DDVS 기법을 활용한 일반 구조용 탄소강관 및 강재 파이프 서포트 영상기반 변위계측

설동현,김홍진,신승훈,김구연,신경재 대한건축학회지회연합회 2019 대한건축학회연합논문집 Vol.21 No.1

Applicability of vision-based dynamic displacement measurement system was evaluated to measure displacement caused by buckling under load on pipe. In order to analyze the accuracy according to the height of pipes, the height of carbon steel tubes for general structural purposes and Steel pipe supports is set to 0.5m from 2m to 4m. Dynamic Displacement Vision System (DDVS) method is used for vision-based displacement measurement and ROI (Region Of Interest) is set to track to solve the problem that the target deviates from ROI when displacement occurs. The displacement obtained by DDVS method is compared with the displacement measurement results of LVDT (The Linear Variable Differential Transformer) which is the contact displacement sensor. In addition, the displacement obtained by DDVS method is combined with load data from the data logger to form load-displacement relationship. The load-displacement relationship is compared with load-displacement relationship by obtained LVDT. The square of the correlation coefficient (R^2) was used as the method of analyzing the error, and there is very little error regardless of the height of error. 본 연구에서는 파이프에 하중 재하 시 좌굴에 의해 발생하는 변위를 계측하기 위해 영상기반 변위계측 시스템의 적용성을 평가하였다. 하중 재하 방식으로는 UTM에서 액추에이터의 변위를 일정시간 간격으로 조절하여 하중을 가하는 방식을 사용하였으며, 높이에 따른 정확도 비교 분석을 위해, 일반 구조용 탄소 강관과 강재 파이프 서포트의 높이를 2m부터 4m까지 0.5m 간격으로 설정하였다. 영상기반 변위계측을 위해 DDVS (Dynamic Displacement Vision System) 기법을 활용하였으며, 변위 발생 시 타겟이 ROI (Region Of Interest)를 벗어나는 문제를 해결하기 위해 ROI를 추적하도록 설정하였다. 영상기반 변위계측 결과는 기존의 접촉식 센서인 LVDT (The Linear Variable Differential Transformer)의 변위계측 결과를 비교하여 그 오차를 분석하였다. 또한 영상기반 계측변위는 데이터로거로부터 수집된 하중으로부터 하중-변위 관계 데이터를 형성하여 LVDT로부터 수집된 하중-변위 데이터와 비교하여 오차를 분석하였다. DDVS 오차를 분석하는 방법으로 상관계수의 제곱 값 (R^2)을 적용하였으며, 모든 높이에서 상관계수의 제곱 값 (R^2)이 1에 가까워 오차가 매우 적게 발생하였다.

콘크리트 균열 탐지를 위한 딥 러닝 기반 CNN 모델 비교

설동현(Seol, Dong-Hyeon),오지훈(Oh, Ji-Hoon),김홍진(Kim, Hong-Jin) 대한건축학회 2020 大韓建築學會論文集 : 構造系 Vol.36 No.3

The purpose of this study is to compare the models of Deep Learning-based Convolution Neural Network(CNN) for concrete crack detection. The comparison models are AlexNet, GoogLeNet, VGG16, VGG19, ResNet-18, ResNet-50, ResNet-101, and SqueezeNet which won ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge(ILSVRC). To train, validate and test these models, we constructed 3000 training data and 12000 validation data with 256×256 pixel resolution consisting of cracked and non-cracked images, and constructed 5 test data with 4160×3120 pixel resolution consisting of concrete images with crack. In order to increase the efficiency of the training, transfer learning was performed by taking the weight from the pre-trained network supported by MATLAB. From the trained network, the validation data is classified into crack image and non-crack image, yielding True Positive (TP), True Negative (TN), False Positive (FP), False Negative (FN), and 6 performance indicators, False Negative Rate (FNR), False Positive Rate (FPR), Error Rate, Recall, Precision, Accuracy were calculated. The test image was scanned twice with a sliding window of 256×256 pixel resolution to classify the cracks, resulting in a crack map. From the comparison of the performance indicators and the crack map, it was concluded that VGG16 and VGG19 were the most suitable for detecting concrete cracks.

비대칭 단면을 가지는 매입형 합성기둥의 압축-휨 강도 평가에 대한 실무적 접근 방법

김경태,설동현,김종호 대한건축학회 2023 대한건축학회논문집 Vol.39 No.4

In the process of embedding a steel column in an excavated hole during the top-down construction, it often occurs that the geometric centerof the encased column and the center of the steel core is misaligned. In the case of an asymmetric composite section where the steel is notin the center, the compression-bending strength is different due to the effect of eccentricity, but there is not much data that engineers canrefer to. Based on the design formulae for symmetric composite sections provided in the current KSSC Composite Structural Manual, in orderto reflect the effect of asymmetric sections, this paper proposes to add points approximating the P-M interaction diagram and providesformulae for the axial forces and moments of each point. For verification, the error rate was reviewed for 200 cases of sections that dependon the amount of steel, column size, material strength, and eccentricity. As a result of examining the error, it was found that theunconservative error decreased as the eccentricity increased. This tendency can also be confirmed in the P-M interaction curve according tothe eccentricity of the example cross section. 탑다운 시공시 철골기둥을 매설하는 과정에서 합성기둥의 기하학적 중심과 철골 중심이 어긋나는 비대칭 합 성단면으로 시공된 경우, 편심의 영향을 고려하여 압축 휨강도를 다르게 고려해야 한다. 본 논문에서는 한 국강구조학회 합성구조매뉴얼에 제시된 대칭 합성단면의 설계식을 바탕으로 비대칭단면의 영향을 반영하기 위해 P-M 상호 곡선의 근사점을 추가하는 방안을 제안하고 각 축력과 모멘트에 대한 식을 제공한다. 검증 을 위해 편심 0, 50, 100, 150mm 일 때 제안된 방법을 통해 P-M 상호 곡선을 구하고 그 결과를 변형률 적합법과 비교하였다. 그 결과 편심이 커질수록 P-M 상호작용 곡선이 이동하며 두 결과의 값이 유사해지는 것을 확인할 수 있었다. 제안식을 검증하기 위해 실무 예제에 대한 계산 과정을 논문에 기술하였다.

UAV 사진측량법과 CNN을 이용한 콘크리트 균열폭 측정 및 3차원 재구성 방법

김구연,설동현,김태우,김홍진 한국풍공학회 2023 한국풍공학회지 Vol.27 No.4

본 연구는 추가적인 장비 없이 UAV만을 사용한 균열폭 측정 및 균열의 3차원 재구성 방법을 제안한다. UAV 사진측량법 및 CNN을이용한 균열의 3차원 재구성 및 균열폭 측정 검증을 위해 5곳의 균열이 존재하는 벽면을 대상으로 균열의 3차원 재구성을 하였으며 UAV와 균열 사이의 거리 4가지에 대해 균열폭을 측정하고 균열 현미경 측정값과 비교하여 정확성을 검증하였다. 대부분의 균열에서 균열폭을 정확히 측정하였으나 균열폭이 0.5mm보다 작은 경우와 벽면이 심하게 그늘져 어두운 곳에서는 측정 유효성이 떨어지는 결과를 보였다. This study proposes a method for crack width measurement and three-dimensional reconstruction of cracks using only Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) without the need for additional equipment. Three-dimensional reconstruction of cracks using UAV photogrammetry and Convolutional Neural Networks (CNN) was conducted on a wall with five existing cracks to validate the measurement of crack width. Crack widths were measured at four distances between the UAV and cracks, and the accuracy was verified by comparing the measured crack widths with those obtained from crack microscopy. While accurate measurements were obtained for most cracks, results indicated reduced measurement effectiveness for cracks with widths less than 0.5mm and in areas where the wall was heavily shadowed, presenting darker conditions.

드론 촬영의 GPS 좌표 정보만을 활용한 자동 균열폭 측정 방법

김태우,설동현,김구연,김홍진 대한건축학회 2023 대한건축학회논문집 Vol.39 No.11

본 논문은 드론을 활용한 영상 기반 균열폭 측정 방법을 연구하였다. 영상에서 균열폭의 경계 픽셀 추출 시 정밀도를 높이기 위해 그래디언트 변이 벡터 방식으로 서브 픽셀 단위까지 추출하였고, 사진측량의 원리인 공선 조건식을 이용하여 균열의 경계 서브 픽셀을 3차원 지상 좌표로 변환하여 균열폭을 측정하였다. 가상의 균열을 12가지 폭으로 그려서 인쇄하고 벽면에 부착하여 실험하였다. 현장 적용을 위해 실제 균열이 있는 벽면을 촬영하고 균열폭을 측정하였다. 거리에 따른 정밀도 비교를 위해 4가지 거리에 대해 측정하였다. 가상 균열 실험에서 균열폭이 작을수록, 촬영 거리가 멀어질수록 측정 오차가 증가하였다. 실제 균열 실험에서는 가상 균열에 비해 일관적인 경향은 나타내지 않았고 편차가 작으나 오차는 대체적으로 유사하게 나타났다. In this study, concrete crack widths were quantified by converting boundary sub-pixels, which were calculated using the Gradient VariationVector, into 3D ground coordinates following photogrammetry principles. A series of experiments was conducted to validate the proposedmethod. Initially, twelve virtual cracks of different widths were affixed to a wall, and image-based measurements were conducted. Additionally, field tests entailed capturing images of real cracks on structural surfaces and measuring crack widths at four specified distancesfor precision assessment. The results revealed distinct patterns. In the virtual crack experiment, a noticeable trend emerged: as crack widthdecreased and imaging distance increased, measurement errors tended to increase. Conversely, in the actual crack experiment, a consistenttrend in measurement accuracy was absent when compared to the virtual crack scenarios. Deviations remained generally minimal, and despitevariations, measurement errors stayed largely consistent

발열 및 마스크인식 자동문에 관한 개념 연구

손황재,설동현,박성연,민승남 한국감성과학회 2021 춘계학술대회 Vol.2021 No.-

연구의 목적은 건축물내 입장에 관련하여 방역체계를 높이고, 근무자들의 피로도를 줄어들 수 있도록 안면인식센서와 체온감지센서를 통한 문을 자동으로 열어주는 시스템은 제안하고자 한다. 이를 위해 기존 건축물에서의 방역체계와 물품을 조사하였으며, 설문조사를 통해 건축물 내부에서의 불편한점을 도출하였다. 그 결과, 건축물내에서는 발열체크, 출입명부작성, 마스크 착용 등이 필수적으로 나타났다. 또한 설문조사 결과에서도 마스크 미착용 후 건물내 입장이 걱정된다고 응답하였다. 그러므로 본 연구에서는 안면인식 및 마스크 착용확인, 발열확인을 동시에 측정하고 관련정보를 회사에 전송하는 것을 시작으로 손소독후 문이 열리는 시스템을 제시하였다. 이 모든 과정을 거쳐서 통과해야만 문이 열리고 하나라도 통과하지 못할 시 열리지 않는다. 이 시스템이 적용되면 근로자들의 근심과 피로도가 낮아질 것이라 판단된다. 또 다른 많은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

방역관리 자동문 설계

손황재,설동현,박성연,민승남 한국감성과학회 2021 춘계학술대회 Vol.2021 No.-

표적 촬영 각도에 따른 영상기반 변위계측 결과 비교

신승훈,박원빈,설동현,김홍진 한국풍공학회 2018 한국풍공학회지 Vol.22 No.3

본 연구에서는 수집영상의 매 프레임 MPC(mm/pixel coefficient) 업데이팅을 통해 축 방향과 상관없이 왜곡영상에 따른 변위를 보정하는 기법에 관해 다루고자 한다. 영상의 강제적 왜곡을 위해 다양한 촬영 각도를 설정하여 실험을 진행하였으며, 캠코더의 설치 위치를 통해 0°~55°까지 5° 단위로 12가지 촬영 각도를 조정해가며 영상을 수집·분석하였다. 본 실험에 앞서 영상기반 변위계측의유효성 평가를 위한 예비실험을 수행하였으며, GPS 및 가속도계와 계측결과를 비교해보았을 때, 영상기반 변위계측 시스템은 충분한유효성을 갖는다고 판단된다. 촬영 각도 별로 수집된 영상을 분석하여 구조물의 최대 진폭 및 추정 진동수를 검출하였으며, 검출결과비교를 통해 촬영 각도에 의한 영향을 판단하고자 하였다. 또한 계측된 자유 진동으로부터 감쇠비를 추정하여 추가적인 비교를 수행하였다. 분석 결과 최대 진폭 기준 0.325mm, 오차율 기준 5.72%의 미소한 오차를 나타냈다. 진동수 추정에서도 촬영 각도 50°를 제외하고 전체적으로 1% 미만의 오차율을 보이며 매우 유사한 추정 결과를 나타냈으며, 촬영 각도가 변화에 따른 감쇠비는 최소 1.025% 에서 최대 1.189%의 추정결과를 보이며 촬영 각도와 상관없이 전체적으로 유사한 감쇠비를 나타냈다. In this paper, we deal with a method to compensate distorted displacement according to the distortion image in any axial direction by updating the MPC (mm / pixel coefficient) every frame of the acquired image. For the compulsory distortion of images, we set various shooting angles. We collected and analyzed the images by adjusting 12 shooting angles in 5° increments from 0° to 55° through the installation position of the camcorder. Prior to this experiment, preliminary experiments were conducted to evaluate the validity of the vision-based displacement measurement, and it is judged that the vision-based displacement measurement system has sufficient validity by comparing GPS and accelerometer measurement results. The maximum amplitude and the estimated frequency of the structure were found by analyzing the collected images for various target shooting angles. Additional comparisons were conducted by estimating the damping ratio from the measured free vibration. As a result of the analysis, the error in the maximum amplitude was 0.325 mm and in the error rate was 5.72%. In the frequency estimation, except for the shooting angle of 50 °, the overall error rate is less than 1% and very similar estimation results are obtained. The damping ratio according to the varying target shooting angle is estimated from 1.025% to 1.189%. The overall damping ratio was similar.

영상기반 계측을 활용한 동바리 변위 계측

신승훈(Shin, Seunghoon),설동현(Seol, Donghyeon) 대한건축학회 2018 建築 Vol.62 No.11