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損傷の位置情報と専門知を連携させた機械学習による橋梁撮影画像からの自動診断手法

Research Project

Project/Area Number 22KJ0947
Project/Area Number (Other) 22J14364 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
Research InstitutionTokuyama College of Technology (2023)
The University of Tokyo (2022)

Principal Investigator

山根 達郎  徳山工業高等専門学校, 土木建築工学科, 助教

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
KeywordsDeep Learning / 画像処理 / 橋梁点検 / SfM / 3次元モデル
Outline of Research at the Start

本研究では,画像解析AIに損傷の3次元情報と診断のための専門知を統合することで,橋梁の点検から診断までを自動化する方法を提案する.これにより維持管理の効率化に繋げる.
UAVによって取得した橋梁の各部材の画像をもとに,SfMとDeep learningを活用して橋梁全体系での損傷の位置情報の把握を可能にする.また,維持管理の専門知・経験知に基づいた診断システムを構築し,同定した位置情報を参照しながら画像解析によって診断システムへの入力を行うことで,損傷の原因や必要な対策まで導ける手法を構築する.また,構築手法が維持管理の効率化に繋がることを示すために,実際の橋梁に適用して検証を行う.

Outline of Annual Research Achievements

橋梁の点検・診断の効率化および高精度化のため,機械学習技術の一種であるDeep Learningを活用した橋梁撮影画像の解析技術の研究に期待が集まっている.初年度は,当初目標としていた橋梁全体系での損傷の位置情報の把握,損傷情報の3次元モデル上での統合,診断用フレームワークの構築の取り組みを進める計画を立て,全て順調に研究開発を進めることができた.この成果はComputer-Aided Civil and Infrastructure Engineeringに投稿し,すでに公開されている.一方で,前年度の研究結果をもとに,橋梁の診断を自動化するためには損傷と部材の3次元的な位置関係を把握することが重要であることが再確認されたことを受けて,最終年度では, Deep LearningによるSemantic Segmentation(画素単位での情報抽出)を活用して,画像から床版や主桁をはじめとした橋梁の各部材種別を判定し,判定した部材種別を3次元モデル上で統合して記録するアルゴリズムの構築を行った.この成果はEASEC-18に投稿しており,現在発表を予定している.
また,期間全体を通して取り組んだ診断用フレームワークの構築については,画像とその画像に関する質問を入力として,正しい答えを導き出すタスクであるVisual Question Answering(VQA)およびStructure from Motion(SfM)を活用したフレームワークを構築した.この結果についても,すでに論文がStructure and Infrastructure Engineeringに採択されており,まもなく公開される予定である.

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Deep learning-based bridge damage cause estimation from multiple images using visual question answering2024

    • Author(s)
      Yamane Tatsuro、Chun Pang‐jo、Dang Ji、Okatani Takayuki
    • Journal Title

      Structure and Infrastructure Engineering

      Volume: - Pages: 1-14

    • DOI

      10.1080/15732479.2024.2355929

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Recording of bridge damage areas by 3D integration of multiple images and reduction of the variability in detected results2023

    • Author(s)
      Yamane Tatsuro、Chun Pang‐jo、Dang Ji、Honda Riki
    • Journal Title

      Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering

      Volume: Early View Issue: 17 Pages: 2391-2407

    • DOI

      10.1111/mice.12971

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Deep Learning-Based Image Analysis for Attribute Assignment in Bridge 3D Modeling2024

    • Author(s)
      Sadamoto Mai, Yamane Tatsuro
    • Organizer
      The Eighteenth East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction (EASEC-18)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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