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2019 年度 実績報告書

大脳視覚野モデルを用いたトンネル切羽の解析・認識システム

研究課題

研究課題/領域番号 17K18897
研究機関筑波大学

研究代表者

安永 守利  筑波大学, システム情報系, 教授 (80272178)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
キーワード大脳視覚野 / 自己組織化マップ / トンネル / 切羽 / パターン認識 / コンクリート / 打音検査
研究実績の概要

自己組織化マップ(SOM:Self-Organizing Map)は,大脳視覚野のモデルであり,目から入ってきた画像情報の類似度をマップ(地図)上の位置関係で視覚的
に表現することができる.これは,脳の持つ基本的な情報処理機能であり,画像(視覚情報)だけでなく音(聴覚情報)についても適用可能である.
本研究の目的は,この脳モデルを用いて,これまで点検者(人間)が行っていた切羽画像等の認識を機械に代替するためのシステムを構築することである.建
築土木業界では,トンネル等のインフラストラクチャの老朽化が急速に進んでいる上に,これらの点検者が減少しており,その機械化が急務となっている.本研
究では,機械学習の1つであるSOMを用いて,これらの点検を可視化・自動化するためのアルゴリズム開発とその専用システムの構築を行う.
最終年度であるR元年度は,これまで開発してきた専用システム(SOMハードウェア)の詳細な性能評価を行うとともに,複数のシステムをネットワーク接続することによるマルチSOMハードウェア化を行いその性能を実測評価した.また,ハードウェアの中心となるzynq(プロセッサ内蔵型FPGA)についても,回路サイズの異なったzynqを用いることで性能差を比較評価した.一方,SOMと他のアルゴリズムとの比較も必要であり,比較アルゴリズムとしてサポートベクターマシン(SVM)をとりあげた.この評価結果によれば,SOMとSVMの認識性能は同程度であることが分かった.また,この開発(SVMによる認識ツール開発)により,これまで既に開発したマルチレイヤ―パーセプトロン(MLP)による認識ツールも含めて,SOM,SVM,MLPによるアンサンブル学習が可能となる.本年度は,SOMの発展として,このアンサンブル学習によるシステムの実用化検討も行った.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] Evaluation of support vector machine applied to hammering-sound-test for different concrete structures2020

    • 著者名/発表者名
      Yu Yasuda, Yuuki Kawahara, Noriyuki Utagawa, Chitose Kuroda, Ikuo Yoshihara, and Moritoshi Yasunaga
    • 学会等名
      International Symposium on Artificial Life and Robotics 2020 (AROB 25th '20)
    • 国際学会
  • [学会発表] 自己組織化マップを用いた打音診断2019

    • 著者名/発表者名
      黒田千歳,歌川紀之,島田拓夢,小松弘人,川原佑宇紀,原田謙一,安永守利
    • 学会等名
      土木学会第74回年次学術講演会
  • [学会発表] Zynq FPGAを用いた自己組織化マップ計算の高速化2019

    • 著者名/発表者名
      川原佑宇紀,安永守利
    • 学会等名
      第70回電子情報通信学会機能集積情報システム研究会
  • [学会発表] マルチ打音システムを用いたコンクリートの剥離検知2019

    • 著者名/発表者名
      歌川紀之,黒田千歳,川原佑宇紀,安田 悠,安永守利
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 平成31年度秋季講演大会
  • [学会発表] Parallel hardware implementation of self-organizing map using multiple Zynq FPGAs2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kawahara, Hiroto Komatsu, Takumu Shimada, Noriyuki Utagawa, Chitose Kuroda and Moritoshi Yasunaga
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications 2019 (NOLTA2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 自己組織化マップ(SOM)の基礎とそのFPGAによるハードウェア実装2019

    • 著者名/発表者名
      安永守利
    • 学会等名
      エレクトロニクス実装学会 インテリジェント実装学会公開研究会
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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