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JP7339185B2 - Outdoor structure part identification device, outdoor structure part identification method, and outdoor structure part identification program - Google Patents
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Outdoor structure part identification device, outdoor structure part identification method, and outdoor structure part identification program Download PDF

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JP7339185B2 JP2020037251A JP2020037251A JP7339185B2 JP 7339185 B2 JP7339185 B2 JP 7339185B2 JP 2020037251 A JP2020037251 A JP 2020037251A JP 2020037251 A JP2020037251 A JP 2020037251A JP 7339185 B2 JP7339185 B2 JP 7339185B2
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Description

本発明は、屋外構造物部位特定装置、屋外構造物部位特定方法および屋外構造物部位特定プログラムに関し、特に、コンピュータに組み込まれた画像解析プログラムおよび人工知能による特定結果から屋外構造物の部位を特定する装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an outdoor structure part identification device, an outdoor structure part identification method, and an outdoor structure part identification program, and in particular, identifies an outdoor structure part from an image analysis program incorporated in a computer and identification results by artificial intelligence. relating to a device for

インフラ構造物の老朽化は加速度的に進んでおり,維持管理・更新の必要性は,今後さらに増大していくと言われている。労働人口が減り続ける中、維持管理・更新にかかる労務の効率化は喫緊の課題となっている。維持管理・更新にかかる労務の効率化の実現に向け、近年著しく性能が向上しているAIによる画像認識技術を適用する研究事例が増えている。深層学習と呼ばれる高度なニューラルネットワークを用いれば、従来では困難であった人間の直感に近い画像認識が実現でき損傷部位の目視点検の補助や代替が期待できる。既に構造物の損傷を矩形領域(バウンディングボックス)で検出する(非特許文献1)、損傷の程度やその形状を領域(セグメンテーション)で検出する(非特許文献2)などで、多くの研究が報告されており、これらの技術を利用した目視点検の代替、補助が期待される。点検・診断業務においては、目視等で確認された損傷をもとに、損傷の危険性の評価、発生原因の推定、対策の検討など、維持・更新に向けた対応を講じる必要がある、このような二次的な判断をするためには、損傷の種類、位置、形状だけでなく、その損傷がどの構造部位に発生しているかという背景情報が重要である。 The deterioration of infrastructure structures is progressing at an accelerated pace, and it is said that the need for maintenance, management, and renewal will increase further in the future. As the working population continues to decline, improving the efficiency of labor related to maintenance, management and renewal has become an urgent issue. In order to improve the efficiency of labor related to maintenance, management and renewal, there are an increasing number of research cases that apply image recognition technology using AI, whose performance has improved significantly in recent years. By using advanced neural networks called deep learning, it is possible to realize image recognition that is close to human intuition, which has been difficult in the past, and is expected to assist or replace visual inspection of damaged parts. Many studies have already been reported, such as detecting structural damage in a rectangular area (bounding box) (Non-Patent Document 1), and detecting the degree and shape of damage in an area (segmentation) (Non-Patent Document 2). It is expected that these technologies will be used to replace or assist visual inspections. In inspection and diagnosis work, it is necessary to take measures for maintenance and renewal, such as assessing the risk of damage, estimating the cause of occurrence, and considering countermeasures based on damage confirmed by visual inspection. In order to make such a secondary judgment, it is important not only to know the type, position, and shape of the damage, but also to have background information about which structural site the damage has occurred.

また、インフラ構造物の中でも、例えば、橋梁はトンネルや管きょと異なり、屋外構造物であること、撮影地点の制約の都合などから、構造物を比較的全景で撮影する状況が多く、画像内に複数種の部位が含まれることが多い。国土交通省の定める(「橋梁の定期点検要領」)では、橋梁の部位・部材として、主桁などを含む29種の上部構造、梁部などを含む8種の下部構造,支承本体を含む6種の支承部,高欄などを含む8種の路上部位・部材、その他、排水設備等の6種、合計57種の部位・部材が規定されており、多数の部位・部材が構造物全体に配置されている。同要領では,損傷とその程度の判定、損傷の対策区分の判定、橋梁の健全性評価の各方法についても定められている。損傷の対策区分は損傷の発生部位によっても変わり、例えば床版に遊離石灰や鉄筋露出がある場合、「緊急の対策が必要」と判断される。部位は損傷の危険性や対策を考える上で、重要な参照情報となっている。 Also, among infrastructure structures, for example, bridges, unlike tunnels and pipelines, are outdoor structures, and due to restrictions on shooting locations, there are many situations in which structures are photographed in a relatively full view. It often contains multiple parts. According to the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism (“Bridge Periodic Inspection Guidelines”), there are 29 types of superstructures including main girders, 8 types of substructures including beams, and 6 types of bearings as parts and members of bridges. A total of 57 types of parts/members are specified, including 8 types of road parts/members including bearings, railings, etc., and 6 types of others such as drainage equipment, and many parts/members are arranged throughout the structure. It is The guidelines also stipulate methods for judging damage and its degree, judging damage countermeasure categories, and evaluating the soundness of bridges. The classification of damage countermeasures varies depending on the location of the damage. For example, if there is free lime or exposed reinforcing bars on the floor slab, it is judged that "urgent countermeasures are required." Sites are important reference information when considering the risk of injury and countermeasures.

土木学会論文集F6(安全問題) 73巻(2017)2号 「深層畳み込みニューラルネットワークに基づくコンクリート表面のひび割れ検出システム」Journal of Japan Society of Civil Engineers F6 (Safety Issues) Vol.73 (2017) No.2 "Crack Detection System for Concrete Surface Based on Deep Convolutional Neural Network" 第33回人工知能学会全国大会論文集2019 「目視点検の損傷画像による鉄筋露出セグメンテーションの転移学習」Proceedings of the 33rd Annual Conference of Japanese Society for Artificial Intelligence 2019

しかしながら、インフラ構造物の部位を特定する手法については、現状では、作業員の目視などに頼ることが多く、ベテランの作業員と比較的経験の浅い作業員とでは、部位の特定に要する時間や正確性に大きな乖離がある。そのため、インフラ構造物の部位の特定を精度高く行うことができなかった。本発明は、人工知能による機械学習によってインフラ構造物の部位を精度高く特定することを目的とする。 However, at present, most of the methods for identifying parts of infrastructure structures rely on the visual inspection of workers. There are large discrepancies in accuracy. Therefore, it was not possible to specify the parts of the infrastructure structure with high accuracy. An object of the present invention is to identify a part of an infrastructure structure with high accuracy by machine learning using artificial intelligence.

上記目的を達成するため、本発明に係る屋外構造物部位特定装置は、
複数の部位を含んで構成される第1屋外構造物の第1画像を取得する画像取得部と、
取得した前記第1画像中の前記第1屋外構造物および前記第1屋外構造物の部位の境界を決定する境界決定部と、
決定された前記境界に基づいて、前記第1屋外構造物の種類および前記第1屋外構造物の部位を特定する第1特定部と、
特定された前記第1屋外構造物の部位のそれぞれに、前記第1屋外構造物の部位に応じた色付けをして、色付けされた色付き第1画像を生成する色付き画像生成部と、
特定した前記第1屋外構造物の種類、前記色付き第1画像および前記第1画像を人工知能に入力して機械学習させて、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成するモデル生成部と、
複数の部位を含んで構成される第2屋外構造物の第2画像の入力を受け付ける受付部と、
前記モデル生成部で生成した前記学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて、前記受付部が受け付けた前記第2画像中の前記第2屋外構造物の種類および前記第2構造物の部位を特定する第2特定部と、
を備えた。
In order to achieve the above object, the outdoor structure part identification device according to the present invention includes:
an image acquisition unit configured to acquire a first image of a first outdoor structure including a plurality of parts;
a boundary determination unit that determines a boundary between the first outdoor structure and a portion of the first outdoor structure in the acquired first image;
a first identifying unit that identifies the type of the first outdoor structure and the part of the first outdoor structure based on the determined boundary;
a colored image generation unit for coloring each of the identified portions of the first outdoor structure according to the portion of the first outdoor structure to generate a colored first image;
a model generation unit that inputs the identified first outdoor structure type, the colored first image, and the first image to artificial intelligence to perform machine learning to generate a learned outdoor structure part identification model;
a reception unit that receives input of a second image of a second outdoor structure including a plurality of parts;
Identifying the type of the second outdoor structure and the part of the second structure in the second image received by the reception unit using the learned outdoor structure part identification model generated by the model generation unit a second specifying unit to
provided.

上記目的を達成するため、本発明に係る屋外構造物部位特定方法は、
複数の部位を含んで構成される第1屋外構造物の第1画像を取得する画像取得ステップと、
取得した前記第1画像中の前記第1屋外構造物および前記第1屋外構造物の部位の境界を決定する境界決定ステップと、
決定された前記境界に基づいて、前記第1屋外構造物の種類および前記第1屋外構造物の部位を特定する第1特定ステップと、
特定された前記第1屋外構造物の部位のそれぞれに、前記第1屋外構造物の部位に応じた色付けをして、色付けされた色付き第1画像を生成する色付き画像生成ステップと、
特定した前記第1屋外構造物の種類、前記色付き第1画像および前記第1画像を人工知能に入力して機械学習させて、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成するモデル生成ステップと、
複数の部位を含んで構成される第2屋外構造物の第2画像の入力を受け付ける受付ステップと、
前記モデル生成ステップにおいて生成した前記学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて、前記受付ステップにおいて受け付けた前記第2画像中の前記第2屋外構造物の種類および前記第2構造物の部位を特定する第2特定ステップと、
を含む。
In order to achieve the above object, a method for identifying an outdoor structure part according to the present invention comprises:
an image acquisition step of acquiring a first image of a first outdoor structure comprising a plurality of parts;
a boundary determination step of determining a boundary between the first outdoor structure and a portion of the first outdoor structure in the acquired first image;
a first identifying step of identifying the type of the first outdoor structure and the part of the first outdoor structure based on the determined boundary;
a colored image generation step of coloring each of the identified portions of the first outdoor structure according to the portion of the first outdoor structure to generate a colored first image;
a model generation step of inputting the identified first outdoor structure type, the colored first image, and the first image to artificial intelligence for machine learning to generate a learned outdoor structure part identifying model;
a receiving step of receiving input of a second image of a second outdoor structure including a plurality of parts;
Identifying the type of the second outdoor structure and the part of the second structure in the second image received in the receiving step, using the learned outdoor structure part identifying model generated in the model generating step. a second identifying step to
including.

上記目的を達成するため、本発明に係る屋外構造物部位特定プログラムは、
複数の部位を含んで構成される第1屋外構造物の第1画像を取得する画像取得ステップと、
取得した前記第1画像中の前記第1屋外構造物および前記第1屋外構造物の部位の境界を決定する境界決定ステップと、
決定された前記境界に基づいて、前記第1屋外構造物の種類および前記第1屋外構造物の部位を特定する第1特定ステップと、
特定された前記第1屋外構造物の部位のそれぞれに、前記第1屋外構造物の部位に応じた色付けをして、色付けされた色付き第1画像を生成する色付き画像生成ステップと、
特定した前記第1屋外構造物の種類、前記色付き第1画像および前記第1画像を人工知能に入力して機械学習させて、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成するモデル生成ステップと、
複数の部位を含んで構成される第2屋外構造物の第2画像の入力を受け付ける受付ステップと、
前記モデル生成ステップにおいて生成した前記学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて、前記受付ステップにおいて受け付けた前記第2画像中の前記第2屋外構造物の種類および前記第2構造物の部位を特定する第2特定ステップと、
をコンピュータに実行させる。
In order to achieve the above object, the outdoor structure site identification program according to the present invention includes:
an image acquisition step of acquiring a first image of a first outdoor structure comprising a plurality of parts;
a boundary determination step of determining a boundary between the first outdoor structure and a portion of the first outdoor structure in the acquired first image;
a first identifying step of identifying the type of the first outdoor structure and the part of the first outdoor structure based on the determined boundary;
a colored image generation step of coloring each of the identified portions of the first outdoor structure according to the portion of the first outdoor structure to generate a colored first image;
a model generation step of inputting the identified first outdoor structure type, the colored first image, and the first image to artificial intelligence for machine learning to generate a learned outdoor structure part identification model;
a receiving step of receiving input of a second image of a second outdoor structure including a plurality of parts;
Identifying the type of the second outdoor structure and the part of the second structure in the second image received in the receiving step, using the learned outdoor structure part identifying model generated in the model generating step. a second identifying step to
run on the computer.

本発明の屋外構造物部位特定装置によれば、屋外構造物の部位を、人工知能による機械学習によって、精度高く特定することができる。 According to the outdoor structure part identification device of the present invention, the part of the outdoor structure can be identified with high accuracy by machine learning using artificial intelligence.

本発明の第1実施形態に係る屋外構造物部位特定装置を含む屋外構造物部位特定システムについて説明するための図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the outdoor structure site|part identification system containing the outdoor structure site|part identification apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る屋外構造物部位特定装置の構成を説明するためのブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram for demonstrating the structure of the outdoor structure site|part identification apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る屋外構造物部位特定装置による色付き画像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the colored image by the outdoor structure site|part identification apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る屋外構造物部位特定装置の学習済み屋外構造物部位特定モデル生成処理の処理手順を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining a processing procedure of learned outdoor structure part identification model generation processing of the outdoor structure part identification device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態に係る屋外構造物部位特定装置による部位特定処理の処理手順を説明するための他のフローチャートである。FIG. 7 is another flowchart for explaining the processing procedure of the part identification process by the outdoor structure part identification device according to the first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第1実施形態に係る屋外構造物部位特定装置に入力される学習用画像および正解画像の組み合わせを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a combination of a learning image and a correct image that are input to the outdoor structure part identification device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態に係る屋外構造物部位特定装置に検証用の画像データとして、橋梁の部位の画像を入力した場合の出力画像、正解画像の一例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of an output image and a correct image when an image of a bridge portion is input as image data for verification to the outdoor structure portion identification device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態に係る屋外構造物部位特定装置により生成された屋外構造物部位特定モデルの評価結果を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining evaluation results of an outdoor structure part identification model generated by the outdoor structure part identification device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態に係る屋外構造部位特定装置が有するテーブルの一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the table which the outdoor structure site|part identification apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention has. 本発明の第2実施形態に係る屋外構造物部位特定装置の構成を説明するためのブロック図である。FIG. 5 is a block diagram for explaining the configuration of an outdoor structure part identification device according to a second embodiment of the present invention; 本発明の第2実施形態に係る屋外構造物部位特定装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。FIG. 9 is a flow chart for explaining the processing procedure of the outdoor structure part identification device according to the second embodiment of the present invention; FIG.

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated in detail with reference to drawings. However, the configuration, numerical values, process flow, functional elements, etc. described in the following embodiments are merely examples, and modifications and changes are free, and the technical scope of the present invention is limited to the following descriptions. It is not intended to

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態としての屋外構造物部位特定装置104について、図1~図9を用いて説明する。屋外構造物部位特定装置104は、屋外構造物として、例えば、橋梁などの屋外構造物の種類および部位を特定するために用いられる。図1は、本実施形態に係る屋外構造物部位特定装置を含む屋外構造物部位特定システムについて説明するための図である。
[First embodiment]
An outdoor structure part identification device 104 as a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. The outdoor structure part identification device 104 is used to identify the type and part of an outdoor structure such as a bridge, for example. FIG. 1 is a diagram for explaining an outdoor structure part identification system including an outdoor structure part identification device according to this embodiment.

すなわち、図1に示す屋外構造物120は、高度経済成長時代に構築されたものであり、構築から40年以上経過していることで、様々な障害が発生している可能性がある。このように、屋外構造物120に発生している障害を修復するためには、まず初めに、どのような障害が発生しているかを特定する前に、その障害が屋外構造物120のどの部位に発生しているかを特定する必要がある。そのためには、屋外構造物120の部位を正確に特定する必要がある。 That is, the outdoor structure 120 shown in FIG. 1 was built during the period of high economic growth, and 40 years or more have passed since its construction, so various obstacles may have occurred. In this way, in order to repair a failure that has occurred in the outdoor structure 120, first, before identifying what kind of failure has occurred, it is necessary to determine which part of the outdoor structure 120 the failure has occurred. It is necessary to identify whether the For that purpose, it is necessary to specify the site of the outdoor structure 120 accurately.

本実施形態の屋外構造物部位特定装置は、例えば、図1に示すシステム構成を備える屋外構造物部位特定システム100を用いて実施されるようになっている。屋外構造物部位特定システム100は、例えば、有線または無線の通信網101を介して互いに接続されている、屋外構造物120を撮像することが可能な機能を備えるドローン102と、例えば、管理事務所に設置されたパーソナルコンピュータ103と、AI(人工知能:Artificial Intelligence)として、好ましくは畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convolutional Neural Network)やPSPNet(Pyramid Scene Parsing Network)などをアルゴリズムとするニューラルネットワークを実装可能な公知の機械学習ツール(ソフトウェア)が組み込まれた屋外構造物部位特定装置104とを含む。 The outdoor structure part identification device of this embodiment is implemented using, for example, an outdoor structure part identification system 100 having the system configuration shown in FIG. The outdoor structure site identification system 100 includes, for example, a drone 102 having a function capable of imaging an outdoor structure 120, which is connected to each other via a wired or wireless communication network 101, and a management office, for example. A personal computer 103 installed in a computer, and AI (artificial intelligence), preferably a neural network using a convolutional neural network (CNN) or PSPNet (Pyramid Scene Parsing Network) as an algorithm. and an outdoor structure site identification device 104 incorporating known machine learning tools (software).

屋外構造物部位特定装置104は、好ましくはドローン102により撮像された屋外構造物120の画像を用いて、屋外構造物120の種類や部位を特定する。パーソナルコンピュータ103は、ドローン102による屋外構造物120の撮像を制御して、屋外構造物120の一部または全体を撮像する。撮像された画像は、ドローン102からパーソナルコンピュータ103へと送信される。パーソナルコンピュータ103は、受信した屋外構造物120の画像を屋外構造物部位特定装置104に送信すると共に、屋外構造物部位特定装置104から送信される屋外構造物120の部位の特定結果を、ディスプレイなどの表示部105に表示させる。 The outdoor structure site identification device 104 preferably uses an image of the outdoor structure 120 captured by the drone 102 to identify the type and site of the outdoor structure 120 . The personal computer 103 controls imaging of the outdoor structure 120 by the drone 102 to image a part or the whole of the outdoor structure 120 . The captured image is transmitted from the drone 102 to the personal computer 103 . The personal computer 103 transmits the received image of the outdoor structure 120 to the outdoor structure part identification device 104, and displays the identification result of the part of the outdoor structure 120 transmitted from the outdoor structure part identification device 104 on a display or the like. is displayed on the display unit 105 of .

図2は、本実施形態に係る屋外構造物部位特定装置104の構成を説明するためのブロック図である。屋外構造物部位特定装置104は、画像取得部201、境界決定部202、特定部203、色付き画像生成部204およびモデル生成部205を有する。屋外構造物部位特定装置104は、さらに、受付部206および特定部207を有する。なお、以下の説明では、屋外構造物120として橋梁を例に説明する。 FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the outdoor structure part identification device 104 according to this embodiment. The outdoor structure part identification device 104 has an image acquisition unit 201 , a boundary determination unit 202 , an identification unit 203 , a colored image generation unit 204 and a model generation unit 205 . Outdoor structure site identification device 104 further includes reception unit 206 and identification unit 207 . In the following description, a bridge will be described as an example of the outdoor structure 120. FIG.

ここで、屋外構造物部位特定装置104は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ネットワークインターフェース、およびストレージを有する。ここで、CPUは、演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図2に示した屋外構造物部位特定装置104の各機能構成を実現する。CPUは、複数のプロセッサを有し、異なるプログラムやモジュール、タスク、スレッドなどを並行して実行してもよい。ROMは、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびその他のプログラムを記憶する。また、ネットワークインターフェースは、ネットワークを介して他の装置などと通信する。なお、CPUは、1つに限定されず、複数のCPUであっても、あるいは画像処理用のGPU(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。また、ネットワークインターフェースは、CPUとは独立した他のCPUを有して、RAMの領域に送受信データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。また、RAMとストレージとの間でデータを転送するDMAC(Direct Memory Access Controller)を設けるのが望ましい。さらに、CPUは、RAMにデータが受信あるいは転送されたことを認識してデータを処理する。また、CPUは、処理結果をRAMに準備し、後の送信あるいは転送はネットワークインターフェースやDMACに任せる。 Here, the outdoor structure part identification device 104 has a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a network interface, and a storage. Here, the CPU is a processor for arithmetic control, and implements each functional configuration of the outdoor structure part identification device 104 shown in FIG. 2 by executing a program. The CPU may have multiple processors and execute different programs, modules, tasks, threads, etc. in parallel. ROM stores fixed data such as initial data and programs and other programs. Also, the network interface communicates with other devices and the like via the network. Note that the number of CPUs is not limited to one, and may include a plurality of CPUs or a GPU (Graphics Processing Unit) for image processing. Moreover, it is desirable that the network interface has another CPU independent of the CPU, and writes or reads the transmission/reception data to/from the area of the RAM. It is also desirable to provide a DMAC (Direct Memory Access Controller) for transferring data between RAM and storage. Furthermore, the CPU recognizes that data has been received or transferred to the RAM and processes the data. Also, the CPU prepares the processing result in the RAM and leaves the subsequent transmission or transfer to the network interface or DMAC.

RAMは、CPUが一時記憶のワークエリアとして使用するメモリである。RAMには、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。ストレージには、データベースや各種のパラメータ、モジュール、あるいは本実施形態の実現に必要なデータまたはプログラムが記憶されている。例えば、ストレージには、屋外構造物部位特定装置104の全体を制御するための制御プログラムが記憶されている。 The RAM is a memory used by the CPU as a work area for temporary storage. The RAM has an area for storing data necessary for implementing the present embodiment. The storage stores databases, various parameters, modules, or data or programs necessary for implementing this embodiment. For example, the storage stores a control program for controlling the entire outdoor structure part identification device 104 .

さらに、屋外構造物部位特定装置104は、入出力インターフェースをさらに備えてもよい。入出力インターフェースには、表示部、操作部、記憶媒体が接続される。入出力インターフェースには、さらに、音声出力部であるスピーカや、音声入力部であるマイク、あるいはGPS(Global Positioning System)位置判定部が接続されてもよい。なお、RAMやストレージには、屋外構造物部位特定装置104が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関するプログラムやデータが記憶されていてもよい。 Furthermore, the outdoor structure site identification device 104 may further include an input/output interface. A display unit, an operation unit, and a storage medium are connected to the input/output interface. The input/output interface may further be connected to a speaker as an audio output unit, a microphone as an audio input unit, or a GPS (Global Positioning System) position determination unit. Note that the RAM and storage may store programs and data relating to general-purpose functions of the outdoor structure part identification device 104 and other realizable functions.

画像取得部201は、複数の部位を含んで構成される橋梁211の画像210を取得する。画像取得部201が取得する画像210は、ドローン102により撮像されたものであるが、画像210の撮像方法はこれには限定されない。例えば、デジタルカメラやフィルムカメラ、スマートフォンなどの携帯端末に付属するカメラ、人工衛星に搭載されたカメラなどで撮像されたものであってもよい。 The image acquisition unit 201 acquires an image 210 of a bridge 211 including multiple parts. The image 210 acquired by the image acquisition unit 201 is captured by the drone 102, but the method of capturing the image 210 is not limited to this. For example, images taken by a digital camera, a film camera, a camera attached to a mobile terminal such as a smartphone, a camera mounted on an artificial satellite, or the like may be used.

画像取得部201は、例えば、440枚の画像210を取得するが、画像取得部201が取得する画像210の枚数は、これには限定されない。画像取得部201が取得する画像210の枚数が多ければ多いほど人工知能による学習精度が向上するため好ましい。さらに、画像210の解像度は、高解像度、または低解像度のいずれであってもよい。高解像度の画像であれば人工知能による学習精度が向上するため好ましいが、屋外構造物部位特定装置104の処理能力や、通信網101の通信能力などに応じた解像度が選択される。そして、画像取得部201は、取得した画像210を境界決定部202へ送信する。 The image acquisition unit 201 acquires, for example, 440 images 210, but the number of images 210 acquired by the image acquisition unit 201 is not limited to this. It is preferable that the number of images 210 acquired by the image acquisition unit 201 is increased because the accuracy of learning by artificial intelligence is improved. Further, the resolution of image 210 may be either high resolution or low resolution. A high-resolution image is preferable because it improves the accuracy of learning by artificial intelligence, but the resolution is selected according to the processing capability of the outdoor structure part identification device 104, the communication capability of the communication network 101, and the like. The image acquisition unit 201 then transmits the acquired image 210 to the boundary determination unit 202 .

境界決定部202は、取得した画像210中の橋梁211の部位の境界を決定する。境界決定部202は、画像取得部201から送信された画像210に写っている橋梁211を構成する部位の境界を決定する。 A boundary determination unit 202 determines the boundary of the part of the bridge 211 in the acquired image 210 . The boundary determination unit 202 determines the boundaries of the parts forming the bridge 211 shown in the image 210 transmitted from the image acquisition unit 201 .

境界の決定は、例えば、インスタンスセグメンテーションやセマンティックセグメンテーションなどの手法を用いて行われる。ここで、インスタンスセグメンテーションは、物体ごとに領域を分ける手法である。つまり、それぞれの物体を区別しつつ、物体がある領域をピクセル単位で分割する手法である。また、セマンティックセグメンテーションは、種別ごとに領域を分ける手法である。橋梁211の部位は固有の物体として個別に判断できないものが多いことから、本実施形態ではセマンティックセグメンテーションを用いた。 Boundary determination is performed using techniques such as instance segmentation and semantic segmentation, for example. Here, instance segmentation is a method of dividing regions for each object. In other words, it is a method of dividing an area in which an object exists by pixels while distinguishing each object. Also, semantic segmentation is a method of dividing regions by type. Since many parts of the bridge 211 cannot be determined individually as unique objects, semantic segmentation is used in this embodiment.

また、境界の決定には、例えば、画像210の明暗の相違、影の形状や濃淡、コントラストの違いなどを用いてもよい。さらに、境界の決定の前に、境界決定部202は、画像210のコントラストや明暗、カラーバランスなどを調整してから境界を決定するようにしてもよい。なお、境界決定部202は、決定された境界を、境界線として、画像210に描画してもよい。このように、境界線を描画することにより、ユーザにとっての視認性が向上するからである。そして、境界決定部202は、境界が決定された画像210を特定部203へと送信する。 Also, for determining the boundary, for example, the difference in brightness of the image 210, the shape and density of the shadow, the difference in contrast, etc. may be used. Furthermore, before determining the boundary, the boundary determining unit 202 may adjust the contrast, brightness, color balance, etc. of the image 210 before determining the boundary. Note that the boundary determination unit 202 may draw the determined boundary on the image 210 as a boundary line. This is because the visibility for the user is improved by drawing the boundary line in this manner. The boundary determining unit 202 then transmits the image 210 with the determined boundary to the specifying unit 203 .

特定部203は、決定された境界に基づいて、橋梁211の部位を特定する。特定部203による部位の特定は、例えば、決定された境界によって表される橋梁211の部位の形状や大きさなどに基づいて行われる。特定部203は、特定された部位について、画像210中の位置、例えば、部位名データと画像210中の座標データ(x,y)とを紐付けて、画像210中に記録する。なお、部位名データと座標データとを画像210中に記録するのではなく、所定のストレージに記憶しておき、これらのデータを必要に応じて適宜読み出すようにしてもよい。 The identifying unit 203 identifies the part of the bridge 211 based on the determined boundaries. The identification of the part by the identification unit 203 is performed based on, for example, the shape and size of the part of the bridge 211 represented by the determined boundary. The specifying unit 203 associates the position in the image 210 of the specified part with the coordinate data (x, y) in the image 210 , for example, and records it in the image 210 . The part name data and the coordinate data may be stored in a predetermined storage instead of being recorded in the image 210, and these data may be appropriately read as required.

ここで、特定部203は、橋梁211における主要部位として、主桁、横桁、縦桁、床版、柱部・壁部、梁部、胸壁、堅壁、支承本体および高欄の少なくともいずれか1つを特定する。これらの主要部位は、橋梁211を構成する部位のうち大きな部位や、重要な部位である。主要部位のうち、主桁、横桁、縦桁および床版は、上部構造と呼ばれる。また、柱部・壁部および梁部は、橋脚を構成し、胸壁および堅壁は橋台を構成するものであり、これらは下部構造と呼ばれる。さらに、支承本体は、支承部と呼ばれ、高欄は、路上と呼ばれる。なお、これらの部位は、国土交通省の定める「橋梁の定期点検要領」において定義されている。 Here, the identification unit 203 includes at least one of main girders, cross girders, longitudinal girders, floor slabs, columns/walls, beams, parapets, hard walls, bearing bodies, and balustrades as main parts of the bridge 211. identify. These main parts are large parts and important parts among the parts that constitute the bridge 211 . Among the main parts, main girders, cross girders, longitudinal girders and floor slabs are called superstructures. Columns, walls, and beams constitute bridge piers, and parapets and hard walls constitute abutments, and these are called substructures. Further, the bearing body is called the bearing part and the balustrade is called the street. These parts are defined in the "Periodical Inspection Procedures for Bridges" stipulated by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism.

また、特定部203は、画像210において、主要部位同士が重なって写っている場合、手前側の主要部位を優先して特定する。主要部位同士が重なり合っている場合、手前側に写っている主要部位の方が、部位の全体が写っているため、機械学習の精度が高くなるからである。 In addition, when the main parts overlap each other in the image 210, the identifying unit 203 preferentially identifies the main part on the front side. This is because when the main parts overlap each other, the machine learning accuracy is higher for the main part shown in the near side because the whole part is shown.

色付き画像生成部204は、特定された橋梁211の部位のそれぞれに、部位に応じた色付けをして、色付けされた色付き画像212を生成する。図3は、本実施形態に係る屋外構造物部位特定装置による色付き画像を説明するための図である。このようにして、色付けがされた色付き画像212が、教師データとなる。本実施形態では、画像取得部201が取得した440枚の画像210に、色付けを行い、色付けのされた440枚の色付き画像212が教師データとなる。 The colored image generation unit 204 colors each of the identified parts of the bridge 211 according to the part to generate a colored image 212 . FIG. 3 is a diagram for explaining a colored image by the outdoor structure part identification device according to this embodiment. The colored image 212 that has been colored in this manner becomes teacher data. In this embodiment, the 440 images 210 acquired by the image acquisition unit 201 are colored, and the 440 colored images 212 that have been colored serve as teacher data.

モデル生成部205は、色付き画像212および画像210を人工知能に入力して機械学習させて、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成する。人工知能による機械学習は、既知のアルゴリズムを用いて行われる。ここでは、例えば、PSPNetを用いて行われる。PSPNetは、従来のセマンティックセグメンテーションモデルと比較して、広域に分布する特徴をより高性能に検出できるアルゴリズムである。橋梁211の画像210においては、橋梁211の局所的な画像の中に部位が広範に分布していることが多くあり、広域に分布する部位の形状を検出するモデルとして適していると考えられる。なお、機械学習において、損失関数は重みなしとした。 The model generating unit 205 inputs the colored image 212 and the image 210 to the artificial intelligence and performs machine learning to generate a learned outdoor structure site identification model. Machine learning by artificial intelligence is performed using known algorithms. Here, for example, PSPNet is used. PSPNet is an algorithm that can detect widely distributed features with higher performance compared to conventional semantic segmentation models. In the image 210 of the bridge 211, parts are often distributed widely in the local image of the bridge 211, and it is considered suitable as a model for detecting the shapes of widely distributed parts. In machine learning, the loss function was unweighted.

また、モデル生成部205は、人工知能による機械学習の精度を向上させて、より精度の高い屋外構造物部位特定モデルを生成するために、人工知能に学習させる画像210の枚数を水増しして増加させる。モデル生成部205は、例えば、拡大、回転および反転のいずれか1つを用いて水増しデータを得る。 In addition, the model generation unit 205 inflates the number of images 210 to be learned by artificial intelligence in order to improve the accuracy of machine learning by artificial intelligence and generate a more accurate outdoor structure part identification model. Let The model generation unit 205 obtains padding data using, for example, any one of enlargement, rotation and inversion.

また、モデル生成部205は、人工知能による機械学習の精度を向上させるために、転移学習を用いてもよい。ここで、転移学習とは、異なるデータセットを用いた学習済みモデルを、別の問題に転用し、部分的な学習をすることで、モデルの性能向上を狙う手法である。特に、教師データが十分でない場合に、推論性能の向上と学習時間の低減が期待できる手法である。本実施形態においては、22種の物体をセマンティックセグメンテーションにてラベル付けしている画像データセットPascal VOC2012 Semantic Segmentation Datasetを用いて転移学習を行った。 Also, the model generation unit 205 may use transfer learning to improve the accuracy of machine learning by artificial intelligence. Here, transfer learning is a technique that aims to improve the performance of a model by diverting a trained model using a different data set to another problem and performing partial learning. In particular, this method can be expected to improve inference performance and reduce learning time when training data is insufficient. In this embodiment, transfer learning is performed using an image dataset Pascal VOC2012 Semantic Segmentation Dataset in which 22 types of objects are labeled by semantic segmentation.

受付部206は、複数の部位を含んで構成される橋梁221の画像220の入力を受け付ける。本実施形態では、受け付ける画像220は、ドローン102により撮像された画像であるが、橋梁221の撮像方法はドローン102には限定されない。 The reception unit 206 receives an input of an image 220 of a bridge 221 including multiple parts. In this embodiment, the image 220 to be received is an image captured by the drone 102 , but the method of capturing the bridge 221 is not limited to the drone 102 .

特定部207は、モデル生成部205で生成した学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて、受付部206が受け付けた画像220中の橋梁221の部位を特定する。特定部207においては、受け付けた画像220について、学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて、画像220と学習済み屋外構造物特定モデルにおける部位との相関関係により、橋梁221の部位が特定される。特定部207は、橋梁221の部位として、学習済み屋外構造物部位特定モデルにおける部位との相関度の高いものを橋梁221の部位として特定する。その後、屋外構造物部位特定装置104は、結果画像230を出力する。 The identifying unit 207 identifies the part of the bridge 221 in the image 220 received by the receiving unit 206 using the trained outdoor structure part identifying model generated by the model generating unit 205 . The identification unit 207 identifies the part of the bridge 221 from the received image 220 using the trained outdoor structure part identification model based on the correlation between the image 220 and the part in the learned outdoor structure identification model. . The identification unit 207 identifies, as the part of the bridge 221, the part of the bridge 221 that has a high degree of correlation with the part in the learned outdoor structure part identification model. After that, the outdoor structure part identification device 104 outputs the result image 230 .

図4は、屋外構造物部位特定装置104の学習済み屋外構造物部位特定モデル生成処理の処理手順を説明するためのフローチャートである。図5は、屋外構造物部位特定装置104による部位特定処理の処理手順を説明するための他のフローチャートである。図4および図5に示したフローチャートは、屋外構造物部位特定装置104の不図示のCPU(Central Processing Unit)が、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を用いて実行し、図2に示した屋外構造物部位特定装置104の各機能構成を実現する。 FIG. 4 is a flowchart for explaining the processing procedure of the learned outdoor structure part identification model generation process of the outdoor structure part identification device 104 . FIG. 5 is another flow chart for explaining the processing procedure of the part identification processing by the outdoor structure part identification device 104 . The flowcharts shown in FIGS. 4 and 5 are executed by a CPU (Central Processing Unit) (not shown) of the outdoor structure part identification device 104 using a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). 2 are realized.

まず、図4を参照して、人工知能による機械学習により、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成する処理について説明する。ステップS401において、画像取得部201は、橋梁211の画像210を取得する。ステップS403において、境界決定部202は、取得した画像210中の橋梁の211の部位の境界を決定する。ステップS405において、特定部203は、決定された境界に基づいて、橋梁211の部位を特定する。ステップS407において、特定部203は、主要部位同士の重なりがあるか否かを判断する。重なりの判断は、例えば、ある主要部位について、輪郭線が途切れていたり、見えているはずの面が見えていなかったりなどに基づいて行われる。主要部位同士の重なりがないと判断した場合(ステップS407NO)、屋外構造物部位特定装置104は、ステップS411へ進む。主要部位同士の重なりがあると判断した場合(ステップS407のYES)、屋外構造物部位特定装置104は、ステップS409へ進む。ステップS409において、特定部203は、手前側の主要部位を優先して部位を特定する。 First, with reference to FIG. 4, a process of generating a learned outdoor structure site identification model by machine learning using artificial intelligence will be described. In step S<b>401 , the image acquisition unit 201 acquires the image 210 of the bridge 211 . In step S<b>403 , the boundary determining unit 202 determines the boundary of the part 211 of the bridge in the acquired image 210 . In step S405, the identifying unit 203 identifies the part of the bridge 211 based on the determined boundary. In step S407, the identifying unit 203 determines whether or not there is an overlap between main parts. Determination of overlap is made, for example, based on whether the contour line is interrupted or a surface that should be visible is not visible for a certain main part. When determining that there is no overlap between main parts (step S407 NO), the outdoor structure part identification device 104 proceeds to step S411. If it is determined that there is an overlap between the main parts (YES in step S407), the outdoor structure part identification device 104 proceeds to step S409. In step S<b>409 , the identification unit 203 identifies the parts by prioritizing the main parts on the near side.

ステップS411において、色付き画像生成部204は、特定された橋梁211の部位のそれぞれに、部位に応じた色付けをして、色付き画像212を生成する。ステップS413において、色付き画像212および画像210(元の画像)を人工知能に入力して機械学習させて、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成する。ステップS415において、屋外構造物部位特定装置104は、全ての画像210について、人工知能による機械学習が終了したか否かを判断する。全ての画像210について、機械学習が終了していないと判断した場合(ステップS415のNO)、屋外構造物部位特定装置104は、ステップS403へ戻る。全ての画像210について、機械学習が終了していると判断した場合(ステップS415のYES)、屋外構造物部位特定装置104は、ステップS417へ進む。ステップS417において、モデル生成部205は、学習結果に基づいて、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成する。 In step S<b>411 , the colored image generating unit 204 generates the colored image 212 by coloring each of the identified parts of the bridge 211 according to the part. In step S413, the colored image 212 and the image 210 (original image) are input to artificial intelligence for machine learning to generate a learned outdoor structure site identification model. In step S<b>415 , the outdoor structure part identification device 104 determines whether machine learning by artificial intelligence has been completed for all images 210 . If it is determined that machine learning has not been completed for all images 210 (NO in step S415), the outdoor structure part identification device 104 returns to step S403. If it is determined that machine learning has been completed for all images 210 (YES in step S415), the outdoor structure part identification device 104 proceeds to step S417. In step S417, the model generation unit 205 generates a learned outdoor structure part identification model based on the learning result.

次に、図5を参照して、生成した学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて新たに取得した画像220中の橋梁221の部位を特定する処理について説明する。ステップS501において、受付部206は、複数の部位を含んで構成される橋梁221の画像220の入力を受け付ける。ステップS503において、特定部207は、モデル生成部205が生成した学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて、橋梁221の部位を特定する。ステップS505において、屋外構造物部位特定装置104は、特定した結果を出力する。ステップS507において、屋外構造物部位特定装置104は、受付部206が受け付けた画像220の全てについて、結果の出力が終了したか否かを判断する。全ての画像220について、結果の出力が終了していないと判断した場合(ステップS507のNO)、屋外構造物部位特定装置104は、ステップS503へ戻る。全ての画像220について結果の出力が終了していると判断した場合(ステップS507のYES)、屋外構造物部位特定装置104は、処理を終了する。 Next, referring to FIG. 5, the process of identifying the part of the bridge 221 in the newly acquired image 220 using the generated trained outdoor structure part identifying model will be described. In step S501, the reception unit 206 receives an input of an image 220 of a bridge 221 including multiple parts. In step S<b>503 , the identification unit 207 identifies the parts of the bridge 221 using the learned outdoor structure part identification model generated by the model generation unit 205 . In step S505, the outdoor structure part identification device 104 outputs the identification result. In step S<b>507 , the outdoor structure part identification device 104 determines whether or not output of results for all the images 220 received by the receiving unit 206 has been completed. If it is determined that the output of results has not been completed for all images 220 (NO in step S507), the outdoor structure part identification device 104 returns to step S503. If it is determined that the results have been output for all images 220 (YES in step S507), the outdoor structure part identification device 104 ends the process.

図6は、屋外構造物部位特定装置104に入力される学習用の画像210および色付き画像212(正解画像)の組み合わせを説明するための図である。図示したように、人工知能による学習が終了した画像210と色付き画像212とラベル601とが並列に配置され、表示さる。ラベル601は、色付き画像212に着色した色と橋梁211の部位との関係を示している。例えば、図6に示したように、部位に応じた色付けは、主桁は赤茶色、横桁は深緑色、縦桁は黄土色、床版は青色、柱部・壁部は紫色、梁部は空色、胸壁は灰色、堅壁は茶色、支承本体は赤、高欄は黄緑色のように行われる。 FIG. 6 is a diagram for explaining a combination of a learning image 210 and a colored image 212 (correct image) input to the outdoor structure part identification device 104. As shown in FIG. As illustrated, an image 210 for which learning by artificial intelligence has been completed, a colored image 212, and a label 601 are arranged in parallel and displayed. A label 601 indicates the relationship between the color applied to the colored image 212 and the portion of the bridge 211 . For example, as shown in Fig. 6, the coloring according to the part is reddish brown for main girders, dark green for cross girders, ocher for vertical girders, blue for floor slabs, purple for columns and walls, and purple for beams. is sky blue, the battlements are gray, the hard walls are brown, the main body of the support is red, and the balustrade is yellowish green.

本実施形態において、生成した屋外構造物部位特定モデルの評価は、110枚の画像220を用いて行った。図7は、屋外構造物部位特定装置104に検証用の画像データとして、橋梁の部位の画像を入力した場合の出力画像、正解画像の一例を説明するための図である。図7(a)は、屋外構造物部位特定装置104による出力画像と正解画像との対応が良好な例を示している。また、図7(b)は、屋外構造物部位特定装置104による出力画像と正解画像との対応が好ましくない例を示している。 In this embodiment, 110 images 220 were used to evaluate the generated outdoor structure site identification model. FIG. 7 is a diagram for explaining an example of an output image and a correct image when an image of a bridge portion is input as image data for verification to the outdoor structure portion identification device 104. In FIG. FIG. 7(a) shows an example in which the output image from the outdoor structure part identification device 104 and the correct image correspond well. Also, FIG. 7B shows an example in which the correspondence between the output image and the correct image by the outdoor structure part identification device 104 is not preferable.

生成した屋外構造物部位特定モデルの評価は、Mean IoU(mIoU:Mean Intersection Over Union)を用いて行った。IoUは、物体検出の分野における評価指標として使われるものであり、正解領域と出力領域との一致率を数値化したものである。本実施形態では、画像番号i、部位番号jをパラメータとした式(1)によって求める。これを全評価対象画像110枚で平均した部位ごとのmIoUを式(2)で算出し、この結果をさらに全部位で平均したmIoUで式(3)を算出し、屋外構造物部位特定モデルの性能の評価を行った。

Figure 0007339185000001
Figure 0007339185000002
Figure 0007339185000003
i、j:画像番号、部位番号
I、J:評価画像総数(=110)、部位総数(=11)
PREDi,j:画像iにおける部位jと出力した画素
TRUEi,j:画像iにおける部位jの正解画素 The generated outdoor structure site identification model was evaluated using Mean IoU (mIoU: Mean Intersection Over Union). The IoU is used as an evaluation index in the field of object detection, and quantifies the matching rate between the correct region and the output region. In this embodiment, it is obtained by Equation (1) using the image number i and the part number j as parameters. This is averaged over all 110 images to be evaluated and the mIoU j for each site is calculated using formula (2). We evaluated the performance of
Figure 0007339185000001
Figure 0007339185000002
Figure 0007339185000003
i, j: image number, part number I, J: total number of evaluation images (=110), total number of parts (=11)
PRED i,j : Region j in image i and output pixel TRUE i,j : Correct pixel of region j in image i

図8は、屋外構造物部位特定装置104により生成された屋外構造物部位特定モデルの評価結果を説明するための図である。同図に示したように、水増しおよび転移学習のいずれも行わなかった場合のmIoUは、25.1%となり、水増しは行ったが転移学習は行わなかった場合のmIoUは、30.2%となり、水増しおよび転移学習を行った場合のmIoUは、47.0%となった。このように、440枚の画像210を教師データとした場合、水増しおよび転移学習を行うと、IoUとして50%に近い評価が得られ、精度の高い屋外構造物部位特定モデルが得られることが分かった。 FIG. 8 is a diagram for explaining the evaluation result of the outdoor structure part identification model generated by the outdoor structure part identification device 104. As shown in FIG. As shown in the figure, mIoU when neither padding nor transfer learning was performed was 25.1%, and mIoU when padding was performed but transfer learning was not performed was 30.2%. , the mIoU when padding and transfer learning were performed was 47.0%. In this way, when the 440 images 210 are used as training data, the padding and transfer learning can be used to obtain an IoU evaluation of close to 50%, indicating that a highly accurate outdoor structure part identification model can be obtained. Ta.

なお、上述の説明では、屋外構造物として橋梁を例に説明をしたが、屋外構造物はこれには限定されず、例えば、電波塔(日本電波塔(東京タワー)、東京スカイツリー(登録商標))などにも適用できる。この場合、屋外構造物部位特定装置104は、図9に示す、テーブル900を有することが望ましい。テーブル900は、屋外構造物の種類901に関連付けて部位902を記憶する。屋外構造物部位特定装置104は、テーブル900を参照して、各屋外構造物の部位などを特定する。なお、屋外構造物部位特定装置104は、画像中の屋外構造物の形状(シルエット)、大きさなどから屋外構造物の種類901を特定する。また、屋外構造物の画像に位置情報(例えば、GPSデータ)などのメタデータを付与しておき、この位置情報なども加味して屋外構造物の種類901を特定してもよい。さらにまた、橋梁には、例えば、桁橋、トラス橋、アーチ橋、ラーメン橋、斜張橋、吊り橋などが含まれるが、本実施形態の屋外構造物部位特定装置104は、いずれの橋梁であっても適用できる。 In the above description, a bridge was used as an example of an outdoor structure, but the outdoor structure is not limited to this. )), etc. In this case, the outdoor structure part identification device 104 preferably has a table 900 shown in FIG. The table 900 stores parts 902 in association with types 901 of outdoor structures. The outdoor structure site identification device 104 refers to the table 900 and identifies the site of each outdoor structure. The outdoor structure part identification device 104 identifies the type 901 of the outdoor structure from the shape (silhouette), size, etc. of the outdoor structure in the image. Metadata such as position information (for example, GPS data) may be added to the image of the outdoor structure, and the type 901 of the outdoor structure may be specified by taking this position information into consideration. Furthermore, bridges include, for example, girder bridges, truss bridges, arch bridges, rigid-frame bridges, cable-stayed bridges, and suspension bridges. can also be applied.

本実施形態によれば、人工知能に対して、教師データとして、橋梁の部位に色付けをした色付け画像を与えて機械学習をさせるので、より精度の高い屋外構造物部位特定モデルを生成できるので、橋梁の部位を精度高く、迅速に特定することができる。 According to this embodiment, machine learning is performed by giving artificial intelligence a colored image in which parts of a bridge are colored as training data. The parts of the bridge can be identified quickly with high accuracy.

[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態に係る屋外構造物部位特定装置について、図10を用いて説明する。図10は、本実施形態に係る屋外構造物部位特定装置の構成を説明するためのブロック図である。本実施形態に係る屋外構造物部位特定装置は、上記第1実施形態と比べると、推測部を有する点で異なる。その他の構成および動作は第1実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, an outdoor structure site identification device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of the outdoor structure part identification device according to this embodiment. The outdoor structure site identification device according to the present embodiment differs from that of the first embodiment in that it has an estimation unit. Since other configurations and operations are the same as those of the first embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

屋外構造物部位特定装置1000は、さらに、推測部1001を有する。推測部1001は、画像210において、主要部位と主要部位以外の部位である非主要部位とが重なり、主要部位が非主要部位に隠されている場合、主要部位のうち非主要部位に隠された部分の形状を推測する。隠された部分の形状の推測は、例えば、非主要部位に隠されて途切れている主要部位の輪郭線などを外挿することにより行われる。このように、画像210において、主要部位の一部が欠けているような場合、推測部1001が、欠けている部分の形状を推測して補うことにより、人工知能による機械学習の精度の向上が期待できる。そして、特定部203は、推測された形状に基づいて、橋梁211の部位を特定する。 The outdoor structure site identification device 1000 further has an estimation unit 1001 . In the image 210, if the main part and the non-main part that are parts other than the main part overlap and the main part is hidden by the non-main part, the estimation unit 1001 determines whether the main part is hidden by the non-main part. Guess the shape of the part. Estimation of the shape of the hidden portion is performed, for example, by extrapolating the outline of the main portion that is hidden by the non-main portion and interrupted. As described above, when a part of the main part is missing in the image 210, the estimation unit 1001 estimates the shape of the missing part and makes up for it, thereby improving the accuracy of machine learning by artificial intelligence. I can expect it. Then, the identifying unit 203 identifies the part of the bridge 211 based on the estimated shape.

図11は、本実施形態に係る屋外構造物部位特定装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。ステップS1101において、屋外構造物部位特定装置104は、主要部位が非主要部位に隠されているか否かを判断する。主要部位が隠されていないと判断した場合(ステップS1101のNO)、屋外構造物部位特定装置104は、ステップS411へ進む。主要部位が隠されていると判断した場合(ステップS1101のYES)、屋外構造物部位特定装置104は、ステップS1103へ進む。ステップS1103において、推測部1001は、隠された部分の形状を、外挿などの手法により推測する。 FIG. 11 is a flow chart for explaining the processing procedure of the outdoor structure part identification device according to this embodiment. In step S1101, the outdoor structure part identification device 104 determines whether or not the main part is hidden by the non-main parts. When determining that the main part is not hidden (NO in step S1101), the outdoor structure part identification device 104 proceeds to step S411. When determining that the main part is hidden (YES in step S1101), the outdoor structure part identification device 104 proceeds to step S1103. In step S1103, the estimating unit 1001 estimates the shape of the hidden portion by a method such as extrapolation.

本実施形態によれば、非主要部位に隠された主要部位の形状を推測して、人工知能に対して教師データとして与えるので、さらに精度の高い屋外構造物部位特定モデルを生成でき、橋梁の部位をさらに精度高く、迅速に特定することができる。 According to the present embodiment, the shape of the main part hidden in the non-main part is estimated and given as training data to the artificial intelligence, so that a more accurate outdoor structure part identification model can be generated, and the bridge can be constructed. Sites can be identified more accurately and quickly.

[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
[Other embodiments]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. Also, any system or apparatus that combines separate features included in each embodiment is also included in the scope of the present invention.

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるWWW(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)は本発明の範疇に含まれる。
Further, the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention is also applicable when an information processing program that implements the functions of the embodiments is directly or remotely supplied to a system or apparatus. Therefore, in order to implement the functions of the present invention on a computer, a program installed in a computer, a medium storing the program, and a WWW (World Wide Web) server from which the program is downloaded are also included in the scope of the present invention. . In particular, non-transitory computer readable media storing programs that cause a computer to perform at least the processing steps included in the above-described embodiments are included within the scope of the present invention.

Claims (9)

複数の部位を含んで構成される第1屋外構造物の第1画像を取得する画像取得部と、
取得した前記第1画像中の前記第1屋外構造物および前記第1屋外構造物の部位の境界を決定する境界決定部と、
決定された前記境界に基づいて、前記第1屋外構造物の種類および前記第1屋外構造物の部位を特定する第1特定部と、
特定された前記第1屋外構造物の部位のそれぞれに、前記第1屋外構造物の部位に応じた色付けをして、色付けされた色付き第1画像を生成する色付き画像生成部と、
前記色付き第1画像および前記第1画像を人工知能に入力して機械学習させて、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成するモデル生成部と、
複数の部位を含んで構成される第2屋外構造物の第2画像の入力を受け付ける受付部と、
前記モデル生成部で生成した前記学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて、前記受付部が受け付けた前記第2画像中の前記第2屋外構造物の種類および前記第2屋外構造物の部位を特定する第2特定部と、
を備えた屋外構造物部位特定装置。
an image acquisition unit configured to acquire a first image of a first outdoor structure including a plurality of parts;
a boundary determination unit that determines a boundary between the first outdoor structure and a portion of the first outdoor structure in the acquired first image;
a first identifying unit that identifies the type of the first outdoor structure and the part of the first outdoor structure based on the determined boundary;
a colored image generation unit for coloring each of the identified portions of the first outdoor structure according to the portion of the first outdoor structure to generate a colored first image;
a model generating unit that inputs the colored first image and the first image to artificial intelligence to perform machine learning to generate a learned outdoor structure site identification model;
a reception unit that receives input of a second image of a second outdoor structure including a plurality of parts;
The type of the second outdoor structure and the part of the second outdoor structure in the second image received by the reception unit are determined using the learned outdoor structure part identification model generated by the model generation unit. a second specifying part to specify;
outdoor structure site identification device.
前記第1特定部は、前記第1屋外構造物における主要部位として、橋梁の主桁、横桁、縦桁、床版、柱部、壁部、梁部、胸壁、堅壁、支承本体および高欄の少なくともいずれか1つを特定する請求項1に記載の屋外構造物部位特定装置。 The first specific part includes main girders, cross girders, vertical girders, floor slabs, columns, walls, beams, parapets, hard walls, bearing bodies, and balustrades of a bridge as main parts of the first outdoor structure. 2. The outdoor structure part identification device according to claim 1, which identifies at least one of them. 前記第1特定部は、前記第1画像において、前記主要部位同士が重なっている場合、手前側の主要部位を優先して特定する請求項2に記載の屋外構造物部位特定装置。 3. The outdoor structure site identification device according to claim 2, wherein when the main sites overlap in the first image, the first identifying unit preferentially identifies the main site on the front side. 前記第1画像において、前記主要部位と前記主要部位以外の部位である非主要部位とが重なり、前記主要部位が前記非主要部位に隠されている場合、前記主要部位のうち前記非主要部位に隠された部分を推測する推測部をさらに備え、
前記第1特定部は、前記推測部による推測結果を用いて、前記第1屋外構造物の種類および前記第1屋外構造物の部位を特定する請求項2または3に記載の屋外構造物部位特定装置。
In the first image, when the main portion and a non-major portion that is a portion other than the main portion overlap and the main portion is hidden by the non-major portion, the non-major portion of the main portion It further has a guessing part that guesses the hidden part,
4. The outdoor structure site identification according to claim 2, wherein the first identification unit identifies the type of the first outdoor structure and the site of the first outdoor structure using the result of estimation by the estimation unit. Device.
前記モデル生成部は、PSPNetを用いて前記学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成する請求項1~4のいずれか1項に記載の屋外構造物部位特定装置。 5. The outdoor structure part identification device according to any one of claims 1 to 4, wherein the model generation unit generates the learned outdoor structure part identification model using PSPNet. 前記モデル生成部は、水増しデータとして、拡大、回転および反転のいずれか1つを用いて前記学習済み屋外構造物特定モデルを生成する請求項1~5のいずれか1項に記載の屋外構造物部位特定装置。 The outdoor structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the model generating unit generates the learned outdoor structure specific model using any one of enlargement, rotation and inversion as padding data. Part identification device. 前記モデル生成部は、転移学習を用いて前記学習済み屋外構造物特定モデルを生成する請求項1~6のいずれか1項に記載の屋外構造物部位特定装置。 7. The outdoor structure part identification device according to any one of claims 1 to 6, wherein the model generation unit generates the learned outdoor structure identification model using transfer learning. 複数の部位を含んで構成される第1屋外構造物の第1画像を取得する画像取得ステップと、
取得した前記第1画像中の前記第1屋外構造物および前記第1屋外構造物の部位の境界を決定する境界決定ステップと、
決定された前記境界に基づいて、前記第1屋外構造物の種類および前記第1屋外構造物の部位を特定する第1特定ステップと、
特定された前記第1屋外構造物の部位のそれぞれに、前記第1屋外構造物の部位に応じた色付けをして、色付けされた色付き第1画像を生成する色付き画像生成ステップと、
前記色付き第1画像および前記第1画像を人工知能に入力して機械学習させて、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成するモデル生成ステップと、
複数の部位を含んで構成される第2屋外構造物の第2画像の入力を受け付ける受付ステップと、
前記モデル生成ステップにおいて生成した前記学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて、前記受付ステップにおいて受け付けた前記第2画像中の前記第2屋外構造物の種類および前記第2屋外構造物の部位を特定する第2特定ステップと、
を含む屋外構造物部位特定方法。
an image acquisition step of acquiring a first image of a first outdoor structure comprising a plurality of parts;
a boundary determination step of determining a boundary between the first outdoor structure and a portion of the first outdoor structure in the acquired first image;
a first identifying step of identifying the type of the first outdoor structure and the part of the first outdoor structure based on the determined boundary;
a colored image generation step of coloring each of the identified portions of the first outdoor structure according to the portion of the first outdoor structure to generate a colored first image;
a model generation step of inputting the colored first image and the first image to artificial intelligence and performing machine learning to generate a learned outdoor structure site identification model;
a receiving step of receiving input of a second image of a second outdoor structure including a plurality of parts;
The type of the second outdoor structure and the part of the second outdoor structure in the second image received in the receiving step are identified using the learned outdoor structure part identification model generated in the model generating step. a second identifying step of identifying;
An outdoor structure part identification method including.
複数の部位を含んで構成される第1屋外構造物の第1画像を取得する画像取得ステップと、
取得した前記第1画像中の前記第1屋外構造物および前記第1屋外構造物の部位の境界を決定する境界決定ステップと、
決定された前記境界に基づいて、前記第1屋外構造物の種類および前記第1屋外構造物の部位を特定する第1特定ステップと、
特定された前記第1屋外構造物の部位のそれぞれに、前記第1屋外構造物の部位に応じた色付けをして、色付けされた色付き第1画像を生成する色付き画像生成ステップと、
前記色付き第1画像および前記第1画像を人工知能に入力して機械学習させて、学習済み屋外構造物部位特定モデルを生成するモデル生成ステップと、
複数の部位を含んで構成される第2屋外構造物の第2画像の入力を受け付ける受付ステップと、
前記モデル生成ステップにおいて生成した前記学習済み屋外構造物部位特定モデルを用いて、前記受付ステップにおいて受け付けた前記第2画像中の前記第2屋外構造物の種類および前記第2屋外構造物の部位を特定する第2特定ステップと、
をコンピュータに実行させる屋外構造物部位特定プログラム。
an image acquisition step of acquiring a first image of a first outdoor structure comprising a plurality of parts;
a boundary determination step of determining a boundary between the first outdoor structure and a portion of the first outdoor structure in the acquired first image;
a first identifying step of identifying the type of the first outdoor structure and the part of the first outdoor structure based on the determined boundary;
a colored image generation step of coloring each of the identified portions of the first outdoor structure according to the portion of the first outdoor structure to generate a colored first image;
a model generation step of inputting the colored first image and the first image to artificial intelligence and performing machine learning to generate a learned outdoor structure site identification model;
a receiving step of receiving input of a second image of a second outdoor structure including a plurality of parts;
The type of the second outdoor structure and the part of the second outdoor structure in the second image received in the receiving step are identified using the learned outdoor structure part identification model generated in the model generating step. a second identifying step of identifying;
Outdoor structure site identification program that causes a computer to execute
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