AI SCANNER
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 포인트 클라우드 시스템과 매핑 알고리즘을 활용한 토목 구조물 손상도 3D 시각화 시스템 개발
영문 : Using Point Cloud System and Mapping Algorithm Development of a 3D visualization system for civil engineering structures
과제 팀명
AI SCANNER
지도교수
김선중 교수님
개발기간
2023년 9월 ~ 2023년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 토목공학과 201986020 소상윤(팀장)
서울시립대학교 토목공학과 2019860004 김세훈
서울시립대학교 토목공학과 2019860008 김진관
서울시립대학교 토목공학과 2019860029 임건하
서울시립대학교 토목공학과 2019860033 조상현
서울시립대학교 조경학과 2020875023 이다연
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
드론으로 획득한 수많은 이미지를 대상으로 딥러닝 모델을 활용하여 구조물 손상 탐지 및 라벨링을 진행한다. 손상이 라벨링된 이미지를 3D Gaussian Splatting기술로 구조물의 3D 모델을 구현한다. 도면 자료나 설계도, 별도의 측정 과정 없이 이미지만으로 딥러닝 모델로 탐지한 손상 정보를 모두 담은 단 하나의 3D 모델을 구현하여 쉽고 직관적으로 손상 정보를 파악할 수 있다.
개발 과제의 배경
1. 대표적인 토목 구조물인 교량은 상부와 하부의 유지 보수, 제작 등을 각각의 업체에서 진행한다. 즉, 관리 주체가 다양하며 데이터 연동 기반이 미약하여 의사소통에 어려움이 있다. 따라서 다른 주체가 직관적으로 토목 구조물의 손상 정보를 파악할 수 있는 하나의 통합 손상도 제작을 통해 문제 해결이 필요하다.
2. 많은 선행연구를 통해 이미지에서 손상을 탐지하는 기술은 있지만 엄청난 양의 각각의 이미지에 표현된 손상정보를 통합적으로 다룰 수 있는 기술이 많이 부족한 상황이다. 주로 사용되는 이미지 스티칭 기법은 이미지 수가 많아질수록 왜곡이 심해져 정확한 손상위치 파악이 어렵다. 따라서 구조물의 형태를 고려한 모델링 방법에 손상 정보를 표현하여 왜곡을 최소화한 수단이 필요하다.
개발 과제의 목표 및 내용
[연구 목표] 딥러닝 모델로 찾은 손상 정보를 이미지를 활용하여 모델링하여 3D 손상도를 구현한다.
[연구 내용] 본 연구는 포인트 클라우드(Point Cloud)를 사용하는 모델링을 통해 토목 구조물의 손상을 직관적으로 파악할 수 있도록 하는 데 초점을 맞추고 있다. 포인트 클라우드는 3차원 공간에 퍼져 있는 다수의 포인트로 이루어진 데이터이다. 드론을 이용하여 교량을 비디오로 촬영하고, 다량의 이미지 데이터를 획득한다. 오픈소스 기반의 모델인 3D Gaussian Splatting을 사용하여 2D 이미지로 3D 모델로 제작한다.
3D 모델을 제작하기 전, 손상 정보가 마킹된 이미지 데이터를 구축해야 한다. 따라서 이미지 상의 손상 탐지를 위해서 딥러닝 모델을 활용한다. 손상을 식별하고 라벨링까지 가능하도록 근접 촬영된 이미지들을 대상으로 SAM(Segment Anything Model) 및 CGNet 모델을 통한 손상 탐지 작업을 실시한다. 손상을 종류별로 각각 다른 색상으로 마킹하여 여러 종류의 손상 정보를 쉽게 알아볼 수 있도록 하였다.
최종적으로, 토목 구조물 손상도 3D 시각화 시스템을 개발하고, 교내 법학관 다리에 모의 적용한 결과를 연구의 최종 결과물로 제시한다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
내용
- 특허조사 및 특허 전략 분석
내용
- 기술 로드맵
내용
시장상황에 대한 분석
- 경쟁제품 조사 비교
내용
- 마케팅 전략 제시
내용
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
내용
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
내용
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
내용
구성원 및 추진체계
내용
설계
설계사양
제품의 요구사항
내용
설계 사양
내용
개념설계안
내용
이론적 계산 및 시뮬레이션
내용
상세설계 내용
내용
결과 및 평가
완료 작품의 소개
프로토타입 사진 혹은 작동 장면
내용
포스터
내용
관련사업비 내역서
내용
완료작품의 평가
내용
향후계획
내용
특허 출원 내용
내용
