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강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법과 이를 위한 시스템

  • 기술번호 : KST2021006749
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요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법과 이를 위한 시스템이 개시된다. 비전 카메라와 열화상 카메라를 이용하여 강구조물의 원하는 영역을 각각 촬영하여 다수의 실화상과 열화상을 획득한다. 열화상 촬영 시 그 원하는 영역을 가열한다. 동적 상태의 다수의 열화상과 다수의 실화상을 시공 통합 좌표 변환을 통해 정적 상태의 시공 통합 열화상과 실화상으로 각각 재구성한 다음, 그 두 화상을 정합하여 정합 이미지를 생성한다. 인공지능 기반 도막 열화 검출 모델에 정합 이미지를 입력하여 도막의 열화 영역을 검출하고, 도막 열화 분류 모델에 입력하여 도막 열화를 특성별로 분류한다. 도막 열화 영역의 크기를 정량화한다. 도막 두께 검사 알고리즘에 기초하여, 시공 통합 열화상으로부터 계측되는 열에너지를 분석하여 도막 두께를 검사한다. 도막 열화 검사 결과와 도막 두께 검사 결과를 종합적으로 평가하여 도막 등급을 산출한다. 강구조물에 관련된 부가 정보를 더 하여, 강구조물에 대한 상태평가 보고서를 자동으로 작성한다.
Int. CL G01N 25/72 (2006.01.01) G06T 7/00 (2017.01.01) G01N 21/88 (2006.01.01) G06N 3/08 (2006.01.01) G01B 11/06 (2006.01.01)
CPC
출원번호/일자 1020200132248 (2020.10.13)
출원인 한국과학기술원
등록번호/일자 10-2256181-0000 (2021.05.20)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20210527) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보 대한민국  |   1020190177318   |   2019.12.30
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2020.10.13)
심사청구항수 20

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대한민국 대전광역시 유성구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 손훈 대전광역시 유성구
2 황순규 대전광역시 유성구
3 김현진 대전광역시 유성구
4 임형진 대전광역시 유성구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 박영우 대한민국 서울특별시 강남구 논현로 ***, *층 **세기특허법률사무소 (역삼동, 세일빌딩)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국과학기술원 대전광역시 유성구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application		 2020.10.13 수리 (Accepted) 1-1-2020-1081558-93
2 [우선심사신청]심사청구서·우선심사신청서
 2020.10.21 수리 (Accepted) 1-1-2020-1112440-21
3 [우선심사신청]선행기술조사의뢰서
[Request for Preferential Examination] Request for Prior Art Search		 2020.10.23 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 [우선심사신청]선행기술조사보고서
[Request for Preferential Examination] Report of Prior Art Search		 2020.10.27 수리 (Accepted) 9-1-2020-0029830-28
5 의견제출통지서
Notification of reason for refusal		 2021.02.22 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2021-0150483-11
6 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment		 2021.02.23 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2021-0218519-03
7 등록결정서
Decision to grant		 2021.05.17 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2021-0389231-61
8 [명세서등 보정]보정서(심사관 직권보정)
 2021.05.25 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2021-5013622-39
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번호 청구항
1 1
도막이 도포된 검사대상 강구조물의 도막 상태를 검사하는 방법으로서, 비전 카메라를 이용하여 상기 강구조물의 표면의 원하는 영역을 촬영하여 다수의 실화상을 획득하는 단계;열원으로 상기 강구조물의 상기 원하는 영역을 가열하면서, 열화상 카메라를 이용하여 가열된 상기 강구조물의 표면의 상기 원하는 영역을 촬영하여 다수의 열화상을 획득하는 단계;동적 상태의 상기 다수의 열화상들과 상기 다수의 실화상들을 시간-공간 통합 좌표 변환 알고리즘에 따른 좌표 변환을 수행하여 정적 상태의 시간-공간 통합 열화상과 시간-공간 통합 실화상으로 각각 재구성하는 전처리 단계;상기 시간-공간 통합 실화상과 상기 시간-공간 통합 열화상을 정합하여 정합 이미지를 생성하는 단계;복수 개의 학습용 정합 이미지를 인공신경망을 기반으로 하여 미리 학습하여 구축된 인공지능 기반 도막 열화 검출 모델에 상기 정합 이미지를 입력하여 상기 강구조물에 도포된 도막의 열화를 검출하는 단계;검출된 도막 열화의 위치에 따라 정해지는 도막 열화 영역의 이미지를 도막 열화 분류 모델에 입력하여 상기 강구조물의 도막 열화를 특성별로 분류하는 단계;상기 도막 열화 영역의 이미지를 프로세싱하여 열화 영역의 크기를 정량화하는 단계;상기 도막 열화의 특성별 분류 결과와 정량화 결과를 종합하여 도막 열화 검사 결과를 생성하는 단계; 도막 두께 검사 알고리즘에 기초하여, 상기 시간-공간 통합 열화상으로부터 계측되는 열에너지를 분석하여 상기 강구조물의 도막 두께를 검사하는 단계; 및상기 도막의 열화 상태 검사 결과와 상기 도막의 두께 검사 결과를 소정의 도막 평가 기준에 기초하여 종합적으로 평가하여 도막 등급을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
2 2
제1항에 있어서, 상기 소정의 도막 평가 기준은 상기 강구조물 표면의 정상 상태의 이미지, 상기 강구조물의 부재 정보, 시방서, 강설 횟수 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
3 3
제1항에 있어서, 산출된 도막 등급과 상기 강구조물에 관련된 부가 정보를 종합하여 상기 강구조물에 대한 상태평가 보고서를 자동으로 작성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
4 4
제3항에 있어서, 상기 '상태평가 보고서를 자동으로 작성하는 단계'는 산출된 도막 등급과 상기 강구조물에 관련된 부가 정보를 입력 변수로 하여 강구조물의 내구성능을 평가하는 단계; 상기 강구조물에 대하여 안전성능 평가와 사용성능 평가를 수행하는 단계; 상기 강구조물의 내구성능 평가결과와, 상기 강구조물의 안전성능 평가 및 사용성능 평가 결과를 합산하여 상기 강구조물에 대한 종합 평가 점수 및 등급을 산정하는 단계; 및 소정의 보고서 작성 방법에 따라 상기 강구조물과 도막에 대한 종합 상태평가 보고서를 자동으로 작성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
5 5
제1 항에 있어서, 상기 도막 열화는 그 특성에 따라 부식, 박리, 체킹, 초킹으로 분류되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
6 6
제1항에 있어서, 상기 원하는 영역의 촬영은 상기 비전 카메라, 상기 열원, 상기 열화상 카메라가 무인 이동체에 함께 장착되어 상기 강구조물의 표면에 대하여 상대적인 이동을 하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
7 7
제1항에 있어서, 상기 정합 이미지를 생성하는 단계는, 상기 비전 카메라 및 상기 열화상 카메라를 이용하여 기준점들이 표시된 대상면을 촬영하여 그 대상면에 대한 실화상 및 열화상을 각각 획득하는 단계; 상기 열화상에 포함된 기준점을 기준으로, 상기 실화상에 포함된 기준점에 대하여 변환행렬을 구하는 단계; 상기 변환행렬을 이용하여 상기 강구조물 표면의 실화상을 변환하는 단계; 및 변환된 상기 강구조물 표면의 실화상을 상기 강구조물 표면의 열화상과 정합하여 상기 정합 이미지를 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
8 8
제7항에 있어서, 상기 변환행렬을 구하는 단계는, 상기 열화상과 상기 실화상 내에서 제1 및 제2 기준점들을 각각 탐지하는 단계; 탐지된 제1 및 제2 기준점들을 이용하여 상기 열화상과 상기 실화상의 왜곡을 각각 보정하는 단계; 왜곡이 보정된 열화상과 실화상 각각에서, 상기 제1 및 제2 기준점들 간의 거리를 이용하여 픽셀 비율을 각각 구하는 단계; 상기 열화상의 관심 영역에 대응하는 상기 실화상의 관심 영역을 절취하는 단계; 절취된 실화상의 관심 영역을 상기 픽셀 비율에 따라 축소하여 상기 열화상의 관심 영역과 동일한 픽셀 수를 가지도록 하는 단계; 열화상과 실화상 각각의 관심 영역에서 상기 제1 및 제2 기준점들을 재탐지하는 단계; 및 재탐지된 상기 제1 기준점들과 제2 기준점들을 고정점과 이동점으로 각각 설정하여, 상기 고정점을 기준으로 동일한 이동점에 대한 변환 행렬을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
9 9
제8항에 있어서, 상기 실화상의 관심 영역을 절취하는 단계는, 상기 열화상의 상기 제1 기준점들 각각으로부터 상기 열화상의 경계선까지의 픽셀 수들을 구하는 단계; 구해진 픽셀 수들과 상기 픽셀 비율을 이용하여, 상기 실화상 내에서 상기 제2 기준점들로부터 경계선들까지의 픽셀 수들을 산출하는 단계; 산출된 상기 제2 기준점들로부터 경계선들까지의 픽셀 수들을 이용하여 상기 실화상에서 상기 열화상의 관심 영역에 대응하는 경계선을 구하는 단계; 구해진 경계선으로 정의되는 실화상의 관심 영역만을 절취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
10 10
제1항에 있어서, 상기 열화 영역의 크기를 정량화하는 단계는, 첨예화 마스크를 이용해 이미지 색상을 포함하는 상기 정합 이미지의 특징을 강조하는 처리를 하는 단계; 특징의 강조 처리가 된 정합 이미지를 그레이스케일의 정합 이미지로 변환하는 단계; 그레이 스케일로 변환된 정합 이미지에 소정 크기의 평균값 필터를 적용하여 필터링하는 단계; 필터링 된 정합 이미지를 이진화 하여 각 픽셀이 열화 영역에 해당하는지 여부에 따라 0 또는 1의 값을 갖는 흑백 이미지를 생성하는 단계; 상기 흑백 이미지에서 열화 영역에 해당하는 픽셀 수를 합산하는 단계; 및 합산된 픽셀 수에 픽셀 해상도를 곱하여 열화 면적의 크기를 정량화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
11 11
제1항에 있어서, 상기 강구조물의 도막 두께를 검사하는 단계는, 열원의 열에너지를 상기 강구조물에 인가하기 전에 촬영된 시간-공간 통합 열화상을 상기 열원의 열에너지를 상기 강구조물에 인가한 상태에서 촬영된 시공 통합 열화상에서 빼주어 노이즈 열원에 의한 열화상 성분을 제거하는 단계; 및 노이즈 성분이 제거된 시간-공간 통합 열화상을 이용하여 푸리에 열전도식 L = Q/kAΔTt* 에 기반하여 상기 강구조물의 도막 두께를 계측하는 단계를 포함하며, 여기서 Q는 가열 후 반사되는 열에너지, ΔT는 가해진 열원에 의한 도막의 온도 증가분, k는 도막의 열전도도, L은 도막의 두께, 그리고 t*는 열에너지 파(thermal wave)의 전파시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 방법
12 12
도막이 도포된 검사대상 강구조물의 표면의 원하는 영역을 촬영하여 다수의 실화상을 획득하도록 구성된 비전 카메라;상기 강구조물에 열원을 조사하여 상기 강구조물을 가열시키도록 구성된 가진기; 상기 가진기에 의해 가열되는 상기 강구조물의 표면의 상기 원하는 영역을 다수의 열화상을 획득하도록 구성된 열화상 카메라; 상기 비전 카메라, 상기 열화상 카메라 및 상기 가진기를 탑재한 상태에서 상기 강구조물의 표면에 대하여 원하는 간격을 유지하면서 이동할 수 있는 움직임을 제공하도록 구성되어, 상기 비전 카메라와 상기 열화상 카메라가 상기 원하는 영역을 촬영할 수 있도록 해주는 무인 이동체와, 상기 무인 이동체의 움직임을 제어할 수 있도록 구성된 이동체 콘트롤러를 포함하는 이동부; 및컴퓨터 프로그램을 실행하여 상기 강구조물의 도막 상태를 검사하도록 구성된 제어부를 구비하고, 상기 컴퓨터 프로그램은,상기 비전 카메라와 상기 열화상 카메라가 각각 제공하는 동적 상태의 상기 다수의 열화상들과 다수의 실화상들을 시간-공간 통합 좌표 변환 알고리즘에 따른 좌표 변환을 수행하여 정적 상태의 시간-공간 통합 열화상과 시간-공간 통합 실화상으로 각각 재구성하는 전처리 기능;상기 시간-공간 통합 실화상과 상기 시간-공간 통합 열화상을 정합하여 정합 이미지를 생성하는 기능;복수 개의 학습용 정합 이미지를 인공신경망을 기반으로 하여 미리 학습하여 구축된 인공지능 기반 도막 열화 검출 모델에 상기 정합 이미지를 입력하여 상기 강구조물에 도포된 도막의 열화를 검출하는 기능;검출된 도막 열화의 위치에 따라 정해지는 도막 열화 영역의 이미지를 도막 열화 분류 모델에 입력하여 상기 강구조물의 도막 열화를 특성별로 분류하는 기능;상기 도막 열화 영역의 이미지를 프로세싱하여 열화 영역의 크기를 정량화하는 기능;상기 도막 열화의 특성별 분류 결과와 정량화 결과를 종합하여 도막 열화 검사 결과를 생성하는 기능; 도막 두께 검사 알고리즘에 기초하여, 상기 시간-공간 통합 열화상으로부터 계측되는 열에너지를 분석하여 상기 강구조물의 도막 두께를 검사하는 기능; 및상기 도막의 열화 상태 검사 결과와 상기 도막의 두께 검사 결과를 소정의 도막 평가 기준에 기초하여 종합적으로 평가하여 도막 등급을 산출하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 시스템
13 13
제12항에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램은 산출된 도막 등급과 상기 강구조물에 관련된 부가 정보를 종합하여 상기 강구조물에 대한 상태평가 보고서를 자동으로 작성하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 시스템
14 14
제 13항 있어서, 상기 '상태평가 보고서를 자동으로 작성하는 기능'은 산출된 도막 등급과 상기 강구조물에 관련된 부가 정보를 입력 변수로 하여 강구조물의 내구성능을 평가하는 기능; 상기 강구조물에 대하여 안전성능 평가와 사용성능 평가를 수행하는 기능; 상기 강구조물의 내구성능 평가결과와, 상기 강구조물의 안전성능 평가 및 사용성능 평가 결과를 합산하여 상기 강구조물에 대한 종합 평가 점수 및 등급을 산정하는 기능; 및 소정의 보고서 작성 방법에 따라 상기 강구조물과 도막에 대한 종합 상태평가 보고서를 자동으로 작성하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 시스템
15 15
제 12 항에 있어서, 상기 무인 이동체는 영구 자석으로 형성된 적어도 하나의 바퀴를 구비하여 그 영구자석 바퀴와 상기 강구조물 간에 작용하는 인력에 의해 상기 강구조물에 달라붙은 상태로 이동할 수 있도록 구성된 이동 로봇인 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 시스템
16 16
제12항에 있어서, 상기 '정합 이미지를 생성하는 기능'은, 상기 비전 카메라 및 상기 열화상 카메라가 기준점들이 표시된 대상면을 촬영하여 제공하는 실화상 및 열화상을 각각 수신하는 기능; 상기 열화상에 포함된 기준점을 기준으로, 상기 실화상에 포함된 기준점에 대하여 변환행렬을 구하는 기능; 상기 변환행렬을 이용하여 상기 강구조물 표면의 실화상을 변환하는 기능; 및 변환된 상기 강구조물 표면의 실화상을 상기 강구조물 표면의 열화상과 정합하여 상기 정합 이미지를 얻는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 시스템
17 17
제16항에 있어서, 상기 '변환행렬을 구하는 기능'은, 상기 열화상과 상기 실화상 내에서 제1 및 제2 기준점들을 각각 탐지하는 기능; 탐지된 제1 및 제2 기준점들을 이용하여 상기 열화상과 상기 실화상의 왜곡을 각각 보정하는 기능; 왜곡이 보정된 열화상과 실화상 각각에서, 상기 제1 및 제2 기준점들간의 거리를 이용하여 픽셀 비율을 각각 구하는 기능; 상기 열화상의 관심 영역에 대응하는 상기 실화상의 관심 영역을 절취하는 기능; 절취된 실화상의 관심 영역을 상기 픽셀 비율에 따라 축소하여 상기 열화상의 관심 영역과 동일한 픽셀 수를 가지도록 하는 기능; 열화상과 실화상 각각의 관심 영역에서 상기 제1 및 제2 기준점들을 재탐지하는 기능; 및 재탐지된 상기 제1 기준점들과 제2 기준점들을 고정점과 이동점으로 각각 설정하여, 상기 고정점을 기준으로 동일한 이동점에 대한 변환 행렬을 구하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 시스템
18 18
제12항에 있어서, 상기 '열화 영역의 크기를 정량화하는 기능'은, 첨예화 마스크를 이용해 이미지 색상을 포함하는 상기 정합 이미지의 특징을 강조하는 처리를 하는 기능; 특징의 강조 처리가 된 정합 이미지를 그레이스케일의 정합 이미지로 변환하는 기능; 그레이 스케일로 변환된 정합 이미지에 소정 크기의 평균값 필터를 적용하여 필터링하는 기능; 필터링 된 정합 이미지를 이진화 하여 각 픽셀이 열화 영역에 해당하는지 여부에 따라 0 또는 1의 값을 갖는 흑백 이미지를 생성하는 기능; 상기 흑백 이미지에서 열화 영역에 해당하는 픽셀 수를 합산하는 기능; 및 합산된 픽셀 수에 픽셀 해상도를 곱하여 열화 면적의 크기를 정량화하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 시스템
19 19
제12항에 있어서, 상기 '강구조물의 도막 두께를 검사하는 기능'은, 열원의 열에너지를 상기 강구조물에 인가하기 전에 촬영된 시간-공간 통합 열화상을 상기 열원의 열에너지를 상기 강구조물에 인가한 상태에서 촬영된 시공 통합 열화상에서 빼주어 노이즈 열원에 의한 열화상 성분을 제거하는 기능; 및 노이즈 성분이 제거된 시간-공간 통합 열화상을 이용하여 푸리에 열전도식 L = Q/kAΔTt* 에 기반하여 상기 강구조물의 도막 두께를 계측하는 기능을 포함하며, 여기서 Q는 가열 후 반사되는 열에너지, ΔT는 가해진 열원에 의한 도막의 온도 증가분, k는 도막의 열전도도, L은 도막의 두께, 그리고 t*는 열에너지 파(thermal wave)의 전파시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 시스템
20 20
제12항에 있어서, 상기 제어부가 제공하는 영상을 표시하는 디스플레이; 및 상기 무인 이동체에 탑재되어 상기 무인 이동체가 주행할 영역을 촬영하여 상기 제어부에 실시간으로 제공하여 상기 디스플레이에 표시될 수 있도록 하는 주행확인용 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강구조물의 도막 상태 검사 및 평가 시스템
지정국 정보가 없습니다
패밀리정보가 없습니다
순번, 연구부처, 주관기관, 연구사업, 연구과제의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 국가R&D 연구정보 정보 표입니다.
순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 국토교통부 국토교통기술촉진연구사업 (EZBARO)강구조물 도막 상태 실시간 평가 를 위한 인공지능 기반 열화상/비전 검사 로봇 개발(2019)