초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 연구는 차세대 영상처리 기술 중 하나인 공간 내 위상 정보 기반 모션 증폭(Motion amplification) 영상처리 기술을 진동 해석 분야에 적용하고, 기존 기술 대비 효율적이고 효과적인 구조물 진동 특성 파악, 진단, 및 결함 탐지가 가능한 핵심 기술 개발을 목표로 한다.

◼ 전체 내용
현재 영상 처리 분야에서 관심을 받는 모션증폭 기술은 고성능의 카메라 장비를 요구하지 않고도 미세한 움직임을 높은 정확도로 관찰할 수 있다는 장점을 지닌다. 해당 위상

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
본 연구는 차세대 영상처리 기술 중 하나인 공간 내 위상 정보 기반 모션 증폭(Motion amplification) 영상처리 기술을 진동 해석 분야에 적용하고, 기존 기술 대비 효율적이고 효과적인 구조물 진동 특성 파악, 진단, 및 결함 탐지가 가능한 핵심 기술 개발을 목표로 한다.

◼ 전체 내용
현재 영상 처리 분야에서 관심을 받는 모션증폭 기술은 고성능의 카메라 장비를 요구하지 않고도 미세한 움직임을 높은 정확도로 관찰할 수 있다는 장점을 지닌다. 해당 위상기반의 영상 처리 기술은 현재 전기, 전자 및 의학 분야에 다양하게 응용되고 있으며, 최근에서야 진동해석 분야에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만, 단순구조물에 국한되어 연구가 진행되고 있으며, 분석 알고리즘 개발등이 필요한 상황이다. 따라서 모션증폭 영상기술의 실제 구조물에 적용을 통한 체계적인 진동특성 파악 및 결함탐지 응용 등을 위해 다음과 같은 과정을 통해 연구를 수행한다.
1차년도에는 공간 내 위상정보 조정을 통해 촬영된 영상에서 모션을 증폭한 후, 구조물 모션에 해당하는 신호를 획득하고, 획득된 신호에 다양한 모달해석 기법을 적용하여 대상 구조물에 대한 진동특성을 파악하는 기술을 개발한다. 2차년도에는 실제 구조물 적용을 고려한 다양한 외부요인 보정기술을 개발하여 정확도를 향상하고 3차년도에는 증폭된 모션 신호 및 진동특성을 통한 구조물의 결함탐지 알고리즘 개발을 수행한다. 구조물 운용 시 발생 가능한 표면 결함과 공장 내 프레스 성형과정의 결함 탐지 알고리즘 또한 개발한다. 4차년도에는 개발 기술들을 실험 구조물에 적용하여 검증하고, 각 세부기술의 통합알고리즘 개발, 최적화 및 가속화를 수행한다.

□ 연구개발성과
·모션증폭 기술에 기반하여 구조물 이미지 내 임의의 픽셀에서 변위 추정을 하고, 변위 추정에 발생하는 비선형성 문제에 대해 정의와 이를 해결하는 방법에 대해 제안하여 카메라 기반의 변위 추정 기술의 정확도를 크게 향상시킴.
·영상 처리를 통해 구조물 운용 시 발생할 수 있는 구조물 표면 크랙 탐지 알고리즘 개발에 공헌함
·연구의 독창성과 우수성을 인정받아 SCI 8건 (JCR 상위 3% 이상 3건 포함), 8건의 KCI 논문 게재, 7건의 특허 출원 및 등록 성과를 달성함

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
본 연구에서 개발된 모션 증폭 기술은 영상촬영을 통해 정확한 미세 진동 측정이 가능하고, 이를 통해 구조물의 결함탐지와 건전성 모니터링에 적용할 수 있는 신뢰성 높은 기술이다. 이 기술은 저렴한 영상촬영 장비만으로도 검사 시스템을 간편화 할 수 있으며, 다양한 분야에서 유용하게 활용될 수 있다. 특히, 이 기술은 분해능과 해상도의 한계를 극복하여 미세한 신호 변화를 측정할 수 있어서 후속 연구에 큰 기대를 받고 있다.
또한, 개발된 기술은 산업 전반에서 신뢰성을 높일 수 있는 기술로써 응용 가능성이 높다.본 과제 개발 내용으로 ㈜포스코와 3건의 기술확산 성과가 있었으며 한국전력공사와 "이미지 모션증폭 기반 발전설비 구조물 결함탐지 자동화기법 개발" 국가연구개발사업을 진행하는 등 실제 산업적으로 많은 관심을 받는 주제다. 최적화 연구, 딥러닝 기반 차세대 구조 건전성 모니터링 연구와 같은 후속연구를 진행하여 기술 경쟁력을 제고시킬 필요가 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 과제 개요 ... 4
• 2) 연구 개발 목표 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 1차년도(2019) ... 6
• 2) 2차년도(2020) ... 10
• 3) 3차년도(2021) ... 14
• 4) 4차년도(2022) ... 17
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 20
• 1) 연구수행 결과 ... 20
• 2) 목표 달성 수준 ... 31
• 3) 목표 미달 시 원인 분석 ... 31
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 31
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 32
• 6. 참고문헌 ... 32
• 끝페이지 ... 33