본 연구에서는 지하채광 발파에 따른 암반광주에서의 변위 및 진동을 측정하는 방법을 통해 디지털 이미지 영상상관 기법(DIC)이라는 기술의 적용성을 시험하였다. 디지털 이미지 영상상관 기법은 고속 사진촬영 기술과 접목하면 구조물 또는 대상물의 전면변화 속성을 2차원 또는 3차원 좌표로 변환할 수 있는 우수한 광학영상 처리능력을 제공한다. 이렇게 측정된 좌표들은 구조물이나 대상물의 변위, 변형률, 속도 등을 계산하는 데 사용된다. 이 기술은 과학 및 공학 분야에서 널리 사용되고 있으며, 그 밖의 많은 분야로도 적용성을 확장해 나가고 있다. 본 연구에서는 이와 같은 DIC 시스템과 기존의 진동계측기를 사용하여 발파로 발생된 변위와 진동을 측정함으로써 그 성능을 서로 비교하였다. 현장시험 결과, 두 방법은 비슷한 결과를 보였다. 이로부터 DIC 시스템을 이용한 발파 진동 및 변위 측정에 대한 적용성을 확인할 수 있었다.
최근 건축물과 교량 등 사회기반시설물들의 노후화로 인해 변위센서, 가속도센서 등 첨단 기술을 이용한 구조물 안전관리 기법이 중요한 이슈로 부각되고 있다. 일반적으로 구조물의 안전관리를 위한 구조 건전성 모니터링 기술은 IT와 계측센서 기반으로 이러한 시스템을 구축하기 위해서는 많은 비용이 소요된다. 본 논문에서는 기존 계측센서 기반의 구조 건전성 모니터링 시스템에 비해 보다 경제적이고 효과적인 방법으로 구조물의 변위와 고유진동수를 추정하여 손상도를 평가하는 영상 기반의 구조물 동특성 분석 시스템을 개발하였다. 본 논문에서 개발한 시스템은 디지털 카메라와 같은 영상장치를 이용하여 구조물의 영상을 촬영하고, 영상처리를 위해 주로 사용되고 있는 정규상호상관기법인 NCC연산을 통해 변위와 고유 진동수를 분석하고, 구조물의 손상전후의 주파수응답비를 비교분석하여 손상도를 판별하여 문제가 발생 시 관리자에게 경보하는 기능을 지원한다. 본 시스템은 기존의 구조물에 부착하거나 고정해서 사용하는 계측 센서에 비해 설치 및 이동이 간편하고, 시스템이 단순하여 경제적이며 활용성이 높은 장점이 있다.
비행체의 초음속 비행 중 고온 환경에서의 열 거동은 비행체의 열 구조 설계에 중요하다. 본 연구에서는 전역-국부 다중 디지털 이미지 상관기법을 사용하여 노치 구조물의 전 영역의 열변형 및 응력집중 현상에 대해 관찰/분석하였다. 다중 DIC 시스템은 2D DIC 시스템과 3D DIC 시스템으로 구성되었다. 가열 챔버를 이용하여 노치 시편을 가열하였으며 여러 온도에서 다중 DIC 시스템을 사용하여 구조물의 변형 이미지를 촬영하고 분석하였다. 다중 DIC 기법을 사용하여 노치 시편의 전 영역 변형률과 노치 부위의 응력집중 현상을 계측/분석하였으며 ABAQUSTM 프로그램을 이용하여 노치 시편에 대해 유한요소해석을 진행하고 실험결과와 비교 분석하였다. 본 연구를 통해 다중 DIC 시스템의 열변형 계측과 응력 집중 현상의 연구 분석에서의 활용 가능성을 보여주었다.
온도 구배에 의한 날개 외피의 열변형 특성을 연구하기 위하여 비행체 날개의 포켓 형상을 본 딴 프레임 외피 구조 시편을 제작하였다. 날개에 발생하는 온도 구배 현상을 효과적으로 모사하기 위하여 프레임 외피 시편의 프레임에 수냉 시스템을 개발, 적용하였다. 공력 특성에 영향을 미치는 날개 외피의 면외 열변형을 정량적으로 평가하기 위하여 디지털 영상 상관 기법(Digital Image Correlation technique, DIC)을 사용하고, 면외 변위 측정 불확도 평가를 통해 측정 정확도를 분석하였다. SUS304 소재로 만들어진 프레임 외피 구조 시편의 시험을 수행하여 온도에 따른 외피의 면외 변형 특성을 성공적으로 획득하였다.
본 논문에서는 최근, 차세대 정보보호 기술로 많은 연구가 이루어지고 있는 디지털 정보은폐(Digital Information hiding) 기술과 광정보처리 기술을 상호 보완적으로 이용한 새로운 복합 광-디지털 다중 정보은폐 및 실시간 추출 시스템을 구현하였다. 즉, 디지털 기술을 이용한 다중 정보은폐에서는 확산코드간에 랜덤성과 직교성을 보장할 수 있는 새로운 코드로써 의사랜덤 코드(Pseudo random code)와 하다마드 행렬(Hadamard matrix)을 상호보완적으로 조합하여 만든 스테고 키(stego key)를 사용하였으며 이를 이용하여 임의의 커버영상(cover image)에 다중의 정보를 은폐시킬 수 있는 새로운 기법을 제시하였다. 이와 같은 방법으로 은폐된 정보는 정보 은폐시 사용된 스테고 키성분이 정확하게 일치될 경우에만 추출될 수 있으므로 불법 사용자가 무한히 발생시킬 수 있는 랜덤시퀀스를 정확하게 재생하는 것은 거의 불가능함으로 강한 비화성을 가지며, 하다마드 행렬의 직교성으로 서로 다른 확산코드간의 상관성이 발생하지 않기 때문에 에러 없는 은폐정보의 추출도 가능하다. (중략)
우리는 본 논문에서 디지털 영상에 대하여 Hash함수를 이용한 내용기반의 안전한 워터마킹 인증기술을 제시하려고 한다. 허가되지 않는 이미지의 내용변경을 막기 위해 안전한 워터마킹 시스템을 개발하기 위하여 비밀키를 가지고 있는 Hash 함수가 사용되었고, 각 블록의 워터마크신호는 Hash함수의 출력결과를 Seed로 사용하여 의사난수를 발생시킨 값에 따라 생성되어진다. 이미지 기술벡터들은 블록기반 에지 이미지로부터 측정되는데 이 값들은 해롭지 않는 조작 등에 대해서는 쉽게 변화하지 않지만 고의적인 내용변경 등의 조작에 대해서는 이들 값들이 바꾸어지는 성질을 갖고 있다. 워터마크신호의 삽입은 블록기반 스펙트럼 방법에 기초를 두고 있으며 워터마크신호의 크기는 인지성과 강인성이 조화를 이루도록 AC 부 밴드의 지그재그 스캔라인의 DCT 계수들의 지역적인 통계량에 따라 조정되어진다. 또한 저작권인증의 확인을 위한 경계 값의 선택은 통계학적으로 분석되어진다. 수치적인 실험의 결과는 제안된 기술이 강력한 저작권인증의 수행을 위해서 매우 효율적인 것을 보여주고 있다.
모바일 환경에서의 동영상 콘텐츠는 네트워크 트래픽과 같은 성능을 고려하여 일반 동영상에 비해 비트율이 낮은 비디오 영상을 처리하게 되고, 비트율이 낮은 동영상에 대한 소유권 보호의 필요성이 요구된다. 따라서 모바일 장치는 퍼스널 컴퓨터와 성능면에서 많은 차이점을 가지고 있으므로 모바일 장치에서 디지털 미디어를 보호하기 위해서는 모바일 환경에 적합한 워터마킹 처리 알고리즘을 개발해야 한다. 본 논문은 M-Commerce 환경에서 모바일 장치의 낮은 성능을 고려하여 비트율이 낮은 비디오 콘텐츠에 대한 비시각적인 대역 확산(Spread Spectrum) 워터마킹 기법을 제안하고, 동영상 콘텐츠의 불법적인 행위자들을 추적하여 소유권의 보호를 보장할 수 있다. 워터마크가 내장된 콘텐츠의 공격에 대한 강인성의 평가는 워터마크를 제거하거나 손상된 콘텐츠를 추출 알고리즘의 상관관계(Correlation)로 나타낸다. 실험 결과에 따르면 워터마크의 강인성을 평가하기 위해 워터마크가 내장된 영상을 압축한 후 M-Sequence의 주기를 추출한 결과 모든 영상에서 고유한 M-Sequence의 주기를 쉽게 검출할 수 있었다. 따라서 비트율이 낮은 콘텐츠에서도 워터마크 추출을 보장하여 불법적인 사용자의 추적이 가능할 것으로 예상된다.
오래된 영화 필름이나 비디오 테이프 등의 영상물에서 나타나는 대표적인 손상으로는 긁힘과 얼룩무늬 손상이 있으며, 본 논문은 긁힘 손상을 자동 탐지하고, 자기상관 (AR: autoregressive) 이미지 생성모델 (PAST-PRESENT 모델) 기반의 영상 인페인팅 모델을 사용하여 손상을 복원하는 시스템을 설계하고 구현하였다. AR 이미지 모델 생성을 위해, 지역성을 최대화할 수 있도록 인접 화소를 모으는 Sampling Pattern을 사용하였으며, 추출된 화소들을 필터링 (filtering)하는 단계, AR 모델 파라미터 계산 (model fitting)을 위한 Durbin-Levinson 알고리즘, 최종 파라미터를 통한 훼손된 화소의 예측 및 보간 단계로 구성된다. 구현된 시스템은(1) VHS 테이프를 통한 아날로그 영상물의 디지털화, (2) 긁힘 손상의 자동탐지와 자동손상복원, (3) 얼룩무늬의 수동탐지와 자동복원의 3단계 복원절차를 지원하도록 설계하였다. 단계 1과 단계 2는 영상복원 고속화를 위해 TIDSP 보드 (TMS320DM642 EVM)을 이용하여 구현하였으며, 단계 3은 사용자의 수동탐지를위해, PC 를 사용하여 구현하였다. 본 논문에서 제안된 기법을 고전 한국영화 2편 (자유만세와 로보트 태권 V)에 대하여 실험하였으며, 본 논문에서 제안한 자기상관 기반의 복원 시스템은 Bertalmio 인페인팅 기법과 비교하였으며, 주관적 화질 (MOS 테스트) 및 객관적 화질 (PSNR), 특히, 숙련된 복원기술자에 의한 복원과의 차이를 정의하는 복구품질 (RR)에서 향상된 결과를 보임을 확인하였다.
디지털 컨텐츠, 특히 정보 집약성이 큰 특성으로 인해 가장 선호되는 영상/비디오 컨텐츠에 대한 저작권보호 기술의 필요성이 크게 대두되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 가장 비전 있는 기술로 인식되는 디지털 워터마킹 알고리즘을 제안하였다. 본 알고리즘은 MPEG 압축 시스템을 대상으로 하였고 워터마킹 과정은 압축 과정 중에 수행되며 워터마크는 I 프레임의 명암성분에 삽입된다. 실험 결과에서는 제안된 방법이 여러 공격에 대해서 비가시성과 강인성을 모두 만족하는 것을 보였고 워터마킹 과정을 수행한 압축된 이미지들과 수행하지 않은 압축된 이미지들(색차 포맷 Y:Cb:Cr=4:2:0을 사용하는 TM-5 기반 압축에 대해서 평균 압축률이 약 27:1 이었다)사이의 평균 PSNR의 차가 단지 1.8dB($4.2\%$)의 낮은 값이 측정되었다. 공격 후에 영상을 재사용할 수 있는 경우에 대해서는 추출된 워터마크와 원 워터마크의 정규화 상관도가 0.8 이상의 높은 값이 측정되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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