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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박규해
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
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카메라 영상기반 변위 측정 기법은 높은 공간 해상도와 질량부하 효과가 없는 비 접촉식 센싱을 특징으로 최근 구조 건전성 모니터링(Structural Health Monitoring; SHM) 분야에서 새로운 진동 측정 방식으로 각광받고 있다. 특히, 모션 증폭 기술의 등장 이후 영상 위상기반 모션 추정 기법의 연구가 활발히 진행되고 있다. 해당 기법은 픽셀 강도기반 기법에 비해 노이즈에 강건하지만 여전히 복잡한 조명 조건, 배경 등의 문제로 측정 오류가 발생한다. 본 연구에서는 Gabor 필터 뱅크 및 Steerable 피라미드를 사용하는 기존 기법과 달리 최적 설계된 하나의 Gabor 또는 Steerable 필터만을 사용하여 보다 효율적이고 정확하며, 노이즈에 강건한 구조물 에지(edge) 전역의 위상기반 미소 변위 측정 기법을 제안한다.
카메라 시스템 기반 구조 건전성 모니터링 연구는 카메라의 높은 공간해상도의 장점에 따라 Operational Deflection Shape, 모드 형상 등 모달 파라미터를 통한 결함 탐지에 집중되어 있다. 본 연구에서는 모달 파라미터 외에도 Autoregressive model (AR 모델) 파라미터 등 다양한 특성 인자들의 카메라 시스템에서의 적용성을 검토하고 데이터 기반 구조 건전성 모니터링을 수행함으로써 보다 다양한 결함에서의 신뢰성 높은 결함 진단을 수행하였다.
또한, 상호상관계수와 2차원 Autoregressive model (2D AR 모델)을 카메라의 장점을 극대화한 영상 시스템에 적합한 새로운 특성 인자로 제안하여 효율적인 결함 진단을 수행하였다.
건물 형태의 5층 구조물 실험을 통해 제안하는 기법이 서브-픽셀 단위의 높은 정확도로 구조물 전역의 변위 측정 및 모드 해석이 가능함을 확인하였다. 또한 여러 형태의 결함을 모사하여 모드 증폭 영상과 데이터 기반 구조 건전성 모니터링 기법을 통해 제안된 기법의 결함 탐지 성능에 대한 신뢰성을 검증하였다.
카메라 시스템 기반 구조 건전성 모니터링 연구는 카메라의 높은 공간해상도의 장점에 따라 Operational Deflection Shape, 모드 형상 등 모달 파라미터를 통한 결함 탐지에 집중되어 있다. 본 연구에서는 모달 파라미터 외에도 Autoregressive model (AR 모델) 파라미터 등 다양한 특성 인자들의 카메라 시스템에서의 적용성을 검토하고 데이터 기반 구조 건전성 모니터링을 수행함으로써 보다 다양한 결함에서의 신뢰성 높은 결함 진단을 수행하였다.
또한, 상호상관계수와 2차원 Autoregressive model (2D AR 모델)을 카메라의 장점을 극대화한 영상 시스템에 적합한 새로운 특성 인자로 제안하여 효율적인 결함 진단을 수행하였다.
건물 형태의 5층 구조물 실험을 통해 제안하는 기법이 서브-픽셀 단위의 높은 정확도로 구조물 전역의 변위 측정 및 모드 해석이 가능함을 확인하였다. 또한 여러 형태의 결함을 모사하여 모드 증폭 영상과 데이터 기반 구조 건전성 모니터링 기법을 통해 제안된 기법의 결함 탐지 성능에 대한 신뢰성을 검증하였다.
목차
표 목록 i그림 목록 ii국문 초록 v제 1 장 서 론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목표 61.3 연구 공헌 7제 2 장 이론적 배경 82.1 Phase-based Optical Flow 기법 82.1.1 Gabor 필터 82.1.2 변위 추정 기법 112.2 위상 기반 모션 증폭 기법 132.2.1 Steerable 필터 132.3 진동 기반 구조물 건전성 모니터링 기법 162.3.1 특성 인자: 주파수 영역 분석 182.3.2 특성 인자: 시간 영역 분석 19제 3 장 영상 위상 기반 변위 측정 기법 233.1 구조물 변위 측정을 위한 최적 필터 설계 243.1.1 필터 방향 및 각도 폭 243.1.2 필터 주파수 공간 위치 및 공간대역폭 273.2 실험적 검증 293.2.1 실험 SET-UP 293.2.2 필터별 변위 측정 결과 비교 303.2.3 모드 해석 결과 353.3 결 론 39제 4 장 영상 위상 기반 변위 측정 기법의 구조 건전성 모니터링 적용 연구 404.1 모션 증폭 - 구조 건전성 모니터링 시스템 414.1.1 형태학적 처리를 통한 에지 추출 424.1.2 필터 파라미터 자동 선정 474.2 데이터 기반 구조 건전성 모니터링 기법의 적용 484.2.1 영상 변위 데이터의 특성 인자 494.3 실험적 검증 534.3.1 실험 SET-UP 534.3.2 골격 모션 증폭 영상 544.3.3 특성 인자별 결함 탐지 결과 574.4 결 론 73제 5 장 결 론 745.1 연구 결론 745.2 향후 계획 76참고 문헌 77영문 초록 81
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