[논문]영상처리 기법을 이용한 주탑의 변위 측정

손병직; 전승곤; 허광희

doi:10.11004/kosacs.2015.6.3.020

영상처리 기법을 이용한 주탑의 변위 측정
Displacement Measurement of Pylon using Image Processing Technique 원문보기

복합신소재구조학회 논문집 = Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures, v.6 no.3, 2015년, pp.20 - 25

손병직 (건양대학교 해외건설플랜트학과) , 전승곤 (충남대학교 토목공학과) , 허광희 (건양대학교 해외건설플랜트학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper introduces a digital image processing(DIP) method as a method for measuring the displacement of pylon. The comparison of DIP results and ANSYS analysis results verified the validity of the image processing technique. Normalized cross-correlation(NCC) coefficient was used and experiments were performed three times. It shows that the displacement difference was 22% and 5% compared to ANSYS results. Therefore, the image processing method is expected to be able to measure the displacement of pylon sufficiently.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 디지털영상처리 기술을 이용하여 모형 사장교의 주탑 변위를 측정하는 방법에 대해서 연구하고자 한다. 즉, 디지털 캠코더를 이용하여 촬영한 영상으로 주탑의 변위를 측정하고, 이를 유한요소 해석 결과와 비교, 분석을 통하여 디지털영상처리 기술의 타당성을 검증하고자 한다.
정확도를 높이기 위해서는 촬영시 셔터를 누를 때 오차를 줄이기 위한 방법이 강구되어야 할 것이고, 기준점의 선정 또한 중요한 것으로 판단된다. 이런 연구는 향후 연구에서 수행하고자 한다. 또한, 본 연구결과로 복합재료로 만들어진 구조물에의 적용도 쉽게 가능할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 디지털영상처리 기술을 이용하여 모형 사장교의 주탑 변위를 측정하는 방법에 대해서 연구하고자 한다. 즉, 디지털 캠코더를 이용하여 촬영한 영상으로 주탑의 변위를 측정하고, 이를 유한요소 해석 결과와 비교, 분석을 통하여 디지털영상처리 기술의 타당성을 검증하고자 한다.

제안 방법

변형 전후의 영상은 디지털 캠코더를 이용하여 촬영하였으며, 변형 전 영상은 하중이 재하되기 전의 영상이고, 변형 후 영상은 Fig. 2와 같이 중앙에 2000N의 하중이 재하될 때의 영상이다. Fig.
본 연구는 주탑의 변위를 측정하기 위하여 디지털 영상처리 기법을 이용하였으며, 디지털 캠코더를 이용하여 Table 1과 같이 촬영하였다. 캠코더 촬영시 셔터를 누를 때 화면이 흔들릴 수 있다.
영상처리 기법은 상호상관 계수를 이용하였으며, 3번 실험을 수행하였다. 분석 결과 주탑의 좌측 변위는 22%, 우측 변위는 5% 정도 ANSYS 결과와 차이를 보였다.

대상 데이터

4는 ANSYS의 해석 모델링을 도시한 것이다. 쉘요소는 SHELL181요소를 사용하였으며, 케이블은 LINK180요소를 사용하였다(ANSYS, 2014).
실험 및 해석 모델은 Fig. 1과 같이 돌산대교를 30:1로 축소한 사장교로, 길이 15.5m, 너비 400mm이다. Fig.
영상은 픽셀(picture element, pixel)로 구성되어 있으며, 픽셀 좌표와 공간 좌표를 Fig. 6과 같이 나타내었다. 전술한 바와 같이 수동 촬영시 화면의 흔들림을 보정해야 된다.

데이터처리

2장에서 설명한 디지털 영상처리의 타당성을 검토 하기 위해서 ANSYS 구조해석을 실시하였으며, 결과를 비교하였다. Fig.
본 연구는 모형 사장교 주탑의 변위를 측정하기 위하여 디지털 영상처리 기법을 이용하였으며, ANSYS 해석결과와 비교, 분석하였다.
본 연구에서 디지털 영상처리는 Matlab 프로그램의 Image Processing Toolbox를 이용하여 수행하였으며(Matlab, 2014), ANSYS 구조해석 결과와 비교, 분석 하였다.

성능/효과

Table 4는 영상처리 결과와 ANSYS 해석 결과를 비교한 것이다. 분석 결과 주탑의 좌측 변위는 22%, 우측 변위는 5% 정도 ANSYS 결과와 차이를 보였다. 이러한 결과는 영상처리 기법으로 충분히 변위를 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

후속연구

이런 연구는 향후 연구에서 수행하고자 한다. 또한, 본 연구결과로 복합재료로 만들어진 구조물에의 적용도 쉽게 가능할 것으로 판단된다.
분석 결과 주탑의 좌측 변위는 22%, 우측 변위는 5% 정도 ANSYS 결과와 차이를 보였다. 이러한 결과는 영상처리 기법으로 충분히 변위를 측정할 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	영상처리 기술이란 무엇인가?	최근 비약적인 발전을 하고 있는 디지털영상처리 기술이 구조물의 유지관리는 물론 변형률 게이지를 부착하지 않고 시편의 변위 및 변형률 측정 등에 활용되고 있다. 영상처리 기술은 방송 및 영화 분야, 의료산업 분야, 보안응용 분야, 산업현장의 공장 자동화, 원격탐사 분야, 출판 및 문서 제작 분야 등 많은 분야에서 널리 사용되고 있는 기술이다. 또한, 토목, 건축 분야에서도 비파괴 구조물 건전성 평가등으로 활용되고 있다.
	현재의 구조물 유지관리 기법이 가지는 문제점은 무엇인가?	현재 구조물 유지관리 기법은 인력기반으로 점검자의 육안으로 상태를 평가하기 때문에 많은 시간과 노력이 소모되며, 결과에 대한 객관성 및 신뢰성이 떨어진다. 이러한 문제점을 보완할 수 있는 방법 중의 하나가 디지털영상처리 기술을 이용하는 것이다.
	현재의 구조물 유지관리 기법으로 발생하는 문제점을 보완할 수 있는 방법은 무엇인가?	현재 구조물 유지관리 기법은 인력기반으로 점검자의 육안으로 상태를 평가하기 때문에 많은 시간과 노력이 소모되며, 결과에 대한 객관성 및 신뢰성이 떨어진다. 이러한 문제점을 보완할 수 있는 방법 중의 하나가 디지털영상처리 기술을 이용하는 것이다.(Son et al.

참고문헌 (6)

Matlab R2014b (2014), "Image Processing Toolbox".
ANSYS 15.0 (2014), "Mechanical APDL".
Lewis, J. P. (1995) "Fast Normalized Cross-Correlation," Industrial Light & Magic.
N. Otsu (1979), "A threshold selection method from gray-level histograms," in IEEE Trans. Syst., Man, Cybern., vol. 9, pp. 62-66.

상세보기
M. M. Fraz, M. Javed, and A. Basit (2008), "A threshold selection method from gray-level histograms," in 4th IEEE International Conference on Emerging Technologies, pp. 232-236.
Son, B. J., Lee, S. Y. (2015), "Study on Fracture Area Measurement of Tension Specimen using Digital Image Processing", The Conference of The Korean Society for Advanced Composite Structures, pp. 45-46.

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