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임의의 위치에서 사용 가능한 영상 기반 변위 계측 시스템

Vision-Based Displacement Measurement System Operable at Arbitrary Positions

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주제분류안전공학

초록

본 연구에서는 카메라의 위치에 상관없이 정확하게 구조물의 변위를 측정할 수 있는 영상 기반 변위 계측 시스템을 제안하였다. 기존의영상 기반 변위 계측 시스템은 카메라의 각도에 따라 오차를 유발하며, 그에 따라 대형 구조물에서 적용성에 제한되는 단점이 존재하였다. 본 시스템은 네 개의 점이 그려진 측정판을 변위를 측정하고자 하는 구조물의 위치에 부착하여 카메라로 촬영한 뒤 영상을 해석하여 변위를 얻는다. 측정판과 카메라의 각도에 무관하게 구조물의 변위를 얻기 위하여, 이미지 좌표계와 세계 좌표계 상의 두 평면간의 대응관계를표현하는 평면 호모그래피 기법을 활용하였다. 성능 검증을 위하여 소형 구조물을 이용한 실내실험을 수행하였으며, 어떠한 각도에서 촬영하더라도 실제 변위를 정확하게 측정할 수 있음을 보였다.

Abstract

In this study, a vision-based displacement measurement system is developed to accurately measure the displacement of astructure with locating the camera at arbitrary position. The previous vision-based system brings error when the optical axis of acamera has an angle with the measured structure, which limits the applicability at large structures. The developed system measuresdisplacement by processing the images of a target plate that is attached on the measured position of a structure. To measuredisplacement regardless of the angle between the optical axis of the camera and the target plate, planar homography is employedto match two planes in image and world coordinate systems. To validate the performance of the present system, a laboratory testis carried out using a small 2-story shear building model. The result shows that the present system measures accurate displacementof the structure even with a camera significantly angled with the target plate.

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