최근 각종 건설현장에서 최신측량기술을 이용한 다양한 정보 취득을 통해 시공성 및 안전성을 높이는 연구가 활발히 진행되고 있다. 디지털 영상은 영상 취득이 간편할 뿐만 아니라 영상으로부터 다양한 정보를 취득할 수 있기 때문에 최근 영상처리기술의 발전과 더불어 많은 활용성이 기대되고 있다. 본 연구에서는 터널과 같은 지하공간의 경우 일반렌즈로는 영상 촬영이 어려운 단점을 극복하기 위하여 어안렌즈를 활용한 영상 취득을 제안하였으며, 터널벽면을 모자이크 영상으로 매핑하는 프로그램을 개발하였다. 터널벽면에 대한 모자이크영상은 터널현장에서 절리면의 검출과 콘크리트 라이닝의 균열, 누수, 백화, 박리 등의 이상을 검측하고 분석하는데 활용될 수 있다.
최근 각종 건설현장에서 최신측량기술을 이용한 다양한 정보 취득을 통해 시공성 및 안전성을 높이는 연구가 활발히 진행되고 있다. 디지털 영상은 영상 취득이 간편할 뿐만 아니라 영상으로부터 다양한 정보를 취득할 수 있기 때문에 최근 영상처리기술의 발전과 더불어 많은 활용성이 기대되고 있다. 본 연구에서는 터널과 같은 지하공간의 경우 일반렌즈로는 영상 촬영이 어려운 단점을 극복하기 위하여 어안렌즈를 활용한 영상 취득을 제안하였으며, 터널벽면을 모자이크 영상으로 매핑하는 프로그램을 개발하였다. 터널벽면에 대한 모자이크영상은 터널현장에서 절리면의 검출과 콘크리트 라이닝의 균열, 누수, 백화, 박리 등의 이상을 검측하고 분석하는데 활용될 수 있다.
A construction can be more convenient and safer with adequate informations. Consequently, studies on collecting various informations using newest surveying technology and applying these informations to a construction have been making progress recently. Digital images are easy to obtain and contain v...
A construction can be more convenient and safer with adequate informations. Consequently, studies on collecting various informations using newest surveying technology and applying these informations to a construction have been making progress recently. Digital images are easy to obtain and contain various informations. Therefore, with the recent development of image processing technology, the application field of digital images is getting wider. In this study, we proposed to use a fisheye lens camera in underground construction sites, especially tunnels, to overcome inconvenience in photographing with general lens cameras. A program for mapping the surface of a tunnel and making a mosaic image is also developed. This mosaic image can be applied to observe and analyze abnormal phenomenons on tunnel surface like cracks, water leakage, exfoliates, and so on.
A construction can be more convenient and safer with adequate informations. Consequently, studies on collecting various informations using newest surveying technology and applying these informations to a construction have been making progress recently. Digital images are easy to obtain and contain various informations. Therefore, with the recent development of image processing technology, the application field of digital images is getting wider. In this study, we proposed to use a fisheye lens camera in underground construction sites, especially tunnels, to overcome inconvenience in photographing with general lens cameras. A program for mapping the surface of a tunnel and making a mosaic image is also developed. This mosaic image can be applied to observe and analyze abnormal phenomenons on tunnel surface like cracks, water leakage, exfoliates, and so on.
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문제 정의
어안렌즈의 경우 촬영각이 약 180도에 이르며 터널 중심에서 촬영할 경우 터널 벽면 전체가 영상에 포함되기 때문에 촬영시간 감소 및 영상 자료의 관리에 최적이다. 따라서 본 논문에서는 초광각렌즈인 어안렌즈를 이용하여 터널현장의 전체벽면을 모자이크 영상으로 매핑하는 영상처리기술을 제안함으로서 파노라믹 영상이 터널도면과 관련된 다양한 정보 처리 및 분석에 활용되는 기초자료로 이용될 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 터널 건설현장에서 디지털 카메라 영상을 취득하여 터널 시공이나 시공후 유지관리를 위해 사용될 수 있는 영상자료를 제작하는 기법을 제안하고 프로그램으로 개발하였다. 특히 기존의 표준렌즈를 이용한 카메라의 경우 터널벽면 전체를 모두 촬영하기 위해서는 매우 많은 영상을 취득해야 하는 번거로움과 함께 취득된 방대한 양의 영상을 처리하기 어려운 단점을 가지고 있기 때문에 이를 극복할 수 있는 어안렌즈 영상을 적용한 기법을 제시하였다.
본 연구에서는 터널영상 취득을 위해 기존의 일반 카메라가 가지는 단점을 개선하고자 하였다. 촬영공간 확보가 어려운 터널공간의 특성상 촬영범위가 협소한 일반 카메라의 경우 영상 취득에 어려움이 있으며 터널 전체를 촬영하기 위해서는 수많은 촬영지점과 시간이 필요하며 자료량이 방대해진다.
제안 방법
터널 내부에서 그림 11과 같이 막장 방향으로 전진하면서 영상을 취득하였다. 취득한 영상은 프로그램을 통해 평면 그리드 영상으로 변환하였으며 이렇게 얻어진 영상을 연결하여 그림 12와 같이 모자이크 영상으로 제작하였다.
터널의 어안렌즈 영상처리를 위하여 프로그램을 개발하였다. 개발언어는 C++를 이용하였으며 프로그램은 윈도우 환경에서 구동되도록 인터페이스를 구성하였다.
본 연구에서는 터널 건설현장에서 디지털 카메라 영상을 취득하여 터널 시공이나 시공후 유지관리를 위해 사용될 수 있는 영상자료를 제작하는 기법을 제안하고 프로그램으로 개발하였다. 특히 기존의 표준렌즈를 이용한 카메라의 경우 터널벽면 전체를 모두 촬영하기 위해서는 매우 많은 영상을 취득해야 하는 번거로움과 함께 취득된 방대한 양의 영상을 처리하기 어려운 단점을 가지고 있기 때문에 이를 극복할 수 있는 어안렌즈 영상을 적용한 기법을 제시하였다. 본 연구를 통하여 어안렌즈는 일반렌즈보다 터널에서 보다 효율적인 영상취득과 영상처리가 가능한 것을 확인할 수 있었으며 이렇게 제작된 평면 영상 및 모자이크 영상은 향 후 터널현장에서 절리면 검출, 숏크리트 타설 후 크랙, 누수, 백화, 박리 등의 손상부 검출, 터널 유지관리 등에 활용성이 클 것으로 기대된다.
대상 데이터
개발된 프로그램의 적용을 위해 적용한 터널현장은 현대건설 연구소의 가상터널을 이용하였다. 가상터널의 재원은 그림 10과 같다.
본 연구에서는 1,280만 유효픽셀의 풀프레임 CMOS센서 DSLR인 Canon EOS 5D 카메라 바디에 촬영각 180도, 초점거리 8mm의 SIGMA Circular Fisheye Lens를 장착하여 연구에 이용하였다. 사용된 카메라와 렌즈는 그림 1과 같다.
후속연구
특히 기존의 표준렌즈를 이용한 카메라의 경우 터널벽면 전체를 모두 촬영하기 위해서는 매우 많은 영상을 취득해야 하는 번거로움과 함께 취득된 방대한 양의 영상을 처리하기 어려운 단점을 가지고 있기 때문에 이를 극복할 수 있는 어안렌즈 영상을 적용한 기법을 제시하였다. 본 연구를 통하여 어안렌즈는 일반렌즈보다 터널에서 보다 효율적인 영상취득과 영상처리가 가능한 것을 확인할 수 있었으며 이렇게 제작된 평면 영상 및 모자이크 영상은 향 후 터널현장에서 절리면 검출, 숏크리트 타설 후 크랙, 누수, 백화, 박리 등의 손상부 검출, 터널 유지관리 등에 활용성이 클 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
터널측량에 대한 2006년 연구사례에는 무엇이 있는가?
터널측량은 무타겟 토탈스테이션과 컴퓨터 프로그램을 결합한 자동화된 시스템이 개발되어 많은 현장에서 활용되고 있다. 연구사례로는 최석근과 안원태(2006)가 무타겟 토탈스테이션장비와 노트북을 연결하여 현장에서 실시간으로 측량하는 시스템을 제안하였고, 배상호와 이형석(2006)은 3차원 측량을 통해 노후터널의 역학적 안정성과 건축한계 확보를 해석하였으며, 박경식 등(2007)은 1인 무프리즘 터널 측량시스템의 효율성을 소요시간과 정확도 등으로 평가하였다. 최근에는 지상 3차원 레이저 측량시스템을 이용한 터널 측량연구들이 발표되고 있다.
지하공간이 가지는 특성은?
우리나라는 70%가 산지로 구성되어있기 때문에 불가피하게 터널 및 지하공간의 개발이 많이 이루어지고 있다. 지하공간은 특성상 건설현장이 협소하며 시공성 및 안전성 측면에서 측량의 중요성이 더욱 크다. 터널측량은 무타겟 토탈스테이션과 컴퓨터 프로그램을 결합한 자동화된 시스템이 개발되어 많은 현장에서 활용되고 있다.
터널측량에 쓰이는 시스템은?
지하공간은 특성상 건설현장이 협소하며 시공성 및 안전성 측면에서 측량의 중요성이 더욱 크다. 터널측량은 무타겟 토탈스테이션과 컴퓨터 프로그램을 결합한 자동화된 시스템이 개발되어 많은 현장에서 활용되고 있다. 연구사례로는 최석근과 안원태(2006)가 무타겟 토탈스테이션장비와 노트북을 연결하여 현장에서 실시간으로 측량하는 시스템을 제안하였고, 배상호와 이형석(2006)은 3차원 측량을 통해 노후터널의 역학적 안정성과 건축한계 확보를 해석하였으며, 박경식 등(2007)은 1인 무프리즘 터널 측량시스템의 효율성을 소요시간과 정확도 등으로 평가하였다.
참고문헌 (11)
최석근, 안원태, 2006, "현장측량시스템을 이용한 터널공사의 효용성 향상", 한국지형공간정보학회지, 제14권 제3호, pp. 31-37.
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