Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

The Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회)
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A Study for Possibility to Detect Missing Sidewalk Blocks using Drone

드론을 이용한 보도블럭 탈락 탐지 가능성 연구

  • Shin, Jung-il (Research Planning Department, Seoul Institute of Technology)
  • 신정일 (서울기술연구원 연구기획실)
  • Received : 2021.04.12
  • Accepted : 2021.05.07
  • Published : 2021.05.31
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Abstract

Sidewalks are facilities used for the safe and comfortable passage of pedestrians and are paved with blocks of various materials. Currently, Korea does not have a quantitative survey method for the pavement condition of sidewalks, so it is necessary to develop an efficient survey method. Drones are being used as an efficient survey tool in various fields, but there are limited studies in which sidewalks have been investigated. This study investigates the possibility of detection by limiting the missing sidewalk blocks using a drone. This study is an initial study on the development of a method for detecting damage in sidewalk blocks. For this, sidewalk blocks were artificially removed to simulate a dropout situation, and images were acquired with 0.7-cm resolution using a drone. As a characteristic of the point cloud data acquired through image pre-processing, there was high variance of the elevation of the points in the missing area of the sidewalk block. Using these characteristics, an experiment was conducted to detect the missing parts of the sidewalk block by applying four thresholds to the variance of the elevation of points included in the grid corresponding to the sidewalk area. As a result, the detection accuracy was shown with a positive detection ratio of 70-80%, omission errors of 20-30%, and commission errors lower than 2%. It is judged that the possibility of detecting missing sidewalk blocks is high. This study focused on detecting a simulated missing sidewalk block in a limited environment. Therefore, it is expected that an efficient and quantitative method of detecting damaged sidewalk blocks can be developed in the future through additional research with considerations of the actual environment.

보도는 보행자의 안전하고 쾌적한 통행을 목표로 하는 시설로, 다양한 재질의 블럭으로 포장되어 있다. 현재 우리나라는 보도 포장상태에 대한 정량적인 조사 방법이 부재하여 효율적인 조사 방법의 개발이 필요한 실정이다. 최근 드론은 다양한 분야에서 효율적인 조사 도구로 활용되고 있으나, 보도의 포장상태를 조사한 사례는 제한적인 실정이다. 본 연구는 드론을 이용한 보도블럭 파손 탐지 방법 개발을 위한 초기 연구로써 보도블럭의 탈락에 국한하여 탐지 가능성을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 보도블럭을 인위적으로 제거하여 탈락을 상황을 모의하였고, 드론을 이용하여 0.7 cm 해상도의 영상을 촬영하였다. 영상 전처리를 통해 획득된 포인트 클라우드 자료의 특성으로 보도블럭 탈락 부위에서 포인트들이 갖는 표고의 분산이 높게 나타났다. 이러한 특성을 이용하여 보도 영역에 해당하는 격자에 포함되는 포인트들의 표고에 대한 분산에 4가지 임계치를 적용하여 보도블럭 탈락 부위를 탐지하는 실험을 진행하였다. 그 결과 정탐지율 70-80 %, 누락오차 20-30 %, 추가오차 2 % 이하의 탐지정확도를 획득하여 보도블럭 탈락의 탐지 가능성이 높은 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 제한적인 환경에서 모의된 보도블럭 탈락을 대상으로 하였으므로 향후 실제 환경을 고려한 추가 연구를 통해 효율적이고 정량적인 보도블럭 파손 탐지 방법이 개발될 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords

Acknowledgement

본 논문은 2020년도 서울기술연구원(과제번호: 2020-BA-001, 드론을 이용한 보행 및 차량통행 위험요소 탐지 기술 개발)의 연구과제로 수행되었음.

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