2021 Fiscal Year Research-status Report

A Study on Seismic Response Prediction Method Based on RC Non-Structural Wall Damage Photographs Using Deep Learning

Research Project

Project/Area Number	21K04354
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	吉岡智和九州大学, 芸術工学研究院, 准教授 (40304852)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	深層学習 / セマンティックセグメンテーション / 地震被害
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，架構の経験した地震応答の推測法として，マンションの廊下側に配置され，大きな地震被害が生じやすいRC方立壁に着目し，被害写真から損傷量を画像測定し，その損傷量からRC方立壁が経験した最大部材角を推測する技術の確立を目指している。当該年度は，せん断破壊を想定したせん断スパン比0.5の実大RC方立壁試験体（寸法：壁長800mm×壁高800mm×壁厚150mm，内訳：壁筋をダブル配筋したD800試験体×3体，壁筋をシングル配筋したS800試験体×1体）の水平加力実験を実施した。D800試験体群の実験結果から，損傷量としてコンクリート剥落・欠損面積に着目し，最大荷重以降からせん断破壊後に抵抗力を完全に喪失する範囲に該当する部材角0.5～3.08%rad.までのコンクリート剥落・欠損面積と経験部材角の関係式を実験結果より導出した。さらに，熊本地震の被災マンションで撮影されたRC方立壁の被害写真を訓練データに用い，損傷検出のためのSemantic segmentationが行える事前学習済みDeep neural networkモデルのファインチューニングを行い，RC方立壁に生じるひび割れ，コンクリート剥落・欠損を別々に検出する検出器の生成した。生成した検出器により，D800試験体の白色ペンキ塗装面に生じたコンクリート剥落・欠損を高い正解率で検出し，その面積を画像測定できた。ただし，コンクリートの表面気泡（ピンホール）をひび割れと誤認識し，コンクリート打放面の色むらにより生じる明度の小さい領域をコンクリート剥落・欠損と誤認識する不具合を確認できた。最後に，本実験の範囲内において，前述した関係式と画像測定したコンクリート剥落・欠損面積を用いることで，RC方立壁の地震時損傷写真から経験部材角を評価できることも確認した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 実大RC方立壁試験体（D800試験体群）の水平加力実験結果より，コンクリート剥落・欠損面積に着目することで，最大荷重以降からせん断破壊後に抵抗力を完全に喪失する範囲において，コンクリート剥落・欠損面積から経験部材角を推測できることを確認でき，当該年度の研究課題の1つを概ね達成できた。さらに，事前学習済みDeep neural networkモデルの深層学習により生成した損傷検出器により，D800試験体群（塗装面）の損傷を撮影した写真から，コンクリート剥落・欠損面積を比較的正確に画像測定できることを確認するとともに，誤検出が生じやすい対象（表面気泡，コンクリート打放面の色むら）も把握でき，当該年度の研究課題の2つ目も概ね達成できた。
Strategy for Future Research Activity	今後は，実大RC方立壁試験体の水平加力実験を継続し，RC方立壁に生じるひび割れ長さに基づく経験部材角の推測式の導出，せん断スパン比（0.5，0.57，0.67)と壁筋量（ダブル又はシングル配筋）が損傷量と経験部材角に与える影響を把握する。さらに，Deep neural networkモデルを用いた損傷検出器について，表面気泡，コンクリート打放面の色むらをひび割れやコンクリート剥落・欠損と誤検出する不具合を改良するため，それらを加えた教師データを用いた再学習を行い，検出精度の向上を図る。
Causes of Carryover	鋼製型枠の再利用等による試験体製作費の節約や当該研究を担当する学生が当初予定より増加したため謝金の支払いが不要となったことにより一部を次年度に繰り越した。なお，繰越金は次年度の試験体製作費の一部として利用する