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アンテナ指向性を考慮した逆散乱解析法によるRC床版内部の損傷の三次元マッピング

Research Project

Project/Area Number 18J22035
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Structural engineering/Earthquake engineering/Maintenance management engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山口 貴浩  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords地中レーダ / 埋設管 / 地下空洞 / 深層学習 / 3D-CNN / SVM / FDTD法 / 自動検知 / 地中埋設管 / マイグレーション
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,橋梁床版・土工部の表面・内部の構造物・損傷を対象として,三次元的な形状を考慮し,逆解析手法とAIモデルに基づく自動判定アルゴリズムを組み合わせることで,地中レーダ画像から対象物を全自動でマッピングするシステムを構築した.最終年度において,目標とするシステムを完成させることができた.また,学位取得に向けた論文執筆や論文審査会の準備を重点的に行った.また,海外トップジャーナルへの投稿を積極的に行った.
前年度から検討を行っている路面下の埋設管の検知アルゴリズムについて,新たに収集したデータを用いて学習を行い,新たに構築した模擬フィールドにおいて,検証実験を行った.埋設管は,走行直角及び走行方向に伸展しており,いずれの方向についても,90%近くの検知精度で検知する三次元畳込みニューラルネットワーク(3D-CNN)モデルを構築した.この深層学習モデルと,逆解析手法を組み合わせることで,高速かつ高精度に埋設管の三次元配置を再現することができた.床版内部の土砂化・クラックについても,修士論文で行った研究を発展させ多次元データについて解析を行った.マンホール・ジョイントのSVM による検知アルゴリズム及び空洞の3D-CNN による検知アルゴリズムは構築しているため,床版内部の土砂化やクラックなどの面的な損傷と併せて,路面下の状態を完全に可視化可能であり,点検実務上有用なインパクトのある結果が得られたと考えている.博士論文を執筆した.博士論文は,本年度だけでなく前々・前年度の研究内容も併せて,当該研究員が博士程において行った研究内容をまとめた.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Detection and Localization of Manhole and Joint Covers in Radar Images by Support Vector Machine and Hough Transform, Automation in Construction2021

    • Author(s)
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani
    • Journal Title

      Automation in Construction

      Volume: No.126 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.autcon.2021.103651

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mapping Subsurface Utility Pipes by 3D Convolutional Neural Network and Kirchhoff Migration using GPR Images2020

    • Author(s)
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani and Tomonori Nagayama
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      Volume: 未定 Issue: 8 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1109/tgrs.2020.3030079

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 3-D Localization of Utility Pipes and Void from Ground Penetrating Radar Signals by Deep Learning and Digital Signal Processing2020

    • Author(s)
      Yamaguchi Takahiro
    • Journal Title

      東京大学博士論文

      Volume: - Pages: 1-206

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 三次元畳込みニューラルネットワークとキルヒホッフマイグレーションによる地中埋設管の検知2020

    • Author(s)
      山口 貴浩、水谷 司
    • Journal Title

      生産研究

      Volume: 72 Pages: 329-333

    • NAID

      130007888764

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sensitive Damage Detection of Reinforced Concrete Bridge Slab by “Time-Variant Deconvolution” of SHF-Band Radar Signal2019

    • Author(s)
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Minoru Tarumi, and Di Su
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      Volume: Vol.57, No.3 Issue: 3 Pages: 1478-1488

    • DOI

      10.1109/tgrs.2018.2866991

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] SIMPLE AND ACCURATE ESTIMATION OF ROAD PROFILE BY A KALMAN FILTER USING DYNAMIC RESPONSE OF A BICYCLE2019

    • Author(s)
      YAMAGUCHI Takahiro、NAGAYAMA Tomonori、SU Di
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. E1 (Pavement Engineering)

      Volume: 75 Issue: 1 Pages: 17-26

    • DOI

      10.2208/jscejpe.75.17

    • NAID

      130007617806

    • ISSN
      2185-6559
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 地中レーダ信号の深層学習と解析学的信号処理による埋設管の三次元位置情報の推定2020

    • Author(s)
      山口貴浩、水谷司
    • Organizer
      土木学会第75回年次学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 自転車の振動応答と傾斜角測定に基づく路面プロファイル推定2019

    • Author(s)
      山口貴浩,長山智則,蘇迪
    • Organizer
      土木学会第74 回年次学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Subsurface Pipes Detection by 3D Convolutional Neural Network and Kirchhoff Migration Using Radar Images2019

    • Author(s)
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Minoru Tarumi
    • Organizer
      8th Joint Student Seminar on Civil Infrastructures
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Subsurface Pipe Detection by 3D Convolutional Neural Network and Kirchhoff Migration2019

    • Author(s)
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Minoru Tarumi
    • Organizer
      USMCA
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地中レーダによる実橋梁データからの全自動・高速な異常検知アルゴリズムの構築2018

    • Author(s)
      山口貴浩,水谷司,坂口綾佳,垂水稔
    • Organizer
      土木学会年次学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 地中レーダによる床版内部の異常検知アルゴリズムにおける気象条件の検知精度への影響分析2018

    • Author(s)
      水谷司,山口貴浩,坂口綾佳,垂水稔
    • Organizer
      土木学会年次学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Highly sensitive damage detection of reinforced concrete bridge slab by “time-variant deconvolution” of SHF-band radar signal2018

    • Author(s)
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Minoru Tarumi
    • Organizer
      the 40th IABSE Symposium
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Advancement and Accuracy Evaluation of Automatic and High-Speed Damage Detection Algorithm for Reinforced Concrete Bridge Deck by Ground Penetrating Radar2018

    • Author(s)
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Ayaka Sakaguchi, Minoru Tarumi
    • Organizer
      the 1st ZHITU Symposium
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Advancement and Accuracy Evaluation of Automatic Damage Detection Algorithm for Concrete Bridge Deck by Ground Penetrating Radar2018

    • Author(s)
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Ayaka Sakaguchi, Minoru Tarumi
    • Organizer
      the 7th World Conference on Structural Control and Monitoring
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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