본 논문에서는 산업용 CT 볼륨데이터에서 템플릿 매칭을 통하여 제품의 이물질을 자동 검출하는 기법을 제안한다. 제안방법은 다음과 같은 세 단계로 이루어진다. 첫째, 다운 샘플링 데이터에서 잡음제거 후 제품을 배경과 분리하고, 영상의 평균값 및 표준편차를 이용하여 초기 이물질 후보를 추출한 후, K-평균 클러스터링을 이용하여 이물질 후보를 추출한다. 둘째, 템플릿 매칭을 이용하여 제품과 유사도가 다른 이물질을 검출한다. 이 때, 검출하고자 하는 이물질의 크기에 따라 밝기값평균차이(SSD)와 조인트 엔트로피를 이용한 유사도 평가를 통하여 이물질을 검출한다. 셋째, 원 볼륨데이터에서 이물질 검출률을 개선하기 위하여 여과기법으로 제품의 이물질을 최종 검출한다. 본 제안 방법의 결과를 평가하기 위해 산업용 CT 볼륨데이터와 시뮬레이션 데이터를 사용하여 육안평가, 정확성 평가와 수행시간 측정을 수행하였다. 정확성 평가를 위하여 기존 밝기값 기반 검출 기법을 비교방법으로 사용하고, 다이스 계수 유사도를 측정하였다.
본 논문은 영상 처리에 의해 광학렌즈의 먼지 및 이물질의 유무를 검출하기 위한 방법을 제안한다. 현재 사용되고 있는 비접촉 검사용 비젼 시스템은 마스크 기법을 활용하여 기준 영상에 비해 어느 정도의 잡음이 있는지를 검사한다. 그러나 조명의 정도, 반사 및 이물질의 유형에 따라 검출하기가 어렵다. 이를 해결하기 위해 파란색 LED 광원을 수평축에 설치하여 양각 부분의 에지들을 더욱 강조하는 시스템을 구현하였다. 이물질 검출은 간단한 소벨 에지 마스크를 사용하고 이물질의 크기에 따라 먼지 및 이물질에 대한 판단을 결정하였다. 크기 및 색상이 틀린 렌즈를 사용하여 실험한 결과 일반 영상에서 검출한 것보다 파란색 LED 광원과 영상처리에 의해 잡음 및 이물질을 강건하게 검출하여 렌즈의 자동 검사용 로봇 비젼 시스템에 적용이 가능하다.
정상 상태의 gas-insulated switchgear (CIS) 내부에서 발생한 부분방전 신호를 검출 할 수 있는 UHF 부분방전 검출 센서를 실험용 362 kV GIS에 적용하였다. GIS 내부에 알루미늄 이물질을 투입한 다음 120 - 180 kVrms 전압을 단계적으로 인가하고 장시간 인가전압 위상에 대한 UHF 부분방전 신호를 측정하였다. 인가전압을 높일수록 검출된 방전신호의 간격이 늘어났으며, 이물질로 사용한 알루미늄선의 길이가 길어질수록 이물질의 상승고도는 증가하였다. GIS 내부에서 이물질의 운동에 대한 간단한 계산에서도 비슷한 경향을 보임을 확인하였다.
증기발생기 2차측(관판 상단 및 관 지지판)에 잔류하는 이물질은 전열관에 마모를 야기하여 누설을 발생시킬 가능성이 있으며, 마모는 전열관 재료의 부식 특성과는 별개로 이물질의 재료, 형태, 크기 등에 따라 큰 영향을 받는다. 관판 상단 및 관 지지판 부위의 이물질 여부는 원격육안검사(FOSAR) 방법과 와전류탐상검사(ECT)를 통해 확인하고 있다. 증기발생기 2차측의 잔류 이물질은 그 재질이나 전열관과의 접촉상태 등에 따라 검출하는데 제한성이 나타난다. 따라서, 본 연구에서는 다양한 형태와 재료의 이물질을 관판 상단에서 수직 및 수평한 방향으로 이동시켰을 때, 이물질에 대한 보빈신호의 검출 감도를 측정하기 위해 데이터를 수집하고 분석하였다.
자외선보다 파장이 짧은 X-선은 투과력이 매우 좋아 산업 분야 및 의료분야에 융합되어 많이 사용되고 있다. 특히 산업분야에서는 비파괴 검사 장비인 x-ray를 이용하여 금속과 같은 제품의 생산 과정에서 발생할 수 있는 금속 내부의 이물질에 검출에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있는 실정이다. X-ray 영상 이미지를 디지털 방식으로 획득하는 DR(Digital Radiography) 방사선 촬영 방식의 확산으로 디텍터의 사용이 활발해지고 있으나 내부의 센서 잡음 및 감도에 따라 이물질 검출이 불가능한 경우도 발생하고 있다. 금속 제품을 생산할 경우 이물질의 혼입으로 생산 제품의 불량률이 높아질 수 있기에 정확한 검출이 필요하다. 이에 본 논문에서는 금속 내부의 이물질과 같은 결함 검출의 효율을 향상시키기 위하여 획득한 X-ray 이미지의 보정 모델을 제안한다. 제안 모델을 통하여 금속 제품 생산 공정의 불량 검출에 적용하면 제품 결함의 검출을 정확하고 신속하게 처리할 수 있을 것으로 기대된다.
X-ray 영상 검사·검출 문제에 기존 딥러닝 모델을 사용하려는 시도들이 존재해왔고, 합성곱 신경망의 강력한 표현력 덕분에 대체로 준수한 성능이 보장되었다. 그러나 문제의 특성에 따라 기대한 만큼의 분류 및 검출 성능이 나오지 않는 경우가 존재한다. 이는 1) 검출 대상의 스케일이 다양하거나, 2) X-ray 영상은 흑백 영상으로 미세한 특징을 학습하기 어렵거나, 3) 지도학습을 하기에는 학습 데이터의 양이 부족하기 때문인 것이 주요 원인들이다. 본 논문에서는 다양한 스케일의 특징맵을 추출하여 종합적으로 학습하는 신경망을 통해, '생선살 X-ray 영상' 데이터셋에서 '생선 가시' 이물질 class가 모델 내에서 어떻게 학습되는지를 살펴본다. 그리고 X-ray 영상의 경우, 이물질 class를 크기별로 새롭게 labeling하여 성능 개선이 일어날 수 있음을 보인다. 또한 Multi-scale CAM을 통해 class에 따른 활성화 정도를 시각화하여 모델을 직관적으로 분석할 수 있음을 보일 것이다.
각 원자력 발전소에서는 정밀성, 안전성을 확인하는 검사의 중요성을 인식하여 LPMS(Loose Part Monitoring System)을 사용하여 사고 징후를 조기에 감지하여 이에 대한 예방조치를 가능케 함으로써 설계기준 사고 발생을 사전에 방지할 수 있게 한다. 또한 이 기술은 신호 측정 및 분석 등의 기반기술 개발을 통하여 건전성 감시 기술의 신뢰성을 향상 시키고 있다. LPMS(Loose Part Monitoring System)기술은 재료, 기기, 구조물 등의 성질과 내부조직을 변화시키거나 파괴하지 않고, 배관내부에 흐르는 금속 파편들을 찾아내어 정밀성, 안전성, 신뢰성을 확보하기 위하여 검사기술이 적용되고 있다. 그러나 이 방법은 배관내의 이물질의 충격이 발생해야 감지가 가능하고, 이물질의 모양이나 사이즈를 확인하기에는 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 배관외부에서 자기장을 인가하여, 배관내의 이물질에 변화하는 자기장을 홀센서로 측정하여 기존의 LPMS 방식을 보완하는 시스템을 개발하기 위해, 배관에 필요한 자기장 발생장치를 설계하고, 이물질을 검출하기 위한 검출 감도향상에 대해 연구하였다.
섬유의 자동 검사에서는 섬유 패턴과 연관이 있는 결함과 패턴과 연관이 없는 결함의 2 부류를 검사하게 된다 본 논문에서는 이들 결함의 검사를 2 단계에 거쳐서 하게 되는데, 섬유 패턴에 독립적인 결함을 프로파일 분석을 통해 우선 검출하고, 섬유 패턴에 종속적인 결함을 co-occurrence 행렬을 이용해 검출하는 기법을 소개한다. 이렇게 해서 검출된 결함들은 Back-propagation 알고리즘을 사용해 분류된다. 이 기법을 통한 실험에서 백색 유광택 타포린에서 발생하는 이물질유입 및 위사빠짐을 97.1%이상 검출할 수 있었다.
GIS(Gas insulated switchgear)내부에서 발생한 부분방전 신호를 검출 할 수 있는 UHF(Ultra-high frequency) 부분방전 검출 센서를 345 kV GIS의 AC 내전압 시험에 적용하였다. 부분방전 센서를 적용한 상태에서 각 상별로, bus별로 나누어 계통 최고전압의 1.0 p.u, 1.5 p.u, 1.73 p.u 전압을 단계적으로 인가하였으며 간헐적으로 부분방전 신호가 검출됨을 확인하였다. 간헐적인 부분방전 신호는 GIS 내부에 있던 이물질에서 약한 방전이 시작되고 인가전압을 높임에 따라 방전의 강도가 증가하다 소멸되었다. 방전을 일으킨 이물질이 모두 증발되었거나 위치 변화에 의해 방전이 소멸된 것으로 판단된다.
지방상수도에서 이물질에 의한 수질민원은 수돗물에 대한 불신을 초래하고 음용률을 저해하는 가장 큰 요인이라 할 수 있다. 본 연구에서는 수질민원 대상지역의 이물질 수집 및 시료의 정성 및 정량분석을 실시하여 이물질에 함유되어 있는 화합물과 원소성분을 검출함으로서 이물질 발생의 원인을 밝히고 해결방안을 모색하고자 하였다. 또한 상수관로 내부의 이물질로 인해 지속적으로 발생하는 수질민원을 해소하고 수돗물에 대한 신뢰성 향상 및 양질의 수돗물 공급을 위한 방안을 마련하고자 하였다. 민원지역에서 포집된 이물질은 관로의 내부부식 및 노후화로 인한 부식생성물의 무기화합물뿐만 아니라 탄소(C) 및 산소(O)성분을 다량 함유한 유기화합물도 포함하고 있었다. 이물질에 대한 정확한 판단과 저감을 위해 객관적인 대상지역의 관상태평가가 필요한 것으로 조사되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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