KCI등재
특징점 추출 기법에 따른 구조물 동적 변위 측정 성능에 관한 연구 = Comparative Study on Feature Extraction Schemes for Feature-based Structural Displacement Measurement
저자
공준호 (한국건설기술연구원)
발행기관
학술지명
한국구조물진단유지관리공학회 논문집(Journal of The Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection)
권호사항
발행연도
2024
작성언어
Korean
주제어
등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
수록면
74-82(9쪽)
DOI식별코드
제공처
본 연구는 특징점 기반 변위 계측 알고리즘에서 환경 변화 및 타겟의 종류에 따라 특징점 검출 성능을 비교 분석하였고, 특징점 검출알고리즘에 따른 변위 측정정확도를 비교 분석하기 위해 진행되었다. 성능 평가를 위해 3층 전단 구조물을 설계하였으며, FHD(1920×1080)급카메라를 활용하여 구조물의 변위 응답을 기록하였다. 촬영거리 증가와 조도 변화에 따른 성능분석을 위해 최초 촬영거리를 10m로 설정하여10m씩 멀어지면서 최대 40m까지 실험을 수행하였으며, 두 가지 조도 환경(450lux와 120lux)을 조성하였다. 구조물에 설치된 인공 타겟과 자연 타겟(볼트연결부 및 슬래브 단면적)을 관심영역으로 설정하여 Shi-Tomasi corner, SURF, BRISK 및 KAZE 특징점 검출 알고리즘으로 특징점을 검출하였다. 특징점 검출 성능분석 결과 Shi-Tomasi corner와 KAZE 알고리즘이 타겟 종류, 조도변화 및 촬영거리 증가에 강건한 것으로보여줬으며, 두 알고리즘을 활용한 변위 측정정확도도 가장 높은 것으로 나타났다. 하지만 자연 타겟 활용시 변위 측정정확도는 인공 타겟의경우보다 낮아지는 것을 보여주며, 밝기 대비가 가장 낮은 슬래브 단면적을 타겟으로 활용시 비전센서 운용거리가 20m로 적용 한계성을 보여줬다. 이는 촬영거리 증가에 따라 자연 타겟의 해상도가 저하되어 특징점을 추출에 한계성을 나타냈다.
더보기In this study, feature point detection and displacement measurement performance depending on feature extraction algorithms were compared and analyzed according to environmental changes and target types in the feature point-based displacement measurement algorithm. A three-story frame structure was designed for performance evaluation, and the displacement response of the structure was digitized into FHD (1920×1080) resolution. For performance analysis, the initial measurement distance was set to 10m, and increased up to 40m with an increment of 10m. During the experiments, illuminance was fixed to 450lux or 120lux. The artificial and natural targets mounted on the structure were set as regions of interest and used for feature point detection. Various feature detection algorithms were implemented for performance comparisons. As a result of the feature point detection performance analysis, the Shi-Tomasi corner and KAZE algorithm were found that they were robust to the target type, illuminance change, and increase in measurement distance. The displacement measurement accuracy using those two algorithms was also the highest. However, when using natural targets, the displacement measurement accuracy is lower than that of artificial targets. This indicated the limitation in extracting feature points as the resolution of the natural target decreased as the measurement distance increased.
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