2022年度公募 seeds-2372 - 【関東】 橋梁点検の自動化のためのUAV撮影と3D損傷認識手法の開発
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VISION

ビジョン

UAVで橋梁点検して3次元で橋梁の損傷を認識(AI)する

完全なる無人化と高度な効率化された橋梁点検現場DX

本研究では、UAV点検から損傷の認識そしてその可視化が全て自動的に行い、橋梁の維持管理を擬似バーチャル空間で行うことができるシステムの構築である。本研究のVisionとして
(1) 橋梁構造物のUAV自律制御により3次元モデルの構築および損傷認識に両方適応できる写真を自動的に行う。
(2) UAVより撮影された写真から、ピクセルレベルで損傷をで認識(AI)する。
(3) 静止画像から3次元モデルを構築するSfMを用いて、撮影された写真を橋梁構造の3Dモデル構築し、損傷を3次元モデルにマークする。

USE CASE

最終用途例

UAV撮影とAI損傷認識を活用してインフラ維持管理のDX

USE CASE 01UAVで橋梁点検と橋梁の自動損傷認識(AI)

APPLICATION

APPLICATION

道路橋の人的点検の補足としてのUAV点検と自動損傷認識

通常ではアクセスにくい橋梁に対してUAVを用いて便利かつ安全な点検を実施し、高解像度の画像データを採取。さらに、AIを用いて、画像条の損傷を自動的に認識する。

USE CASE 023D橋梁モデルの構築と3D損傷認識

APPLICATION

APPLICATION

従来の2次元点検データから3次元に変身

高価なレーザースキャンナーを使わずに、UAVを自律飛行させ、画像から3次元モデルを作成(SfM)する。さらに、3次元モデルに損傷をAIで3次元的に認識する。

USE CASE 03他のインフラへの応用

APPLICATION

APPLICATION

水道橋、堤防、斜面のUAV点検、損傷認識

道路橋に限らず、水道橋、河川堤防、斜面、災害時にもUAVを用いて、点検を行い、3Dモデルを構築して、その後の維持管理、復旧の意識決定などに役立つ。

STRENGTHS

強み

自動化された橋梁の維持管理

STRENGTHS 01

UAVの自律飛行の活用、AIによる多種類の損傷認識AIの実現

UAVの飛行も自動化し、従来より省力で安定かつ高精度な画像が取れる。高頻度な点検が実現でき、橋梁の状態をこまめに監視できる。3次元モデルの構築より構造の損傷箇所を分かりやすく可視化される。

TECHNOLOGY

テクノロジー

Waypoint決定の自動化、橋梁部材および損傷の3Dセグメンテーション

TECHNOLOGY 01

橋梁点検のためのUAV自律飛行

橋梁の損傷を漏れなく検出するために、どのような点検ルートを設定すべきかを検討し、橋梁構造の諸元からWaypointの決定方法、3次元モデル構築のための橋梁撮影距離や角度などの知的ルールをまとめる。

TECHNOLOGY 02

橋梁部材および損傷の3Dセグメンテーション

腐食、ひび割れ、エフロレッセンス、剥離、漏水などの損傷に対して、高品質の画像を入手し、性質なアノテーション(ピクセルごとのラベリング)を実施し、高品質なデータベースを用いて、高精度なセグメンテーションモデル(AI)が実現される。UAV画像からSfM技術に基づいた3次元モデルを構築し、また、損傷箇所をマーキングした2次元画像によりを構造物損傷の3次元認識手法の構築と検証。

PRESENTATION

共同研究仮説

UAV点検サービスAI損傷認識サービスを提供し、革新な維持管理システム

共同研究仮説01

次世代の橋梁管理システム

UAV自律飛行点検

UAVによる橋梁点検が近年より始めたばかりであり、企業ではそのようなノーハウがなく、大学からの指導や自律飛行による効率の向上が求められており、一方、大学の方もそれを実践するとどのような問題が生じるのかを予測することが難しく、実践しながら問題解決型研究を実施する必要がある。共同研究段階ではさらに、自律飛行の作業時間を短縮して、200メートル以上の長大橋梁への適用も検討する。

共同研究仮説02

橋梁損傷認識AIの高度化

複数種類損傷認識するセグメンテーションモデル

現状ではまだ訓練写真が少なく、研究者のチームでのデータ整理とアノテーションにも限界があり、企業と共同研究して、写真の入手やアノテーション作業の補助が企業よりの専門家の協力と意見が必要となる。

EVENT MOVIE

イベント動画

RESEARCHER

研究者

党紀 埼玉大学 理工学研究科(准教授)
経歴

中国北京出身、南京東南大学卒業同大学大学院修士課程修了、愛知工業大学大学院博士(工学)学位を得て、京都大学研究員、埼玉大学助教を経て、現職。研究分野は、構造工学、橋梁耐震、免制震、橋梁維持管理、鋼構造、UAV、AI、IoTを用いた新しい構造工学と地震工学。

研究者からのメッセージ

最先端の技術を駆使し次世代のインフラスマートな維持管理サービスを提供しよう

(1) 橋梁の高頻度スクリーニング:1年や5年1回で実施する点検や調査の代わりに、UAV及び車載スマホなどの簡易な手法を用いて、週単位で橋梁の上下面のスキャンを実施し、損傷劣化などをスクリーニングする。このように高頻度のスクリーニングを実施することにより、雪や地震などの直前直後のデータもタイムキャプセルとして保管されており、急激な劣化進行も早急に検知することができ、画期的な橋梁維持管理手法を提案する。
(2) 海外のODAプロジェクトへの展開:海外の橋梁を維持管理するプロジェクトの参加に提案する技術として、現地では最低限の技術者の操作でUAVの配置などを実施し、UAVの自律飛行、AIによる損傷認識、3Dモデルなどの提供を新しいビジネスとして国内の橋梁技術会社が新しい事業を展開する。