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» 2020年12月23日 08時00分 公開

ドローン画像からインフラ構造物の高精度3Dモデルを形成ドローン

清水建設は、米国カーネギーメロン大学と共同で、インフラRC構造物の劣化予測技術の高度化を目的に、ドローン計測画像から、損傷情報も反映した高精度3Dモデルを形成するシステムを開発。インフラの維持管理や修繕計画の策定に貢献する。

[BUILT]

 清水建設は、米国カーネギーメロン大学(CMU)と共同で、ドローン計測による画像情報から高精度3次元モデルを形成するシステムを開発した。このシステムはインフラRC構造物の劣化予測技術の高度化を目的としており、微細なひび割れなどの損傷情報も3次元モデルへ反映できる。

 この3次元モデルから構造物の耐力や余寿命をシミュレーション解析する技術の開発を進め、データ計測から評価・診断まで一貫して対応できるインフラ劣化予測システムの確立を目指す。2018年3月より、共同研究開発を進めてきた。

インフラ劣化予測システム(全体イメージ) インフラ劣化予測システム(全体イメージ) 出典:清水建設

 多くのインフラ構造物は老朽化が進み、構造物の長寿命化や事故災害リスクを低減する適切な維持管理が社会的な課題となっている。一方、維持管理を担う技術者は減少傾向にあり、目視点検を代替するICT計測技術や、劣化状況を的確かつ高精度に診断・予測できる解析技術の開発が求められている。

 同システムは、UAV(ドローン)搭載型の高解像度カメラ2台で構成するステレオカメラとレーザー計測(LiDAR)を組み合わせた装置で計測し、カメラが取得した3次元点群データの測位精度をLiDARの位置情報で補正・補強して、独自のアルゴリズムにより位置・形状の誤差を数ミリレベルに抑えた3次元モデルを形成する。

 併せて、画像解析AIが計測画像から検出したひび割れ形状を3次元モデルに重ね、損傷情報を含む高精度3次元モデルが完成する。この作業は、橋長200m程度の一般的なRC橋梁の場合、計測を含め数日程度で可能だ。

ドローンによるRC試験体の計測状況 ドローンによるRC試験体の計測状況 出典:清水建設
損傷部まで復元した構造物の高精度3次元モデル(RC試験体) 損傷部まで復元した構造物の高精度3次元モデル(RC試験体) 出典:清水建設

 第一フェーズでは、同社が開発項目の設定とRC構造物の計測、CMUがドローン制御、3次元モデル化手法、ひび割れAI検出などの技術開発を担当した。第二フェーズでは、ドローンの自律飛行制御など、計測・評価技術の高度化を図り、同社が構造解析・診断などの技術開発を担い、インフラ劣化予測システムの完成を目指す。インフラの維持管理の効率化や最善な修繕計画の策定に貢献する。

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