는 것이다. 이러한 유지관리는 균열의 폭의 크기가 미세한 시점(초기균열 발생시)부터 이루어져야 하는데, 이러한 미세한 크기의 균열의 폭을 정확하게 측정하여 기록하는 것이 어렵다는 현실적인 문제가 있다.After the occurrence of a crack, the most realistically necessary measure is to continuously measure the width of the crack and to monitor whether the width is enlarged. Such maintenance should be performed from the point in time when the size of the crack width is minute (when the initial crack occurs), but there is a practical problem in that it is difficult to accurately measure and record the width of such a fine size crack.

균열을 카메라에 의해 촬영하고, 촬영거리 및 픽셀에 의해 균열의 폭을 측정하고자 하는 시도가 있었으나, 카메라와 균열면 사이의 촬영각도가 항상 연직방향을 이룰 수 없으므로(촬영 경사도에 의한 오차가 발생하므로), 이러한 종래의 방법에 의해서는 정확한 균열의 폭을 측정할 수 없다는 문제가 있었다.An attempt was made to photograph the crack with a camera and measure the width of the crack by the shooting distance and pixels, but since the shooting angle between the camera and the crack surface cannot always be in the vertical direction (because an error occurs due to the shooting inclination) ), there was a problem that the width of the crack could not be accurately measured by this conventional method.

이러한 문제를 해결하기 위해, 일정한 거리와 각도를 확보할 수 있는 기구적 장치를 활용한 측정장치(한국공개특허 제10-2005-0018773호 등)가 개발되었으나, 균열 측정시마다 기구를 운반하여야 한다는 점, 측정위치의 접근성이 좋지 않은 경우 사용이 어렵다는 점 등의 문제가 있었다.To solve this problem, a measuring device using a mechanical device that can secure a certain distance and angle has been developed (Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2005-0018773, etc.) , there were problems such as difficulty in using the measurement location if the accessibility was not good.

한국공개특허 제10-2005-0018773호Korean Patent Publication No. 10-2005-0018773

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 사용이 편리하고, 측정위치의 접근성이 좋지 않은 경우에도 사용이 가능한 구조물 균열 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a system and method for measuring cracks in structures that are convenient to use and can be used even when the accessibility of a measurement location is not good.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 구조물 균열 측정 시스템은 영상 획득부, 기준 마커 식별부, 투영 변환부, 히스토그램 추출부, 임계값 설정부, 외곽선 추출부, 및 균열 폭 산출부를 포함한다.In order to achieve the above object, a system for measuring cracks in a structure according to the present invention includes an image acquisition unit, a reference marker identification unit, a projection transformation unit, a histogram extraction unit, a threshold value setting unit, an outline extraction unit, and a crack width calculation unit.

영상 획득부는 구조물상에 형성된 균열의 영상을 획득하고, 기준 마커 식별부는 획득된 영상에서 미리 설정된 기준 마커를 식별하고, 투영 변환부는 기준 마커를 이용하여 영상을 미리 설정된 무경사 영상으로 변환하고, 히스토그램 산출부는 변환된 영상으로부터 음영 분포의 히스토그램을 추출하고, 임계값 설정부는 히스토그램을 이용하여 영상에서 균열을 추출하기 위한 임계값을 설정하고, 외곽선 산출부는 임계값에 의해 영상상에 형성된 폐곡선의 외곽선을 추출하고, 균열 폭 산출부는 추출된 외곽선을 이용하여 균열의 폭을 산출한다. The image acquisition unit acquires an image of a crack formed on the structure, the reference marker identification unit identifies a preset reference marker in the acquired image, and the projection conversion unit converts the image into a preset no-tilt image using the reference marker, and a histogram The calculator extracts a histogram of the shade distribution from the converted image, the threshold value setting unit sets a threshold value for extracting cracks from the image using the histogram, and the outline calculator calculates the outline of the closed curve formed on the image by the threshold value. extracted, and the crack width calculator calculates the crack width using the extracted outline.

이와 같은 구성에 의하면, 획득한 균열 영상을 무경사 영상으로 변환하여 균열의 폭을 산출하기 때문에, 무경사 영상을 얻기 위한 별도의 장치가 필요 없고, 측정위치의 접근성이 좋지 않은 경우라도 용이하게 구조물상의 균열 폭 측정이 가능하게 된다.According to such a configuration, since the crack width is calculated by converting the obtained crack image into a no-slope image, a separate device for obtaining a no-slope image is not required, and the structure can be easily constructed even if the accessibility of the measurement location is not good. It becomes possible to measure the crack width of the phase.

이때, 임계값 설정부는 히스토그램의 데이터를 미리 설정된 함수에 적용하여 임계값을 산출하여 임계값을 설정할 수 있으며, 사용자 입력에 따라 출력된 영상에서의 음영을 조절하고 임계값을 설정할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 측정 상황에 따라 임계값의 설정을 자동이나 수동으로 변경하여 수행할 수 있게 된다.In this case, the threshold value setting unit may set a threshold value by calculating a threshold value by applying the histogram data to a preset function, and may adjust shading in the output image according to a user input and set the threshold value. According to this configuration, it is possible to change the setting of the threshold value automatically or manually according to the measurement situation.

또한, 균열 폭 산출부는 폐곡선의 외곽 사각형을 산출하는 외곽 사각형 산출부, 외곽 사각형의 중심점을 산출하는 중심점 산출부, 및 중심점으로부터 외곽 사각형의 외곽선까지의 최단 거리를 산출하는 최단 거리 산출부를 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 획득된 영상으로부터 균열의 폭을 효과적으로 자동 산출할 수 있게 된다. In addition, the crack width calculator may include an outer rectangle calculator that calculates the outer rectangle of the closed curve, a center point calculator that calculates the center point of the outer rectangle, and a shortest distance calculator that calculates the shortest distance from the center point to the outline of the outer rectangle. have. According to such a configuration, it is possible to effectively automatically calculate the width of the crack from the acquired image.

또한, 기준 마커를 이용하여 영상으로부터 변환될 변환 영역을 추출하는 영역 추출부를 더 포함할 수 있으며, 이때, 기준 마커는 아루코 마커(Aruco marker)일 수 있다.In addition, it may further include a region extractor for extracting a transformation region to be converted from the image by using the reference marker, in this case, the reference marker may be an Aruco marker (Aruco marker).

또한, 변환 영역은 복수의 아루코 마커 사이의 상대 위치에 의해 결정되는 영역일 수 있으며, 이때, 아루코 마커의 수는 4개이고 변환 영역은 4개의 아루코 마커의 꼭짓점 위치에 의해 결정되는 사각형일 수 있다.In addition, the transformation region may be a region determined by the relative positions between the plurality of arco markers, in this case, the number of arco markers is 4 and the transformation region is a rectangle determined by the vertex positions of the 4 arco markers. can

또한, 아루코 마커는, 균열이 노출되도록 심부에 4각형 구조의 관통공이 형성된 판형 구조의 본체에, 관통공의 코너의 좌표가 인식되도록 위치될 수 있다.In addition, the Aruko marker may be positioned so that the coordinates of the corners of the through-holes are recognized in the body of the plate-shaped structure in which the through-holes of the quadrangular structure are formed in the deep part so that the cracks are exposed.

아울러, 상기 시스템을 방법의 형태로 청구한 발명과 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 함께 개시된다.In addition, the invention claiming the system in the form of a method and a recording medium recording a computer readable program for executing the method are disclosed together.

본 발명에 의하면, 획득한 균열 영상을 무경사 영상으로 변환하고 균열을 폭을 산출하기 때문에, 무경사영상을 획득하기 위한 별도의 장치가 필요 없고, 측정위치의 접근성이 좋지 않은 경우에도 용이하게 구조물상의 균열 폭 측정이 가능하게 된다.According to the present invention, since the obtained crack image is converted into a non-slope image and the crack width is calculated, there is no need for a separate device for acquiring the no-slope image, and the structure can be easily constructed even if the accessibility of the measurement location is not good. It becomes possible to measure the crack width of the phase.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 균열 측정 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 시스템에 의해 수행되는 구조물 균열 측정 방법의 흐름도.
도 3은 특징점이 도시된 구조물 균열의 영상.
도 4는 도 1의 관통공이 형성된 판형 구조의 균열 측정기구의 사진.
도 5는 도 4의 균열 측정기구를 이용해 구조물 균열의 영상을 촬영하는 사용상태가 도시된 도면.1 is a schematic block diagram of a structure crack measurement system according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a flow chart of a method for measuring structural cracks performed by the system of Figure 1;
3 is an image of a crack in the structure showing the feature points.
Figure 4 is a photograph of the crack measuring mechanism of the plate-like structure in which the through hole of Figure 1 is formed.
5 is a view showing a state of use of taking an image of a crack in the structure using the crack measuring device of FIG. 4 .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조물 균열 측정 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 2는 도 1의 시스템에 의해 수행되는 구조물 균열 측정 방법의 흐름도이다. 도 1에서 구조물 균열 측정 시스템은 영상 획득부(110), 기준 마커 식별부(120), 투영 변환부(130), 히스토그램 추출부(140), 임계값 설정부(150), 외곽선 추출부(160), 및 균열 폭 산출부(170)를 포함한다. 균열 폭 산출부(170)는 다시 외곽 사각형 산출부(172), 중심점 산출부(174), 및 최단 거리 산출부(176)를 포함한다.1 is a schematic block diagram of a structure crack measurement system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart of a structure crack measurement method performed by the system of FIG. 1 . 1 , the structure crack measurement system includes an image acquisition unit 110 , a reference marker identification unit 120 , a projection transformation unit 130 , a histogram extraction unit 140 , a threshold value setting unit 150 , and an outline extraction unit 160 . ), and a crack width calculation unit 170 . The crack width calculation unit 170 again includes an outer rectangle calculation unit 172 , a center point calculation unit 174 , and a shortest distance calculation unit 176 .

영상 획득부(110)는 구조물상에 형성된 균열의 영상을 획득한다. 영상은 카메라를 통해 직접 입력되는 영상일 수도 있고, 미리 저장된 앨범에서 읽어온 영상일 수도 있다. 획득된 영상은 전처리되며, 마커를 찾기 위해 그레이스케일로 변화된다. The image acquisition unit 110 acquires an image of a crack formed on the structure. The image may be an image directly input through the camera, or may be an image read from a pre-stored album. The acquired image is pre-processed and converted to grayscale to find markers.

기준 마커 식별부(120)는 획득된 영상에서 미리 설정된 기준 마커를 식별한다. 이때, 기준 마커는 아루코 마커(Aruco marker)일 수 있다. 기준 마커(fiducial marker) 중의 하나인 아루코 마커(ArUco marker)는, n x n 크기의 2차원 비트 패턴과 이를 둘러싸고 있는 검은색 태두리 영역으로 구성된다. The reference marker identification unit 120 identifies a preset reference marker from the acquired image. In this case, the reference marker may be an Aruco marker. ArUco marker, one of fiducial markers, is composed of a two-dimensional bit pattern of n x n size and a black border region surrounding it.

검은색 테두리 영역은 마커를 빨리 인식하도록 하기 위한 것이며, 내부의 2차원 비트 패턴은 흰색 셀과 검정색 셀의 조합으로서, 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 위한 고유번호정보, 좌표정보를 식별하는데 사용될 수 있다.The black border area is for quick recognition of the marker, and the two-dimensional bit pattern inside is a combination of a white cell and a black cell, which will be used to identify unique number information and coordinate information for camera pose estimation. can

투영 변환부(130)는 기준 마커를 이용하여 영상을 미리 설정된 무경사 영상으로 변환한다. 보다 구체적으로, 기준 마커의 영상정보를 이용한 카메라 자세 추정(camera pose estimation)에 의해 초기영상정보를 경사도가 0°인 상태의 영상정보인 무경사영상정보로 변환하는 것이다.The projection conversion unit 130 converts the image into a preset no-tilt image by using the reference marker. More specifically, the initial image information is converted into zero-tilt image information, which is image information with an inclination of 0°, by camera pose estimation using image information of a reference marker.

카메라 자세 추정(camera pose estimation)이란, 영상정보에서 검출된 복수의 기준 마커(fiducial marker)를 활용하여 3차원 공간상에서의 카메라의 위치와 방향을 구하는 기술을 의미한다.Camera pose estimation refers to a technique for obtaining the position and direction of a camera in a three-dimensional space by using a plurality of fiducial markers detected from image information.

일반적으로, 이 기술은 카메라 자세 추정에 의한 정보를 바탕으로 기준 마커의 자세를 추정하여 기준 마커 위에 가상의 사물을 띄우는 가상현실기술, 증강현실기술 등에 사용된다.In general, this technology is used for virtual reality technology, augmented reality technology, etc. in which a virtual object is floated on the reference marker by estimating the posture of the reference marker based on information obtained by estimating the camera posture.

본 발명에서는 이 기술을 일반적인 방법과 반대로 활용한 것으로서, 카메라 자세 추정에 의한 정보를 바탕으로 기준 마커의 자세를 추정한 후, 이들 기준 마커가 모두 동일평면상에 위치하도록 변환함과 아울러, 그 기준 마커들의 내부에 위치한 영상정보도 이와 동일한 방식으로 변환되도록 한 것이다.In the present invention, this technique is utilized opposite to the general method. After estimating the posture of the reference markers based on information from camera posture estimation, all of these reference markers are converted to be located on the same plane, and the reference Image information located inside the markers is also converted in the same way.

즉, 기준 마커의 영상정보를 이용한 카메라 자세 추정(camera pose estimation)에 의해 초기영상정보를 경사도가 0°인 상태(모든 기준 마커들이 평면상에 위치하는 상태)의 영상정보인 무경사영상정보로 변환함에 따라, 그 기준 마커들의 내부에 위치한 영상정보도 동일평면상에 위치하는 상태로 변환되고, 이는 결국 카메라가 균열면의 영상을 연직방향에서 촬영한 것과 동일한 효과를 얻도록 한다.That is, by camera pose estimation using the image information of the reference markers, the initial image information is converted to zero-tilt image information, which is image information with an inclination of 0° (a state in which all reference markers are located on a plane). According to the conversion, the image information located inside the reference markers is also converted to a state located on the same plane, which in turn allows the camera to obtain the same effect as if the image of the crack surface was photographed in the vertical direction.

히스토그램 산출부(140)는 변환된 영상으로부터 음영 분포의 히스토그램을 추출한다. 이때, 이미지는 다시 전처리되는데, 이때의 이미지 전처리는 이미지에서 노이즈를 제거하고 주위 환경의 영향을 배제하여 일정한 데이터를 얻기 위한 과정으로서, 다양한 이미지 전처리 과정이 다단계에 거쳐 적용될 수 있다. The histogram calculator 140 extracts a histogram of a shadow distribution from the transformed image. At this time, the image is pre-processed again. In this case, the image pre-processing is a process for removing noise from the image and excluding the influence of the surrounding environment to obtain constant data, and various image pre-processing processes may be applied through multiple steps.

이미지 전처리 이후 영상은 흑백의 형태로 추출되는데, 임계값 설정부(150)는 히스토그램을 이용하여 영상에서 균열을 추출하기 위한 임계값을 설정한다. 임계값(Threshold)을 정해서 크랙의 음영을 강하게 혹은 흐리게 만들어서 특징점 찾기의 기초 데이터를 만드는 것이다. 설정된 임계값은 영상에서 블랙과 화이트로 데이터를 분리하는 기준값으로 작용한다. After image preprocessing, the image is extracted in black and white format, and the threshold value setting unit 150 sets a threshold value for extracting cracks from the image using a histogram. By setting a threshold, the shadow of a crack is made stronger or blurred to create basic data for finding feature points. The set threshold serves as a reference value for separating data into black and white in the image.

이때, 임계값 설정부(150)는 히스토그램의 데이터를 미리 설정된 함수에 적용하여 임계값을 산출하여 임계값을 설정할 수 있으며, 사용자 입력에 따라 출력된 영상에서의 음영을 조절하고 임계값을 설정할 수 있다. In this case, the threshold value setting unit 150 may set the threshold value by calculating a threshold value by applying the histogram data to a preset function, and may adjust the shading in the output image according to the user input and set the threshold value. have.

수동의 경우 사용자가 Slider를 조정해서 눈으로 보면서 크랙을 찾아내도록 구현할 수 있으며, 자동의 경우 추출된 히스토그램 데이터를 기반으로 구성한 리니어 함수에 값을 대입하여 Threshold 값을 얻어낼 수 있다.In the manual case, the user can adjust the slider to find cracks visually, and in the case of the automatic case, the threshold value can be obtained by substituting a value into the linear function constructed based on the extracted histogram data.

외곽선 산출부(160)는 임계값에 의해 영상상에 형성된 폐곡선의 외곽선을 추출한다. 보다 구체적으로, Threshold 데이터를 기반으로 전처리가 완료된 이미지에서 이미지 덩어리를 찾아내는 것으로서, findContours 함수를 사용할 수 있다. 도 3에서, 적색 외곽선 뭉치가 특징점이다. 도 3은 특징점이 도시된 구조물 균열의 영상이다. 이 처리 결과로 개별 contour의 크기, 중심점 등 많은 데이터를 추출할 수 있다.The outline calculator 160 extracts the outline of the closed curve formed on the image by the threshold value. More specifically, the findContours function can be used to find an image chunk in an image that has been pre-processed based on the threshold data. In FIG. 3 , a bundle of red outlines is a feature point. 3 is an image of a structure crack in which characteristic points are shown. As a result of this processing, a lot of data such as the size and center point of individual contours can be extracted.

균열 폭 산출부(170)는 추출된 외곽선을 이용하여 균열의 폭을 산출한다. 이를 위해, 균열 폭 산출부(170)는 폐곡선의 외곽 사각형을 산출하는 외곽 사각형 산출부(172), 외곽 사각형의 중심점을 산출하는 중심점 산출부(174), 및 중심점으로부터 외곽 사각형의 외곽선까지의 최단 거리를 산출하는 최단 거리 산출부(176)를 포함할 수 있다. The crack width calculator 170 calculates the crack width using the extracted outline. To this end, the crack width calculator 170 includes an outer quadrangle calculator 172 for calculating the outer quadrangle of the closed curve, a center point calculator 174 for calculating the central point of the outer quadrangle, and the shortest distance from the central point to the outline of the outer quadrangle. It may include a shortest distance calculator 176 for calculating the distance.

보다 구체적으로, 외곽선 산출부(160)에서 구한 contour(특징점, 크랙)의 갯수만큼 Loop를 돌려서 각 특징점의 데이터를 추출하고, 크랙의 외곽 사각형을 구한다. 이 경우, 크랙의 면적을 구할 수 있으며, 거리변환 행렬을 이용해 중심점을 구하고 중심점에서 외곽선까지 최단거리를 구해서 크랙의 크기(가장 넓은 폭)를 구한다. distanceTransform, minMaxIdx 함수를 활용할 수 있으며, 산출된 데이터로 원과 데이터를 이미지에 그릴 수 있다.More specifically, the data of each feature point is extracted by turning a loop as much as the number of contours (feature points, cracks) calculated by the outline calculator 160 , and the outer rectangle of the crack is obtained. In this case, the area of the crack can be obtained, and the center point is obtained using the distance transformation matrix, and the shortest distance from the center point to the outline is obtained to obtain the size (widest width) of the crack. DistanceTransform and minMaxIdx functions can be used, and circles and data can be drawn on an image with the calculated data.

영역 추출부(180)는 기준 마커를 이용하여 영상으로부터 변환될 변환 영역을 추출하며, 이때, 변환 영역은 복수의 아루코 마커 사이의 상대 위치에 의해 결정되는 영역으로서, 아루코 마커의 수는 4개이고 변환 영역은 4개의 아루코 마커의 꼭짓점 위치에 의해 결정되는 사각형일 수 있다. 또한, 아루코 마커는 균열이 노출되도록 심부에 4각형 구조의 관통공이 형성된 판형 구조의 본체에, 관통공의 코너의 좌표가 인식되도록 위치될 수 있다.The region extractor 180 extracts a transformation region to be transformed from the image by using the reference marker. In this case, the transformation region is a region determined by the relative positions between the plurality of arco markers, and the number of arco markers is 4 , and the transformation region may be a rectangle determined by the vertex positions of the four Arco markers. In addition, the Aruko marker may be positioned so that the coordinates of the corners of the through-holes are recognized in the body of the plate-shaped structure in which the through-holes of the quadrangular structure are formed in the deep part so that the cracks are exposed.

도 4는 도 1의 관통공이 형성된 판형 구조의 균열 측정기구의 사진이다. 도 4에서, 균열 측정 기구(200)는 기본적으로, 구조물의 균열이 노출되도록, 심부에 다각형 구조의 관통공(211)이 형성된 판형 구조의 본체(210), 관통공(211)의 코너의 좌표가 인식되도록 본체(210)의 코너부에 표시됨과 아울러, 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 위한 고유번호정보, 좌표정보가 기록된 복수의 기준 마커(fiducial marker; 220)를 포함하여 구성된다.4 is a photograph of the crack measuring mechanism of the plate-shaped structure in which the through hole of FIG. 1 is formed. In FIG. 4 , the crack measuring mechanism 200 basically shows the coordinates of the corners of the plate-shaped body 210 and the through-hole 211 in which the polygonal through-hole 211 is formed in the deep part so that the crack of the structure is exposed. is displayed on the corner of the main body 210 to be recognized, and is configured to include a plurality of fiducial markers 220 in which unique number information and coordinate information for camera pose estimation are recorded.

본체(210)는 종이, 합성수지 등의 재질에 의한 얇은 판에 의해 형성되고, 그 중앙부에 관통공(211)을 형성하며, 코너부에 기준 마커(fiducial marker)(220)를 인쇄 등에 의해 표시함으로써, 균열 측정 기구(200)를 제조할 수 있다.The main body 210 is formed by a thin plate made of a material such as paper or synthetic resin, a through hole 211 is formed in the central portion thereof, and a fiducial marker 220 is displayed in the corner portion by printing or the like. , the crack measuring mechanism 200 can be manufactured.

이러한 균열 측정기구(200)를 이용한 균열 측정은 다음과 같은 과정에 의해 수행된다. 먼저, 관통공(211)을 통해 측정대상이 되는 균열부(10)가 보이도록, 구조물의 표면에 균열 측정기구(200)를 댄다.The crack measurement using the crack measuring mechanism 200 is performed by the following process. First, the crack measuring device 200 is applied to the surface of the structure so that the crack part 10 to be measured is visible through the through hole 211 .

이 상태를 카메라에 의해 촬영함으로써 얻은 영상정보에 의해, 기준 마커(220)의 영상정보 및 관통공(211)을 통해 노출된 균열부(10)의 초기 영상정보를 획득한다. 도 5는 균열 측정기구를 이용해 구조물 균열의 영상을 촬영하는 상태가 도시된 도면이다.Image information of the reference marker 220 and initial image information of the crack 10 exposed through the through hole 211 are acquired by image information obtained by photographing this state with a camera. 5 is a view illustrating a state in which an image of a structural crack is taken using a crack measuring device.

균열 측정기구(200)의 관통공의 구조 및 기준 마커(220)의 수는 다양하게 구현될 수 있으나, 관통공(211)이 4각형 구조이고, 기준 마커(220)는 관통공(211)의 4개의 코너의 좌표가 인식되도록 본체(210)의 코너부에 표시된 실시예가 현시점에서 가장 쉽고 정확하게 구현가능한 실시예라 할 수 있다.The structure of the through-holes of the crack measuring mechanism 200 and the number of reference markers 220 may be variously implemented, but the through-holes 211 have a rectangular structure, and the reference markers 220 are of the through-holes 211 . The embodiment displayed on the corner of the main body 210 so that the coordinates of the four corners are recognized may be the most easily and accurately implemented embodiment at the present time.

균열부(10)는 미리 입력된 균열영상정보, 균열에 대한 정의 등을 활용하여, 초기영상정보 또는 무경사영상정보로부터 인식할 수 있다. 이와 같이 인식된 균열부(10)는 스마트폰 등의 화면에 표시되는데, 만약 균열부(10)의 표시가 잘못된 경우, 화면의 터치에 의해 표시된 균열부(10)를 보정하도록 할 수 있다. 이에 따라, 무경사영상정보를 기준으로, 복수의 기준 마커(220) 사이의 간격의 픽셀과, 균열부(10)의 픽셀을 비교하면, 균열부(10)의 폭을 연산할 수 있다.The crack part 10 can be recognized from the initial image information or the no-slope image information by using the previously input crack image information, the definition of the crack, and the like. The cracked part 10 recognized in this way is displayed on the screen of a smartphone, etc. If the display of the cracked part 10 is wrong, the cracked part 10 displayed by the touch of the screen may be corrected. Accordingly, the width of the crack 10 can be calculated by comparing the pixels of the crack 10 with the pixels of the interval between the plurality of reference markers 220 based on the no-tilt image information.

종래의 카메라를 이용한 균열 측정장치에서도, 이와 같이 픽셀을 이용하여 균열의 폭을 연산하는 방식을 사용하였지만, 이는 카메라와 균열면 사이의 촬영각도가 항상 연직방향을 이룰 수 없으므로(촬영 경사도에 의한 오차가 발생하므로), 정확한 균열의 폭을 측정할 수 없다는 문제가 있었다.Even in the conventional crack measuring device using a camera, the method of calculating the width of a crack using pixels was used in this way, but this is because the shooting angle between the camera and the crack surface cannot always be in the vertical direction (error caused by shooting inclination) ), there was a problem that the exact width of the crack could not be measured.

이에 비해, 본 발명은 상술한 기준 마커(220)가 표시된 균열 측정기구(200) 및 카메라 자세 추정(camera pose estimation)을 이용하여, 촬영된 초기영상정보를 항상 경사도가 0°인 상태(카메라가 균열면의 영상을 연직방향에서 촬영한 것과 동일한 상태)의 영상정보인 무경사영상정보로 변환하므로, 어떠한 카메라 각도로 균열면을 촬영하더라도 항상 정확한 균열의 폭을 측정할 수 있다는 효과가 있다.In contrast, in the present invention, by using the crack measuring device 200 and camera pose estimation in which the above-described reference marker 220 is displayed, the initial image information taken is always in a state where the inclination is 0° (the camera Since the image of the crack surface is converted into image information, which is image information of the same state as that taken in the vertical direction), there is an effect that the crack width can always be accurately measured no matter what camera angle the crack surface is photographed.

한편, 구조물 균열 측정 시스템(100)은 균열 측정 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램(앱)으로 구현될 수 있으며, 카메라, 연산부, 저장부 등이 내장된 스마트폰에 다운받아 사용될 수 있다.Meanwhile, the structure crack measurement system 100 may be implemented as a computer program (app) for executing the crack measurement method, and may be downloaded and used in a smartphone having a built-in camera, calculation unit, storage unit, and the like.

또한, 균열 측정 방법이 구현된 프로그램(앱)을 카메라, 연산부, 저장부 등이 내장된 스마트폰에 다운받아 사용하는 경우, 그 스마트폰이 위 균열 측정 시스템(100)에 해당될 수도 있다.In addition, when a program (app) in which the crack measurement method is implemented is downloaded and used in a smartphone having a built-in camera, calculation unit, storage unit, etc., the smartphone may correspond to the crack measurement system 100 above.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.Although the present invention has been described with reference to some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereto, but should also extend to modifications or improvements of the above embodiments supported by the claims.

10: 균열부
110: 영상 획득부
120: 기준 마커 식별부
130: 투영 변환부
140: 히스토그램 추출부
150: 임계값 설정부
160: 외곽선 추출부
170: 균열 폭 산출부
172: 외곽 사각형 산출부
174: 중심점 산출부
176: 최단 거리 산출부
200: 균열 측정 기구
210: 본체
211: 관통공
220: 기준 마커10: crack part
110: image acquisition unit
120: reference marker identification unit
130: projection conversion unit
140: histogram extraction unit
150: threshold setting unit
160: outline extraction unit
170: crack width calculation unit
172: outer rectangle calculation unit
174: center point calculation unit
176: shortest distance calculator
200: crack measuring instrument
210: body
211: through hole
220: reference marker

Claims (11)

구조물상에 형성된 균열의 영상을 획득하는 영상 획득부;
상기 획득된 영상에서 미리 설정된 기준 마커를 식별하는 기준 마커 식별부;
상기 기준 마커를 이용하여 상기 영상을 미리 설정된 무경사 영상으로 변환하는 투영 변환부;
상기 영상에서 상기 균열을 추출하기 위한 임계값을 설정하는 임계값 설정부;
상기 임계값에 의해 상기 영상상에 형성된 폐곡선의 외곽선을 추출하는 외곽선 추출부; 및
상기 외곽선을 이용하여 상기 균열의 폭을 산출하는 균열 폭 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정 시스템.
an image acquisition unit for acquiring an image of a crack formed on the structure;
a reference marker identification unit for identifying a preset reference marker from the acquired image;
a projection conversion unit that converts the image into a preset no-tilt image by using the reference marker;
a threshold value setting unit for setting a threshold value for extracting the crack from the image;
an outline extraction unit for extracting an outline of a closed curve formed on the image by the threshold value; and
and a crack width calculator for calculating the width of the crack by using the outline.
 청구항 1에 있어서,
상기 임계값 설정부는 상기 히스토그램의 데이터를 미리 설정된 함수에 적용하여 상기 임계값을 산출하여 상기 임계값을 설정하는 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The threshold value setting unit applies the data of the histogram to a preset function to calculate the threshold value to set the threshold value.
 청구항 1에 있어서,
상기 임계값 설정부는 사용자 입력에 따라 상기 출력된 영상에서의 음영을 조절하고 상기 임계값을 설정하는 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정 시스템.
The method according to claim 1,
The threshold value setting unit adjusts the shade in the output image according to a user input and sets the threshold value.
 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 균열 폭 산출부는 상기 폐곡선의 외곽 사각형을 산출하는 외곽 사각형 산출부;
상기 외곽 사각형의 중심점을 산출하는 중심점 산출부; 및
상기 중심점으로부터 상기 외곽 사각형의 외곽선까지의 최단 거리를 산출하는 최단 거리 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정 시스템.
4. The method according to claim 2 or 3,
The crack width calculator includes: an outer quadrangle calculator for calculating an outer quadrangle of the closed curve;
a center point calculation unit for calculating a center point of the outer quadrangle; and
and a shortest distance calculator for calculating the shortest distance from the center point to the outline of the outer quadrangle.
 청구항 4에 있어서,
상기 기준 마커를 이용하여 상기 영상으로부터 변환될 변환 영역을 추출하는 영역 추출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정 시스템.
5. The method according to claim 4,
Structure crack measuring system, characterized in that it further comprises a region extraction unit for extracting a transformation region to be transformed from the image by using the reference marker.
 청구항 5에 있어서,
상기 기준 마커는 아루코 마커(Aruco marker)인 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정 시스템.
6. The method of claim 5,
The reference marker is a structure crack measurement system, characterized in that the Aruco marker (Aruco marker).
 청구항 5에 있어서,
상기 변환 영역은 복수의 상기 아루코 마커 사이의 상대 위치에 의해 결정되는 영역인 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정 시스템.
6. The method of claim 5,
wherein the transformation region is a region determined by a relative position between a plurality of the Aruko markers.
 청구항 7에 있어서,
상기 아루코 마커의 수는 4개이고 상기 변환 영역은 4개의 상기 아루코 마커의 꼭지점 위치에 의해 결정되는 사각형인 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정 시스템.
8. The method of claim 7,
The number of the Arco markers is four and the transformation area is a rectangle determined by the vertex positions of the four Aruko markers.
 청구항 8에 있어서, 상기 아루코 마커는,
상기 균열이 노출되도록 심부에 4각형 구조의 관통공이 형성된 판형 구조의 본체에, 상기 관통공의 코너의 좌표가 인식되도록 위치되는 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정시스템 .
The method according to claim 8, wherein the Aruko marker,
A structure crack measuring system, characterized in that it is positioned so that the coordinates of the corners of the through hole are recognized in the body of the plate-shaped structure in which the through hole of the quadrangular structure is formed in the deep part so that the crack is exposed.
 구조물 균열 측정 시스템에 의해 수행되는 균열 측정 방법으로서,
구조물상에 형성된 균열의 영상을 획득하는 영상 획득 단계;
상기 획득된 영상에서 미리 설정된 기준 마커를 식별하는 기준 마커 식별 단계:
상기 기준 마커를 이용하여 상기 영상을 미리 설정된 무경사 영상으로 변환하는 투영 변환 단계;
상기 영상에서 상기 균열을 추출하기 위한 임계값을 설정하는 임계값 설정 단계;
상기 임계값에 의해 상기 영상상에 형성된 폐곡선의 외곽선을 추출하는 외곽선 추출 단계; 및
상기 외곽선을 이용하여 상기 균열의 폭을 산출하는 균열 폭 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 균열 측정 방법.
A crack measurement method performed by a structure crack measurement system, comprising:
An image acquisition step of acquiring an image of a crack formed on the structure;
A reference marker identification step of identifying a preset reference marker in the acquired image:
a projection conversion step of converting the image into a preset no-tilt image using the reference marker;
a threshold value setting step of setting a threshold value for extracting the crack from the image;
an outline extraction step of extracting an outline of a closed curve formed on the image by the threshold value; and
and a crack width calculation step of calculating the crack width using the outline.
 청구항 10의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.
A recording medium in which a computer readable program for executing the method of claim 10 is recorded.
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