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Social Infrastructure Deterioration Diagnosis AI System Actively Using Ground Penetrating Radar Images Without Teacher Labels

Research Project

Project/Area Number 20K11879
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 61010:Perceptual information processing-related
Research InstitutionOita National College of Technology

Principal Investigator

kimoto Tomoyuki  大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 教授 (30259973)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 園田 潤  仙台高等専門学校, 総合工学科, 教授 (30290696)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords地中レーダ / 劣化診断 / ディープラーニング / 教師無し学習 / 教師なし学習 / 正解ラベル無しデータ / オートエンコーダ / 地中探査レーダ / 社会インフラ劣化診断 / AI / 画像変換 / 埋設物識別 / 人工知能 / 非破壊検査 / 地下欠陥検査 / 深層学習 / 変分オートエンコーダ / FDTFシミュレーション
Outline of Research at the Start

正解ラベルありデータに比べ、正解ラベル無しデータはその数百倍以上の量が存在すると言われており、ディープラーニングの研究において、正解ラベル無しデータをどう扱うかが大きな課題となっている。本研究で目指すレーダ画像による社会インフラの劣化検査システムの開発でも同様の課題に直面している。本研究では、正解ラベル無しの大量のレーダ画像を有効利用するために、これを変分オートエンコーダで学習させて潜在変数に変換した後、少量の正解ラベルありレーダ画像でラベル付けすることで、高い精度の地下状態の識別システムの構築を行う。

Outline of Final Research Achievements

Transportation infrastructure such as roads and bridges, which were built during the construction boom during the period of high economic growth, has deteriorated over the past 50 years, leading to accidents such as cave-ins and collapses. Although it is necessary to prevent these from occurring, since there are a huge number of roads and bridges all over the country, it is necessary to efficiently find problems such as internal cavities. In this research, by emitting radio waves into the ground and using AI to identify the reflected waves from the ground, we developed a system that can accurately identify risk factors such as cavities that occur inside the ground.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

道路などの社会インフラの大規模劣化が進んでいるわが国では、低コスト、高速かつ高精度で識別し、ピンポイントで修繕が必要な部分を探し出す必要がある。そこで、本研究では、電磁波や音波を用いた非破壊検査で、社会インフラの劣化診断を行う手法の高精度化を試みた。その結果、従来法より識別精度を向上させることができることが分かってきた。これにより修正に必要な税金を抑えることができたり、危険個所を早期に特定して未然に事故が発生するのを防いだりする方向に前進したことになる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] 準3次元情報を用いたpix2pixによるレーダ画像からの内部欠陥の幾何情報推定2022

    • Author(s)
      山本佳士, 光谷和剛, 金澤靖, 徳重海都, 園田潤, 木本智幸
    • Journal Title

      AI・データサイエンス論文集

      Volume: 3 Pages: 1042-1052

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      2022 Annual Research Report
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  • [Journal Article] 振動測定とオートエンコーダによるRC部材の地震時損傷の検知2022

    • Author(s)
      内藤英樹, 木本智幸, 藤岡光, 藤倉修一, 運上茂樹
    • Journal Title

      AI・データサイエンス論文集

      Volume: 3 Pages: 134-144

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A STUDY ON ADVANCEMENT OF INTERNAL DEFECT ESTIMATION METHOD FROM RADAR IMAGES USING GAN AND FDTD METHOD2021

    • Author(s)
      山本 佳士, 光谷 和剛, 園田 潤, 木本 智幸
    • Journal Title

      Intelligence, Informatics and Infrastructure

      Volume: 2 Issue: J2 Pages: 700-711

    • DOI

      10.11532/jsceiii.2.J2_700

    • NAID

      130008118374

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 敵対的生成ネットワークを用いた深層学習による地中レーダ画像のモデル逆推定2021

    • Author(s)
      園田潤,木本智幸
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌C

      Volume: J104-C Pages: 60-66

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] レーダ画像およびGANを用いたコンクリート内部欠陥の位置・寸法情報の可視化に関する基礎的検討2021

    • Author(s)
      光谷和剛,山本佳士,園田潤,木本智幸
    • Journal Title

      日本計算工学会論文集

      Volume: 2021巻1号 Pages: 20211001-20211001

    • NAID

      130007968864

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] レーダ画像およびGANを用いたコンクリート内部欠陥の幾何情報推定2020

    • Author(s)
      光谷和剛,山本佳士,園田潤,木本智幸
    • Journal Title

      AI・データサイエンス論文集

      Volume: 2020 年 1 巻 J1 号 Pages: 498-507

    • NAID

      130007940767

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  • [Presentation] 振動測定とオートエンコーダによるRC部材の地震時損傷の検知2022

    • Author(s)
      内藤英樹, 木本智幸, 藤岡光, 藤倉修一, 運上茂樹
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      AI・データサイエンスシンポジウム
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  • [Presentation] 深層学習を用いた地中レーダ画像の識別精度向上法2022

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  • [Presentation] 地中レーダ画像の補間を用いた地中物体認識2022

    • Author(s)
      徳重海都,金澤靖,園田潤,木本智幸
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      人工知能学会全国大会
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  • [Presentation] 準3次元情報を用いたレーダ画像およびGANによるコンクリート内部のひび割れ可視化2022

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      山本佳士,光谷和剛,金澤靖,徳重海都,園田潤,木本智幸
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      人工知能学会全国大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 社会インフラ劣化診断や工業製品外観検査へのディープラーニングの応用2022

    • Author(s)
      木本智幸
    • Organizer
      九州大学2021年度 総理工セミナー
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      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 深層学習を用いた地中レーダ画像の識別精度向上法2022

    • Author(s)
      木本智幸,新野稜,園田潤
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  • [Presentation] 深層学習によるUAV画像からの海岸漂着物検出と広範囲長期観測2022

    • Author(s)
      園田潤,金澤靖,木本智幸
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
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  • [Presentation] FDTDシミュレーションと敵対的生成ネットワークを用いた深層学習による電磁波レーダ画像のコンクリート亀裂推定2021

    • Author(s)
      園田潤,山本佳士,木本智幸,金澤靖
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 地中レーダによる空洞亀裂検出のための補修造影剤のFDTDシミュレーションによる検討2021

    • Author(s)
      園田潤,木本智幸,山本佳士,金澤靖
    • Organizer
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 敵対的生成ネットワークを用いた深層学習による海岸漂着物の識別2021

    • Author(s)
      園田潤,金澤靖,水原宝英,木本智幸
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 深層学習による地中レーダ画像識別において少数の正解ラベルしか得られない場合の識別率向上2021

    • Author(s)
      木本智幸,多賀大貴,園田潤
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
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      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] AIで地中レーダ画像を高精度に識別するための地中レーダや地中媒質の違いに対応する学習画像の生成2020

    • Author(s)
      多賀大貴,木本智幸,園田潤
    • Organizer
      電子情報通信学会宇宙・航行エレクトロニクス研究会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 電磁波レーダを用いた空洞亀裂検出における補修造影剤の検討2020

    • Author(s)
      園田潤,木本智幸,山本佳士,金澤靖
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会,
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 地中レーダによる埋設物識別においてラベルの無いレーダ画像を有効利用した識別性能の改善2020

    • Author(s)
      木本智幸,園田潤
    • Organizer
      人工知能学会全国大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 複合リモートセンシングと深層学習を用いた海洋プラスチックの自動検出2020

    • Author(s)
      園田潤,木本智幸,金澤靖
    • Organizer
      人工知能学会全国大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] レーダ画像および敵対的生成ネットワークを用いたコンクリート内部欠陥の詳細情報の推定2020

    • Author(s)
      山本佳士,光谷和剛,園田潤,木本智幸
    • Organizer
      人工知能学会全国大会
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      2020 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電磁波レーダ装置および電磁波レーダ装置の学習法2020

    • Inventor(s)
      園田 潤,木本 智幸
    • Industrial Property Rights Holder
      園田 潤,木本 智幸
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-042833
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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