초록

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차량이 도로를 달리는데 있어서 절대적으로 꼭 필요한 타이어의 기능으로는 자동차의 하중을 지탱하고 자동차의 방향 전환 유지와, 노면 충격을 흡수 완화하며, 엔진의 구동력과 브레이킹 시 제동력을 노면에 전달하는 등의 기능이 있다. 이런 기능을 수행함에 있어 타이어의 상태는 안전과 직결된다고 볼 수 있다. 주행 중 운전자가 아무리 운전을 잘한다고 하더라도 타이어의 불량으로 인한 사고를 방지할 수는 없다. 자동차의 주행 안정성을 위한 타이어의 문제 중 타이어의 편마모는 운전자의 운전습관과 휠 얼라이먼트의 이상 등으로 타이어의 특정 부위가 마모되는 증상을 일컫는데, 현재까지 점검 방법으로는 정비사가 타이어를 눈과 손으로 점검하여 판단하고 있어서 점검하는 기준이 주관적이며, 정확하게 검증할 수 없는 것이 현실이다. 이에 본 논문에서는 현실의 애매모호한 주관적인 검증기준의 단점을 보완하고자 타이어의 실제 이미지를 디지털 영상처리 기법을 사용하여 각 타이어의 마모 정도를 체크하여 편마모를 객관적으로 점검할 수 있는 시스템을 설계하고자 한다.

차량이 도로를 달리는데 있어서 절대적으로 꼭 필요한 타이어의 기능으로는 자동차의 하중을 지탱하고 자동차의 방향 전환 유지와, 노면 충격을 흡수 완화하며, 엔진의 구동력과 브레이킹 시 제동력을 노면에 전달하는 등의 기능이 있다. 이런 기능을 수행함에 있어 타이어의 상태는 안전과 직결된다고 볼 수 있다. 주행 중 운전자가 아무리 운전을 잘한다고 하더라도 타이어의 불량으로 인한 사고를 방지할 수는 없다. 자동차의 주행 안정성을 위한 타이어의 문제 중 타이어의 편마모는 운전자의 운전습관과 휠 얼라이먼트의 이상 등으로 타이어의 특정 부위가 마모되는 증상을 일컫는데, 현재까지 점검 방법으로는 정비사가 타이어를 눈과 손으로 점검하여 판단하고 있어서 점검하는 기준이 주관적이며, 정확하게 검증할 수 없는 것이 현실이다. 이에 본 논문에서는 현실의 애매모호한 주관적인 검증기준의 단점을 보완하고자 타이어의 실제 이미지를 디지털 영상처리 기법을 사용하여 각 타이어의 마모 정도를 체크하여 편마모를 객관적으로 점검할 수 있는 시스템을 설계하고자 한다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 첫 번째는 Smoothing 단계로 노이즈 제거를 위한 스무딩(blur) 작업이다. 본 논문에서는 가우시안 필터를 이용하게 될 것이다. 두 번째는 Finding Gradients 단계로 경사(미분)값을 통하여 Edge를 찾는 단계이다.
• 본 논문에서는 타이어 이상마모 중 편마모를 점검하기 위해 디지털 영상처리 기법을 이용하여 자동차 타이어 편마모 이상마모 체크 시스템 설계하였다.
• 그러나 이러한 시스템을 구현하려면 모든 자동차의 타이어에 관련 데이터를 제공받아 처리해야 하는 문제점이 발생 한다. 이에 본 논문에서는 한 가지 타이어를 샘플로 하여 연구 분석할 것이다. 또한 타이어의 트레드 홈의 깊이를 디지털 영상처리의 추출 값으로 편마모를 체크해야 하는데 편마모 정도에 따른 이미지를 3가지 정도 Source Image로 먼저 값을 분석하여 비교분석 할 것이다.
• 이에 본 논문에서는 현실의 애매모호한 주관적인 검증기준의 단점을 보완하고자 타이어의 실제 이미지를 디지털 영상처리 기법을 사용하여 각 타이어의 마모 정도를 체크하여 편마모를 객관적으로 점검할 수 있는 시스템을 설계 하고자 한다.

제안 방법

• 본 논문에서 사용된 디지털 영상처리 알고리즘은 타이어의 편마모의 정도를 정확하게 체크하기 위한 알고리즘으로서 앞서 언급한 Canny Edge Detection 알고리즘을 사용한다.[8] 본 설계에서는 기본적인 Canny Edge 알고리즘에 이미지의 선명 하게 하는 회선기법을 추가시켜 결과 이미지를 분석한다. 운전자가 전송한 타이어 4바퀴의 이미지를 Input Image로 하여 각 단계인 Smoothing → Finding Gradients → Non-Maximum Suppression → Double Thresholding → Hysteresis 순으로 윤곽선을 검출하여 Output Image를 검출하는 과정이다.
• 이 영상을 이진화 처리하여 나온 추출 값으로 각 타이어 이미지 추출 값들을 비교분석한다. 또한 편마모 정도를 판정하기 위해 편마모 Source Image와 각각 비교분석하여 편마모 판정 후 수집된 정보는 DB에 저장하고 판정결과를 사용자에게 통보한다.
• Canny Edge 추출의 Output Image가 추출되면 이 영상에 회선기법을 처리하여 더 선명한 영상을 추출한다. 이 영상을 이진화 처리하여 나온 추출 값으로 각 타이어 이미지 추출 값들을 비교분석한다. 또한 편마모 정도를 판정하기 위해 편마모 Source Image와 각각 비교분석하여 편마모 판정 후 수집된 정보는 DB에 저장하고 판정결과를 사용자에게 통보한다.
• 전체적인 시스템 구성은 운전자가 컴퓨터 or 핸드폰을 통해 카메라로 찍은 타이어 4바퀴의 이미지를 서버로 전송하게 되면 전송받은 이미지를 디지털 영상처리 기법을 사용하여 각각의 이미지 들을 처리하고 이 데이터들을 비교 분석하여 편마모도의 측정값을 판별하여 다시 운전자에게 전송해 주는 단계로 구성된다.

이론/모형

• 본 논문에서 사용된 디지털 영상처리 알고리즘은 타이어의 편마모의 정도를 정확하게 체크하기 위한 알고리즘으로서 앞서 언급한 Canny Edge Detection 알고리즘을 사용한다.[8] 본 설계에서는 기본적인 Canny Edge 알고리즘에 이미지의 선명 하게 하는 회선기법을 추가시켜 결과 이미지를 분석한다.

성능/효과

• 두 번째로, 동전으로 확인하는 방법은 백 원짜리 동전의 이순신 장군 그림을 거꾸로 하고 트레드 홈에 꼽았을 때 모자가 2/3이상 보이게 되면 타이어가 마모되었다는 뜻이므로 바로 교체해야 된다. 세 번째로는 타이어 마모 게이지로 타이어의 홈 깊이를 측정하여 타이어의 수명을 확인할 수 있다.
• 본 논문에서의 타이어의 실제 이미지를 디지털 영상처리 기법을 사용한 편마모 체크 시스템의 설계는 크게 타이어의 마모도를 측정하기 위한 영상처리 알고리즘 및 데이터 저장을 위한 통합관리서버 그리고 운전자에게 보여줄 수 있는 알림 매체로 나뉠 수 있다. [그림 5]

후속연구

• 추후과제로는 본 논문에서 설계한 시스템을 적용 하여 모든 자동차의 타이어에 관련 데이터를 조사 하여 더욱 더 완벽한 시스템을 구축 할 것이 남아있다.

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이 논문을 인용한 문헌

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