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A Construction of a Real-time Digital Twin in Snow and Cold Regions and Study of Disaster Prevention Systems

Research Project

Project/Area Number 23K22877
Project/Area Number (Other) 22H01607 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 22050:Civil engineering plan and transportation engineering-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

高橋 翔  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00708018)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 杉浦 聡志  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30648051)
萩原 亨  北海道大学, 広域複合災害研究センター, 客員教授 (60172839)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Keywords積雪寒冷地 / デジタルツイン / エッジコンピューティング / データサイエンス / 防災システム
Outline of Research at the Start

本研究では「昼夜を問わずに道路状況をセンシングする機能」,「必要最低限のデータ量を推定する機能」,「道路空間の遷移および道路利用者の動態を分析する機能」,および「道路空間の現状と予測を伝えるインタフェースの機能」について次の4点に取り組み,積雪寒冷地の道路空間の即時観測を実現し,道路空間・道路利用者の動態を把握した新しい道路管理への発展に資する

Outline of Annual Research Achievements

本年度は,次の4つの研究項目について,検討を進めた.
●研究項目1:道路空間のデータ集積を可能とするEdge-AI基盤:道路空間のデジタルツインの構築に必須となる道路空間のセンシングを昼夜問わずに可能となる高度なIoTシステムとしてのエッジコンピューティング基盤についての検討と検証を進めた.
●研究項目2:道路空間のデジタルツインの構築に必要なデータ量推定理論の導出:道路空間のデジタルツインの構築に必要となる最低限のデータ量を推定する手法を検討した.
●研究項目3:道路およびその利用者の状態遷移を予測するネットワーク解析:道路の時空間データに基づいて,エッジ強度を設定する新たな道路空間ネットワークを構築し,ネットワーク解析によって道路空間ネットワーク上のデータの遷移および道路利用者の動態を分析可能とし,その予測の理論導出に着手した.
●研究項目4:リアルタイムデジタルツインによる情報提供システムの構築:本項目では,デジタルツインを利用場面に適応して実空間にフィードバックするインタフェースの構築に向けてその設計を進める.本年度は,昨年度までに調査したニーズに基づき,基本的な情報を提供可能なプロトタイプシステムを構築し,試験運用を開始した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究で進める次の4つの研究項目「道路空間のデータ集積を可能とするEdge-AI基盤」,「道路空間のデジタルツインの構築に必要なデータ量推定理論の導出」,「道路およびその利用者の状態遷移を予測するネットワーク解析」,および「リアルタイムデジタルツインによる情報提供システムの構築」について,全て順調に進んでおり,既に査読付き論文誌などに掲載されている研究成果が複数ある.

Strategy for Future Research Activity

当初の計画のとおりに進んでおり,一部の研究成果はプロジェクト終了前に査読付き論文誌に掲載されているが,今後も予定のとおりに推敲する.

Report

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

    (39 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 10 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Journal Article] 道路空間における一般物体認識とヒトの姿勢推定に基づく自転車とバイクの識別2024

    • Author(s)
      繁澤朗,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Journal Title

      AI・データサイエンス論文集

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] AIによる協調観測のための遺伝的アルゴリズムに基づくカメラ配置条件の探索2024

    • Author(s)
      向井智洋,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Journal Title

      AI・データサイエンス論文集

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Road Narrowing Condition Estimation from In-vehicle Camera Videos via Late-Fusion based on Confidence Level Integration of Multiple Classifiers2024

    • Author(s)
      Hiroki KINOSHITA, Masahiro YAGI, Sho TAKAHASHI, Toru HAGIWARA
    • Journal Title

      Intelligence, Informatics and Infrastructure

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Road Surface Condition Estimation Throughout the Day and Night by Late-fusion Using the Confidence Levels of Multiple Classifiers2024

    • Author(s)
      Hiroki KINOSHITA, Sho TAKAHASHI, Toru HAGIWARA, Shinobu AZUMA, Yuji IWASAKI, Teppei MORI, Yasushi HANATSUKA, Isamu ISHIZUKI
    • Journal Title

      Intelligence, Informatics and Infrastructure

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] GNSS データを用いた冬期道路環境における走行位置の可視化2024

    • Author(s)
      林亮佑,八木雅大,高橋翔,萩原亨,松本一城
    • Journal Title

      AI・データサイエンス論文集

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] AIによるモニタリングのためのカメラ配置条件の探索手法2024

    • Author(s)
      向井智洋, 八木雅大, 高橋翔, 萩原亨
    • Journal Title

      土木学会論文誌 D3(土木計画学)

      Volume: -

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Study on e-HMI of Automated Vehicles Enable Two-way Communications between Pedestrian and Automated Vehicles2023

    • Author(s)
      和田駿一, 高橋翔, 萩原亨
    • Journal Title

      JSTE Journal of Traffic Engineering

      Volume: 9 Issue: 2 Pages: A_367-A_375

    • DOI

      10.14954/jste.9.2_A_367

    • ISSN
      2187-2929
    • Year and Date
      2023-02-01
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relationship evaluation of subject and dependence of construction site work based on alignment of motion data2023

    • Author(s)
      八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Journal Title

      Artificial Intelligence and Data Science

      Volume: 4 Issue: 3 Pages: 611-618

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_611

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Edge Selection Method for Updating Edge-AI Using Similarity of Discriminator to Observe Road Space2023

    • Author(s)
      植西 康太,八木 雅大,高橋 翔,萩原 亨
    • Journal Title

      Artificial Intelligence and Data Science

      Volume: 4 Issue: 3 Pages: 619-628

    • DOI

      10.11532/jsceiii.4.3_619

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A VISIBILITY LEVEL ESTIMATION VIA LATE-FUSION BASED ON PROBABILITIES OF MULTIPLE CLASSIFIERS USING IN-VEHICLE CAMERA VIDEOS UNDER NIGHTTIME2022

    • Author(s)
      佐藤諒, 高橋翔, 萩原亨, 永田泰浩, 大橋一仁
    • Journal Title

      Intelligence, Informatics and Infrastructure

      Volume: 3 Issue: J2 Pages: 534-542

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_534

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] PERFORMANCE IMPROVEMENT OF PEDESTRIAN TRAJECTORY PREDICTION BY PREDICTION ERROR CORRECTION UTILIZING LSTM2022

    • Author(s)
      鴨藤功武, 高橋翔, 萩原亨
    • Journal Title

      Intelligence, Informatics and Infrastructure

      Volume: 3 Issue: J2 Pages: 543-550

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_543

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] LATE FUSION MODEL FOR ESTIMATING WINTER ROAD SURFACE CONDITIONS BY INTEGRATING MULTIMPLE IN-VEHICLE SENSOR DATA2022

    • Author(s)
      石附将武,高橋翔,萩原亨,石井啓太,岩﨑悠志,森徹平,花塚泰史
    • Journal Title

      Intelligence, Informatics and Infrastructure

      Volume: 3 Issue: J2 Pages: 642-649

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_642

    • ISSN
      2435-9262
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] VISIBILITY ESTIMATION VIA SPATIAL FREQUENCY AND DEEP LEARNING-BASED MACHINE LEARNING—AFFECTION OF FEATURE SELECTION IN SPATIAL FREQUENCY-BASED FEATURES—2022

    • Author(s)
      高橋翔,河田祥太朗,萩原亨
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. D3 (Infrastructure Planning and Management)

      Volume: 77 Issue: 5 Pages: I_1077-I_1084

    • DOI

      10.2208/jscejipm.77.5_I_1077

    • ISSN
      2185-6540
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 車載カメラ映像を用いたLate-fusionに基づく複数識別器の確信度統合による道路の狭窄状況の識別に関する検討2024

    • Author(s)
      笹枝悠人,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      映像情報メディア学会技術報告(スポーツ情報処理研究会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 車載カメラ映像を用いたLate-fusionに基づく複数識別器の確信度統合による道路の狭窄状況の識別に関する検討2024

    • Author(s)
      木下洋輝,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      令和5年度土木学会北海道支部年次学術研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 過去の路面データと気象データに基づく LSTM を用いた空間方向の系列データでの冬期路面の状態予測の検討2024

    • Author(s)
      植西康太,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      令和5年度土木学会北海道支部年次学術研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 夜間の視界レベルを推定するエッジコンピューティングの車載カメラ映像の特徴に注目した高速化に関する検討2024

    • Author(s)
      笹枝悠人,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      令和5年度土木学会北海道支部年次学術研究発表会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 冬期道路における時系列データを用いたLSTMによる路面状況予測に関する検討2024

    • Author(s)
      本坂健太,植西康太,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      電子情報通信学会 安全・安心な生活とICT研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] An Observation Method of Vehicle Lateral Position Based on Map Matching in Winter Road Condition2023

    • Author(s)
      Ryosuke Hayashi, Masahiro Yagi, Sho Takahashi, Toru Hagiwara
    • Organizer
      IEEE 12th Global Conference of Consumer Electronics (GCCE2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Note on Visibility Level Estimation Based on Third-order Tensor Completion Using CCTV Images and GPV Data2023

    • Author(s)
      Fukuda Eiki, Masahiro Yagi, Sho Takahashi, Toru Hagiwara
    • Organizer
      IEEE 12th Global Conference of Consumer Electronics (GCCE2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An In-Vehicle Edge Computing System for Monitoring Nighttime Winter Road Visibility2023

    • Author(s)
      Masahiro Yagi, Ryo Sato, Sho Takahashi, Toru Hagiwara
    • Organizer
      IEEE 12th Global Conference of Consumer Electronics (GCCE2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Note on Discriminator Updating Method based on Weights of Other Models and its Verification2023

    • Author(s)
      Kota Uenishi, Masahiro Yagi, Sho Takahashi, Toru Hagiwara
    • Organizer
      International Conference on Consumer Electronics-Taiwan (ICCE-TW 2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of Traffic Congestion due to Heavy Snowfall in Sapporo Metropolitan Area Using Macroscopic Fundamental Diagrams (MFD)2023

    • Author(s)
      Toru Hagiwara, Masanori Matsuda, Sho Takahashi
    • Organizer
      International Conference on Road Weather and Winter Maintenance
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Edge-computing System for Observing Road Surface Condition and Visibility in Winter Road2023

    • Author(s)
      Sho Takahashi, Masahiro Yagi, Toru Hagiwara
    • Organizer
      International Conference on Road Weather and Winter Maintenance
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] OpenPoseを用いた道路映像における二輪車の識別に関する一考察2023

    • Author(s)
      繁澤朗,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      第68回土木計画学研究発表会・秋大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] GNSSデータを用いた冬期道路環境における走行位置の観測2023

    • Author(s)
      林亮佑,八木雅大,高橋翔,萩原亨,松本一城
    • Organizer
      第68回土木計画学研究発表会・秋大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 低ランク近似に基づく離散データの更新を導入したテンソル補完による視界レベル推定に関する一考察2023

    • Author(s)
      福田英輝,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      第68回土木計画学研究発表会・秋大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 作業動作データのアライメントに基づく建設現場作業の主体および従属の関係性評価2023

    • Author(s)
      八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      AI・データサイエンスシンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 道路空間を観測するエッジAIの類似度を用いた再学習のためのエッジ選択手法2023

    • Author(s)
      植西康太,八木雅大,高橋翔, 萩原亨
    • Organizer
      AI・データサイエンスシンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 複数識別器の Late-fusion による夜間の視界レベル推定のEdge-computing に関する検討2023

    • Author(s)
      高橋翔,八木雅大,萩原亨,佐藤諒
    • Organizer
      日本道路会議
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 運転者の姿勢や運動に基づく二輪車の識別に関する検討2023

    • Author(s)
      繁澤朗,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      令和5年度 電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 車載システムによる視界評価の実装に向けた課題の検討2023

    • Author(s)
      笹枝悠人,八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      令和5年度 電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 冬期における視界情報の提示方法の違いが交通行動意図に与える影響2023

    • Author(s)
      丹悠紀,萩原亨,高橋翔
    • Organizer
      第67回土木計画学研究発表会・春大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 車載カメラの画像を用いた吹雪時の視界状況評価について2023

    • Author(s)
      永田泰浩,金田安弘,森本勝己,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      雪氷研究大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 運転者の姿勢や運動に関する特徴量に基づく自転車と自動二輪車の識別に関する検討2023

    • Author(s)
      八木雅大,高橋翔,萩原亨
    • Organizer
      映像情報メディア学会2023年年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 低照度環境下における車両検出のための入力画像の明瞭化2023

    • Author(s)
      齊藤康司, 高橋翔, 萩原亨
    • Organizer
      AI・データサイエンスシンポジウム デジタルツイン特集
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Improvement of Nighttime Visibility Estimation Based on Spatio-Temporal Correlation in Videos2023

    • Author(s)
      Masahiro Yagi, Sho Takahashi, Toru Hagiwara
    • Organizer
      International Workshop on A-dvanced Image Technology
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Image and CAIS Feature-based Estimation of Road Surface Condition on Winter Local Road2022

    • Author(s)
      Masamu Ishizuki, Sho Takahashi, Toru Hagiwara, Keita Ishii, Yuji Iwasaki, Teppei Mori, Yasushi Hanatsuka
    • Organizer
      IEEE 11th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE 2022)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 車載カメラを用いた道路空間の画像解析に基づく堆雪による狭窄状況の識別に関する研究2022

    • Author(s)
      木下洋輝,八木雅大, 高橋翔, 萩原亨
    • Organizer
      第65回土木計画学研究発表会・春大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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