그레이스케일 스트레칭 기법의 가중치 조정을 통한 수직보호망 내부 관측에 관한 실험적 연구

국문 초록 (Abstract)

건설현장에서 사용되는 가설구조물은 일반적으로 외벽에 수직보호망이 설치되어 안전점검 시 보호망에 의해 외부에서 내부 관측이 어려운 문제점이 있다. 가설구조물의 설치상태 점검과 근로자 안전관리는 안전관리자가 직접 육안으로 관측하는 방법으로 수행되고 있으나 인력부족 등으로 실질적인 관리감독은 어려움을 겪는 실정이다. 최근 건설현장에 새로운 기술을 도입하는 다양한 연구가 수행되고 있으며 건설현장의 안전관리에도 신기술을 적용하려는 연구도 지속적으로 수행되고 있다. 건설현장에 안전관리에 영상처리 기술을 활용한 기존 수직보호망 내부 관측 영상처리 기술은 수직보호망의 색상에 따라 기술의 효과가 저하되는 현상이 발생하여 기술의 한계점으로 판단되었다.
본 연구에서는 수직보호망 내부 관측을 위해 사용되는 일반적인 영상처리 기술에 그레이스케일 기법의 가중치 조정하여 수직보호망 색상의 변화에도 내부 관측이 가능한 영상처리 기법을 제안하였다. 또한 수직보호망의 색상에 따라 그레이스케일 기법의 가중치를 조정하는 실험을 통해 영상데이터를 정량적으로 비교분석하여 제안한 기법의 효과를 검증하였다.
히스토그램 균등화 기법과 그레이 스케일 스트레칭 기법을 적용한 일반적인 수직보호망 내부 관측 기법은 수직보호망 색상의 변화에 효과가 감소하는 것으로 나타났다. 이는 기존의 방법을 적용했을 때 수직보호망을 구성하는 영상의 명암대비가 특정영역에서 과도하게 증가하여 발생하는 것으로 판단된다. 따라서 수직보호망 내부 객체는 보호망의 영향을 받아 객체의 윤곽이 보호망의 색에 의해 관측 시 형체의 식별성이 감소하는 것으로 분석된다. 수직보호망이 설치된 영상보다 수직보호망의 색상에 따라 그레이스케일 스트레칭 기법의 가중치를 조정한 영상처리 기법을 적용한 경우 실험대상의 식별성은 수직보호망이 빨간색인 경우 35.5, 초록색인 경우 33.5, 파란색인 경우 15, 회색인 경우 23 증가한 것으로 나타났다. 즉 수직보호망이 설치된 영상에 조정된 영상처리 기법을 적용했을 때 식별성이 평균 26.8 증가하는 것으로 분석된다. 따라서 가설구조물에 다양한 색상의 수직보호망이 설치된 경우 제안한 영상처리 기법을 통해 내부 관측이 가능할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Temporary structures used in construction sites generally have vertical protective nets installed on their outer walls, so it is difficult to observe the inside from the outside due to the protective nets during safety inspection. Inspection of the installation status of temporary structures and safety management of workers are carried out by direct visual observation by the safety manager, but actual supervision is difficult due to lack of manpower. Recently, various studies to introduce new technologies to construction sites are being conducted, and studies to apply new technologies to safety management at construction sites are also being continuously conducted. The existing observational image processing technology inside the vertical protection net using image processing technology for safety management at the construction site was judged to be a limitation of the technology because the effect of the technology was reduced depending on the color of the vertical protection net.
In this study, an image processing technique that enables internal observation was proposed. The proposed technique could observe the internal of vertical net by modifying the weight of the gray scale technique in the general image processing technique. In addition, the effect of the proposed technique was verified by quantitatively comparing and analyzing image data through an experiment to modify the weight of the gray scale technique according to the color of the vertical protection net.
It was found that the general observation method inside the vertical protection net using the histogram equalization technique and the gray scale stretching technique has a reduced effect on the change in the color of the vertical protection net. This is considered to be caused by the excessive increase in the contrast of the image constituting the vertical protection net in a specific area when the existing method is applied. Therefore, it is analyzed that the object inside the vertical protection net is affected by the protection net, and the object's outline is reduced by the color of the protection net. When the image processing technique in which the weight of the grayscale stretching method is adjusted according to the color of the vertical guard net is applied rather than the image in which the vertical guard net is installed, the identification of the experiment subject is 35.5 when the vertical protection net is red, 33.5 when the vertical protection net is green, and 33.5 when the vertical protection net is blue. 15 for gray and 23 for gray. In other words, when the modified image processing technique is applied to the image in which the vertical protection net is installed, it is analyzed that the identification increases by an average of 26.8. Therefore, it is concluded that internal observation is possible through the proposed image processing technique when vertical protection nets of various colors are installed in the temporary structure.

목차 (Table of Contents)

• Abstract ⅲ
• List of tables ⅴ
• List of figures ⅵ
• Ⅰ. 서 론 1
• 1. 연구 배경 및 목적 1
• 2. 연구방법 3
• 3. 연구동향 4
• Ⅱ. 이론적 배경 8
• 1. 색상 모델 8
• 1.1. RGB 모델 8
• 1.2. CMY 모델 10
• 1.3. HSI 모델 11
• 2. 영상처리 기법 12
• 2.1. 그레이 스케일 스트레칭 12
• 2.2. 그레이 스케일 조정 13
• 2.3. 히스토그램 균등화 기법 14
• 2.4. 히스토그램 명세화 기법 17
• 2.5. Retinex 기법 22
• Ⅲ. 수직보호망 내부 관측 기술 가중치 조정 24
• 1. 수직보호망 내부 관측 기술 가중치 조정 개요 24
• 2. 영상처리 순서도 25
• 3. 수직보호망 내부 관측 알고리즘 가중치 조정 26
• 4. 실험대상 30
• 5. 실험설정 31
• 5.1. 실험변수 명칭 32
• 5.2. 촬영조건 및 장비 33
• Ⅳ. 실험결과 35
• 1. 전반적 식별성 35
• 2. 안전모 식별 분석 39
• 3. 안전고리 식별 분석 45
• Ⅴ. 결 론 51
• 참고문헌 52
• 국문요약 54