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도로의 파손 상태를 자동관리하기 위한 동영상 기반 실시간 포트홀 탐지 시스템
조영태(Youngtae Jo),류승기(Seungki Ryu) 한국정보과학회 2016 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.22 No.1
도로의 결빙과 해빙으로 도로면의 수축과 팽창이 반복되어 도로면에서 침투한 수분이 포장면의 결합력을 약화시켜 노면홈(포트홀)을 발생시킨다. 현재의 포트홀 조사는 현장에서 육안 조사하고 기록하는 수동적인 방식으로 매년 수 만개소의 포트홀이 발생하는 것에 어려움이 발생하고 있다. 포트홀 정보를 자동으로 수집하기 위해 최근까지 가속도 센서를 이용한 기술과 레이저 스캐닝을 이용한 기술이 많이 연구되었다. 하지만, 가속도 센서 기반 기술은 낮은 인식률과 제한된 센싱 영역의 문제가 있고, 레이저 스캐닝 기반 기술은 비용이 너무 큰 문제가 있다. 따라서, 본 논문에서는 대중적으로 사용하는 차량용 블랙박스 카메라를 이용한 자동 포트홀 탐지 기술을 제안한다. 일반적으로 차량용 블랙박스 카메라에 탑재한 연산프로세서는 낮은 컴퓨팅 능력을 가지므로 포트홀 탐지 알고리즘을 그게 맞게 설계할 필요가 있다. 설계된 알고리즘을 블랙박스에 내장하여 도로 주행실험을 실시하며, 포트홀 탐지 성능을 중심으로 한 실험결과는 포트홀 탐지 정밀도, 민감도 등의 지표를 토대로 분석하고, 실시간 포토홀 탐지 기술의 현장 적용성을 확인한다. Potholes are caused by the presence of water in the underlying soil structure, which weakens the road pavement by expansion and contraction of water at freezing and thawing temperatures. Recently, automatic pothole detection systems have been studied, such as vibration-based methods and laser scanning methods. However, the vibration-based methods have low detection accuracy and limited detection area. Moreover, the costs for laser scanning-based methods are significantly high. Thus, in this paper, we propose a new pothole detection system using a commercial black-box camera. Normally, the computing power of a commercial black-box camera is limited. Thus, the pothole detection algorithm should be designed to work with the embedded computing environment of a black-box camera. The designed pothole detection algorithm has been tested by implementing in a black-box camera. The experimental results are analyzed with specific evaluation metrics, such as sensitivity and precision. Our studies confirm that the proposed pothole detection system can be utilized to gather pothole information in real-time.
김영로(Young-Ro Kim),김태형(Taehyeong Kim),류승기(Seungki Ryu) 대한전자공학회 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.10
본 논문에서는 다양한 특징점들을 이용하여 아스팔트 도로의 포트홀을 검출하는 방법을 제안한다. 포트홀 검출에서의 분할, 후보, 결정 단계 들은 특징점 들의 특성에 따라 추출된 값들에 의해 처리된다. 분할 단계에서는 히스토그램과 형태학 필터의 닫힘 연산을 이용하여 포트홀 검출을 위한 어두운 영역을 추출한다. 후보 단계에서는 포트홀 후보 영역을 정하기 위하여 크기, 밀도 등 다양한 특징점들을 이용하여 포트홀 후보 영역을 추출한다. 또한 마지막 결정 단계에서는 후보 영역과 배경 영역과의 특징점들의 비교를 통해서 후보 영역이 포트홀 여부를 판단한다. 실험 결과, 제안하는 방법이 기존 포트홀 검출 방법 보다 향상된 결과를 보이고 포트홀과 유사한 형태들과 구분하는 향상된 결과를 보인다. In this paper, we propose a pothole detection method in asphalt pavement using various features. Segmentation, candidate, and decision steps of pothole detection are processed according to the values which are derived from feature characteristics. Segmentation step, we use histogram and closing operation of morphology filter which extracts dark regions for pothole detection. Candidate step, we extract candidate regions of pothole using various features such as size, compactness, etc. Finally, decision step, candidate regions are decided whether pothole or not using comparison of pothole and background"s features. Experimental results show that our proposed pothole detection method has better results than existing methods and good performance in discrimination of pothole and similar patterns.