3차원 비전 시스템을 이용한 노면 형상 측정

Abstract

본 연구에서는 노면 형상의 3차원 정보를 얻기 위해 3차원 비전 시스템을 이용한 노면 형상 측정이 수행되었다. 노면 형상의 정보는 도로 유지보수 구역 및 차량의 안전운행을 위한 경로 판별을 위해 필요하지만 현재 대부분의 노면 형상의 정보는 2차원 측정기술 기반으로 획득되어 노면 전체 형상에 대한 정보가 부족하기 때문에 적용하기 어렵다. 이를 해결하기 위해 노면 형상의 3차원 측정이 가능한 액티브 스테레오 비전시스템과 5자유도 정밀정합법으로 구성된 3차원 노면 형상 측정기술과 데이터 처리 기술을 개발하였다. 액티브 스테레오 비전 시스템에서 노면으로부터 각 위치에 대한 깊이 값을 획득하여 노면 형상을 구성하고 획득한 노면 형상의 대면적 및 고분해능화를 동시에 수행할 수 없는 문제를 해결하기 위해 5자유도 정밀정합법을 사용하여 5자유도 오차가 보상된 대면적, 고분해능의 노면 형상 프로파일을 획득하였다. 측정된 3차원 노면 형상 특성을 평가하기 위해 3차원 프로파일 기반의 평가 파라미터를 제안하였다. 개발된 노면 형상 측정기술을 통해 대면적 프로파일 획득과 평가 파라미터의 적용 시뮬레이션을 수행하였고, 측정 시스템의 제시한 설계 치수 및 목표 측정 영역 조건에 따라 측정 시제품을 설계 및 제작하여 노면 측정, 노면 평가 및 다른 평가 지표와의 비교를 통해 측정 시스템과 평가 파라미터의 성능을 확인하였다.; In this paper, pavement surface measurement using 3D vision system was developed to acquire 3D information of pavement surface. The information of pavement surface is necessary for road maintenance and driver’s safe driving, but most information of pavement surface is obtained by 2D measurement technique, so it is difficult to apply road maintenance and driver’s safe driving due to the lack of information about overall pavement surface. Therefore, 3D pavement surface measurement technique and 3D data processing technique with active stereo vision system and 5-DOF precision stitching method were developed to solve the problem about information of pavement surface acquired by 2D measurement technique. In the active stereo vision system, 3D pavement surface profile was constructed by the depth value for each position, and 5-DOF precision stitching method was used to correct 5-DOF error on profile and acquire large area and high resolution profile. In order to evaluate properties at the measured 3D pavement surface, evaluation parameters based on 3D profile was proposed. Through the measurement technique, a large area profile was acquired and evaluation parameters were applied to the profile. We proposed the conditions of design dimension and measurement area, design and manufacture the prototype of the measurement system, and verify the performance of the measurement system and evaluation parameters by measuring pavement surface, evaluating pavement surface and comparing other evaluation parameter.