高精度画像計測を応用した橋梁等インフラ構造物の健全性評価に関する汎用的新技術開発
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22K04138
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
橋本 岳 静岡大学, 工学部, 准教授 (60228418)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 茂広 神戸大学, 海事科学研究科, 准教授 (60294261)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 3次元計測 / インフラ構造物の健全性評価 / 橋梁のたわみ計測 / 画像計測 / 3次元画像計測 / 橋梁たわみ計測 |
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| Outline of Research at the Start |
研究代表者が独自に開発した高精度画像計測技術を応用して，橋梁等の振動沈下幅計測の革新的手法を実現することにより，インフラ構造物の健全度評価のための計測が飛躍的に簡便・高機能となる。具体的には，人工マーカーを用いずに，計測距離の延長，さらに橋梁に対する角度の自由度増加も実現する。研究実施においては，提案計測技術を改良の上，計測装置の実機を製作し，現場計測において有効性を確認する。本研究成果の実用化を目指し，現在の日本における喫緊の課題の一つである橋梁等のインフラ設備の老朽化とそれに伴うメンテナンスの必要性という社会ニーズに応える。
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在の日本では，橋梁等のインフラ設備の老朽化とそれに伴うメンテナンスの必要性が深刻な問題となっており，橋梁の健全度評価には橋脚間中央部の鉛直方向の振動沈下幅の計測が不可欠とされている。しかし，現状ではこの振動沈下幅の計測の制限が強い。そこで本研究では，橋本が独自に開発した高精度画像計測技術を振動沈下幅の計測へ応用して現状の制限へ対策する。具体的に，高い汎用性（人工マーカーを用いない，計測距離の延長，橋梁に対する角度の自由度増加）の実現により健全度評価のための計測が飛躍的に簡便となることを目指す。本研究期間には計測技術の改良を行い，計測装置の実機を製作し，その実機を現場で計測することで有効性を確認する。
今年度は，次の2つのテーマについて研究を行った。
テーマ1（汎用性の向上）：鉛直方向0.1mmの分解能を維持しつつ，計測距離を2倍，角度は斜め30度までの計測に関して可能性を検証した。具体的に以下の研究を行った。(a)シーズ技術を使ってカメラ配置等を決定して実機を設計した。(b)橋梁に対する対応点探索の研究として具体的に，ZNCCやPOC等のマッチング手法およびA-KAZE等の画像特徴点とDeep Learningによる超解像を結びつけた研究を行った。(c)カメラの揺れに対して，物理的な風防を施した上で，画像処理を使って揺れ対策を検討した。さらに，人工的な固定点を用いない方法について次を検討した。①橋梁以外の固定点（例：地面，遠方の建物）を含めて撮影し，画素分解能の低さを超解像により補う方法。②機械学習によるカメラの振動の補正。
テーマ2（実機製作と計測実施）：上記の研究結果を踏まえて実機を製作した。その実機を用いて天竜川の橋梁を対象とした計測を実施した。その結果，橋梁の鉛直方向の振動沈下幅（たわみ）の計測に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
・計画にあるテーマ１，２を達成できたこと。
・画像計測において新たな知見を複数見出し，当初計画以上に新しい手法（機械学習による振動補正等）を提案できたこと。
・さらに，ヒアリングにより，橋梁のたわみ計測が橋梁の健全性評価においてとても重要であることが確認され，これまでとは異なる計測方法によるアプローチに取り組むことで，実用的に有意義な計測を行えると見込まれること。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の目的通り，次のテーマおよび新規応用先について鋭意研究を進める計画である。
・テーマ１（汎用性の向上）において，実機設計の改良・対応点探索・カメラの揺れ対策について，検討を進める。さらに，高精度計測について理論と実験の両面から研究を進める。
・テーマ２（実機製作と計測実施）について，実機および計測ソフトウェアを改良，および計測を継続する。
さらに，新しい計測方法や応用先についても鋭意研究を進めていく。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
