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Article|
인용수 13
·2022
Phase-Based Motion Magnification for Structural Vibration Monitoring at a Video Streaming Rate
Jae Young An, Soo Il Lee
IF 3.9 (2022) IEEE Access
초록

여기서는 약 30 fps의 비디오 스트리밍 속도에서 프레임 단위 모션 배율(마그니피케이션)을 적용할 수 있게 하는 영상 확대(image magnification)를 위한 새로운 접근법을 제안한다. 이 새로운 접근법은 기존의 위상 기반 확대(phase-based magnification; PBM)에서 이미지 파일 전체를 일괄(batch) 처리하는 대신 사용할 수 있다. 본 새로운 PBM 방식은 30 fps로 디스플레이에서 즉시 확대된 비디오 스트림을 보여줄 수 있으며, 진동 측정 및 확대된 영상을 동시에 관찰해야 하는 모니터링 작업에 유용하다. 비디오 스트리밍 속도의 확대를 달성하기 위해, 제안된 PBM은 프레임 단위 동작을 위해 시간 영역 컨볼루션을 시간 밴드패스 필터링에서 사용한 반면, 기존 PBM은 이미지 파일 전체에 한 번에 적용되는 주파수 영역 필터를 사용한다. 동일한 프레임 속도로 웹캠 스트리밍을 이용하여 캔틸레버의 진동을 모니터링하는 실험을 수행하였고, 비교를 위해 레이저 도플러 진동계(laser Doppler vibrometer)로 데이터를 동시에 수집하였다. 실험 결과, 제안된 PBM 접근법이 기존 확대 방식보다 더 효과적임이 확인되었으며, 진동 측정을 위한 시스템 성능 또한 분석되었다. 추가로, 캔틸레버의 진동 변위 데이터에서(확대된 이미지 프레임들로부터 즉시 수집된) 특이값 분해(singular value decomposition)를 통해 적절한 고유 직교 모드(proper orthogonal mode)를 찾을 수 있었다. 또한 공진 주파수에서의 여기(excitation)로부터 지배 모드(dominant mode)를 효과적으로 추출할 수 있었다. 확대 배율(factors) 때문에 제안된 방법에서의 진동 변위는 선형 회귀(linear regression)로 추정되었고, 추정된 변위의 정확도는 허용 오차 범위 내에 있었다. 제안된 PBM은 프레임 단위 동작이므로, 확대 처리가 진행되는 동안에도 확대 배율 파라미터를 즉시 조정할 수 있다. 더불어 제안된 PBM은 시간 FIR 필터 차수(order)에 해당하는 이미지 프레임 수에 대해 독립적으로 조절 가능하다.

*본 초록은 AI를 통해 원문을 번역한 내용입니다. 정확한 내용은 하기 원문에서 확인해주세요.

키워드
MagnificationComputer scienceFrame rateComputer visionArtificial intelligenceVibrationMotion compensationFrame (networking)Laser Doppler vibrometerAcoustics
타입
Article
IF / 인용수
3.9 / 13
게재 연도
2022