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목차

I. 서론 11

1. 연구의 필요성 및 목적 11

2. 연구의 범위 및 방법 16

가. 연구의 범위 16

나. 연구의 방법 17

3. 연구의 내용 및 추진체계 20

가. 연구의 내용 20

나. 추진체계 22

II. 기존 포트홀 탐지 시스템과의 비교 23

1. 서울시 AI 기반 포트홀 탐지 시스템 분석 23

가. 시스템 구성 및 작동 방식 23

나. 기술 및 장점 24

다. 한계점 26

2. 센서 기반 포트홀 탐지 시스템 분석 27

가. 시스템 구성 및 기술적 특성 27

나. 기술적 장점 29

다. 한계점 30

3. CCTV 기반 포트홀 탐지 시스템 분석 30

가. 시스템 구성 및 기술적 특성 30

나. 기술적 장점 31

다. 한계점 32

4. 서울시 기존 시스템 대비 CCTV 기반 영상 탐지 시스템의 채택 타당성 32

III. 영상 기반 포트홀 감지 프로토타입 시스템 개발 36

1. AI 기반 포트홀 탐지 시스템 분석 36

가. 실시간 포트홀 감지 기술조사 36

나. 딥러닝 기반 객체 탐지 기술조사 47

다. CCTV 카메라 기술조사 53

라. 선행연구 55

2. 알고리즘 개발 58

가. YOLO 기반의 실시간 포트홀 탐지 알고리즘 개발(Flowchart 형식 알고리즘 개발) 58

나. 오픈소스 데이터를 활용한 포트홀 이미지 확보 59

다. 학습용 데이터 셋을 구축하기 위한 전처리 61

라. 환경변수에 강건한 컴퓨터 비전 알고리즘 개발 64

3. 포트홀 탐지 시스템의 효율성 향상을 위한 추가 고려 사항 69

4. 교량 환경에서의 CCTV 설치 및 유지 관리 고려 사항 70

5. 서울시 관내 교량의 일반적인 특성 및 시스템 설계 고려 사항 71

6. 포트홀 탐지 소프트웨어 및 알고리즘의 일반적인 요구 사항 및 성능 지표 71

7. 시스템 구축 비용에 영향을 미치는 요소 및 대략적인 예산 72

IV. 시스템 설계 74

1. 포트홀 감지를 위한 ITS 시스템 설계 74

가. CCTV 영상 및 센서 데이터 수집 74

나. 엣지 컴퓨팅 기술을 통한 전처리 75

다. 네트워크 프로토콜 및 전송 방식 77

라. 저장분배서버(스토리지/미들웨어)로 데이터 전송 및 관리 80

마. 영상관제 관리서버에서 실시간 관제 및 이상감지 모니터링 81

바. 영상분석서버에서 AI 활용 포트홀 감지 연산 83

사. 결과 후처리, 대시보드 알림 및 유지보수 팀 피드백 84

아. 보안 및 개인정보 보호 85

자. 확장성 및 장애 대응 86

2. 교량 포트홀 탐지 시스템의 주요 구성 요소 및 최소 사양 87

가. CCTV 카메라 87

나. 영상 처리 장치 89

다. 통신망 93

라. 전원공급장치 96

마. 저장장치 98

3. 프로토타입 제작 99

가. 포트홀 감지 AI 프로토타입 모델 개발 99

나. 포트홀 감지 AI 프로토타입 모델 평가 103

V. 포트홀 감지 시스템 구축 시 법규 고려 사항 111

1. 정보통신망법 112

가. 주요 용어 정의 및 CCTV 적용 범위 112

나. CCTV 관련 개인정보 보호 원칙 113

다. CCTV 설치 및 운영 시 개인정보 침해 최소화 의무 113

2. 개인정보 보호법 114

가. 개인정보 수집 및 이용 동의 114

나. 개인정보 안전성 확보 조치 115

다. 개인정보 처리 위탁 116

라. CCTV 영상 정보의 안전한 관리를 위한 기술적·관리적 보호조치 117

마. CCTV 영상 정보의 열람, 제공, 파기 등에 관한 법률 조항 118

바. 영상 정보 보관 및 파기 119

사. 가명 정보 활용 119

3. 서울시의회 차원의 조례 검토 및 정책 제안 120

가. 행정안전부 및 개인정보보호위원회 지침 검토 120

나. 교량과 관련한 서울시 조례 검토 121

다. 교량 안전을 위한 포트홀 탐지용 CCTV 활용 정책 제안 121

VI. 결론 및 제언 124

1. 결론 124

2. 정책 제언 126

참고문헌 128

부록 135

판권기 189

표목차

표 1. 현재 포트홀 관리의 문제점 14

표 2. 연구의 목표 15

표 3. 연구 내용 및 연구 방법 19

표 4. 연구의 내용 21

표 5. 서울시 기존 시스템과 고정형 CCTV 감지 시스템 비교 34

표 6. CCTV 종류 54

표 7. 오픈소스 데이터 셋 60

표 8. 국토교통부 자료의 도로에 생기는 균열 등에 대한 정의 101

그림목차

그림 1. 서울시 포트홀 및 교량 노후화 현황 분석 13

그림 2. 포트홀 발생 교량 상부 모습 14

그림 3. 포트홀 발생 교량 하부 모습 14

그림 4. 포트홀 감지시스템 개발흐름도 16

그림 5. 추진체계 22

그림 6. 다리소프트 인공지능 도로분석장치 개발 사례 24

그림 7. 차량 가속도 센서 기반 시스템 사례 28

그림 8. 차량용 기기와 엣지 디바이스 연동 사례 29

그림 9. 스마트 포트홀 감지 시스템 사례 31

그림 10. CCTV 기반 포트홀 탐지 시스템 한계점 32

그림 11. 올림픽대로 교통안전관리 시스템 설치 사례 35

그림 12. ARDAD 개념도 36

그림 13. 데이터 수집용 멀티 센서 장치 37

그림 14. GIS 기반 도로 결함 대시보드 사례 39

그림 15. V2X technology 41

그림 16. 멀티모달 기반의 감지시스템 42

그림 17. 엣지 디바이스 기반 실시간 데이터 처리 흐름도 43

그림 18. 고정 CCTV 기반 포트홀 감지 하이브리드 접근법 45

그림 19. 블랙박스 기반 포트홀 감지 시스템 사례 46

그림 20. SIFT 모델 흐름도 48

그림 21. HoG 입력 및 결과 48

그림 22. YOLO 구조 51

그림 23. Non-Maximum Suppression 52

그림 24. 해상도 비교 54

그림 25. ROI 설정 예시 57

그림 26. 포트홀 감지 YOLO 알고리즘 순서도 58

그림 27. 포트홀 탐지 데이터 예시 61

그림 28. 렌즈 왜곡 효과 적용 방법 63

그림 29. YOLO기반의 포트홀 감지 64

그림 30. Autoencoder 학습 방식 65

그림 31. 이상탐지 모델 흐름도 66

그림 32. 이상탐지 알고리즘 기반 포트홀 감지 68

그림 33. 포트홀 감지 시스템 구성도 74

그림 34. 엣지 컴퓨팅 기술을 통한 전처리 흐름도 76

그림 35. RTSP 동작 과정 78

그림 36. RTP 멀티미디어 데이터 구성 79

그림 37. 포트홀 감지 시스템 저장분배서버 아키텍처 81

그림 38. 영상관제 관리서버 아키텍처 82

그림 39. 영상분석서버 아키텍처 83

그림 40. 알림 및 유지보수 포함 대시보드 UI 예시 84

그림 41. 포트홀 감지 시스템 보안 아키텍쳐 85

그림 42. 화각 및 초점 거리 89

그림 43. 가우시안 노이즈 삽입 100

그림 44. 좌우 반전 100

그림 45. 흑백 변환 100

그림 46. 바운딩박스 회전 101

그림 47. 모델 학습 결과 103

그림 48. 포트홀 감지 프로토타입 영상 frame 설정 소스코드 104

그림 49. 포트홀 감지 프로토타입 UI 구현 소스코드 104

그림 50. 프로토타입 웹 UI 105

그림 51. 포트홀 크기 추정 알고리즘 추가 105

그림 52. 포트홀 경고 시스템 개발 106

그림 53. 카메라 연동 실시간 데이터 처리 시스템 개발 107

그림 54. 포트홀 발생(사례 1) 108

그림 55. 포트홀 감지 프로타입 실행(사례 1) : 탐지함 108

그림 56. 포트홀 발생(사례 2) 109

그림 57. 포트홀 감지 프로타입 실행(사례 2) : 탐지함 109

그림 58. 포트홀 발생(사례 3) 110

그림 59. 포트홀 감지 프로타입 실행(사례 3) : 탐지함 110

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