$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

딥러닝과 영상처리기법을 이용한 콘크리트 지반 구조물 균열 탐지
Crack Detection of Concrete Structure Using Deep Learning and Image Processing Method in Geotechnical Engineering 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.34 no.12, 2018년, pp.145 - 154  

김아람 (한국건설기술연구원 인프라안전연구본부) ,  김동현 (뉴로핏 주식회사) ,  변요셉 (한국건설기술연구원 인프라안전연구본부) ,  이성원 (한국건설기술연구원 인프라안전연구본부)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

교량, 터널 옹벽 등의 콘크리트 구조물에서 수행되는 손상 조사 및 검사 방법은 일반적으로 검사원이 현장에서 직접 측량 도구를 사용하여 시각적으로 검사하는 방법이다. 이 방법은 검사원의 주관성에 크게 의존하기 때문에 기록의 객관성과 신뢰성이 떨어지게 된다. 따라서 균열을 자동으로 탐지하고 균열 특성을 객관적으로 분석할 수 있는 새로운 이미지분석기법이 필요하다. 본 연구에서는 콘크리트 이미지에서 균열을 검출하고 특성(균열의 길이, 폭)을 분석하기 위한 딥러닝 및 이미지분석기법을 개발하였다. 균열 검출과 해당 균열의 특성을 얻기 위해 두 가지 단계의 방법이 제안되었다. 제안된 방법의 성능을 검증하기 위하여 라벨이 있는 다양한 균열 이미지가 사용되었으며, 균열 판단과 구획화에 대해 90% 이상의 정확도를 확인하였다. 최종적으로 실제 촬영된 균열 영상의 균열 특성을 분석하고 실제 측정치와 오차를 확인하여 개발된 기법의 성능을 검증하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The damage investigation and inspection methods performed in concrete facilities such as bridges, tunnels, retaining walls and so on, are usually visually examined by the inspector using the surveying tool in the field. These methods highly depend on the subjectivity of the inspector, which may redu...

주제어

표/그림 (11)

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 딥러닝기법은 영상을 패치단위로 나눠 각 패치의 균열이 유무를 판단하는 균열 판단 신경망과 해당 영상패치에 대해 구획화를 실시하는 균열 구획화 신경망으로 구성하여 학습데이터의 부족, 고해상도 영상에 대한 아키텍처 성능 저하, 데이터셋 불균형 문제를 극복하고자 하였다. 또한 딥러닝기법을 통해 구획화된 콘크리트 균열은 세선화 및 추적기법을 통해 길이를 도출하고, 프로파일링 기법을 통해 균열의 평균 폭을 도출할 수 있도록 설계하였다.
  • 본 연구는 휴대폰, 테블릿 PC 등과 같이 비교적 저가의 휴대용 촬영기기를 통해 콘크리트 지반 구조물의 균열을 촬영하고, 촬영된 영상에서 효과적이고 신속하게 균열을 검출하고 균열의 특성(길이, 폭)을 분석할 수 있는 딥러닝기법과 영상처리기법을 개발하고, 개발된 방법과 알고리즘이 실무 적용될 수 있도록 그 성능을 확인하였다.
  • 일반적으로 콘크리트 구조물에 있는 균열 특징(길이, 폭)을 정확하게 판단하고 수치화하여 기록함으로써 해당 건축물에 대한 위험도를 판단할 수 있으며, 구조물의 유지보수 계획에 도움을 줄 수 있다. 본 연구에서는 딥러닝기법을 이용하여 콘크리트의 균열을 검출하고, 영상처리기법을 통하여 검출된 콘크리트 균열에 대한 특징(균열, 길이)을 빠르게 판단하는 것을 목표로 한다. 이를 위한 가장 일반적인 방법은 콘크리트 균열 영상의 데이터베이스를 구축하고 이를 이용하여 균열을 구획화하는 방법이다.
  • 신경망으로 검출, 판단, 구획화를 한 후 해당 객체의 특징을 찾는 것은 신경망이 아닌 영상처리(image processing)의 영역이며 이를 이용하여 사용자가 원하는 의미 있는 값을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 딥러닝기법을 통해 구획화된 영상에서 균열의 특징(길이, 폭) 을 얻기 위하여 아래와 같은 영상처리기법들을 활용하였다.
  • 본 연구에서는 콘크리트 지반 구조물의 객관적이고 효율적인 균열 점검 및 기록을 목적으로 하여 휴대용 촬영기기를 통해 촬영된 영상에서 균열을 검출하고 균열의 특성(길이, 폭)을 효과적으로 분석할 수 있는 딥러닝기법과 영상처리기법을 개발하였다.
  • 영상에서 콘크리트 균열을 구획화하고 이에 대하여 균열의 길이를 측정하기 위하여 본 연구에서는 영상처리 기법중 하나인 세선화법(Fig. 5)을 이용하여 균열의 길이를 얻기 위한 기본 처리를 수행하였다. 세선화 방법은 대상 물체의 표면을 조금씩 벗겨내어 최종적으로 두께가 1 픽셀인 선으로 만드는 방법이며 이에 파장 전파법 등을 사용하여 보다 효과적으로 대상 물체의 두께를 1 픽셀로 줄이는 골격화(skeletonization) 방법도 존재한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
영상처리기법이란? 영상처리기법은 시설물로부터 획득한 이미지를 처리하고 분석하는 전 과정을 말하며, 영상의 입출력, 디지털화를 위한 전처리, 분할, 결함 관리, 결함 검출 등의 기능으로 구성된다. 효과적인 균열의 검출을 위해 형태학 연산을 통해 검출하는 모폴로지 기법(Byun et al.
콘크리트 구조물를 손상 조사 및 검사하는 이미지분석기법이 필요한 이유는? 교량, 터널 옹벽 등의 콘크리트 구조물에서 수행되는 손상 조사 및 검사 방법은 일반적으로 검사원이 현장에서 직접 측량 도구를 사용하여 시각적으로 검사하는 방법이다. 이 방법은 검사원의 주관성에 크게 의존하기 때문에 기록의 객관성과 신뢰성이 떨어지게 된다. 따라서 균열을 자동으로 탐지하고 균열 특성을 객관적으로 분석할 수 있는 새로운 이미지분석기법이 필요하다.
룰 기반 기법의 한계점을 보안하기 위해 필요한 것은? 이러한 룰 기반 기법의 한계점을 보완하기 위하여 최근에는 머신러닝, 딥러닝을 이용한 이미지 분석기술에 대한 필요성이 더욱 대두되고 있으며, 관련 연구도 활발하게 진행되고 있다. 특히, 최근에는 영상장비가 탑재된 드론 등의 무인기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)를 이용하여 노후화된 대규모 사회기반 시설물의 외관을 딥러닝 기반의 영상처리기법으로 점검하고 분석하는 방법에 대한 연구가 이루어지고 있다(Cho et al.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (12)

  1. Byun, T.B., Kim, J.H., and Kim, H.S. (2006), The Recognition of Crack Detection Using Difference Image Analysis Method based on Morphology, J. of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, Vol.10, No.1, pp. 197-205. 

  2. Cha, Y.J. and Choi, W. (2017), Vision-Based Concrete Crack Detection Using a Convolutional Neural Network, Dynamics of Civil Structures, Vol.2, pp.71-73. 

  3. Cho, S., Kim, B., and Lee, Y.I. (2018), Image-Based Concrete Crack and Spalling Detection using Deep Learning, J. of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.66, No.8, pp.92-97. 

  4. Kim, J.W. and Jung, Y.W. (2017), Study on rapid structure visual inspection technology using drones and image analysis techniques for Damaged Concrete Structures, Proceeding of the Korean Society of Civil Engineers, pp.1788-1789. 

  5. Kim, K.B. and Cho, J.H. (2010), Detection of Concrete Surface Cracks using Fuzzy Techniques, J. of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, Vol.14, No.6, pp.1353-1358. 

  6. Kim, Y. (2016), Development of Crack Recognition System for Concrete Structure Using Image Processing Method, J. of Korean Institute of Information Technology, Vol.14, No.10, pp.163-168. 

  7. Lee, B.Y., Kim, Y.Y., and Kim, J.K. (2005), Development of Image Processing for Concrete Surface Cracks by Employing Enhanced Binarization and Shape Analysis Technique, J. of the Korea Concrete Institute, Vol.17, No.3, pp.361-368. 

  8. Lee, B.J., Shin, J.I., and Park, C.H. (2008), Development of Image Processing Program to Inspect Concrete Bridges, Proceedings of the Korea Concrete Institute, pp.189-192. 

  9. Lee, J.H., Kim, I.H., and Jung, H.J. (2018), A Feasibility Study for Detection of Bridge Crack Based on UAV, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol.28, No.1, pp.110-117. 

  10. Li W., Wang G., Fidon L., Ourselin S., Cardoso M.J., and Vercauteren T. (2017), On the Compactness, Efficiency, and Representation of 3D Convolutional Networks: Brain Parcellation as a Pretext Task. In: Niethammer M. et al. (eds) Information Processing in Medical Imaging. IPMI 2017. Lecture Notes in Computer Science, Vol. 10265. Springer, Cham. 

  11. Ozgenel, C.F. (2018), "Concrete Crack Images for Classification", Mendeley Data, v1 http://dx.doi.org/10.17632/5y9wdsg2zt.1 

  12. Park, H.S. (2013), Performance Analysis of the Tunnel Inspection System Using High Speed Camera, J. of Korean Institute of Information Technology, Vol.11, No.4, pp.1-6. 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

BRONZE

출판사/학술단체 등이 한시적으로 특별한 프로모션 또는 일정기간 경과 후 접근을 허용하여, 출판사/학술단체 등의 사이트에서 이용 가능한 논문

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로