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사질토의 변형 측정을 위한 최적의 디지털 이미지 해석 기법
An Optimal Digital Image Analysis Technique for Measuring Deformation of Granular Soils

장의룡    (서울대학교 건설환경공학부   ); 정영훈    (경희대학교 토목공학과   ); 정충기    (서울대학교 건설환경공학부  );
  • 초록

    흙의 변형을 측정하기 위해 적용되는 이미지 해석 기법으로는 Particle Image Velocimetry(PIV)와 Digital Image Correlation(DIC)가 있으며, 이 기법들이 더욱 널리 활용되기 위해서는 각 기법에 따라 다양한 조건에서 정밀도를 평가하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 이미지 해상도, 변위 및 변형 정도, 픽셀 집합의 크기 및 해석 기법의 다양한 요소를 고려하여 사질토의 변형을 관찰하기에 적합한 최적의 이미지 해석 기법을 제시하고자 한다. 개별요소법(DEM)을 이용하여 구성된 가상의 사질토 이미지를 활용하여 이미지 해석을 행하고 변위를 산정한 후, 개별 요소법의 변위와 비교하였다. 각 영향 요소들이 정확도에 미치는 영향을 분석하였고, 변위 및 변형 정도에 따라 최적의 이미지 해석조건을 제시할 수 있었다.


    To measure the soil deformation, two common techniques of the digital image analysis-Particle Image Velocimetry (PIV) and Digital Image Correlation (DIC)-have been used. To generally apply these techniques to the soils, the accuracy of these techniques should be evaluated under various conditions. In this study, the influence factors including the image resolution, the degree of displacement and deformation, the size of pixel subsets, and analysis techniques were analyzed. The deformation of an idealized particle assembly using the discrete element method was measured by the digital image analyses, and then the results were compared with the actual deformations. To conduct the optimal digital image analysis, various factors are systematically analyzed in terms of the degree of the displacement and the deformation.


  • 주제어

    Digital image analysis .   Granular soil .   Deformation measurement .   Discrete element method.  

  • 참고문헌 (16)

    1. Adrian, R. J. (1991), "Particle imaging techniques for experimental fluid mechanics", Ann. Rev. Fluid Mech, 23, pp.261-304 
    2. Bruck, H. A., McNeill, S. R., Sutton, M. A., and Peter, W. H. (1989), "Digital Image Correlation Using Newton-Raphson Method of Partial Differential Correction", Experimental Mechanics, Vol.29, No.3, pp.261-268 
    3. Hung P. C., Voloshin, A. S., (2003), "In-plane Strain Measurement by Digital Image Correlation", J. of the Braz. Soc. of Mech. Sci. & Eng., Vol.25, No.3, pp.215-221 
    4. Sutton, M. A., McNeil, S. R., Jang, J., and Babai, M. (1988), "The Effect of Subpixel Images Restorration on Digital Image Correlation Estimates", Opt. Eng., Vol.27, No.10, pp.870-877 
    5. White, D. J., Take, W. A., and Bolton, M. D. (2003), "Soil Deformation measurement using particle image velocimetry (PIV) and photogrammetry", Geotechnique 53, No.7, pp.619-631 
    6. Leung, C. F., Xie, Y., Chow, Y. K. (2008), "Use of PIV to Investigate Spudcan-Pile Interaction", Proc. of the 18th International Offshore and Polar Engineering Conference Vancouver, BC, Canada, pp.721-726 
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    8. Rechenmacher, A. L., and Finno, J. F. (2004), "Digital Image Correlation to Evaluate Shear Banding in Dilative Sands", Geotechnical Testing Journal, Vol.27, No.1, pp.1-10 
    9. 장의룡, 추윤식, 이원택, 정충기, (2008), "디지털 이미지 코릴레이션 기법으로 평가한 평면변형률 시험의 단부 구속 효과", 한국지반공학회논문집, 제24권, 제7호, pp.25-36     
    10. Vendroux, G., Knauss, W. G. (1998), "Submicron Deformation Field Measurements: Part2. Improved Digital Image Correlation", Experimental Mechanics, Vol.38, No.2, pp.86-92 
    11. Wong, R. C. K. (2000), "Shear Deformation of locked Sand in Triaxial Compression", Geotechnical Testing Journal, GTJODJ, Vol.23, No.2, pp.158-170 
    12. Cundall, P. A. and Strack, O. D. L. (1979), "A discrete numerical model for granular assemblies", Geotechnique 29, No.1, pp.47-65 
    13. Alshibli, K. A., Sture, S. (1999), "Sand Shear Band Thickness Measurements by Digital Imaging Techniques", Journal of Computing in Civil Engineering, Vol.13, No.2, pp.103-109 
    14. Alshibli, K. A., Sture, S., Costes, N. C., Frank, M. L., Lankton, F. R., Batiste, S. N., and Swanson, R. A. (2000), "Assessment of Localized Deformations in Sand Using X-Ray Computed Tomography", Geotechnical Testing Journal, Vol.23, No.3, pp.274-299 
    15. Liang, L., Saada, A., Figueroa, J. L., and Cope, C.T. (1997), "The Use of Digital Image Processing in Monitoring Shear Band Development", Geotechnical Testing Journal, Vol.20, No.3, pp. 324-339 
    16. Zhang, Y. D., Tan, T. S., and Leung, C. F. (2005), "Application of particle image velocimetry (PIV) in centrifuge testing of uniform clay", Proc. Int. J. Physical Modeling in Geotechnics, Vol.5, No.1, pp.15-26 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. Kim, Seong-Su ; Mok, Young-Jin ; Jung, Young-Hoon 2011. "Behavior of Dry-stone Segmental Retaining Wall Using Physical Modeling and Numerical Simulation" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, 27(9): 25~36     
    2. Jang, Eui-Ryong ; Jung, Young-Hoon ; Kim, Jun-Young ; Chung, Choong-Ki 2011. "Assessment of Shear Band Characteristics in Granular Soils Using Digital Image Analysis Technique for Plane Strain Tests" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, 27(4): 51~65     
    3. Kim, Jun-Young ; Jang, Eui-Ryong ; Chung, Choong-Ki 2011. "Evaluation of Accuracy and Optimization of Digital Image Analysis Technique for Measuring Deformation of Soils" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, 27(7): 5~16     
    4. Kwak, Tae-Young ; Kim, Joon-Young ; Chung, Choong-Ki 2016. "Failure Mechanism Evaluation in Normally Consolidated Cohesive Soils by Plane Strain Test with Digital Image Analysis" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, 32(3): 49~60     

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