KR102330188B1 - Mobile rail facility inspection apparatus using hyperspectral camera - Google Patents
Mobile rail facility inspection apparatus using hyperspectral camera Download PDFInfo
- Publication number
- KR102330188B1 KR102330188B1 KR1020210050030A KR20210050030A KR102330188B1 KR 102330188 B1 KR102330188 B1 KR 102330188B1 KR 1020210050030 A KR1020210050030 A KR 1020210050030A KR 20210050030 A KR20210050030 A KR 20210050030A KR 102330188 B1 KR102330188 B1 KR 102330188B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- unit
- railway
- image
- information
- inspection
- Prior art date
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 18
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 claims description 12
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
- B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
- B61D15/00—Other railway vehicles, e.g. scaffold cars; Adaptations of vehicles for use on railways
- B61D15/08—Railway inspection trolleys
- B61D15/12—Railway inspection trolleys power propelled
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
- B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
- B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2823—Imaging spectrometer
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N20/00—Machine learning
-
- H04N9/04—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L2205/00—Communication or navigation systems for railway traffic
- B61L2205/04—Satellite based navigation systems, e.g. global positioning system [GPS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Transportation (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 철로시설 점검장치에 관한 것으로, 자세하게는 철로를 따라 주행하며 촬영된 영상을 통해 철로의 상태를 점검하되 초분광 카메라를 통해 얻어진 영상처리를 통해 철로를 구성하는 레일, 침목, 체결구를 구분하여 정밀 분석을 수행하며 이동에 따른 정확한 위치 좌표를 획득하여 점검 및 관리가 이루어지도록 하는 초분광 카메라를 이용한 이동식 철로시설 점검장치에 관한 것이다.The present invention relates to a railway facility inspection device, and in detail, the rails, sleepers, and fasteners constituting the railway through image processing obtained through a hyperspectral camera while driving along the railway and inspecting the state of the railway through captured images. It relates to a mobile railway facility inspection device using a hyperspectral camera that performs detailed analysis by dividing and acquires accurate position coordinates according to movement so that inspection and management are performed.
도 1은 통상적인 철로의 구조를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view showing the structure of a conventional railway.
인명과 물자를 수송하는 중요 운송수단 중 하나인 철도는 자갈이나 콘크리트로 이루어진 도상(201)에 일정한 간격으로 배열되는 침목(202)과, 상기 침목(202)과 직교하며 평행하게 설치되는 레일(203)과, 상기 레일(203) 및 침목(202)을 연결하는 체결구(204)로 구성되는 철로를 따라 이동이 이루어진다.Railroad, which is one of the important means of transport for transporting people and goods, includes
이러한 철로는 철도 차량 주행 및 시간 경과에 따라 각 구성의 마모, 균열, 박리 등 여러 가지 형태의 손상이 발생하게 되며, 이러한 손상은 철도 차량의 승차감, 주행 소음뿐 아니라 철도 차량의 안전한 주행을 위협하고, 특히 그 특성상 철로의 작은 결함도 큰 사고로 이어질 수 있어 철로의 안전관리는 매우 중요하다.These railroads cause various types of damage such as abrasion, cracks, and peeling of each component over time as the railroad car runs and time passes. In particular, due to its characteristics, even a small defect in the railway can lead to a major accident, so safety management of the railway is very important.
특히 근래 운행되는 고속철도는 매우 빠른 속도로 이동하는 특성으로 철로의 결함을 조기에 발견하여 조치하기 위한 정기적인 점검이 필수적이다.In particular, due to the characteristics of high-speed trains operating recently, regular inspections are essential to early detection and corrective measures for railway defects.
이에 시간 철도 운행이 중단되는 정해진 시간 시설관리자가 선로를 따라 순찰하고, 정기점검, 정밀점검, 정밀안전진단 등 정해진 주기로 점검이 이루어지고 있으나, 긴 철로를 사람이 직접 움직이며 점검하는데 많은 시간과 비용이 소요될 뿐 아니라 손상 부위의 정밀한 검사에도 한계가 있으며 인적이 드문 시간과 장소의 문제로 인해 어려움과 위험이 따르고 있다.For this reason, the facility manager patrols along the track for a set time when railway operation is suspended, and inspections are carried out at regular intervals such as regular inspection, detailed inspection, and precise safety diagnosis. Not only this time is required, but there is a limit to the precise inspection of the damaged area, and difficulties and risks follow due to the problem of time and place when people are rare.
이를 해결하기 위해 점검인력이 탑승하거나 카메라가 장착되어 레일을 이동하면서 육안 또는 영상을 통해 철로의 손상 여부를 확인할 수 있는 선로순회 점검차가 제안되기도 하였으나 실외에 노출되어 먼지나 각종 이물질로 인해 변색 및 오염이 이루어질 수밖에 없는 철로의 상태를 육안이나 영상을 통해 정밀하게 점검하는데 그 한계가 여전히 존재하고 있다.In order to solve this problem, a track patrol inspection vehicle has been proposed that can check whether the railway is damaged by visual or video while moving the rail with inspection personnel on board or equipped with a camera. There is still a limit to precisely checking the condition of the railway through which this is inevitable through the naked eye or video.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 초분광 카메라를 통해 얻어진 영상처리를 통해 철로를 구성하는 레일, 침목, 체결구를 구분하여 다른 색상으로 표시함으로 분석이 용이하며 이동에 따른 정확한 위치 좌표를 지정하여 점검 및 관리가 이루어질 수 있는 초분광 카메라를 이용한 이동식 철로시설 점검장치를 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to analyze the rails, sleepers, and fasteners constituting the railway through image processing obtained through a hyperspectral camera and display them in different colors. It is easy and is to provide a mobile railway facility inspection device using a hyperspectral camera that can be inspected and managed by specifying accurate location coordinates according to movement.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 도상에 설치되는 침목과 레일 및 체결구로 이루어진 철로 상을 이동하는 점검장치로서, 상기 레일을 따라 이동하도록 하부에 바퀴가 형성되되, 상기 바퀴를 회동시키는 구동부를 구비한 본체; 상기 본체의 이동에 따른 위치정보를 생성하는 위치산출부; 상기 본체에 설치되어 철로를 촬영하는 초분광카메라로 구성되는 촬영부; 상기 촬영부에서 촬영된 초분광 영상을 처리하되, 분광파장을 통해 침목과 레일과 체결구를 검사표적으로 분류하는 분류부와, 분류된 검사표적을 각각 색상 처리하는 처리부로 구성되는 영상처리부; 상기 위치정보를 활용하여 상기 촬영부에서 촬영된 영상을 순서대로 연결하되 연결된 영상 내 선택된 검사표적의 좌표를 추출 및 지정하는 위치판별부를 구비하는 제어부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.For the above purpose, the present invention is an inspection device for moving on a railroad track consisting of a sleeper installed on a road, rails and fasteners. A wheel is formed in the lower portion to move along the rail, and a driving unit for rotating the wheel is provided. one body; a position calculation unit for generating position information according to the movement of the main body; a photographing unit installed on the main body and configured as a hyperspectral camera for photographing a railway; an image processing unit configured to process the hyperspectral image taken by the photographing unit, a classification unit for classifying the sleeper, rail, and fastener as inspection targets through a spectral wavelength, and a processing unit for color processing the classified inspection targets; a control unit having a position determining unit for sequentially connecting the images photographed by the photographing unit by using the position information, but extracting and designating the coordinates of the selected inspection target in the connected image; characterized in that it consists of
이때 상기 촬영부가 결합되는 그립구조체와, 한쪽 끝이 상기 그립구조체에 연결되고 다른 쪽 끝에는 제1연결판이 형성된 연결구조체와, 상기 제1연결판에 대응하는 형상을 하고 상기 본체에 결합되는 제2연결판과, 상기 제1연결판 및 제2연결판 사이를 연결하되 진동흡수 구조를 갖는 방진구조체로 구성되는 댐퍼부; 를 포함하는 것이 바람직하다.At this time, a grip structure to which the photographing unit is coupled, a connection structure having one end connected to the grip structure and a first connecting plate formed at the other end, and a second connection having a shape corresponding to the first connecting plate and coupled to the main body a damper part connected between the plate and the first connecting plate and the second connecting plate and configured as a vibration-proof structure having a vibration absorbing structure; It is preferable to include
또한, 상기 위치산출부는, GPS 모듈과, 상기 바퀴의 회전수를 카운트하여 이동거리로 환산하는 엔코더와, GPS 신호 및 환산된 이동거리를 철로를 포함하는 지역 지리정보와 연계하여 출력하는 연동모듈로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the position calculation unit includes a GPS module, an encoder that counts the number of rotations of the wheels and converts them into a movement distance, and an interlocking module that outputs the GPS signal and the converted movement distance in connection with regional geographic information including railroad tracks. It is preferred to be constructed.
또한, 상기 촬영부는, 철로를 촬영하는 RGB카메라를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 촬영부에서 얻어진 초분광 영상 및 RGB 영상을 상호 매칭시켜 정렬하되 동일 위치에 따른 동일 좌표를 부여하는 매칭부를 더 포함할 수 있다.In addition, the photographing unit further includes an RGB camera for photographing the railway, and the control unit further matches the hyperspectral image and the RGB image obtained by the photographing unit and aligns them with a matching unit for giving the same coordinates according to the same location may include
또한, 상기 제어부는, 색상 처리된 초분광 영상 및 RGB 영상을 통해 철로의 결함을 판단하며 좌표정보와 함께 결함정보를 생성하는 분석부와, 상기 결함정보에 대한 피드백정보를 입력받는 평가부와, 상기 결함정보 및 피드백정보가 누적 저장됨에 따라 분석하여 상기 분석부의 기준정보를 생성하는 학습부를 더 포함할 수 있다.In addition, the control unit comprises: an analysis unit that determines defects of the railway through color-processed hyperspectral images and RGB images and generates defect information along with coordinate information; and an evaluation unit that receives feedback information on the defect information; The method may further include a learning unit that analyzes the defect information and the feedback information as they are accumulated and stored and generates reference information of the analysis unit.
본 발명을 통해 점검인력이 현장에 투입되지 않더라도 철로를 따라 주행하며 촬영된 영상을 통해 철로의 상태를 점검할 수 있으며, 특히 초분광 카메라를 통해 얻어진 영상처리를 통해 철로를 구성하는 레일, 침목, 체결구를 구분하여 각 구성 별로 정밀 분석이 수행될 수 있다.Through the present invention, even if inspection personnel are not put into the field, it is possible to check the condition of the railway through the images taken while driving along the railway. In particular, the rails, sleepers, and By dividing the fasteners, detailed analysis can be performed for each configuration.
또한, 이동에 따른 정확한 위치 좌표를 획득하고 이를 관리맵으로 작성함으로 철로의 점검 및 관리가 효율적으로 이루어질 수 있다.In addition, by acquiring accurate location coordinates according to movement and writing them as a management map, the inspection and management of the railway can be performed efficiently.
도 1은 통상적인 철로의 구조를 나타낸 평면도,
도 2는 본 발명의 개념도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔코더의 원리를 나타낸 개념
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼부의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a plan view showing the structure of a conventional railway;
2 is a conceptual diagram of the present invention;
3 is a block diagram showing the configuration and connection relationship according to an embodiment of the present invention;
4 is a concept showing the principle of an encoder according to an embodiment of the present invention;
5 is a view showing a structure of a damper according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 초분광 카메라를 이용한 이동식 철로시설 점검장치의 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration of the mobile railway facility inspection device using the hyperspectral camera of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 개념도로서, 본 발명은 도상(201)에 설치되는 침목(202)과 레일(203) 및 체결구(204)로 이루어진 철로(200)를 따라 이동하며 철로(200)를 촬영한 영상을 통해 상태를 점검하며 철로의 각 구성 별로 분리하여 점검할 수 있도록 한다.2 is a conceptual diagram of the present invention, in which the present invention moves along a
도상(201)이라 함은 통상 자갈 도상 및 콘크리트로 구성된 바닥으로, 이의 상측으로 침목(202)이 일정 간격으로 설치되고, 체결구(204)를 통해 침목 상측으로 한 쌍의 레일(203)이 평행하게 설치되는 통상의 철로(200)를 따라 이동하는 본체를 통해 점검이 이루어지게 된다.The
이를 위해 상기 본체(100) 하부에 바퀴(101)가 형성되되, 상기 바퀴(101)를 회동시키는 구동부(102)가 구비된다.For this purpose, a
상기 바퀴(101)는 철도차량의 바퀴와 동일한 형태로 운행 중 레일(203)을 벗어나지 않도록 구성되며, 상기 구동부(102)는 동력수단으로서 엔진과 같은 내연기관으로 이루어질 수도 있으나 저진동 특성과 속도 등의 제어가 용이한 모터로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 이를 위한 배터리를 비롯한 전력공급 계통이 본체(100)에 갖추어져야 함은 당연하다.The
이러한 구동부(102)를 구성함에 있어 다양한 공지의 구동수단을 적용할 수 있음에 따라 본 발명에서는 발명의 취지가 흐려지는 것을 방지하기 위해 구체적인 설명은 생략한다.Since various known driving means can be applied in configuring the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명은 상기의 본체(100)가 레일(203)을 이동하며 영상을 통해 철로를 점검하도록 구성되며, 본 발명의 실시예에서는 이러한 일련의 기능을 위한 주요 구성으로 위치산출부(110)와, 촬영부(120)와, 영상처리부(140)와, 제어부(150)와, 데이터베이스(160)가 구비된다.3 is a block diagram showing the configuration and connection relationship according to an embodiment of the present invention, in which the
상기 위치산출부(110)는 상기 본체(100)의 이동에 따른 위치정보를 생성하기 위한 구성으로, 촬영되는 영상이 철로의 어느 부분인지 정확한 위치를 알 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 GPS 모듈(111)과 엔코더(112)를 활용하며, 2가지 방식의 조합으로 위치정보를 생성하여 정확도를 높일 수 있도록 하며, 지리정보 시스템 연계를 위한 연동모듈(113)도 함께 구비된다.The
상기 GPS 모듈(111)은 GPS(Global Positioning System) 위성에서 보내는 신호를 수신해 사용자의 현재 위치를 계산하는 구성으로, 터널 등 위성신호의 송수신이 원활하지 않은 구역을 제외하고는 상시 활용하여 철로(200) 상의 현재 위치를 파악할 수 있도록 한다. 근래 GPS의 정밀도가 높아져 오차범위가 많이 줄었으나 여전히 오차가 존재함에 따라 RTK-GPS(Real Time Kinematic GPS)를 활용함으로 정밀한 위치정보가 산출될 수 있다.The
종래의 일반적인 방식에서는 GPS 위성, 지상의 제어국, 본체(100)에 구비된 GPS 모듈(111), 즉 GPS 수신기간의 통신을 통해 위치정보를 산출하나 RTK-GPS는 지상에 고정해 놓은 안테나로서 기준국이 추가됨으로 본체(100)의 상대적인 거리와 각도를 실시간으로 파악한 뒤 GPS로 획득한 위치를 보정함으로 미터 단위의 오차를 센티미터 단위로 줄일 수 있다.In the conventional general method, location information is calculated through communication between the GPS satellite, the control station on the ground, and the
이와 함께 본 발명에서는 비교적 좁은 간격으로 침목(202)이 배치됨에 따라 정확한 침목의 위치산출을 위해 엔코더(112)의 신호가 함께 사용될 수 있다.In addition, in the present invention, as the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔코더의 원리를 나타낸 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating the principle of an encoder according to an embodiment of the present invention.
상기 엔코더(112)는 상기 바퀴(101)와 연동하여 바퀴의 회전수를 카운트하는 구성으로, 바퀴의 지름이 정해짐에 따라 바퀴 회전수를 이동거리로 환산할 수 있다. 구체적으로 바퀴에 함께 회전하는 축 상에 동일한 간격으로 관통되는 슬롯(1124)이 다수 형성된 슬롯판(1123)이 장착되며, 상기 슬롯(1124)을 사이에 두고 발광소자(1121) 및 수광소자(1122)가 각각 배치되는 광학식 구조로 엔코더를 구성함으로 바퀴의 회전수를 정확하게 측정할 수 있다.The
이러한 엔코더(112)는 슬롯판에 구비되는 슬롯의 개수 및 형상에 따라 다양한 파형의 신호를 얻을 수 있어 이를 통해 회전수뿐 아니라 바퀴의 회전각도까지 파악할 수 있으며 이러한 파형신호를 후술되는 바와 같이 촬영을 위한 트리거 신호로 활용할 수도 있다.This
결국, GPS 모듈(111)을 통해 1차로 위치를 파악한 상태에서 본체(100)의 초기 위치 또는 지정된 기준위치를 기준으로 바퀴(101)의 회전수를 산출하고 이를 이동거리로 환산함으로 철로(200) 상 본체(100)의 정확한 위치를 나타내는 위치정보를 생성할 수 있다. After all, in the state where the position of the primary road is grasped through the
상기 연동모듈(113)은 지리정보체계(Geographic Information System, GIS)와 연계하여 점검 및 보수현황 등을 관리할 수 있도록 하는 구성으로, 상기 GPS 모듈(111)의 GPS 신호 및 엔코더(112)에서 환산된 이동거리를 철로를 포함하는 지역 지리정보, 특히 철로정보와 연계하여 표시 및 관리할 수 있도록 해 준다.The
상기 촬영부(120)는 상기 본체에 설치되어 철로를 촬영하는 구성으로, 본 발명에서는 초분광카메라(121)를 사용하여 점검이 이루어지도록 한다. 상기 초분광카메라(121)는 촬영된 물체가 가지고 있는 고유한 분광 파장 정보를 이용하여 정보를 획득함으로써 표적의 탐지나 분류 능력을 크게 향상시킬 수 있는 구성으로, 이를 통해 얻어지는 초분광 영상은 매우 협소한 대역폭 내에서 다시 전자 체계를 세분화함에 따라 주요 점검 대상이 되는 침목(202), 레일(203), 체결구(204)가 서로 다른 재질로 이루어짐에 따라 이들을 명확하게 구분하여 분석할 수 있도록 해준다.The photographing
이때 상기 촬영부(120)는 연속되는 영상 즉 동영상을 촬영할 수 있으나 카메라에서 동영상보다 정지화상에서 큰 해상도를 지원함에 따라 스냅 샷 형태로 촬영 후 후술되는 바와 같이 이를 파노라마 영상처럼 재구성하는 것이 바람직하다.At this time, the photographing
이 과정에서 촬영을 위한 트리거 신호로 상기 엔코더(112)에서 발생하는 신호를 이용함으로 정확한 타이밍에 촬영이 이루어질 수 있으며, 이후 파노라마 영상으로 재구성하는 과정에서도 정확한 주기로 촬영된 영상을 이어 붙이는 작업이 수월하게 이루어지게 된다.In this process, by using the signal generated from the
이를 위해 상기 바퀴(101)의 회전수를 적정한 비율로 낮추는 감속기어를 설치하여 이에 별도의 엔코더를 장착하거나, 상기 위치정보 생성을 위한 엔코더 신호를 설정 주기 반복시 촬영부(120) 구동을 위한 트리거 신호를 발생함으로 촬영이 이루어지도록 구성할 수 있다.To this end, a reduction gear that lowers the number of revolutions of the
상기 영상처리부(140)는 상기 촬영부(120)에서 촬영된 초분광 영상을 처리하는 구성으로, 분광파장을 통해 침목(202)과 레일(203)과 체결구(204)를 검사표적으로 분류하는 분류부(141)와, 분류된 검사표적을 각각 다른 색상으로 처리하는 처리부(142)를 구비한다.The
즉 초분광 영상에서는 물체가 가지고 있는 고유한 분광 파장 정보를 이용함에 따라 각기 다른 재질로 이루어지는 침목(202)과 레일(203)과 체결구(204)가 쉽게 구분될 수 있으며 이를 RGB 색상으로 처리하여 각각 지정된 색상으로 변환시킴으로 관리자가 영상 내 각 검사표적을 쉽게 구분할 수 있다.That is, in the hyperspectral image, the
이러한 분광파장을 통해 침목, 레일, 체결구를 구분함에 있어 상기 영상처리부(140)는 딥러닝을 적용하여 침목, 레일, 체결구의 분광파장을 학습할 수 있으며 이러한 학습결과를 토대로 각 구성의 분류가 이루어질 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 초분광 영상에서는 물체 마다의 고유한 분광 파장을 식별할 수 있음에 따라 초분광 영상에서 나타나는 침목, 레일, 체결구의 분광파장의 신호의 특징점을 딥러닝을 통해서 찾아 학습함으로 더욱 정밀한 분류가 이루어 질 수 있다.In classifying the sleepers, rails, and fasteners through these spectral wavelengths, the
상기 제어부(150)는 MCU에 해당하는 구성으로, 상기 구동부(102)를 비롯하여 위치산출부(110)와, 촬영부(120)와, 영상처리부(140)를 제어하여 본체의 이동과 함께 영상촬영이 이루어지도록 하며, 위치판별부(151)와, 매칭부(152)와, 분석부(153)와, 평가부(154)와, 학습부(155)와, 맵작성부(156)의 세부구성을 구비한다.The
상기 위치판별부(151)는 상기 위치산출부(110)를 통해 얻어진 위치정보를 활용하여 상기 촬영부(120)에서 촬영된 영상을 순서대로 연결하되 연결된 영상 내 선택된 검사표적의 좌표를 추출 및 재지정한다.The position determining unit 151 connects the images photographed by the photographing
즉 상기 촬영부(120)를 통해 촬영된 영상을 촬영순서에 따라 배치하되 중첩부분이 제외된 파노라마 형태의 영상으로 재구성한다. 이때 상기 엔코더(112)를 통해 산출되는 바퀴의 회전속도, 즉 이동하는 본체(100)의 속도에 대응하여 영상을 결합함으로 영상내 반복되는 형태로 나타나는 침목(202) 및 체결구(204)의 실제 간격에 대응하여 자연스럽게 연결되는 영상의 편성이 가능하며, 앞서 언급한 바와 같이 엔코더(112)의 신호를 촬영부(120)의 트리거 신호로 사용시 정해진 주기에 맞춰 영상이 획득됨으로 이를 결합하여 쉽게 파노라마 형태의 영상 재구성이 이루어질 수 있다.That is, the images captured by the photographing
또한, 각각의 촬영 영상에서 추출되는 각 검사표적의 좌표는 다수 영상이 파노라마 형태로 재구성됨에 따라 역시 설정된 기준에 맞춰 재지정이 이루어져 재구성된 영상내 정확한 좌표를 얻을 수 있도록 한다.In addition, the coordinates of each inspection target extracted from each photographed image are reassigned according to the set criteria as multiple images are reconstructed in a panoramic form, so that accurate coordinates in the reconstructed image can be obtained.
이때 영상 중 문제가 생긴 부분이 존재한다면 재점검 및 보수를 위한 정확한 위치를 알아낼 수 있도록 영상에 위치정보를 입히는 작업이 이루어져야 한다. 상기 위치판별부(151)는 상기 위치산출부(110)를 통해 생성된 위치정보를 영상에 입히되 앞서 재지정된 좌표를 활용하여, 점검인력이 이상이 발생한 부분의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 한다.At this time, if there is a problematic part in the image, it is necessary to apply the location information to the image so that the exact location for re-inspection and repair can be found. The location determination unit 151 applies the location information generated through the
또한, 점검인력은 색상별 처리가 이루어진 철로의 각 구성, 즉 침목(202)과 레일(203) 및 체결구(204)를 지정된 색상으로 구분하여 볼 수 있으며 이들의 크랙, 변형, 이탈 여부를 쉽게 파악할 수 있을 뿐 아니라 검사표적을 따로 분리한 영상을 만들어 교체 및 보수스케줄을 반영하여 점검 주기를 달리하는 형태로 운용하는 등 관리 편의를 증진시킬 수도 있다.In addition, inspection personnel can see each component of the railway that has been processed by color, that is, the
이러한 초분광 영상을 이용한 구성과 함께 보조적인 수단으로 상기 촬영부(120)에는 초분광카메라(121)와 동일하게 철로를 촬영하는 RGB카메라(122)를 더 포함할 수 있다. 이는 초분광 영상을 통해 이상이 있는 것으로 판단되는 부분에 대하여 본래 색상으로 촬영된 RGB 영상을 통해 재확인함으로 다양한 상황에서 더욱 정확한 판단이 이루어질 수 있도록 돕는다.As an auxiliary means along with the configuration using the hyperspectral image, the photographing
이에 대응하여 상기 제어부(150)에 구비되는 매칭부(152)는 상기 촬영부(120)에서 얻어진 초분광 영상 및 RGB 영상을 상호 매칭시켜 동일한 위치로 정렬하되 동일 위치에 따른 동일 좌표를 부여하여 동일 위치에 대한 초분광 영상 및 RGB 영상을 쉽게 비교분석할 수 있도록 한다.Correspondingly, the
또한, 상기와 같이 처리된 영상은 점검을 위해 취합되어 점검인력에 의한 육안 확인을 통해 인력이 현장에 위치하여 이동하지 않더라도 동한 수준의 점검이 이루어질 수 있으나 영상분석 알고리즘을 통해 자동으로 결함부위의 판단이 이루어질 수도 있다.In addition, the processed images as described above are collected for inspection, and through visual confirmation by inspection personnel, the same level of inspection can be made even if the personnel are located on the site and do not move, but the image analysis algorithm automatically determines the defective part. This may be done.
이를 위해 제어부(150)에 구비되는 분석부(153)는 색상 처리된 초분광 영상 및 RGB 영상을 통해 철로의 결함을 판단하며 좌표정보와 함께 결함정보를 생성한다. 즉 촬영되는 영상의 주요 분석 대상은 레일, 침목, 체결구로서 이들의 형상이 일정함에 따라 상호비교하거나, 기준이 되는 영상과의 비교 또는 기존 촬영된 영상이 있을 경우 동일 위치에 대한 이전 영상과의 비교함으로 차이를 추출함으로 결함을 판단할 수 있다.To this end, the
상기 평가부(154)는 상기 분석부(153)를 통해 산출된 상기 결함정보에 대한 피드백정보를 입력받는 구성으로, 상기 분석부(153)를 통해 결함이 있는 것으로 판단된 부분에 대하여는 정밀점검 및 보수가 이루어지게 되며 이 과정에서 점검인력은 판단결과가 올바른지 여부 및 정확한 판단여부를 피드백정보로 입력하게 된다.The
상기 학습부(155)는 상기 결함정보 및 피드백정보가 누적 저장됨에 따라 분석하여 상기 분석부의 기준정보를 생성하는 구성이다. 피드백정보를 통해 실제 결함이 아닌 것으로 판단된 경우 추후 상기 분석부(153)가 동일한 판단을 하지 않도록 하고 반대로 결함이 없는 것으로 판단된 부분에 대해 관리인력이 실제 결함이 있는 것으로 피드백정보를 입력함에 따라 추후 이러한 입력을 반영하여 정확한 판단결과가 도출되도록 학습이 이루어진다.The
상기 데이터베이스(160)는 기본적으로 촬영 및 처리된 영상을 날짜, 시간에 따라 저장함과 더불어 상기 분석부(153) 및 평가부(154)의 결함정보 및 피드백정보가 누적 저장되는 구성으로, 저장된 데이터가 증가함에 따라 이들을 빅데이터로 활용하여 추후 철로점검 기능의 개선을 위해 활용할 수 있다.The
상기 맵작성부(156)는 철로가 표시된 지리정보와 연계하여 지역별 노선별 검사 상황을 관리할 수 있는 맵을 작성하여 출력할 수 있도록 함으로 복잡한 철로 점검이 체계적으로 이루어질 수 있다.The
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 댐퍼부의 구조를 나타낸 도면이다.5 is a view showing the structure of a damper according to an embodiment of the present invention.
또한, 본체의 이동중 발생하는 진동이나 잔 충격 등으로 촬영부(120)가 흔들리며 영상의 화질이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 상기 촬영부(120)는 댐퍼부(130)를 통해 본체(100)에 결합되는 것이 바람직하다.In addition, the photographing
구체적으로 상기 댐퍼부(130)는 상기 촬영부(120)가 결합되는 그립구조체(131)와, 한쪽 끝이 상기 그립구조체(131)에 연결되고 다른 쪽 끝에는 제1연결판(133)이 형성된 연결구조체(132)와, 상기 제1연결판(133)에 대응하는 형상을 하고 상기 본체(100)에 결합되는 제2연결판(135)과, 상기 제1연결판(133) 및 제2연결판(135) 사이를 연결하되 진동흡수 구조를 갖는 방진구조체(134)로 구성되어 본체(100)로부터의 진동이나 흔들림이 촬영부(120)로 인가되는 것을 최소화하며 더욱 명확한 영상의 획득이 이루어질 수 있다.Specifically, the
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the above-described embodiments, but are defined by the claims, and those of ordinary skill in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. it is self-evident
100: 본체 101: 바퀴 102: 구동부
110: 위치산출부 111: GPS 모듈 112: 엔코더
1121: 발광소자 1122: 수광소자
1123: 슬롯판 1124: 슬롯
113: 연동모듈
120: 촬영부 121: 초분광카메라 122: RGB카메라
130: 댐퍼부 131: 그립구조체 132: 연결구조체
133: 제1연결판 134: 방진구조체
135: 제2연결판
140: 영상처리부 141: 분류부 142: 처리부
150: 제어부 151: 위치판별부 152: 매칭부
153: 분석부 154: 평가부
155: 학습부 156: 맵작성부
160: 데이터베이스
200: 철로 201: 도상 202: 침목
203: 레일 204: 체결구100: body 101: wheel 102: driving unit
110: position calculator 111: GPS module 112: encoder
1121: light emitting element 1122: light receiving element
1123: slot plate 1124: slot
113: interlocking module
120: photographing unit 121: hyperspectral camera 122: RGB camera
130: damper part 131: grip structure 132: connection structure
133: first connection plate 134: vibration-proof structure
135: second connection plate
140: image processing unit 141: classification unit 142: processing unit
150: control unit 151: location determination unit 152: matching unit
153: analysis unit 154: evaluation unit
155: learning unit 156: map creation unit
160: database
200: railroad 201: roadway 202: sleeper
203: rail 204: fastener
Claims (5)
상기 레일(203)을 따라 이동하도록 하부에 바퀴(101)가 형성되되, 상기 바퀴(101)를 회동시키는 구동부(102)를 구비한 본체(100);
GPS 모듈(111)과, 상기 바퀴(101)의 회전수를 카운트하여 이동거리로 환산하는 엔코더(112)와, GPS 신호 및 환산된 이동거리를 철로를 포함하는 지역 지리정보와 연계하여 출력하는 연동모듈(113)을 구비하여, 상기 본체(100)의 이동에 따른 위치정보를 생성하는 위치산출부(110);
상기 본체(100)에 설치되되 상기 엔코더(112)에서 발생하는 신호를 트리거 신호로 이용하여 철로(200)를 스냅 샷 형태로 촬영하는 초분광카메라(121)와, 철로를 촬영하는 RGB카메라(122)로 구성되는 촬영부(120);
상기 촬영부(120)에서 촬영된 초분광 영상을 처리하되, 분광파장을 통해 침목과 레일과 체결구를 지정된 색상으로 구분하여 검사표적으로 분류하는 분류부(141)와, 분류된 검사표적을 각각 색상 처리하는 처리부(142)로 구성되는 영상처리부(140);
상기 위치정보를 활용하여 상기 촬영부(120)에서 촬영된 영상을 순서대로 연결하여 파노라마 영상으로 재구성하되 연결된 영상 내 선택된 검사표적의 좌표를 추출 및 지정하는 위치판별부(151)와, 상기 촬영부(120)에서 얻어진 초분광 영상 및 RGB 영상을 상호 매칭시켜 정렬하되 동일 위치에 따른 동일 좌표를 부여하는 매칭부(152)와, 색상 처리된 초분광 영상 및 RGB 영상을 통해 철로의 결함을 판단하며 좌표정보와 함께 결함정보를 생성하는 분석부(153)와, 상기 결함정보에 대한 피드백정보를 입력받는 평가부(154)와, 상기 결함정보 및 피드백정보가 누적 저장됨에 따라 분석하여 상기 분석부(153)의 기준정보를 생성하는 학습부(155)와, 철로가 표시된 지리정보와 연계하여 지역별 노선별 검사 상황을 관리할 수 있는 맵을 작성하여 출력하는 맵작성부(156)를 구비하는 제어부(150); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초분광 카메라를 이용한 이동식 철로시설 점검장치.
As an inspection device for moving on a railroad 200 consisting of a sleeper 202 installed on a ballast 201, a rail 203, and a fastener 204,
a body 100 having a wheel 101 formed at a lower portion to move along the rail 203, and a driving unit 102 for rotating the wheel 101;
A GPS module 111, an encoder 112 that counts the number of revolutions of the wheel 101 and converts it into a moving distance, and a linkage that outputs the GPS signal and the converted moving distance in connection with regional geographic information including the railway a position calculating unit 110 having a module 113 and generating position information according to the movement of the main body 100;
A hyperspectral camera 121 installed in the main body 100 and using a signal generated from the encoder 112 as a trigger signal to photograph the railway 200 in the form of a snapshot, and an RGB camera 122 for photographing the railway ), the photographing unit 120 consisting of;
A classification unit 141 that processes the hyperspectral image photographed by the photographing unit 120, and classifies the sleeper, rail, and fastener by a specified color through the spectral wavelength into inspection targets, and the classified inspection targets, respectively. an image processing unit 140 including a color processing unit 142;
Using the location information, the images taken by the photographing unit 120 are sequentially connected and reconstructed into a panoramic image, and a location determination unit 151 for extracting and designating the coordinates of the selected inspection target in the connected image, and the photographing unit A matching unit 152 that matches and aligns the hyperspectral image and the RGB image obtained in 120 but gives the same coordinates according to the same location, and determines the defect of the railway through the color-processed hyperspectral image and the RGB image, An analysis unit 153 that generates defect information together with coordinate information, an evaluation unit 154 that receives feedback information for the defect information, and the analysis unit ( A control unit having a learning unit 155 for generating the reference information of 153), and a map creation unit 156 for creating and outputting a map that can manage the inspection conditions for each route by region in connection with geographic information on which railways are displayed ( 150); A mobile railway facility inspection device using a hyperspectral camera, characterized in that consisting of.
상기 촬영부(120)가 결합되는 그립구조체(131)와, 한쪽 끝이 상기 그립구조체(131)에 연결되고 다른 쪽 끝에는 제1연결판(133)이 형성된 연결구조체(132)와, 상기 제1연결판(133)에 대응하는 형상을 하고 상기 본체(100)에 결합되는 제2연결판(135)과, 상기 제1연결판(133) 및 제2연결판(135) 사이를 연결하되 진동흡수 구조를 갖는 방진구조체(134)로 구성되는 댐퍼부(130); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초분광 카메라를 이용한 이동식 철로시설 점검장치.
According to claim 1,
A grip structure 131 to which the photographing unit 120 is coupled, a connection structure 132 having one end connected to the grip structure 131 and a first connecting plate 133 formed at the other end, and the first A second connecting plate 135 having a shape corresponding to the connecting plate 133 and coupled to the main body 100 is connected between the first connecting plate 133 and the second connecting plate 135 to absorb vibration. a damper unit 130 composed of a vibration-proof structure 134 having a structure; A mobile railway facility inspection device using a hyperspectral camera, characterized in that it comprises a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210050030A KR102330188B1 (en) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | Mobile rail facility inspection apparatus using hyperspectral camera |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210050030A KR102330188B1 (en) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | Mobile rail facility inspection apparatus using hyperspectral camera |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102330188B1 true KR102330188B1 (en) | 2021-11-23 |
Family
ID=78694810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210050030A KR102330188B1 (en) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | Mobile rail facility inspection apparatus using hyperspectral camera |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102330188B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102637641B1 (en) | 2022-09-22 | 2024-02-16 | 한국지질자원연구원 | Hyperspectral scanning system for underground mine shaft and tunnel |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101706271B1 (en) * | 2016-08-10 | 2017-02-22 | 주식회사 에이베스트 | Ballast Crack Inspection Apparatus of A High Speed Rail |
KR101756960B1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-07-13 | (주)아세아항측 | Monitoring method of heavy metals in soil using the aerial hyperspectral images |
KR101833484B1 (en) | 2016-11-28 | 2018-02-28 | (주)익스트리플 | A device for inspecting rail for railway |
KR20200053913A (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-19 | 한국로봇융합연구원 | Damper device with multiple kind damping parts for video camera |
KR102146009B1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-08-19 | 주식회사 자연과기술 | Monitoring system for levee using hyperspectral imaging |
-
2021
- 2021-04-16 KR KR1020210050030A patent/KR102330188B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101756960B1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-07-13 | (주)아세아항측 | Monitoring method of heavy metals in soil using the aerial hyperspectral images |
KR101706271B1 (en) * | 2016-08-10 | 2017-02-22 | 주식회사 에이베스트 | Ballast Crack Inspection Apparatus of A High Speed Rail |
KR101833484B1 (en) | 2016-11-28 | 2018-02-28 | (주)익스트리플 | A device for inspecting rail for railway |
KR20200053913A (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-19 | 한국로봇융합연구원 | Damper device with multiple kind damping parts for video camera |
KR102146009B1 (en) * | 2019-06-26 | 2020-08-19 | 주식회사 자연과기술 | Monitoring system for levee using hyperspectral imaging |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102637641B1 (en) | 2022-09-22 | 2024-02-16 | 한국지질자원연구원 | Hyperspectral scanning system for underground mine shaft and tunnel |
WO2024063370A1 (en) * | 2022-09-22 | 2024-03-28 | 한국지질자원연구원 | Hyperspectral scanning system for underground mine galleries and tunnels |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11142230B2 (en) | Broken wheel detection system | |
US8405837B2 (en) | System and method for inspecting surfaces using optical wavelength filtering | |
US7659972B2 (en) | Rail measurement system | |
CN106061822B (en) | Vehicle imaging systems and method | |
US20040263624A1 (en) | Video inspection system for inspection of rail components and method thereof | |
US8209145B2 (en) | Methods for GPS to milepost mapping | |
US20120192756A1 (en) | Rail vision system | |
US6356299B1 (en) | Automated track inspection vehicle and method | |
US7463348B2 (en) | Rail vehicle mounted rail measurement system | |
KR101111569B1 (en) | Monitering System of Railroad Facilities using Railway Vehicle | |
CN108974044A (en) | Railroad track assets survey system | |
CN101580071B (en) | Railway locomotive and vehicle operating attitude measurement system | |
US20200302592A1 (en) | Method and apparatus for providing data and inspecting railroad track and key track components using a visual information system | |
US20200034637A1 (en) | Real-Time Track Asset Recognition and Position Determination | |
CN111289261A (en) | Detection method for in-warehouse bottom car part | |
Resendiz et al. | Development of a machine-vision system for inspection of railway track components | |
KR102330188B1 (en) | Mobile rail facility inspection apparatus using hyperspectral camera | |
KR101892529B1 (en) | Apparatus for recognizing absolute position using marker recognition on a road and method therefor | |
KR102553283B1 (en) | Mobile rail facility inspection system | |
KR100689633B1 (en) | A system and method for auto managementing and detecting to defect of railroad track | |
Sawadisavi et al. | Machine-vision inspection of railroad track | |
JP2001165617A (en) | Device and method for track inspection | |
CN115035087A (en) | Novel railway line image detection method and system | |
Gibert-Serra et al. | A machine vision system for automated joint bar inspection from a moving rail vehicle | |
EP1520747A1 (en) | Non-contact method for measuring angles and distances |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GRNT | Written decision to grant |