영상 기반의 미세 진동 검출 및 가시화하는 방법과 이 방법을 실행시키는 컴퓨터 프로그램 및 시스템
Image-based micro-vibration detection and visualization method and computer program and system for executing the method
특허 요약
본 발명은 영상 기반의 미세 진동 검출 및 가시화하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동을 검출하고자 하는 대상을 촬영한 영상에서 모든 픽셀의 움직임을 수치적으로 산출한 후 실제 진동이 발생하는 유효 픽셀 영역만을 추출하고 추출된 유효 픽셀에서 픽셀 변위만을 산출할 수 있어 영상 내의 진동 검출시 발생할 수 있는 오류를 최소화하고 검출 정확도를 향상시킬 수 있으며, 상기 촬영한 영상에 진동이 검출된 픽셀 변위 값을 오버레이하여 가시화할 수 있기 때문에 촬영한 영상에서 진동 발생을 직관적으로 모니터링할 수 있는 영상 기반의 미세 진동 검출 및 가시화하는 방법에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
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촬영 장치로 구조물을 촬영한 영상에서 미세 진동을 영역을 검출하는 방법으로,상기 촬영 장치로부터 촬영한 영상을 수신받는 단계;수신받은 영상을 전처리하는 단계;전처리된 영상에 복수 개의 필터로 구성되는 필터 세트를 적용하여 프레임별로 각각 위상값을 산출하는 단계; 산출된 위상값을 기반으로 픽셀별 움직임(이하, '픽셀 변위' 라함)을 추정하기 위한 매개 변수들을 추출하는 단계;추출된 매개 변수들을 기반으로 각 프레임에 적용된 필터별 픽셀 변위를 추정하고, 추정한 픽셀 변위를 이용하여 프레임별 필터별 비선형도를 산출하는 단계;산출된 비선형도 값을 기설정된 기준값으로 분류하여 영상에서 미세 진동이 발생한 것으로 판단되는 영역(이하, '유효 픽셀' 이라함)을 선별하는 단계; 및 선별된 유효 픽셀의 필터별 유효 진동값을 추출하고 최종 픽셀 변위를 추정하여 상기 촬영한 영상의 미세 진동을 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 미세 진동 검출 방법.

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제 1 항에 있어서,상기 영상을 전처리하는 단계는 회색조(Grayscale), 가우시안 평활화(Gaussian Smoothing) 및 소벨 필터(Sobel Filter)를 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 미세 진동 검출 방법.

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제 1 항에 있어서,상기 매개 변수는 위상 그래디언트, 위상차 및 필터 방향인 것을 특징으로 하는 영상 기반의 미세 진동 검출 방법.

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제 3 항에 있어서,상기 비선형도를 산출하는 단계:는각 프레임의 픽셀마다 필터별 위상차를 위상 그래디언트로 나눠 픽셀 변위를 도출하는 단계;모든 프레임의 위상 그래디언트를 평균한 값으로 필터별 각 프레임의 픽셀마다 위상차를 나눠 기준이 되는 픽셀 변위(이하, '기준 픽셀 변위' 라함)를 도출하는 단계; 및도출된 필터별 픽셀 변위와 상기 기준 픽셀 변위의 차를 구하고 상기 영상의 모든 프레임을 평균하여 필터별 비선형도를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 미세 진동 검출 방법.

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제 4 항에 있어서,상기 유효 픽셀을 선별하는 단계:는 상기 영상의 모든 픽셀에서 기설정한 비선형도 기준값을 기준으로 산출된 필터별 비선형도 값이 상기 기준값 이상인 픽셀과 상기 기준값 이하인 픽셀로 분류하는 단계;상기 영상의 모든 픽셀에서 기설정한 기준응답값을 기준으로 각 픽셀에 적용된 필터의 응답값이 상기 기준응답값 이상인 픽셀과 상기 기준응답값 이하인 픽셀로 분류하는 단계; 및상기 영상의 모든 픽셀 중에서 상기 비선형도 기준값 이하인 픽셀이며 상기 필터 기준응답값 이상인 픽셀을 유효 픽셀로 선별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 미세 진동 검출 방법.

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제 5 항에 있어서,상기 최종 픽셀 변위를 추정하는 단계는 각 유효 픽셀에 적용되는 유효 필터 갯수에 따라 서로 다른 픽셀 변위 추정 방법을 사용하며,상기 유효 필터 갯수가 기준 갯수 이상이면 Intersection of Constrains(IOC) 기법을 사용해 최종 픽셀 변위를 추정하고,상기 유효 필터 갯수가 기준 갯수 이하이면 벡터 평균(Vector Average) 기법을 사용해 최종 픽셀 변위를 추정하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 미세 진동 검출 방법.

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컴퓨터를 기능시켜 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 영상 기반의 미세 진동 검출 방법을 수행하기 위한 기록 매체 저장된 영상 기반의 미세 진동 검출 컴퓨터 프로그램.

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촬영 장치로 촬영한 영상에서 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 영상 기반의 미세 진동 검출 방법으로 검출된 미세 진동을 상기 촬영한 영상에 가시화하는 방법으로,상기 촬영한 영상을 수신받는 단계;상기 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 영상 기반의 미세 진동 검출 방법에서 검출된 상기 영상의 모든 픽셀에 대한 픽셀 변위를 수신받는 단계;상기 모든 픽셀에 대한 픽셀 변위 값을 가시화하고자 하는 진동 특성 값으로 산출하는 단계;산출된 진동 특성 값을 색 정보로 변환하는 단계; 및 상기 촬영한 영상에 변환된 색 정보를 오버레이(overlay)하여 가시화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 특성 맵을 활용한 미세 진동 가시화 방법.

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제 8 항에 있어서,상기 진동 특성 값은 진폭 및 고유 진동수 등을 포함하는 정보인 것을 특징으로 하는 진동 특성 맵을 활용한 미세 진동 가시화 방법.

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제 9 항에 있어서,상기 진동 특성 값:은 Peak to Peak, Impulse factor, 형상 계수(Shape factor), 실효값(Root mean squared, RMS), 분산(Variance), 왜도(Skewness) 및 첨도(Kurtosis), 자동 회귀 계수(Autoregressive coefficient) 등을 이용하여 산출한 시간 영역의 특성 값; 및RVF(Root variance frequency), RMSF(Root mean squared frequency) 등을 이용하여 산출한 주파수 영역의 특성 값;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 특성 맵을 활용한 미세 진동 가시화 방법.

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컴퓨터를 기능시켜 제 8 항의 진동 특성 맵을 활용한 미세 진동 가시화 방법을 수행하기 위한 기록 매체 저장된 진동 특성 맵을 활용한 미세 진동 가시화 컴퓨터 프로그램.

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촬영 장치로 촬영한 영상에서 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 영상 기반의 미세 진동 검출 방법으로 검출된 미세 진동을 상기 촬영한 영상에 가시화하는 방법으로,상기 촬영한 영상을 수신받는 단계;상기 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 영상 기반의 미세 진동 검출 방법에서 검출된 최종 픽셀 변위를 수신받는 단계;수신된 최종 픽셀 변위를 일정 배율로 증폭하는 단계;증폭된 최정 픽셀 변위 값을 상기 촬영한 영상과 매칭시켜 가시화함으로써 상기 영상 내 진동이 발생하는 유효 픽셀로 구성된 윤곽선의 움직임을 데이터를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 증폭을 활용한 미세 진동 가시화 방법.

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컴퓨터를 기능시켜 제 12 항의 모션 증폭을 활용한 미세 진동 가시화 방법을 수행하기 위한 기록 매체 저장된 모션 증폭을 활용한 미세 진동 가시화 컴퓨터 프로그램.

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제 7 항의 기록 매체 저장된 영상 기반의 미세 진동 검출 컴퓨터 프로그램, 제 11 항의 기록 매체 저장된 진동 특성 맵을 활용한 미세 진동 가시화 컴퓨터 프로그램과 제 13 항의 기록 매체 저장된 모션 증폭을 활용한 미세 진동 가시화 컴퓨터 프로그램이 동시에 저장된 서버.

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진동을 측정하고자 하는 영역을 촬영하는 촬영 장치;상기 촬영 장치로부터 촬영한 영상을 수신받아 미세 진동을 검출할 수 있으며, 미세 진동이 발생한 영역을 가시화하여 제공하는 제 14 항의 서버; 및상기 서버를 통해 가시화된 정보를 출력하는 표시 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 기반의 미세 진동 검출 및 가시화 시스템.