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アンテナ指向性を考慮した逆散乱解析法によるRC床版内部の損傷の三次元マッピング

研究課題

研究課題/領域番号 18J22035
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 構造工学・地震工学・維持管理工学
研究機関東京大学

研究代表者

山口 貴浩  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2020年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード地中レーダ / 埋設管 / 地下空洞 / 深層学習 / 3D-CNN / SVM / FDTD法 / 自動検知 / 地中埋設管 / マイグレーション
研究実績の概要

本研究では,橋梁床版・土工部の表面・内部の構造物・損傷を対象として,三次元的な形状を考慮し,逆解析手法とAIモデルに基づく自動判定アルゴリズムを組み合わせることで,地中レーダ画像から対象物を全自動でマッピングするシステムを構築した.最終年度において,目標とするシステムを完成させることができた.また,学位取得に向けた論文執筆や論文審査会の準備を重点的に行った.また,海外トップジャーナルへの投稿を積極的に行った.
前年度から検討を行っている路面下の埋設管の検知アルゴリズムについて,新たに収集したデータを用いて学習を行い,新たに構築した模擬フィールドにおいて,検証実験を行った.埋設管は,走行直角及び走行方向に伸展しており,いずれの方向についても,90%近くの検知精度で検知する三次元畳込みニューラルネットワーク(3D-CNN)モデルを構築した.この深層学習モデルと,逆解析手法を組み合わせることで,高速かつ高精度に埋設管の三次元配置を再現することができた.床版内部の土砂化・クラックについても,修士論文で行った研究を発展させ多次元データについて解析を行った.マンホール・ジョイントのSVM による検知アルゴリズム及び空洞の3D-CNN による検知アルゴリズムは構築しているため,床版内部の土砂化やクラックなどの面的な損傷と併せて,路面下の状態を完全に可視化可能であり,点検実務上有用なインパクトのある結果が得られたと考えている.博士論文を執筆した.博士論文は,本年度だけでなく前々・前年度の研究内容も併せて,当該研究員が博士程において行った研究内容をまとめた.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Detection and Localization of Manhole and Joint Covers in Radar Images by Support Vector Machine and Hough Transform, Automation in Construction2021

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani
    • 雑誌名

      Automation in Construction

      巻: No.126 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.autcon.2021.103651

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mapping Subsurface Utility Pipes by 3D Convolutional Neural Network and Kirchhoff Migration using GPR Images2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani and Tomonori Nagayama
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      巻: 未定 号: 8 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1109/tgrs.2020.3030079

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 3-D Localization of Utility Pipes and Void from Ground Penetrating Radar Signals by Deep Learning and Digital Signal Processing2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Takahiro
    • 雑誌名

      東京大学博士論文

      巻: - ページ: 1-206

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 三次元畳込みニューラルネットワークとキルヒホッフマイグレーションによる地中埋設管の検知2020

    • 著者名/発表者名
      山口 貴浩、水谷 司
    • 雑誌名

      生産研究

      巻: 72 ページ: 329-333

    • NAID

      130007888764

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sensitive Damage Detection of Reinforced Concrete Bridge Slab by “Time-Variant Deconvolution” of SHF-Band Radar Signal2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Minoru Tarumi, and Di Su
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

      巻: Vol.57, No.3 号: 3 ページ: 1478-1488

    • DOI

      10.1109/tgrs.2018.2866991

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] カルマンフィルタを用いた自転車走行時の振動応答による簡易かつ高精度な舗装の路面プロファイル推定2019

    • 著者名/発表者名
      YAMAGUCHI Takahiro、NAGAYAMA Tomonori、SU Di
    • 雑誌名

      土木学会論文集E1(舗装工学)

      巻: 75 号: 1 ページ: 17-26

    • DOI

      10.2208/jscejpe.75.17

    • NAID

      130007617806

    • ISSN
      2185-6559
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 地中レーダ信号の深層学習と解析学的信号処理による埋設管の三次元位置情報の推定2020

    • 著者名/発表者名
      山口貴浩、水谷司
    • 学会等名
      土木学会第75回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 自転車の振動応答と傾斜角測定に基づく路面プロファイル推定2019

    • 著者名/発表者名
      山口貴浩,長山智則,蘇迪
    • 学会等名
      土木学会第74 回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Subsurface Pipes Detection by 3D Convolutional Neural Network and Kirchhoff Migration Using Radar Images2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Minoru Tarumi
    • 学会等名
      8th Joint Student Seminar on Civil Infrastructures
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Subsurface Pipe Detection by 3D Convolutional Neural Network and Kirchhoff Migration2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Minoru Tarumi
    • 学会等名
      USMCA
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 地中レーダによる実橋梁データからの全自動・高速な異常検知アルゴリズムの構築2018

    • 著者名/発表者名
      山口貴浩,水谷司,坂口綾佳,垂水稔
    • 学会等名
      土木学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 地中レーダによる床版内部の異常検知アルゴリズムにおける気象条件の検知精度への影響分析2018

    • 著者名/発表者名
      水谷司,山口貴浩,坂口綾佳,垂水稔
    • 学会等名
      土木学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Highly sensitive damage detection of reinforced concrete bridge slab by “time-variant deconvolution” of SHF-band radar signal2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Minoru Tarumi
    • 学会等名
      the 40th IABSE Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Advancement and Accuracy Evaluation of Automatic and High-Speed Damage Detection Algorithm for Reinforced Concrete Bridge Deck by Ground Penetrating Radar2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Ayaka Sakaguchi, Minoru Tarumi
    • 学会等名
      the 1st ZHITU Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Advancement and Accuracy Evaluation of Automatic Damage Detection Algorithm for Concrete Bridge Deck by Ground Penetrating Radar2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Yamaguchi, Tsukasa Mizutani, Ayaka Sakaguchi, Minoru Tarumi
    • 学会等名
      the 7th World Conference on Structural Control and Monitoring
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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