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굴삭기 상부에 구비되는 카메라 및 상기 카메라를 통해 촬영된 버켓 영상을 분석하여 토사물의 부피를 산출하는 제어부로 이루어지는 토사물 체적 산출 장치를 통하여, 버켓 내 토사물의 부피를 산출하는 방법에 있어서,버켓이 촬영된 이미지 내에서 토사물의 기하학적 구조를 파악하기 위한 특징점을 추출하는 단계;상기 추출된 특징점들의 기하학적 관계를 통해 토사물의 적하상태를 분류하는 단계; 버켓이 촬영된 이미지 내에서 카메라 중심선에 따른 버켓의 회전각도를 산출하는 단계; 및분류된 토사물의 적하상태에 따라, 상기 산출된 버켓의 회전 각도를 미리 설정된 각각의 체적 산출 방식에 적용하여, 버켓 내 위치하는 토사물의 체적을 산출하는 단계;를 포함하여 구성되되,상기 토사물의 체적을 산출하는 단계에서는,버켓의 내부 형상을 반원기둥의 형상으로 모사하고, 버켓 상면에서 톱니 끝단까지의 토사물 적하영역은 삼각기둥의 형상으로 모사하여,단일 카메라를 통한 영상만으로 각각의 개별 굴삭 작업에서 굴삭기 버켓에 적하되어 운반되는 토공량을 실시간으로 산출하여 제공하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 1항에 있어서,상기 버켓이 촬영된 이미지 내에서 토사물의 기하학적 구조를 파악하기 위한 특징점을 추출하는 단계에서는,버켓영역의 가로, 세로 각 모서리 특징점(P1, P2, P4, P5)과, 버켓 톱니 끝단의 특징점(P3, P6)을 추출하고,상기 추출된 특징점(P1~P6)들을 통해 버켓영역 윗 선분의 중점(P1과 P2의 중점)인 V1과 아래 선분의 중점(P3와 P6의 중점)인 V2를 생성하며,토사물 영역의 상부 특징점(P7, P8)을 생성하여, 토사물 영역의 상부와 버켓간의 경계선()의 중점인 U를 추출하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 3항에 있어서,상기 버켓이 촬영된 이미지 내에서 카메라 중심선에 따른 버켓의 회전각도를 산출하는 단계에서는,하기의 [수학식 9]를 통해 카메라 중심선에 따른 버켓의 회전각도()를 산출하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 4항에 있어서,상기 추출된 특징점들의 기하학적 관계를 통해 토사물의 적하상태를 분류하는 단계에서는,버켓에 토사가 꽉 찬 상태인 정적상태(正積, struck), 버켓에 토사가 적게 쌓인 상태인 미적상태(未積, under-struck) 또는 버켓에 토사가 과하게 쌓인 상태인 과적상태(過積, heaped)로 분류하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 5항에 있어서,상기 추출된 특징점들의 기하학적 관계를 통해 토사물의 체적을 분류하는 단계에서, 미적상태(未積, under-struck)로 분류되는 경우,이를 다시 버켓 내에 쌓인 토사의 높이가 버켓 상면과 버켓 톱니가 직각으로 만나는 접점을 지나는 수평선인 제1기준선보다 작은 상태인 제1미적상태(under-struck 1), 상기 버켓 내에 쌓인 토사의 높이가 제1기준선보다 높고 버켓 상면의 중심점을 지나는 수평선인 제2기준선보다 작은 상태인 제2미적상태(under-struck 2), 또는상기 버켓 내에 쌓인 높이가 제2기준선보다 높고 정적상태보다 작은 상태인 제3미적상태(under-struck 3)로 분류하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 5항에 있어서,상기 토사물 영역의 상부와 버켓간의 경계선()의 중점인 U가 버켓영역 윗 선분의 중점(P1과 P2의 중점)인 V1과 일치하고, 토사물 이미지 영역 내에 별도의 꼭지점이 존재하지 않는 경우, 해당 버켓의 적하상태를 버켓에 토사가 꽉찬 상태인 정적상태(struck)로 분류하여,반원기둥으로 모사된 버켓의 내부체적과 삼각기둥 형식으로 모사된 버켓 상면에서 톱니 끝단까지의 토사물 적하영역의 부피를 합산하여 버켓 내 토사의 체적 산출을 수행하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 6항에 있어서,상기 토사물 영역의 상부와 버켓간의 경계선()의 중점인 U가 버켓영역의 윗 선분의 중점(P1과 P2의 중점)인 V1보다 작을 경우, 해당 버켓의 적하상태를 버켓에 토사가 정적상태보다 미달된 미적상태(under-struck)로 분류하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 8항에 있어서,상기 버켓의 적하상태가 미적상태(under-struck 상태)로 분류된 경우, 하기의 [수학식 10]을 통해 버켓 톱니 끝단에서 토사물이 존재하는 곳까지의 수직높이인 h와, 버켓 상면 중심점부터 버켓 톱니 끝단까지의 수직높이인 을 산출하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 9항에 있어서,상기 산출된 h가 의 두배 길이보다 크거나 같을 경우, 버켓의 적하상태를 제1미적상태(under-struck 1)로 분류하고,버켓의 상면 중심점부터 버켓 하부까지의 부채꼴 형상에서 토사물이 존재하지 않는 영역인 버켓의 상면 중심점부터 현재 토사물이 존재하는 높이까지의 이등변 삼각형의 부피를 뺀 형상으로 모사함으로써 버켓 내 토사의 체적 산출을 수행하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 9항에 있어서,상기 산출된 h가 보다는 크고 의 두배 길이보다 작을 경우, 버켓의 적하상태를 제2미적상태(under-struck 2)로 분류하고,버켓의 반원기둥 부피에서 버켓 상면의 중심점을 기준으로 토사물이 존재하지 않는 영역인 좌측의 부채꼴과 중심점 하측의 삼각형 면적을 빼고, 추가로 토사물이 존재하는 영역인 우측의 직각삼각형 부피를 더한 형상으로 모사함으로써 버켓 내 토사의 체적 산출을 수행하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 9항에 있어서,상기 산출된 h가 보다 작을 경우, 버켓의 적하상태를 제3미적상태(under-struck 3)로 분류하고,버켓의 반원기둥 부피에서 버켓 상면의 중심점을 기준으로 토사물이 존재하지 않는 영역인 상부의 부채꼴 면적을 뺀 후, 버켓 상면의 중심점을 기준으로 추가로 토사물이 존재하는 영역인 좌측의 삼각형과 우측의 삼각형 부피를 더한 형상으로 단순화하여 모사함으로써 버켓 내 토사의 체적 산출을 수행하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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제 5항에 있어서,상기 토사물 영역의 상부와 버켓간의 경계선()의 중점인 U가 버켓영역의 윗 선분의 중점(P1과 P2의 중점)인 V1보다 크거나, 또는 U가 버켓영역의 윗 선분의 중점(P1과 P2의 중점)인 V1과 같지만, 토사물 이미지 내부에 별도의 꼭지점이 존재하는 경우, 해당 버켓의 적하상태를 버켓에 토사가 과하게 쌓인 상태인 과적상태(Heaped)로 분류하고,버켓 내 토사물이 꽉 찬 상태 위에 사각뿔 형상의 토사물이 쌓여진 형태로 모사하며,버켓의 반원기둥과 삼각기둥의 부피를 더하고, 그 위에 쌓여진 사각뿔형태의 토사물의 부피를 합산하여 버켓 내 토사의 체적 산출을 수행하는 것을 특징으로 하는 단일 카메라 기반 굴삭기 버켓 내 토사물 체적 산출 방법
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