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2022 Fiscal Year Annual Research Report

A New AI Method for Bridge Inspection and Diagnosis that Combines CNN with Highly Accurate Damage Detection and Expertises

Research Project

Project/Area Number 21H01417
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

全 邦釘  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (60605955)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮本 崇  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (30637989)
浅本 晋吾  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50436333)
党 紀  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60623535)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords橋梁点検診断 / 損傷検知 / CNN / AI / Deep learning / 維持管理 / Image captioning / VQA
Outline of Annual Research Achievements

橋梁点検診断の効率化および高精度化のため,Deep Learning(DL)技術の一種である
Convolutional Neural Network (CNN)により橋梁撮影画像を解析し,損傷を自動で評価する手法の実現が期待されている.当該年度は,昨年度の取り組みを継続的,着実に進め,ドローン計測,分岐型CNN構築,Structure from Motion (SfM),Image Captioning,専門知モデルに関する要素技術開発,そしてそれらの組み合わせ方法についての研究を進めることができた.
ドローン計測については対象橋梁での計測を完了した.また,そこから分岐型CNNを用いた解析や,SfMを組み合わせることで,3次元モデルに損傷をプロットする手法を確立することができた.この結果は,Structure and Infrastructure Engineeringや,Computer-aided Civil and Infrastructure Engineeringといった著名な国際誌に掲載された.なお昨年度は分岐型CNNにはAttention機構を導入することが有効であると見出していたが,それについても当該年度に実装して確認した.
また,Image Captioning手法を用いて,例えば「鋼桁の腐食があったが,これは近傍の排水管腐食による漏水が原因である」,といったような専門知との連携も可能とした.これについては現在Structure and Infrastructure Engineeringに投稿中である.またその過程で,Visual Question Answering (VQA)という手法を融合させることはさらに有意義だと見出しており,これについても研究を進め,成果を得ることができている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ほぼすべての項目が計画通りに進んでおり,また必要に応じてVisual Question Answeringやアテンション機構などの手法の適用も柔軟・着実に進められており,目的達成度という観点でも順調に進展しているといえる.

Strategy for Future Research Activity

現状では,計画通りにすすめていけば当初目的は達成できると考えている.ただし,【研究実績の概要】で記載したVisual Question Answeringのように,新しい手法を柔軟に取り入れることが重要だと考えている.特に,近年ChatGPTのようなLarge Language Modelの進化が著しく,本研究は言語を扱うという観点で無関係ではないので,必要に応じて取り入れたいと考えている.

  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results)

  • [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: 38 Pages: 2391~2407

    • DOI

      10.1111/mice.12971

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Study on Accuracy Improvement of Slope Failure Region Detection Using Mask R-CNN with Augmentation Method2022

    • Author(s)
      Kubo Shiori、Yamane Tatsuro、Chun Pang-jo
    • Journal Title

      Sensors

      Volume: 22 Pages: 6412~6412

    • DOI

      10.3390/s22176412

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Detecting and localising damage based on image recognition and structure from motion, and reflecting it in a 3D bridge model2022

    • Author(s)
      Yamane Tatsuro、Chun Pang-jo、Honda Riki
    • Journal Title

      Structure and Infrastructure Engineering

      Volume: - Pages: 1~13

    • DOI

      10.1080/15732479.2022.2131845

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 自己教師あり学習を用いた熱画像の解析によるコンクリートの浮き・剥離の自動検出2022

    • Author(s)
      川野輪 壮太、林 詳悟、岡谷 貴之、Kang-Jun Liu、全 邦釘
    • Journal Title

      AI・データサイエンス論文集

      Volume: 3 Pages: 47~55

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_47

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 画像キャプション技術を活用した橋梁点検用 Web システムの開発2022

    • Author(s)
      設楽 広太、全 邦釘
    • Journal Title

      AI・データサイエンス論文集

      Volume: 3 Pages: 65~75

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_65

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] インフラマネジメントのためのインフラOSに求められる基本機能に関する考察2022

    • Author(s)
      阿部 雅人、杉崎 光一、全 邦釘
    • Journal Title

      AI・データサイエンス論文集

      Volume: 3 Pages: 608~620

    • DOI

      10.11532/jsceiii.3.J2_608

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Recent Application of AI & i-Constuction to Infrastructure Maintenance in Japan2023

    • Author(s)
      Pang-jo Chun
    • Organizer
      One Day Workshop on Maintenance of Concrete Structures - Durability Assessment, Repair, New NDT Method Introduction, AI & i-Construction Application in Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 建設分野におけるAI技術の役割と研究動向2022

    • Author(s)
      全 邦釘
    • Organizer
      JTS Tech Conference 2022
    • Invited
  • [Presentation] AIとi-Constructionが切り拓く社会インフラの未来およびMoonshotプロジェクトの展望2022

    • Author(s)
      全 邦釘
    • Organizer
      第686回建設技術講習会(Society5.0に向けた公共事業における新技術の活用)
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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