[논문]OpenCV를 활용한 위험 상황 인식에 관한 연구

김동현; 김성열

doi:10.13067/jkiecs.2021.16.2.211

OpenCV를 활용한 위험 상황 인식에 관한 연구
A Study on Risk Situation Recognition Using OpenCV 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.16 no.2, 2021년, pp.211 - 218

김동현 (청암대학교 전기제어과) , 김성열 (울산과학대학교 IT응용기술학부)

초록
AI-Helper

건설 현장은 다양한 위험요소가 존재하고 있다. 안전재해를 줄이고자하는 다양한 접근이 있으나 어느 정도 한계성을 가지고 있다. IT의 무선통신 기술과 빠르게 발전하고 있는 이미지 처리 기술을 활용하여 위험요소를 사전에 식별하고 능동적으로 대응한다면 건설 현장에서의 재해를 감소시킬 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 건설 현장의 위험요소를 사전에 발견할 수 있는 시스템을 구성하고 실시간 컴퓨터 비전을 목적으로 한 OpenCV를 이용하여 건축현장의 위험요소를 발견하고 대응할 수 있도록 하는 시스템을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Construction sites have various risk factors. There are various approaches to reduce safety accidents, but they have limitations to some extent. By utilizing the wireless communication technology of IT and the rapidly developing image processing technology, it will be possible to reduce accidents at the construction site if risk factors are identified and actively responded to. Therefore, in this study, a system that can detect risk factors of construction sites in advance is constructed, and a system is proposed to discover and respond to risk factors of construction sites using OpenCV for the purpose of real-time computer vision.

주제어

표/그림 (4)

표 표 1. 전년도 대비 산업 재해 현황 비교표 Table 1. Comparison table of persons with medical care disasters by industry compared to the previous year
그림 그림 1. 카메라 기반 알람박스 Fig. 1 Alarm Box with Camera
그림 그림 2. 제안 시스템 Fig. 2 System diagram
표 표 2. 카메라 센서의 필요성 Table 2. Necessity of camera sensors

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

OpenCV 기반의 물체추적시스템에 대하여 연구하였다. 물체 추적을 시각적 감시 분야의 중요한 기술이다.
건설재해 발생의 가장 큰 원이이라 생각되는 관리감독자 및 근로자에 대한 안전의식을 제고하여 건설 재해를 감소시키고자 건설안전관리보건교육의 개선방안을 모색하고자 하였다. 이를 통해 첫째 관리 감독 장의 안전보건교육 능력을 강화 필요성 둘째, 위험공종에 대한 특별안전보건교육과 신규채용자에 대한 안전 보건교육 강화 필요성 셋째 태도교육을 강화하고 시청각을 이용한 사고사례 중심교육으로 전환 필요 넷째, 법정안전보건 교육 내용을 소속공정 근로자 애 게 적합하게 개선 다섯째, 건설 현장의 특성에 맞는 안전보건 교육방법 활용 등을 도출하였다[7].
건설현장의 안전사고는 예상되는 위험 지역에 허가받지 않은 작업자가 접근하지 못하도록 사전 조치를 하면 효과적으로 방지할 수 있다는 점에 착안하였다. 건설현장에서 저비용으로 운용할 수 있는 사물인터넷 기반의 위험구역 경보 시스템을 제안한 것이다.
하였다[11]. 건설현장의 안전사고는 예상되는 위험 지역에 허가받지 않은 작업자가 접근하지 못하도록 사전 조치를 하면 효과적으로 방지할 수 있다는 점에 착안하였다. 건설현장에서 저비용으로 운용할 수 있는 사물인터넷 기반의 위험구역 경보 시스템을 제안한 것이다.
콘크리트 타설 과정 중 거푸집의 거동을 모니터링하기 위해 USN을 이용하여 무선으로 데이터를 수신하는 네트워크의 프로토타입을 구축하였다[13]. 데이터 분석을 통한 위험예측으로 사고를 미연에 방지하고자 하였다.
따라서 IoT장비 시용을 최소화하고 이미지 인식을 기반으로 하는 위험 상황 인식 시스템을 제안하고자 한다. 이를 위하여 건설 현장을 구성하는 요소를 정리해 보면 작업자, 건설장비, 구조물/자재 등으로 구성된다.
따라서 본 언구에서는 기존에 제공 되고 있는 기술을 바탕을 건설 현장에 맞는 시스템을 제안하고자 하였다. 카메라와 아람 기능을 갖는 무선 모듈 박스를 제안하고 이를 기반으로 하는 시스템을 제안하였다.
있다. 본 연구에서는 이러한 접근을 바탕으로 건설 현장에서 어떠한 시스템을 구축하는 것이 위험인지를 위한 적절한 시스템이 될 것인지에 초점을 두고 시스템을 제안 한다. 3.
영상 분석 기술의 시각 인지 프로세스를 활용한 건축 공간 정보 분석에 관한 연구를 진행하였다. 재난 시 소방 구조 활동 중에 조난자에 대한 위치 정보 오류로 인해 순직하는 구조자들의 안전 문제등을 해결하기 위해 BIM건물 정보를 활용해 마이크로 드론의 자동항법 정보로 활용하고 센서와 비전을 활용해 센서 정보에 적용하는 마이크로 드론 개발을 진행하였다.
이러한 기술은 물체의 실시간 추적을 가능하게 하고 시퀀스 이미지로 조사 대상의 움직임 상태에서 각 프레임을 결정해준다. 이 연구에서는 타켓 시스템의 검출 및 추적을 위한 OpenCV의 함수 데이터베이스플랫폼을 기반으로 하는 효율적인 시스템을 제시하였다[16].
이는 건설 현장 내 위험요인을 발굴하고 분류하여 이미지인식 기술을 건설안전관리 수행에 있어 효율적으로적용시키기 위한 목적으로 진행되었다. 이를 통해 건설 현장에서 발생할 수 있는 근로자의 불안전한 상태와 불안한 행동에 대한 위험요인들을 조기에 발견하고 재해발생을 선제적으로 예방하는 방안을 제시하고자 하였다.
것이다. 이러한 접근을 위하여 본 연구에서는 OpenCV(: Open Source Computer Vision)를 기반으로 하는 건설현장 위험상황 인식 시스템을 설계하고자 한다. OpenCVe 인텔이 개발한 실시간 컴퓨터 비전을 목적으로 한 프로그래밍 라이브러리이다.
이는 건설 현장 내 위험요인을 발굴하고 분류하여 이미지인식 기술을 건설안전관리 수행에 있어 효율적으로적용시키기 위한 목적으로 진행되었다. 이를 통해 건설 현장에서 발생할 수 있는 근로자의 불안전한 상태와 불안한 행동에 대한 위험요인들을 조기에 발견하고 재해발생을 선제적으로 예방하는 방안을 제시하고자 하였다.
프로젝트성이라는 특성과 지속적으로 변화한다는 특성으로 인하여 다른 산업과 다른 방법으로 재해 비중을 낮추어야 할 필요성이 있다. 이에 본연구는 건설현장에서 안전관리를 위한 기술적 접근을 목표로 하였다. 2장에서 건설현장의 안전관리 개선을 위한 접근, IT기술을 접목하여 안전관리를 위한 접근들을 살펴 보았다.
PHP, MySQL, Java & JavaScript, Html, Google maps 등 각 기술들의 상호연동을 통해 건설현장 안전관리를 위한 실시간 모니터링 시스템을 개발하였다. 특히 모든 장소에 감시가 불가능한 산업 특성을 고려하여 근로자가 위험지역으로 접근 시 이를 무선센서를 통해 접근을 감지하고 감지된 데이터는 DB로 전송되며, 필요한 정보를 추출하여 안전관리 모니터링 웹페이지를 통해 현장 관리사무소 및 안전관리자가 확인 및 사고 발생 유무를 감지하는 시스템으로 매년 증가하고 있는 건설 재해를 미연에 방지하여 인적 및 물적 자원의 손실을 최소화하고자 하였다[12]. 또한 건설장비와 근로자 간의 충돌・접촉 재해를 예방하고자 거리 측정이 가능한 무선센서를 활용하여 근로자와 건설장비의 거리가 가까워지게 되면 경보를 통해 건설장비 운전자에게 주의를 주어 사고를 예방하고자 하는 거리에 의한 안전관리 시스템에 관한 연구가 있었다.

제안 방법

도출하였다. PHP, MySQL, Java & JavaScript, Html, Google maps 등 각 기술들의 상호연동을 통해 건설현장 안전관리를 위한 실시간 모니터링 시스템을 개발하였다. 특히 모든 장소에 감시가 불가능한 산업 특성을 고려하여 근로자가 위험지역으로 접근 시 이를 무선센서를 통해 접근을 감지하고 감지된 데이터는 DB로 전송되며, 필요한 정보를 추출하여 안전관리 모니터링 웹페이지를 통해 현장 관리사무소 및 안전관리자가 확인 및 사고 발생 유무를 감지하는 시스템으로 매년 증가하고 있는 건설 재해를 미연에 방지하여 인적 및 물적 자원의 손실을 최소화하고자 하였다[12].
대하여 살펴본다. 건설현장의 위험요소를 판별하는데 적합한 구성요소를 제안하고 전체 시스템 설계를 제안한다.
이는 건설기계를 사용하는 작업에서 작업자의 안전성 향상을 위한 방법으로, 건설기계 운전자와 주변 작업자 간의 작업 상황 정보를 공유하고 인지할 수 있는 개념을 제시하였다[17]. 그리고 해당 개념의 일부를 실현하고자 카메라를 이용한 인공지능 기반 영상 처리 기술을 활용하여 토공 작업에 접목 시켰다. 그중에서도 다짐 장비를 이용한 실험을 통해 YOLO-v3 기반의 영상처리 알고리즘으로 토공 작업 중에 주변 작업자 상황을 인지하고 위험 상황 여부를 판단할 수 있는 알고리즘을 제시하였다.
그리고 해당 개념의 일부를 실현하고자 카메라를 이용한 인공지능 기반 영상 처리 기술을 활용하여 토공 작업에 접목 시켰다. 그중에서도 다짐 장비를 이용한 실험을 통해 YOLO-v3 기반의 영상처리 알고리즘으로 토공 작업 중에 주변 작업자 상황을 인지하고 위험 상황 여부를 판단할 수 있는 알고리즘을 제시하였다.
먼저 관련 연구를 통하여 건설현장의 안전관리를 위한 방법들을 살펴보고, IT분야의 이미지 인식 기술에 대하여 살펴본다. 건설현장의 위험요소를 판별하는데 적합한 구성요소를 제안하고 전체 시스템 설계를 제안한다.
선진 외국의 사전 위험관리 활동 모니터링 및 국내・외 사전안전관리에 관한 제도의 비교ㆍ분석을 통해 문제점을 도출하고, 국내 건설사의 설문조사를 통하여 사전안전관리 활성화 방안을 제안하였다[8]. 그 내용은 다음과 같다.
재난 시 소방 구조 활동 중에 조난자에 대한 위치 정보 오류로 인해 순직하는 구조자들의 안전 문제등을 해결하기 위해 BIM건물 정보를 활용해 마이크로 드론의 자동항법 정보로 활용하고 센서와 비전을 활용해 센서 정보에 적용하는 마이크로 드론 개발을 진행하였다. 영상 정보에서 컴퓨터 비전기술을 활용하여 실내건축 공간에 대한 정보에서 재난 대비 소방 설비에 대한 위치 정보 및 속성 정보에 대해 컴퓨터 비전 라이브러리인 OpenCV와 DNN의 알고리즘과 구글에서 개발된 Tango SDK을 비교하는 모듈러 테스트 차이검증을 통해 마이크로 드론의 재난시 영상 분석 운영을 위한 알고리즘 계획 및 고찰을 진행하였다[15].
이르 통해 현장의 물리적 인프라를 개선할 수 있는 시스템을 제안하고 장비로 인한 안전사고를 예방하기 위하여 실시간으로 작업자와 장비의 위치를 측정하여 위험을 감지하고 장비 근처의 작업자와 장비 운영자에게 위험 경보를 전달하도록 하였다.
재난 시 소방 구조 활동 중에 조난자에 대한 위치 정보 오류로 인해 순직하는 구조자들의 안전 문제등을 해결하기 위해 BIM건물 정보를 활용해 마이크로 드론의 자동항법 정보로 활용하고 센서와 비전을 활용해 센서 정보에 적용하는 마이크로 드론 개발을 진행하였다. 영상 정보에서 컴퓨터 비전기술을 활용하여 실내건축 공간에 대한 정보에서 재난 대비 소방 설비에 대한 위치 정보 및 속성 정보에 대해 컴퓨터 비전 라이브러리인 OpenCV와 DNN의 알고리즘과 구글에서 개발된 Tango SDK을 비교하는 모듈러 테스트 차이검증을 통해 마이크로 드론의 재난시 영상 분석 운영을 위한 알고리즘 계획 및 고찰을 진행하였다[15].
카메라와 아람 기능을 갖는 무선 모듈 박스를 제안하고 이를 기반으로 하는 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 OpenCV를 기반으로 위험을 인지하고 위험에 노출된 박스에 알람을 발생하도록 하였다. 본 시스템은 유연성을 확보하면서도 효율적으로 운영될 수 있는 장점이 있다.
카메라와 아람 기능을 갖는 무선 모듈 박스를 제안하고 이를 기반으로 하는 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 OpenCV를 기반으로 위험을 인지하고 위험에 노출된 박스에 알람을 발생하도록 하였다.
건설 시공 중에 발생되는 각종 문제점들을 보완하기 위해 USN 기반의 시공 모니터링 시스템의 하나이다. 콘크리트 타설 과정 중 거푸집의 거동을 모니터링하기 위해 USN을 이용하여 무선으로 데이터를 수신하는 네트워크의 프로토타입을 구축하였다[13]. 데이터 분석을 통한 위험예측으로 사고를 미연에 방지하고자 하였다.
고정형으로 배치되는 카메라는 일반적인 방식으로 장착해도 될 것이다. 하지만 활동성을 가진 작업자와 건설장비에는 그림과 같은 무선 모듈 박스를 제안한다. 건설장비에 배치되는 경우는 작업자의 박스보다 그 크기가 더 크고 벨(Bell)이 제외 될 수 있을 것이다.

성능/효과

2.2절에서 살펴본 바와 같이 건설 현장에서 USN 기술을 사용하여 안전재해를 극복하려는 시도는 다양하다. 그러나 두 가지 문제점이 존재한다.
셋째, 관리감독 시스템의 개편을 위해 사업주 안전 활동의 적절성과 그 성과를 확인 및 평가하는 시스템적 방식으로 전환하고 적극적인 위험성평가 전문교육을 실시하여야 한다. 넷째, 사업주에게 일반예방원칙과 위험성평가 실시에 대한 의무 부여하고 발주기관의 사회적 책임 역할 강화 및 위험성평가 도입 의무화하여 사고발생시 위험성 평가 실시여부에 따른 가감제도를 통해 사고 발생에 따른 벌칙조항 개정하는 등의 산업안전보건법의 개정이 필요하다고 역설하였다.
첫째, 현행 사업수행 방식 개편을 통한 조기정착이 필요하다. 둘째, 노사협력적으로 해결하기 위한 제도적인 활동으로 법령상 위험성 평가원리가 이미 도입된 제도의 종합 검토 후 일원화된 위험성 평가제도 마련하여야 한다. 셋째, 관리감독 시스템의 개편을 위해 사업주 안전 활동의 적절성과 그 성과를 확인 및 평가하는 시스템적 방식으로 전환하고 적극적인 위험성평가 전문교육을 실시하여야 한다.
가지고 있다. 첫번째, 건설현장은 공정이 진행됨에 따라서 환경이 끊임없이 변한다. 두번째, 연속적으로 수행되는 공정간 상호 연계성을 가지고 있다.

후속연구

둘째, 노사협력적으로 해결하기 위한 제도적인 활동으로 법령상 위험성 평가원리가 이미 도입된 제도의 종합 검토 후 일원화된 위험성 평가제도 마련하여야 한다. 셋째, 관리감독 시스템의 개편을 위해 사업주 안전 활동의 적절성과 그 성과를 확인 및 평가하는 시스템적 방식으로 전환하고 적극적인 위험성평가 전문교육을 실시하여야 한다. 넷째, 사업주에게 일반예방원칙과 위험성평가 실시에 대한 의무 부여하고 발주기관의 사회적 책임 역할 강화 및 위험성평가 도입 의무화하여 사고발생시 위험성 평가 실시여부에 따른 가감제도를 통해 사고 발생에 따른 벌칙조항 개정하는 등의 산업안전보건법의 개정이 필요하다고 역설하였다.

참고문헌 (19)

KOSHA(Korea Occupational Safety and Health Agency), "2019 Industrial Accident Analysis," Korea Occupational Safety and Health Agency report, Jan. 2021.
D. Kim, "A Study on the Classification of Risk Factors for Image Recognition Technology Application in Construction," Master's thesis, Chung-Ang University Graduate School, 2019.
Y. Yun, K. Jeong, J. Kim, and S. Kim, "A study on the effect of reducing accidents at construction sites through the introduction of a specialized safety patrol management system (SPMS)," In Proc. Architectural Institute of Korea, vol. 35, no. 1, 2015, pp. 521-522.
N. Park, J. Seo, and Y. Kim, "Design of Construction Site Safety Management System based IT Technology," In Proc. Korea Institute of construction Engneering and Management Conf. National university students, Suwon, Korea, 2015.11. pp. 184-187.
G. Jeong, "A Study on the Actual Condition Analysis and Improvement Plan of Safety Management in Construction Sites," Master's thesis, Seoul National University of Science and Technology Graduate School, 2015.
Y. Kim, "A Study on thme Efficiency Plan of Safety Management in Apartment Construction Sppot," Master's thesis, Seoul Industrial University Graduate School, 2003.
J. Yun, "Improvement Measures of Safty & Health Education for Construction Disaster Reduction," Master's thesis, Hanbat National University Graduate School, 2016.
H. Kim, "Study on the Activation Plan of Preliminary Safety Management in the Construction Works," Master's thesis, Hanyang University Graduate School, 2010.
Y. Keon, "Development of Construction Safety Information System for Ensuring Safety," Master's thesis, Myongji University Graduate School, 2005.
H. Ryu and T. Kim, "Development of a safety accident prevention system for construction equipment utilizing IoT and RTLS technology," Journal of the Korea Convergence Society, vol. 10, no. 9, 2019, pp. 179-186.
S. Kim, C. Kang, and H. Ryu, "IoT-based Dangerous Zone Alarming System for Safety Management in Construction Sites," Journal of the Korea Convergence Society, vol. 10. no. 10, 2019. pp. 107-115.

원문보기 상세보기
S. Park, "UConstruction site safety management system development using USN," Master's thesis, Yeungnam University Graduate School, 2013.
B. Choi, "USN-based real-time monitoring system for construction safety," Master's thesis, Busan University Graduate School, 2009.
J. Lee, "AI image recognition technology trend," Journal of Telecommunications Technology Association, no. 187, 2020, pp. 44-51.
S. Jun, M. Kim and H. Jun Kim, "A Study on the Analysis of Architectural Spatial Information Using Visual Cognitive Process of Image Analysis Technology - Focus on disaster response information for micro drone," In Proc. Architectural Institute of Korea, vol. 37, no. 2, 2017, pp. 25-27.
S. Lee, "OpenCV-based Object Traking System," Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, vol. 6, no. 5, 2016. pp. 29-37.

상세보기
S. Shim and S. Choi, "Development on Identification Algorithm of Risk Situation around Construction Vehicle using YOLO-v3," Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 20, no. 7, 2019, pp. 622-629.

원문보기 상세보기
D. Yun, and M. Moon, "Development of Kid Height Measurement Application based on Image using Computer Vision," Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 16, no. 01, 2021, pp. 117-124.
C. Yoon, "The study of Authorized/Unauthorized Vehicle Recognition System using Image Recognition with Neural Network," Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 15 no. 2, 2020, pp. 299-306.

원문보기 상세보기

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증