JP7376374B2 - Method for estimating soil particle size distribution - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 ・奥村組技術研究年報 No.45 (令和1年9月1日 株式会社奥村組発行)Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act - Okumura Gumi Technical Research Annual Report No. 45 (Published by Okumura Gumi Co., Ltd. on September 1, 2020)

本発明は、土の粒度分布の推定方法に関し、特に、人工知能による機械学習により得られた学習済みモデルによって、採取土の粒度分布を推定する土の粒度分布の推定方法に関する。 The present invention relates to a method for estimating the particle size distribution of soil, and particularly to a method for estimating the particle size distribution of soil, which estimates the particle size distribution of sampled soil using a trained model obtained by machine learning using artificial intelligence.

土の粒度分布は、地盤の力学的性質や締固め特性等を決める重要な指標であるが、現場で大量に発生する土に対し、高頻度に粒度分布の測定を実施することは困難である。粒子の輪郭を画像解析によって測定する推定法も提案されているが、輪郭の明確でない小粒子を含む土には対応できない。簡便な方法で小粒子も含めた土の粒度分布を推定できれば、建設工事の生産性向上などにつながるものと考えられる。 The particle size distribution of soil is an important indicator for determining the mechanical properties and compaction characteristics of the ground, but it is difficult to frequently measure the particle size distribution of soil that is generated in large quantities at the site. . An estimation method has also been proposed in which the contours of particles are measured by image analysis, but this method cannot be applied to soil that contains small particles with unclear contours. If the particle size distribution of soil, including small particles, can be estimated using a simple method, it is thought that it will lead to improved productivity in construction work.

また、土の粒度分布は、地盤の締固め特性や透水性、液状化強度などの性質を推定するうえで重要な指標の一つである。粒度分布の測定には、ふるい分析や沈降分析を行う必要があるが、建設現場の工事過程で生成される大量の土に対して、これらの分析を頻繁に実施することは困難である。したがって、土の粒度分布を簡便に推定できれば、建設工事の生産性向上や、建設物、造成物の品質向上につながるものと考えられる。 In addition, the particle size distribution of soil is one of the important indicators for estimating properties such as soil compaction characteristics, water permeability, and liquefaction strength. To measure particle size distribution, it is necessary to perform sieve analysis and sedimentation analysis, but it is difficult to frequently perform these analyzes on the large amounts of soil generated during the construction process at construction sites. Therefore, if the particle size distribution of soil can be easily estimated, it will lead to improved productivity in construction work and improved quality of buildings and structures.

こうした背景から、土の表面の画像から粒度分布を自動的に推定できるようにするための研究事例が数多くあり、代表的な方法として、土の表面の土粒子の輪郭を画像処理によって抽出し、そこから粒径、粒度分布を推定するものがある(例えば、非特許文献1参照)。しかしこの方法では、画像から輪郭を補足できない小粒子の場合には適用できず、大粒子の粒度分布の推定に限定されることになる。 Against this background, there are many examples of research aimed at automatically estimating particle size distribution from images of soil surfaces.A typical method is to extract the contours of soil particles on the soil surface through image processing. There are methods for estimating the particle size and particle size distribution from this (for example, see Non-Patent Document 1). However, this method cannot be applied to small particles whose contours cannot be captured from the image, and is limited to estimating the particle size distribution of large particles.

また、近年、関連する研究として、画像分類の分野で高い性能を発揮することが知られている深層学習(ディープラーニング)の一である畳み込みニューラルネットワーク(ConvolutionalNeuralNetwork、以下CNN)を用いることで、現場発生土の画像から、土の性状を推定する研究事例が報告されている(例えば、非特許文献2参照)。 In addition, in recent years, related research has been carried out using convolutional neural networks (hereinafter referred to as CNN), which is a type of deep learning that is known to exhibit high performance in the field of image classification. A research example of estimating the properties of soil from an image of generated soil has been reported (see, for example, Non-Patent Document 2).

土木学会第67回年次学術講演会概要集、平成24年8月、土木学会発行、「デジタルカメラ画像を用いたロック材の粒度解析システム」、川野健一他Japan Society of Civil Engineers 67th Annual Academic Conference Summaries, August 2012, published by Japan Society of Civil Engineers, “Rock material particle size analysis system using digital camera images”, Kenichi Kawano et al. 第32回人工知能学会全国大会予稿集、平成30年7月、人工知能学会発行、「ディープラーニングを用いた画像解析による土砂性状判別方法」、本間伸一他Proceedings of the 32nd National Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence, July 2018, published by the Japanese Society for Artificial Intelligence, “Method for determining soil properties by image analysis using deep learning”, Shinichi Homma et al.

非特許文献2のCNNを用いた画像解析による土砂性状判別方法では、ベルトコンベアを通して排出される掘削土砂の画像から、掘削土砂の流動性などの性状を、例えば硬い、軟らかい、対象物なし等として、作成した学習済みモデルを介して判別することを可能にするものに過ぎず、土の粒度分布を推定することはできない。その一方で、CNNは、その特長として、画像を判別する上で必要な種々の特徴を自動で抽出できることから、粒子の集合による土の表面に現れている様々な特徴を、CNNを用いて適切に学習させれば、輪郭の抽出が困難な小粒子を含む土に対しても、特有の特徴を抽出して、粒度分布を推定できる可能性があると考えられる。 In the soil property determination method based on image analysis using CNN in Non-Patent Document 2, properties such as fluidity of the excavated soil are determined from images of the excavated soil discharged through a belt conveyor, such as hard, soft, no target object, etc. , it is only possible to make a discrimination using the created trained model, and cannot estimate the particle size distribution of soil. On the other hand, CNN has the advantage of being able to automatically extract various features necessary for image discrimination. It is thought that if the system is trained to extract specific features of soil containing small particles whose contours are difficult to extract, it may be possible to estimate the particle size distribution.

本発明は、小粒子を含む土の粒度分布を、人工知能による機械学習によって、精度良く推定することのできる土の粒度分布の推定方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for estimating the particle size distribution of soil that can accurately estimate the particle size distribution of soil containing small particles using machine learning using artificial intelligence.

本発明は、有線又は無線の公知の通信網を介して接続された、原料土からふるい分けされた単一粒径土の表面、又は粒度分布を推定すべきふるい分けされていない採取土の表面を、所定の撮影距離で撮像する撮影装置と、機械学習を実施可能な学習・推定装置として機能するサーバとを含む粒度分布推定システムにおいて実施されて、複数の粒度にクラス分けされた、各々の前記単一粒径土の多数の画像を用いた画像データを訓練データとして前記サーバに組み込まれた人工知能による機械学習アルゴリズムにより得られた学習済みモデルによって、前記採取土の粒度分布を推定する土の粒度分布の推定方法であって、各々の前記単一粒径土の画像は、平面視して空隙が生じない厚さで敷き均された当該単一粒径土の表面を、前記撮影装置によって撮像されたものとなっていると共に、前記学習済みモデルを得るための訓練データとなる、多数の前記単一粒径土の画像を用いた画像データは、割り増し画像を含んで構成されており、該割り増し画像は、一枚の画像を分割した複数枚の分割画像を結合して、前記単一粒径土の画像と同様の大きさの画像としたものとなっており、各々の分割画像は、いずれかの前記単一粒径土の画像を分割して抽出したものとなっていると共に、各々の割り増し画像における各々の前記単一粒径土の分割画像の占める割合が、当該割り増し画像において各々の粒度の単一粒径土が含まれる割合として、これらの割合が、前記複数の単一粒径土の分割画像を含む前記割り増し画像と紐付けされるようになっており、平面視して空隙が生じない厚さで敷き均された、粒度分布を推定すべき採取土の表面を前記所定の撮影距離で前記撮影装置によって撮像した画像を、前記通信網を介して前記サーバで得られた前記学習済みモデルに入力して、前記サーバに当該採取土のクラス分けされた各々の粒度の割合を出力させることにより、採取土の粒度分布を推定する土の粒度分布推定方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。 The present invention connects the surface of single-grained soil sieved from raw material soil or the surface of unsieved sampled soil whose particle size distribution is to be estimated, connected via a known wired or wireless communication network. The method is implemented in a particle size distribution estimation system that includes an imaging device that captures an image at a predetermined imaging distance, and a server that functions as a learning/estimation device that can perform machine learning, and each of the aforementioned units is classified into a plurality of particle sizes . The particle size distribution of the sampled soil is estimated by a trained model obtained by a machine learning algorithm using artificial intelligence built into the server , using image data using a large number of images of one particle size soil as training data. In the method for estimating particle size distribution, each image of the single-grained soil is obtained by capturing the surface of the single-grained soil, which is spread evenly to a thickness that does not create voids when viewed from above , using the imaging device. Image data using a large number of images of the single-grained soil, which is imaged and serves as training data for obtaining the learned model, includes additional images, The additional image is an image of the same size as the single particle size soil image by combining multiple divided images obtained by dividing one image, and each divided image is , any of the images of the single-grained soil are divided and extracted, and the proportion of each divided image of the single-grained soil in each additional image is As the proportion of single-grained soil of each particle size, these proportions are linked to the additional image containing the plurality of divided images of the plurality of single-grained soils, and when viewed in plan. An image taken by the photographing device at the predetermined photographing distance of the surface of the sampled soil whose particle size distribution is to be estimated , which is spread evenly to a thickness that does not create voids, is obtained by the server via the communication network. Provided is a soil particle size distribution estimation method for estimating the particle size distribution of sampled soil by inputting the sampled soil into the trained model and causing the server to output the particle size ratio of each class of sampled soil. Thus, the above objective was achieved.

また、本発明の土の粒度分布推定方法は、前記割り増し画像を構成する分割画像が、一枚の画像を4等分割又は16等分割したものとなっていることが好ましい。 Further, in the soil particle size distribution estimation method of the present invention, it is preferable that the divided images constituting the additional image are obtained by dividing one image into 4 equal parts or 16 equal parts.

さらに、本発明の土の粒度分布推定方法は、前記学習済みモデルは、機械学習アルゴリズムとして、畳み込みニューラルネットワークを用いて作成されたものとなっていることが好ましい。 Furthermore, in the soil particle size distribution estimation method of the present invention, it is preferable that the learned model is created using a convolutional neural network as a machine learning algorithm.

さらにまた、本発明の土の粒度分布推定方法は、前記学習済みモデルが、転移学習を適用して作成されたものとなっていることが好ましい。 Furthermore, in the soil particle size distribution estimation method of the present invention, it is preferable that the trained model is created by applying transfer learning.

また、本発明の土の粒度分布推定方法は、前記単一粒径土の画像又は前記採取土の画像が、コンベア上に所定の厚さで移動可能に敷き均された前記単一粒径土又は前記採取土の表面を、コンベアの上方に所定の間隔をおいて配置された前記撮影装置により撮像することによって得られたものとなっていることが好ましい。 Further, in the soil particle size distribution estimation method of the present invention, the image of the single particle size soil or the image of the collected soil is the single particle size soil movably spread on a conveyor to a predetermined thickness. Alternatively, it is preferable that the surface of the collected soil be imaged by the imaging device disposed above the conveyor at a predetermined interval.

さらに、本発明の土の粒度分布推定方法は、前記原料土及び前記採取土が、現地発生土であることが好ましい。 Furthermore, in the soil particle size distribution estimation method of the present invention, it is preferable that the raw material soil and the collected soil are locally generated soil.

本発明の土の粒度分布の推定方法によれば、小粒子を含む土の粒度分布を、人工知能による機械学習によって、精度良く推定することができる。 According to the method for estimating the particle size distribution of soil of the present invention, the particle size distribution of soil containing small particles can be estimated with high accuracy by machine learning using artificial intelligence.

図1は、本発明の好ましい一実施形態に係る土の粒度分布の推定方法が実施される粒度分布診断システムのシステム構成を説明する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the system configuration of a particle size distribution diagnosis system in which a soil particle size distribution estimation method according to a preferred embodiment of the present invention is implemented. 図2は、本発明の好ましい一実施形態に係る土の粒度分布の推定方法による推定処理の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of estimation processing by the soil particle size distribution estimation method according to a preferred embodiment of the present invention. 教師あり学習よって学習済みモデルを作成する工程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a process of creating a trained model by supervised learning. 混合土と単一粒径土の攪拌による特徴変化の画像による説明図である。It is an explanatory diagram using images of characteristic changes due to stirring of mixed soil and single-grained soil. パーセプトロンの構成例と計算の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration example of a perceptron and calculation. 畳み込みニューラルネットワークの構成例と計算の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration example and calculation of a convolutional neural network. VGG16の構成と転移学習の構成の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the VGG 16 and the configuration of transfer learning. (a)~(g)は、訓練データとなる単一粒径土のサンプル画像を例示する説明図、(h)及び(i)は、割り増し画像を例示する説明図である。(a) to (g) are explanatory diagrams illustrating sample images of single-grained soil serving as training data, and (h) and (i) are explanatory diagrams illustrating additional images. 実証実験の実験フローのフロー図である。It is a flowchart of the experimental flow of a demonstration experiment. (a)は珪酸塩白土による原料土を説明する斜視図、(b)は混合土(砂質土)を説明する表面図、(c)は混合土(細粒土)を説明する表面図である。(a) is a perspective view illustrating raw material soil made of silicate clay, (b) is a surface diagram illustrating mixed soil (sandy soil), and (c) is a surface diagram illustrating mixed soil (fine-grained soil). be. モデル1の推定結果を示すチャートである(左:砂質土、右:細粒土)。This is a chart showing the estimation results of Model 1 (left: sandy soil, right: fine-grained soil). モデル2の推定結果を示すチャートである(左:砂質土、右:細粒土)。This is a chart showing the estimation results of Model 2 (left: sandy soil, right: fine-grained soil). モデル3の推定結果を示すチャートである(左:砂質土、右:細粒土)。This is a chart showing the estimation results of Model 3 (left: sandy soil, right: fine-grained soil). 各モデルの誤差を比較したチャートである。This is a chart comparing the errors of each model.

本発明の好ましい一実施形態に係る土の粒度分布の推定方法は、粒度分布が推定される土として、例えば土木工事の建設現場で採取された小粒子を含む現地発生土の粒度分布を、画像解析によって簡易に推定できるようにすることで、推定された現地発生土の粒度分布を、現地地盤の力学的性質や締固め特性等を決める際の重要な指標として、例えば現地地盤の透水性、液状化強度などを事前に知ることによって、建設現場における工事の生産性の向上や、建設物や造成物等の品質の向上につながるようにするための方法として採用されたものである。 A method for estimating the particle size distribution of soil according to a preferred embodiment of the present invention is to use an image of the particle size distribution of locally generated soil containing small particles collected at a construction site of civil engineering work, as the soil whose particle size distribution is to be estimated. By making it easy to estimate through analysis, the estimated particle size distribution of locally generated soil can be used as an important index when determining the mechanical properties and compaction characteristics of the local ground, such as the permeability of the local ground, This method was adopted as a method to improve productivity at construction sites and improve the quality of buildings and structures by knowing the liquefaction strength in advance.

また、従来のふるい分析や沈降分析による土の粒度分布の測定方法によれば、建設現場の工事過程で生成される大量の土に対して、これらの分析を頻繁に実施することは困難であり、このため土の表面を撮影した画像から粒度分布を推定する方法も開発されているが、このような画像解析による従来の粒度分布の推定方法によれば、画像から輪郭を補足できない小粒子を含む土の場合には、適用することが困難である。本実施形態の土の粒度分布の推定方法は、例えば図1に示す粒度分布推定システム10を用いることで、人工知能による機械学習(深層学習)によって、土の表面の画像から、小粒子を含む土の粒度分布を、簡易に且つ精度良く推定できるようにして、上述のような技術的課題を解決できるようにしたものである。 Furthermore, according to conventional methods of measuring soil particle size distribution using sieve analysis and sedimentation analysis, it is difficult to frequently perform these analyzes on the large amounts of soil generated during the construction process at construction sites. For this reason, a method for estimating particle size distribution from images taken of the soil surface has been developed, but conventional methods for estimating particle size distribution using image analysis do not identify small particles whose contours cannot be captured from images. It is difficult to apply in the case of soil containing soil. The soil particle size distribution estimation method of this embodiment uses, for example, the particle size distribution estimation system 10 shown in FIG. It is possible to easily and accurately estimate the particle size distribution of soil, thereby solving the technical problems described above.

そして、本実施形態の土の粒度分布の推定方法は、図1~図3に示すように、原料土(現地発生土)からふるい分けされて複数の粒度にクラス分けされた、各々の単一粒径土の多数の画像(図8(a)~(i)参照)を訓練データとして、サーバ11に組み込まれた人工知能による機械学習により得られた学習済みモデル20(図3参照)によって、採取土の粒度分布を推定する土の粒度分布の推定方法である。訓練データとなる各々の単一粒径土の画像は、平面視して空隙が生じない厚さTで敷き均された当該単一粒径土の表面を、所定の撮影距離Dで撮影装置12によって撮像されたものとなっていると共に(図1参照)、クラス分けされた各々の粒度の割合と紐図けされている。平面視して空隙が生じない厚さTで敷き均された、粒度分布を推定すべき採取土(現地発生土)の表面を所定の撮影距離Dで撮影装置12によって撮像した画像を、学習済みモデル20に入力して、当該採取土のクラス分けされた各々の粒度の割合を出力させることにより、採取土の粒度分布(図 参照)を推定するようになっている。 As shown in Figures 1 to 3, the method for estimating the particle size distribution of soil according to this embodiment is based on each single grain that has been sieved from the raw material soil (locally generated soil) and classified into multiple grain sizes. The trained model 20 (see FIG. 3) obtained by machine learning using artificial intelligence built into the server 11 uses a large number of images of the slope (see FIGS. 8(a) to (i)) as training data. This is a soil particle size distribution estimation method that estimates the soil particle size distribution. Images of each single-grained soil serving as training data are obtained by capturing the surface of the single-grained soil, which is leveled to a thickness T that does not create voids in plan view, at a predetermined imaging distance D using an imaging device 12. (see FIG. 1), and is also linked to the ratio of particle size for each class. An image taken by the photographing device 12 at a predetermined photographing distance D of the surface of collected soil (locally generated soil) whose particle size distribution is to be estimated, which is spread evenly with a thickness T that does not create voids when viewed from above, is trained. The particle size distribution of the sampled soil (see figure) is estimated by inputting the data into the model 20 and outputting the ratio of particle size of each class of sampled soil.

また、本実施形態では、サーバ11に組み込まれた人工知能により得られる学習済みモデル20は、好ましくは深層学習による機械学習アルゴリズムとして、畳み込みニューラルネットワークを用いて作成されたものとなっている。 Further, in this embodiment, the trained model 20 obtained by the artificial intelligence built into the server 11 is preferably created using a convolutional neural network as a machine learning algorithm based on deep learning.

本実施形態では、土の粒度分布の推定方法は、例えば図1に示す粒度分布推定システム10において実施することができる。粒度分布推定システム10は、機械学習を実施可能な学習・推定装置として機能するサーバ11と、現地発生土13を、ふるい分けした単一粒径の原料土(単一粒径土)又はふるい分けされていない粒度分布を推定すべき採取土として、所定の厚さTで敷き均さした状態で搬送可能な運搬装置としてのベルトコンベア14と、ベルトコンベア14の上方に配置されて、搬送される現地発生土13の表面を所定の撮影距離Dで撮像する撮影装置12と、ベルトコンベア14の下流側の端部に配置された、現地発生土保管容器15とを含んで構成されている。撮影装置12とサーバ11とは、有線又は無線の公知の通信網を介して接続しており、撮影装置12によって撮像された現地発生土13の画像は、適宜サーバ11に送り込むことができるようになっている。 In this embodiment, the method for estimating the particle size distribution of soil can be implemented, for example, in the particle size distribution estimation system 10 shown in FIG. The particle size distribution estimation system 10 includes a server 11 that functions as a learning/estimation device capable of performing machine learning, and locally generated soil 13, which is made up of raw material soil with a single particle size obtained by sifting (single particle size soil) or unsifted soil. A belt conveyor 14 serves as a conveying device capable of transporting collected soil that is to be spread evenly to a predetermined thickness T, and soil generated on site is placed above the belt conveyor 14 and transported. It is configured to include an imaging device 12 that images the surface of soil 13 at a predetermined imaging distance D, and a locally generated soil storage container 15 disposed at the downstream end of a belt conveyor 14. The photographing device 12 and the server 11 are connected via a known wired or wireless communication network, and images of the locally generated soil 13 taken by the photographing device 12 can be sent to the server 11 as appropriate. It has become.

粒度分布推定システム10を構成するサーバ11は、コンピュータからなり、人工知能による機械学習アルゴリズムとして、深層学習が可能な公知の畳み込みニューラルネットワークが組み込まれている(実装されている)ことによって、機械学習を実施可能な学習・推定装置として機能するようになっている。またサーバ11は、公知の画像解析プログラムが組み込まれている(実装されている)ことにより、各種の画像処理や画像解析を行うことができるようになっている。 The server 11 constituting the particle size distribution estimation system 10 is composed of a computer, and is equipped with a known convolutional neural network capable of deep learning as a machine learning algorithm using artificial intelligence. It functions as a learning/estimation device that can perform Furthermore, the server 11 is equipped with a known image analysis program (installed therein), so that it can perform various types of image processing and image analysis.

ここで、サーバ11を構成するコンピュータは、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、I/F(Interface)、HDD(Hard Disk Drive)、記憶手段、入力手段、表示手段、出力手段等を備えている。CPUは、ROMに組み込まれた各種のプログラムに従って、RAMをワークエリアとして使用しながら、画像解析プログラムによる画像処置や人工知能による機械学習を制御するようになっている。また、CPUは、各種のコンピュータプログラムがROMに組み込まれていることにより、記憶手段、入力手段、表示手段、出力手段等を機能させると共に、撮影装置12から送られるデータや人工知能による解析結果等を、例えばデータベース部に記憶させたり、例えばディスプレイに表示させたり、プリンタから出力させたりできるようになっている。 Here, the computer constituting the server 11 includes a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), I/F (Interface), HDD (Hard Disk Drive), storage means, input means, display means, output means, etc. The CPU is configured to control image processing using an image analysis program and machine learning using artificial intelligence, while using the RAM as a work area, in accordance with various programs incorporated in the ROM. In addition, the CPU functions as a storage means, input means, display means, output means, etc. by having various computer programs incorporated in the ROM, and also functions as a storage means, an input means, a display means, an output means, etc., as well as data sent from the photographing device 12, analysis results by artificial intelligence, etc. can be stored in, for example, a database, displayed on a display, or output from a printer.

粒度分布推定システム10を構成する撮影装置12は、デジタル画像を撮影可能な公知の各種のデジタルカメラを用いることができる。撮影装置12は、より具体的には、例えば商品名「CANON Power Shot S120」(キャノン株式会社製)を好ましく用いることできる。撮影装置12は、敷き均された現地発生土13の表面から、例えば200~2000mm程度の所定の撮影距離Dを保持した状態で、ベルトコンベア14の上方に固定されており、ベルトコンベア14を介して搬送される現地発生土13の表面を、例えば縦横100~1000mm程度の大きさの撮影範囲で、所定の間隔をおいて連続して撮影できるようになっている。撮影された各々の画像は、学習・推定装置であるサーバ11に送られて、画像処理によって例えば224×224画素、50mm四方のサイズ(画素分解能0.22mm)の画像に成形された状態で、記憶部に記憶されるようになっている。 The photographing device 12 constituting the particle size distribution estimation system 10 can be any of various known digital cameras capable of photographing digital images. More specifically, as the photographing device 12, for example, the product name "CANON Power Shot S120" (manufactured by Canon Inc.) can be preferably used. The photographing device 12 is fixed above the belt conveyor 14 while maintaining a predetermined photographing distance D of, for example, about 200 to 2000 mm from the surface of the leveled locally generated soil 13. The surface of the locally generated soil 13 being conveyed can be photographed continuously at predetermined intervals, for example, within a photographing range of about 100 to 1000 mm in length and width. Each photographed image is sent to the server 11, which is a learning/estimation device, and is shaped into an image of, for example, 224 x 224 pixels and a size of 50 mm square (pixel resolution 0.22 mm) through image processing. The information is stored in the storage unit.

そして、本実施形態では、原料土(現地発生土)からふるい分けされて複数の粒度にクラス分けされた、各々の単一粒径土の多数の画像や、これらの単一粒径土のを画像を用いた割り増し画像(サンプル画像、図8(a)~(i)参照)を訓練データとして、サーバ11に組み込まれた人工知能による機械学習によって、学習済みモデル20を作成するようになっている。 In this embodiment, a large number of images of each single-grained soil that has been sieved from the raw material soil (locally generated soil) and classified into multiple particle sizes, and images of these single-grained soils are provided. The trained model 20 is created by machine learning using artificial intelligence built into the server 11 using additional images (sample images, see FIGS. 8(a) to 8(i)) as training data. .

本実施形態では、複数の粒度にクラス分けされた各々の単一粒径土は、例えば表1に示す、JISA1204:2009「土の粒度試験方法」に定めるふるい分析の粒径区分範囲に従って、クラス分けすることができる。JISに規定するふるい分析では、75mm未満の土粒子の粒度を最大13区分に分類可能である。0.075mm未満の土粒子に対しては、沈降分析によって、より詳細な区分に分類することが可能であるが、実際の業務での活用性の観点から、沈降分析レベルの粒度推定は不要と考えることができる。 In this embodiment, each single particle diameter soil classified into a plurality of particle sizes is classified according to the particle size classification range of sieve analysis specified in JISA1204:2009 "Soil particle size test method" as shown in Table 1, for example. can be divided. In the sieve analysis specified by JIS, the particle size of soil particles less than 75 mm can be classified into a maximum of 13 categories. Soil particles smaller than 0.075 mm can be classified into more detailed categories by sedimentation analysis, but from the perspective of practical use, particle size estimation at the level of sedimentation analysis is not necessary. I can think.

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また、土の性質には、含水比や粒子の組成なども含まれるが、これらの性質は対象外とすることができる。本実施形態では、自然乾燥状態の現地発生土を原料土とし、この原料土をふるい分けして、訓練データとなるクラス分けした各々の粒度の単一粒径土を得ることができると共に、種々の粒度の土が混合されたままの状態の、ふるい分けされていない現地発生土の自然乾燥状態の原料土を、粒度分布を推定すべき採取土(現地発生土)として、粒度分布を推定できるようになっている。 In addition, soil properties include water content ratio, particle composition, etc., but these properties can be excluded. In this embodiment, locally generated soil in an air-dried state is used as the raw material soil, and this raw material soil is sieved to obtain single particle size soil of each classed particle size that becomes training data. It is now possible to estimate the particle size distribution by using the naturally dried raw material soil, which is unsieved locally sourced soil with mixed particle size soil, as the collected soil (locally generated soil) whose particle size distribution should be estimated. It has become.

また、本実施形態では、土の粒度分布の推定に、機械学習手法の一つである、教師あり学習を用いることができる。教師あり学習は、図3に示すように、入出力が既知であるデータセット(訓練データ)を基に機械学習を行って、入力値を出力値に変換する学習済みモデル(計算モデル)20を自動的に生成することができる。生成された学習済みモデル20に、入出力が既知であるデータセット(テストデータ)の入力データを入力して、推定値を出力し、推定された出力データと既知の出力値(真値)とを比較することによって、学習済みモデル20モデルの推定性能を評価することができる。これによって、学習済みモデル20を検証して、必要に応じて再学習させることも可能になる。本実施形態では、訓練データとテストデータは、以下のように考えることができる。 Furthermore, in this embodiment, supervised learning, which is one of the machine learning methods, can be used to estimate the particle size distribution of soil. As shown in Figure 3, supervised learning performs machine learning based on a data set (training data) whose input and output are known, and creates a trained model (computation model) 20 that converts input values into output values. Can be automatically generated. Input data of a dataset (test data) with known input and output is input to the generated trained model 20, output an estimated value, and compare the estimated output data with the known output value (true value). By comparing , the estimation performance of the 20 learned models can be evaluated. This makes it possible to verify the trained model 20 and retrain it as necessary. In this embodiment, training data and test data can be considered as follows.

学習済みモデル(計算モデル)20の生成を適切に行うには、訓練データに正確な情報が含まれている必要がある。図4に、現地発生土による混合土と、単一粒径土(単一の粒径区分(粒度)内の粒径粒子のみで構成された土)の3回の撹絆後の画像を示す。混合土の場合、表面に分布する粒子の構成は、撹拝するごとに変化している。混合土の表面の粒子は、その土の粒度分布に常に対応した構成であるとは限らず、多様な特徴を示すことになる。一方、単一粒径土は、ある範囲の粒径粒子のみが集まっているため、撹拝を繰り返しても、特徴的な一様性が保たれていることがわかる。以上の観察から、訓練データには、画像の特徴と粒径の対応が明確である、単一粒径土を用いることが好ましいと考えられる。 In order to appropriately generate the learned model (computation model) 20, the training data must contain accurate information. Figure 4 shows images of mixed soil made from locally generated soil and single-grained soil (soil composed only of grain size particles within a single grain size category) after three stirrings. . In the case of mixed soil, the composition of particles distributed on the surface changes each time it is stirred. Particles on the surface of mixed soil do not always have a composition that corresponds to the particle size distribution of the soil, and exhibit various characteristics. On the other hand, single-grained soil is a collection of only particles within a certain range of sizes, so it maintains its characteristic uniformity even after repeated agitation. From the above observations, it is thought that it is preferable to use soil with a single grain size, in which the correspondence between image features and grain sizes is clear, as the training data.

また、複数の粒度の粒径粒子が混合された混合土の粒度分布を推定する際に、混合土の一枚の表面の画像から、その混合土の全体の粒度分布を推定することは適切ではない。そのため、攪拌後の複数の状態の混合土の表面画像をテストデータとして用意し、各々のテストデータの粒度分布の推定結果を算術平均によって総合し、これをもって土全体の粒度分布の推定結果とすることが好ましいと考えられる。建設現場で扱われる土は、ベルトコンベアによる運搬時や、保管容器内への堆積の過程で、土の表面が常に変化する状況が多くあり、複数の画像を総合して粒度分布を推定する考え方は、これらの建設現場で扱われる土の状況に適用可能と考えられる。 Furthermore, when estimating the particle size distribution of mixed soil in which particles of multiple particle sizes are mixed, it is not appropriate to estimate the entire particle size distribution of the mixed soil from an image of the surface of a single piece of mixed soil. do not have. Therefore, surface images of the mixed soil in multiple states after stirring are prepared as test data, and the estimation results of the particle size distribution of each test data are combined using an arithmetic average, and this is used as the estimation result of the particle size distribution of the entire soil. This is considered preferable. When handling soil at construction sites, the surface of the soil often changes constantly during transportation by conveyor belts and during the process of being deposited in storage containers, so the concept of estimating particle size distribution by integrating multiple images is used. is considered to be applicable to the soil conditions handled at these construction sites.

また、本実施形態では、人工知能による機械学習によって、学習済みモデル20を作成する機械学習アルゴリズムとして、画像分類の分野で高い性能を発揮することで知れえる、深層学習か可能な畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network、以下CNN)を好ましく用いることができる。 In addition, in this embodiment, a convolutional neural network capable of deep learning, which is known to exhibit high performance in the field of image classification, is used as a machine learning algorithm to create the trained model 20 by machine learning using artificial intelligence. A Convolutional Neural Network (hereinafter referred to as CNN) can be preferably used.

CNNは、機械学習アルゴリズムの一つであるニューラルネットワークを発展させて、高度な画像認識を可能にした技術であり、基本構造はニューラルネットワークと同じである。ニューラルネットワークは、パーセプトロンと呼ばれる作用素をつなげ合わせることで推論が実現される。パーセプトロンの構成例と計算は、例えば図5に示すように、1次元配列の入力値(式1)((1)特徴量)と、2次元配列(式2)((2)重み)の内積をとり、1次元配列(式3)を加算した(式4)を求める((3)内積とバイアスの加算)。求められた(式4)を、伝達関数fに入力し、その出力を新たな特徴量(式5)として、次のパーセプトロンに渡すようになっている((4)伝達関数)。このパーセプトロンを並列につないだものをレイヤー、レイヤーを複数直列につないだものを多層パーセプトロン(Multi Layer Perceptoron、以下MLP)とする。入力値が複数のパーセプトロンを伝達していくことで、最終的にクラスCの推定値yPRED,Cを得る。モデルの学習においては、推定値と真値の差が小さくなるよう、重みとバイアスを探索する最小化アルゴリズムが用いられる。 CNN is a technology that has developed a neural network, which is one of the machine learning algorithms, to enable advanced image recognition, and has the same basic structure as a neural network. Neural networks perform inference by connecting operators called perceptrons. An example of the configuration and calculation of a perceptron is, for example, as shown in Figure 5, the inner product of a one-dimensional array input value (Equation 1) ((1) feature amount) and a two-dimensional array (Equation 2) ((2) weight) ((3) Addition of inner product and bias). The obtained (Equation 4) is input to the transfer function f, and its output is passed to the next perceptron as a new feature amount (Equation 5) ((4) Transfer function). A structure in which these perceptrons are connected in parallel is called a layer, and a structure in which a plurality of layers are connected in series is called a multilayer perceptron (MLP). By transmitting the input value through a plurality of perceptrons, an estimated value y PRED,C of class C is finally obtained. In model learning, a minimization algorithm is used to search for weights and biases so that the difference between estimated values and true values becomes smaller.

Figure 0007376374000002
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またCNNは、画像処理技術の一つである畳み込み積分の考え方を、ニューラルネットワークに適用したものであり、畳み込み係数を重みに用いるようになっている。CNNの構成例とその計算を図6に示す。多くのCNNでは、層畳み込み層、プーリング層、全結合層の3層が備わっている。畳み込み層は、ニューラルネットワークと類似した構造を持ち、画像データ(複数の2次元配列)である3次元配列の入力特徴量(式6)((1)特徴マップ)と、4次元配列の重み(式7)((2)カーネル)に、畳み込み積分が適用される((3)畳み込み)。全チャネルの総和で、マップを集約し、バイアスを加算した(式8)((4)層がバイアス加算)が伝達関数へ入力され((5)伝達関数への入力)、その出力として、次層の特徴マップ式9)を得ることができる((6)次層の特徴マップ)。 CNN is an application of the concept of convolution, which is one of the image processing techniques, to a neural network, and uses convolution coefficients as weights. An example of the CNN configuration and its calculations are shown in FIG. Most CNNs have three layers: a convolution layer, a pooling layer, and a fully connected layer. The convolution layer has a structure similar to a neural network, and uses input features (Equation 6) ((1) feature map) of a three-dimensional array that is image data (multiple two-dimensional arrays) and weights of a four-dimensional array ( Convolution integral is applied to Equation 7) ((2) kernel) ((3) convolution). The sum of all channels, the aggregated maps, and the addition of bias (Equation 8) (layer (4) is bias addition) is input to the transfer function (input to (5) transfer function), and as its output, the following The layer feature map formula 9) can be obtained ((6) Next layer feature map).

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Figure 0007376374000008
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Figure 0007376374000009
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Figure 0007376374000010
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カーネルの作用によって、層が深まるにつれて特徴マップのチャネルが増えることになる。プーリング層では、重要な特徴のみを抽出し、マップサイズを縮減することができる((7)最大値プーリング後(式10)。畳み込み層によるチャネルの増加と、1プーリング層によるマップの縮小により、画像全体から多種多様な特徴を抽出することができる。カーネルは特徴量のフィルタの役割を果たし、畳み込み演算により、画像内を網羅的に平行移動することで、少数の重みで画像全体の局所的な特徴を効率的に抽出することができる。最終的に出力された特徴マップは、1次元配列に変換(平坦化)され、全結合層と呼ばれるMLPを経て、出力yPRED,Cを得ることができる((8)全結合層(MLP)と出力)。 The effect of the kernel is to increase the number of channels in the feature map as the layer deepens. The pooling layer can extract only important features and reduce the map size ((7) After maximum pooling (Equation 10). By increasing the number of channels by the convolution layer and reducing the map by one pooling layer, A wide variety of features can be extracted from the entire image.The kernel acts as a feature filter, and by comprehensively translating the image using a convolution operation, it is possible to extract local features of the entire image using a small number of weights. The finally output feature map is converted (flattened) into a one-dimensional array and passed through MLP called a fully connected layer to obtain the output y PRED,C . ((8) Fully connected layer (MLP) and output).

Figure 0007376374000011
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CNNのネットワーク構造は、様々なものが提案されている。代表的なCNNの一つであるVGG16のネットワーク構造を図7に示す。VGG16のネットワーク構造では、224×224画素、3チャネルの画像に対し、3×3の微小な画素のカーネルを複数含む2~3層の畳込み層と、1層のプーリング層からなる5つのブロックを経て、7×7画素、512チャネルの特徴マップを生成することができる。これを平坦化した25088の特徴量を、3層の全結合層に接続することで、1,000クラスの出力をする設計とすることができる。「VGG164」は、2015年に公表されて以降、画像分類の性能の高さ、ネットワークの簡潔さ等から、広く使用されているCNNモデルの一つである。 Various network structures have been proposed for CNN. FIG. 7 shows the network structure of VGG16, which is one of the typical CNNs. In the VGG16 network structure, for a 224 x 224 pixel, 3 channel image, there are 5 blocks consisting of 2 to 3 convolution layers containing multiple 3 x 3 minute pixel kernels and 1 pooling layer. Through this process, a feature map of 7×7 pixels and 512 channels can be generated. By connecting the 25088 flattened features to three fully connected layers, it is possible to design a design that outputs 1,000 classes. “VGG164” has been one of the widely used CNN models since it was announced in 2015 due to its high image classification performance and network simplicity.

本実施形態で適用するCNNは、例えばVGG16をべ一スとし、JISに規定するふるい分析でクラス分けされた最大13区分の粒度うち、例えば表2に示す全7区分の粒度の割合を出力できるよう、新たに全結合層を作成し、既存の全結合層2に接続することが好ましい(図7、VGG16全結合層及び実験用全結合層参照)。出力層の伝達関数には、式(11)で示すソフトマックス関数を用いることができる。 The CNN applied in this embodiment is based on, for example, VGG16, and can output the ratio of particle sizes in all 7 categories shown in Table 2 out of a maximum of 13 particle sizes classified by sieve analysis specified in JIS. Therefore, it is preferable to create a new fully connected layer and connect it to the existing fully connected layer 2 (see FIG. 7, VGG16 fully connected layer and experimental fully connected layer). A softmax function shown in equation (11) can be used as the transfer function of the output layer.

Figure 0007376374000012
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Figure 0007376374000013
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ソフトマックス関数は、入力x、を変数とする標準シグモイド関数を、変数軸の方向にlogD平行移動したものである。ソフトマックス関数は、定義域(-∞,∞)と値域(0,1)の範囲で分布する増加関数の特徴と、全クラスの出力の総和が1となる特徴の2つを併せ持っており、各クラスの確率分布を推定する際の伝達関数として使用することができる。本実施形態では、学習済みモデル(計算モデル)20による推定値は、粒度分布、すなわち0~100%の間で分布する各粒径区分(粒度)ごとの粒子の質量率であり、それらの総和は100%となることから、ソフトマックス関数を適用することが好ましい。 The softmax function is a standard sigmoid function whose variable is the input x C , translated in logD in the direction of the variable axis. The softmax function has two characteristics: an increasing function that is distributed in the domain (-∞, ∞) and the range (0, 1), and the feature that the sum of the outputs of all classes is 1. It can be used as a transfer function when estimating the probability distribution of each class. In this embodiment, the estimated value by the learned model (calculation model) 20 is the particle size distribution, that is, the mass percentage of particles for each particle size category (particle size) distributed between 0 and 100%, and the sum of these is 100%, it is preferable to apply a softmax function.

また、好ましくはVGG16の性能の高さは、大量の画像データセットによる検証によって示されており、検証の際に使用された学習済みの重みが、商用可能なライセンスで公開されている。汎用的な対象物の分類を目的として学習された畳込み層は、別の様々な画像認識問題にも応用できることが知られており、畳込み層によって抽出された特徴量を部分的に利用することで、少ない訓練データで比較的高性能なモデルを生成することができる。この手法は転移学習と呼ばれ、大量の訓練データの用意と膨大な学習時間が課題となる人工知能の開発の現場においても、広く用いられている。本実施形態では、学習済みモデル20は、転移学習を適用して作成することが好ましい。 Preferably, the high performance of VGG16 is demonstrated by verification using a large amount of image data sets, and the learned weights used in the verification are made public under a commercial license. Convolutional layers trained for the purpose of general-purpose object classification are known to be applicable to various other image recognition problems, and the features extracted by the convolutional layers are partially used. This makes it possible to generate relatively high-performance models with a small amount of training data. This method is called transfer learning, and it is widely used in the field of artificial intelligence development, where the preparation of large amounts of training data and the enormous learning time are challenges. In this embodiment, the trained model 20 is preferably created by applying transfer learning.

本実施形態では、学習済みモデル20を得るための訓練データとなる多数の単一粒径土の画像は、これらの単一粒径土の画像を用いて得られた割り増し画像を含んで構成されていることが好ましい。割り増し画像は、図8(h)及び(i)に示すように、一枚の画像を分割した複数枚の分割画像を結合して、単一粒径土の画像と同様の大きさの画像としたものとなっており、各々の分割画像は、いずれかの単一粒径土の画像を分割して抽出したものとなっている。また各々の割り増し画像における各々の単一粒径土の分割画像の占める割合が、当該割り増し画像において各々の粒度の単一粒径土が含まれる割合として、これらの割合が、複数の単一粒径土の分割画像を含む割り増し画像と紐付けされるようになっている。 In this embodiment, a large number of images of single-grained soil that serve as training data for obtaining the learned model 20 are configured to include additional images obtained using these images of single-grained soil. It is preferable that As shown in Figures 8 (h) and (i), the additional image is created by combining multiple divided images obtained by dividing a single image into an image of the same size as the image of single-grain soil. Each divided image is obtained by dividing and extracting an image of one of the single-grained soils. In addition, the proportion of each divided image of single-grained soil in each additional image is the proportion of single-grained soil of each particle size in the additional image, and these proportions are It is now linked to additional images that include divided images of the road.

例えば図8(a)~(g)に示すように、単一粒径土のみの画像は、クラス分けされた該当する各々の粒度の割合が100%とし、て粒度分布が紐付けされているが、これらの単一粒径土のみの画像と、これに紐図けされた100%の粒度分布(単一粒径土の占める割合)のみを訓練データに用いた場合、VGG16は、粒度の単一性そのものを特徴として学習する可能性があり、多様な粒径粒子で構成される混合土の推定に対応できなくなることが懸念される。 For example, as shown in Figures 8(a) to (g), images of soil with only a single particle size are associated with particle size distributions, with the proportion of each applicable particle size classified as 100%. However, when using only these images of single-grained soil and the 100% particle size distribution (proportion of single-grained soil) linked to this as training data, VGG16 can There is a possibility that unity itself may be learned as a feature, and there is a concern that it will not be able to handle the estimation of mixed soils composed of particles of various particle sizes.

このようなことから、本実施形態では、限られた訓練データで学習済みモデル20の性能を上げるために、訓練データに種々の変換を加えてデータ量を増やすことが可能な、広く用いられている水増しと呼ばれる手法を採用することが好ましい。本実施形態では、訓練データを水増しする方法として、複数の粒径粒子を含んだ画像の特徴を学習させるために、好ましくはクラス分けされた各々の区分の粒度の単一粒径土の画像を複数に分割し、これらの分割画像をランダムにつなぎ合わせて結合した画像による、割り増し画像を作成する。作成した割り増し画像を、図8(h)及び(i)に例示する。割り増し画像を構成する分割画像は、例えば図8(h)及び(i)に示すように、単一粒径土のみの一枚の画像を4等分割又は16等分割したものとすることができる。各々の割り増し画像に紐付けされる粒度分布は、各々の割り増し画像における、各々の単一粒径土のみの分割画像が占める割合として、これらの割合が、複数の単一粒径土の分割画像を含む割り増し画像と紐付けされるようになっている。 For this reason, in this embodiment, in order to improve the performance of the learned model 20 with limited training data, a widely used method that can increase the amount of data by applying various transformations to the training data is used. It is preferable to adopt a method called inflating. In this embodiment, as a method of inflating the training data, in order to learn the characteristics of images containing particles of a plurality of particle sizes, it is preferable to use an image of a single particle size soil in each classification category. An additional image is created by dividing the image into a plurality of images and randomly connecting and combining these divided images. The created extra images are illustrated in FIGS. 8(h) and (i). The divided images constituting the additional image can be, for example, as shown in FIGS. 8(h) and (i), a single image of single-grained soil divided into 4 or 16 equal parts. . The particle size distribution associated with each additional image is defined as the proportion of each divided image of single-grained soil in each additional image, and these proportions are calculated as the proportion of each divided image of single-grained soil in each additional image. It is now linked to premium images that include .

具体的には、図8(a)~(g)に示す単一粒径土のみの画像は、クラス分けされた各々の粒度の割合を100%として紐図けされているのに対し、例えば図8(h)に示す一枚の画像を4等分割した画像による割り増し画像では、図8(a)の単一粒径土区分1の4分割された一枚の画像と、図8(d)の単一粒径土区分4の4分割された一枚の画像と、図8(e)の単一粒径土区分5の4分割された一枚の画像と、図8(g)の単一粒径土区分7の4分割された一枚の画像とを、つなぎ合わせて結合した画像となっているので、図8(h)の割り増し画像は、粒度が0.075mm未満の粒径粒子の割合が25%、粒度が0.25~0.425mmの粒径粒子の割合が25%、粒度が0.425~0.6mmの粒径粒子の割合が25%、粒度が2~4.75mmの粒径粒子の割合が25%として、これらの粒度の割合が紐図けされるようになっている。 Specifically, the images of only single-grained soil shown in Figures 8(a) to (g) are mapped with the ratio of each classified grain size as 100%, whereas, for example, The additional image shown in Figure 8(h) is an image obtained by dividing a single image into four equal parts. ), one image divided into four of single particle size soil class 4 in Figure 8(e), one image divided into four of single grain size soil class 5 in Figure 8(e), and one image divided into four of single grain size soil class 5 in Figure 8(g). The image is a combination of the four divided images of single particle size soil classification 7, so the additional image in Figure 8 (h) is for particles with a particle size of less than 0.075 mm. The proportion of particles is 25%, the proportion of particles with a particle size of 0.25 to 0.425 mm is 25%, the proportion of particles with a particle size of 0.425 to 0.6 mm is 25%, the particle size is 2 to 4 The proportions of these particle sizes are calculated assuming that the proportion of particles with a particle size of .75 mm is 25%.

また、例えば図8(i)に示す一枚の画像を16等分割した分割画像による割り増し画像では、図8(a)の単一粒径土区分1の16分割された2枚の画像と、図8(c)の単一粒径土区分3の16分割された2枚の画像と、図8(d)の単一粒径土区分4の16分割された3枚の画像と、図8(e)の単一粒径土区分5の16分割された2枚の画像と、図8(f)の単一粒径土区分6の16分割された4枚の画像と、図8(g)の単一粒径土区分7の16分割された3枚の画像とを、つなぎ合わせて結合した画像となっているので、図8(i)の割り増し画像は、粒度が0.075mm未満の粒径粒子の割合が12.5%、粒度が0.075~0.106mmの粒径粒子の割合が0%、粒度が0.106~0.25mmの粒径粒子の割合が12.5%、粒度が0.25~0.425mmの粒径粒子の割合が18.8%、粒度が0.425~0.6mmの粒径粒子の割合が12.5%、粒度が0.6~2mmの粒径粒子の割合が25.0%、粒度が2~4.75mmの粒径粒子の割合が18.8%として、これらの粒度の割合が紐図けされるようになっている。 In addition, for example, in the additional image obtained by dividing one image into 16 equal parts as shown in FIG. 8(i), two images of the single particle size soil classification 1 shown in FIG. 8(a) are divided into 16, Two images of single particle size soil class 3 divided into 16 in Figure 8(c), three images divided into 16 of single grain size soil class 4 in Figure 8(d), and Figure 8 Two 16-divided images of single-grained soil class 5 in (e), four 16-divided images of single-grained soil class 6 in Figure 8(f), and Figure 8(g) ), the image is a combination of three 16-divided images of single particle size soil classification 7. The proportion of particles with a particle size of 12.5%, the proportion of particles with a particle size of 0.075 to 0.106 mm are 0%, and the proportion of particles with a particle size of 0.106 to 0.25 mm is 12.5%. , the proportion of particles with a particle size of 0.25 to 0.425 mm is 18.8%, the proportion of particles with a particle size of 0.425 to 0.6 mm is 12.5%, the particle size is 0.6 to 2 mm The proportions of these particle sizes are set as 25.0%, and 18.8% of particles with a particle size of 2 to 4.75 mm.

そして、本実施形態では、訓練データとなる各々の単一粒径土の画像は、平面視して空隙が生じない厚さTで敷き均された当該単一粒径土の表面を、所定の撮影距離Dで撮影装置12によって撮像されたものとなっており、粒度分布を推定すべき採取土(現地発生土)の画像は、同様に平面視して空隙が生じない厚さTで敷き均された当該採取土(現地発生土)の表面を、所定の撮影距離Dで撮影装置12によって撮像したものとなっている。撮像した採取土(現地発生土)の画像を、上述のようにして生成された学習済みモデル20に入力して、当該採取土のクラス分けされた各々の粒度の割合を出力させることにより、採取土の粒度分布(図11~13参照)を推定するようになっている。 In this embodiment, images of each single-grained soil serving as training data cover the surface of the single-grained soil, which is leveled to a thickness T that does not create voids when viewed from above, at a predetermined level. The image was taken by the imaging device 12 at the imaging distance D, and the image of the collected soil (locally generated soil) whose particle size distribution should be estimated was similarly laid out with a thickness T that does not create voids when viewed from above. The surface of the sampled soil (locally generated soil) is imaged by the imaging device 12 at a predetermined imaging distance D. By inputting the captured image of the collected soil (locally generated soil) into the trained model 20 generated as described above and outputting the particle size ratio of each class of the collected soil, The particle size distribution of soil (see Figures 11 to 13) is estimated.

訓練データとなる各々の単一粒径土の表面の画像や、粒度分布を推定すべき採取土の表面の画像を撮影する際に、これらの単一粒径土や採取土を、平面視して空隙が生じない厚さTで敷き均すことにより、撮影された画像にこれらの単一粒径土や採取土以外の背景が撮像されるのを回避して、土の粒度分布を、作成した学習済みモデル20によって精度良く推定することが可能になる。 When taking images of the surface of each single-grained soil that will serve as training data or images of the surface of sampled soil whose particle size distribution is to be estimated, these single-grained soils and sampled soil are viewed in plan. By spreading the soil to a thickness T that does not create voids, it is possible to avoid the background of single-grained soil or sampled soil from being captured in the photographed image, and to create the soil particle size distribution. The learned model 20 enables accurate estimation.

そして、上述の構成を備える本実施形態の土の粒度分布の推定方法によれば、小粒子を含む土の粒度分布を、人工知能による機械学習によって、精度良く推定することが可能になる。 According to the soil particle size distribution estimation method of this embodiment having the above-described configuration, it becomes possible to accurately estimate the soil particle size distribution containing small particles by machine learning using artificial intelligence.

すなわち、本実施形態の土の粒度分布の推定方法によれば、好ましくは現地発生土による原料土からふるい分けされて複数の粒度にクラス分けされた、各々の単一粒径土の多数の画像(図8(a)~(i)参照)を訓練データとして、サーバ11に組み込まれた好ましくは深層学習(ディープラーニング)の一である畳み込みニューラルネットワーク(ConvolutionalNeuralNetwork、以下CNN)をアルゴリズムとする、人工知能による機械学習により得られた学習済みモデル20(図3参照)によって、採取土の粒度分布を推定するようになっており、また粒度分布を推定すべき例えば現地発生土による採取土の表面を撮影装置12によって撮像した画像を、学習済みモデル20に入力して、当該採取土のクラス分けされた各々の粒度の割合を出力させることによって、土の粒度分布を推定するようになっている。 That is, according to the soil particle size distribution estimation method of the present embodiment, a large number of images ( Artificial intelligence using a convolutional neural network (hereinafter referred to as CNN), which is preferably a type of deep learning, incorporated in the server 11, using training data (see FIGS. 8(a) to (i)) as training data. The trained model 20 (see Figure 3) obtained through machine learning is used to estimate the particle size distribution of the sampled soil, and the particle size distribution can be estimated by photographing the surface of the sampled soil using, for example, locally generated soil. The particle size distribution of the soil is estimated by inputting the image captured by the device 12 into the learned model 20 and outputting the particle size ratio of each class of the sampled soil.

これによって、本実施形態によれば、例えば建設現場の工事過程で生成される大量の土に対しても、地盤の締固め特性や透水性、液状化強度などの性質を推定するうえで重要な指標の一つとなる土の粒度分布を、ふるい分析や沈降分析による頻繁に実施することが困難な方法を採用することなく、輪郭の抽出が難しい小粒子を含む土に対しても、特有の特徴を容易に抽出することが可能になると共に、好ましくはCNNを機械学習アルゴリズムとして学習させて得られた学習済みモデルに、粒度分布を推定すべき採取土の表面を撮影装置によって撮像した画像を入力するだけの、簡易な方法によって、土の粒度分布を、精度良く推定することが可能になる。またれによって、本実施形態の土の粒度分布の推定方法は、頻繁に容易に実施することが可能になる。 As a result, according to this embodiment, for example, even for a large amount of soil generated during the construction process at a construction site, it is possible to estimate properties such as soil compaction characteristics, water permeability, and liquefaction strength. The particle size distribution of soil, which is one of the indicators, can be measured without using methods such as sieve analysis or sedimentation analysis, which are difficult to perform frequently. At the same time, it is preferable to input an image taken by a photographing device of the surface of the sampled soil whose particle size distribution is to be estimated into a trained model obtained by training CNN as a machine learning algorithm. It is possible to estimate the particle size distribution of soil with high accuracy using a simple method that requires only a few steps. Due to this, the soil particle size distribution estimation method of this embodiment can be easily implemented frequently.

なお、本発明は上記の実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば割り増し画像を構成する分割画像は、一枚の画像を4等分割又は16等分割したものとなっている必要は必ずしも無く、これらの分割数以外の分割数で分割されたものであっても良い。単一粒径土の画像や採取土の画像は、これらをコンベア上に移動可能に敷き均して撮影したものである必要は必ずしも無く、単一粒径土や採取土を、他の方法により平面視して空隙が生じない厚さで敷き均して、これらの画像を撮影することもできる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made. For example, the divided images that make up the additional image do not necessarily have to be a single image divided into 4 or 16 equal parts, and even if they are divided by a number of divisions other than these numbers. good. Images of single-grained soil and collected soil do not necessarily have to be taken by spreading them movably on a conveyor, but rather images of single-grained soil or collected soil are taken using other methods. It is also possible to take these images by laying it out to a thickness that does not create any voids when viewed from above.

以下、実施例により、本発明の土の粒度分布推定方法をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例の記載によって何ら制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the method for estimating the soil particle size distribution of the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited in any way by the description of the following Examples.

〔実施例〕
図9に示す実験フローに従って、本発明の土の粒度分布の推定方法の実証実験を行った。図9に示す実験フローによる実証実験では、原料土を選定し、これをふるい分析に掛け、複数種の単一粒径土を作成する。訓練データとして、単一粒径土の画像と、これに紐付けされた粒度の割合とのデータセットを作成した後、単一粒径土を混合して混合土とし、テストデータとして、粒度分布の異なる2種類の、土の画像と既知の粒度の割合とのテスト用のデータセットを作成する。続いて、訓練データを学習させて学習済みモデルを生成する。学習済みモデルを生成する際に、複数の学習済みモデルを、学習方法別に生成する。訓練データを学習して生成された複数の各々の学習済みモデルに、テスト用の混合土の複数の画像を入力し、粒度分布の推定値を各々出力させて、これらの推定値の平均値を得る。テスト用の混合土の複数の画像を入力して得られた粒度分布の推定値を、テストデータの既知の粒度の割合による粒度分布と比較して、誤差を求めることで、各々の学習済みモデルの性能を総合評価する。以下、これらの図9に示す実験フローに従った実証実験の内容について説明する。
〔Example〕
According to the experimental flow shown in FIG. 9, a demonstration experiment of the soil particle size distribution estimation method of the present invention was conducted. In a demonstration experiment based on the experimental flow shown in Figure 9, raw material soil is selected and subjected to sieve analysis to create multiple types of single particle size soil. After creating a dataset of images of single-grained soil and their associated particle size ratios as training data, the single-grained soils were mixed to form a mixed soil, and the particle size distribution was created as test data. Create a test dataset of two different types of soil images and known particle size ratios. Next, the trained model is generated by learning the training data. When generating trained models, multiple trained models are generated for each learning method. Multiple images of mixed soil for testing are input to each of the trained models generated by learning the training data, each outputs an estimated value of the particle size distribution, and the average value of these estimated values is calculated. obtain. The estimated value of the particle size distribution obtained by inputting multiple images of the test soil mixture is compared with the particle size distribution based on the known particle size ratio of the test data, and the error is calculated for each trained model. Comprehensive evaluation of performance. The contents of the demonstration experiment according to the experiment flow shown in FIG. 9 will be described below.

実証実験では、原料土といて、ソフトシリカ社の購入土「珪酸塩白土」を選定し、目開きによってふるい分析した。珪酸塩白土による原料土の写真を図10(a)に、原料土の粒度分布を表2に示す。原料土は4.75mm未満の土粒子で構成され、これらを全7区分の粒度にクラス分けした。 In the demonstration experiment, we selected Soft Silica's purchased soil ``silicate clay'' as the raw material soil, and analyzed it by sieving it by opening. A photograph of the raw material soil made of silicate clay is shown in FIG. 10(a), and the particle size distribution of the raw material soil is shown in Table 2. The raw material soil was composed of soil particles smaller than 4.75 mm, and these were classified into a total of seven particle sizes.

ふるい分析によって得られた7区分の単一粒径土は、容器に入れ、上方に固定したカメラ(CANON Power Shot S120)から屋内で画像を撮影し、画像処理によって224×224画素、50mm四方のサイズ(画素分解能0.22mm)の画像に成形した。画像データは7区分の各々で150サンプル、合計1,050サンプル取得した(図8(a)~(g)参照)。区分1から区分5までの単一粒径土の画像では、目視によって粒径の輪郭を判別することは困難である。 The seven classifications of single-grain size soil obtained by sieve analysis were placed in a container, and images were taken indoors with a camera (CANON Power Shot S120) fixed above. (pixel resolution 0.22 mm). Image data was obtained for 150 samples in each of the 7 categories, for a total of 1,050 samples (see FIGS. 8(a) to (g)). In the images of single-grain size soil from Class 1 to Class 5, it is difficult to visually distinguish the outline of the grain size.

実証実験では、限られた訓練データで作成される学習済みモデルの性能を上げるため、推定性能の向上を目的として、訓練データの水増しを行った。その方法として、上述のように、複数の粒径粒子を含む混合土の特徴を学習させるため、各区分の単一粒径土の画像を分割し、これらの分割画像をランダムにつなぎ合わせた結合画像(割り増し画像)を作成した((図8(h)、(i)参照))。分割・結合数は4分割と16分割の2パターンとし、結合画像(割り増し画像)の粒度分布は、その画像に含まれる各区分の分割画像の面積の割合によって算出した。例えば、図8(i)に示す16枚の分割画像のうち、図8(c)の区分3の画像が4枚含まれている場合、粒度が0.106~0.25mmの区分3の単一粒径土の質量率は、25%となる。このようなデータセットを、4分割及び16分割した各分割パターン毎に1500サンプル、合計3000サンプル作成し、訓練データに加えることとした。 In the demonstration experiment, in order to improve the performance of the trained model created with limited training data, we inflated the training data with the aim of improving estimation performance. As mentioned above, in order to learn the characteristics of mixed soil containing particles of multiple particle sizes, the image of single-grained soil in each category is divided, and these divided images are randomly connected. An image (additional image) was created ((see FIGS. 8(h) and (i))). The number of divisions and combinations was set to two patterns, 4 divisions and 16 divisions, and the particle size distribution of the combined image (additional image) was calculated based on the area ratio of the divided images of each division included in the image. For example, if four of the 16 divided images shown in FIG. 8(i) include images in category 3 in FIG. The mass percentage of one-grain size soil is 25%. We decided to create such a data set, 1500 samples for each division pattern of 4 divisions and 16 divisions, for a total of 3000 samples, and add them to the training data.

続いて、ふるい分けした単一粒径土を再構成して、混合土を作成した。混合土の粒径分布を表2に、撮影した混合土の画像サンプルを図10(b)、(c)に示す。混合土の作成にあたっては、7区分のすべての粒径区分の土を最低5%含むものとした。また、土の工学分類として、細粒分50%以上で構成される細粒土と、細粒分50%未満で構成される砂質土の2種類に大別されることから3)、実証実験の混合土も、この定義を参考に、砂質土と細粒土の2種類の混合土を作成した。砂質土は細粒分5%とし、細粒土は細粒分55%とした。作成した各々の混合土の画像は、単一粒径土と同じ要領で、各々30枚、合計60枚撮影した。 Subsequently, the sieved single-grained soil was reconstituted to create a mixed soil. The particle size distribution of the mixed soil is shown in Table 2, and the photographed image samples of the mixed soil are shown in FIGS. 10(b) and (c). When preparing the mixed soil, it was made to contain at least 5% of soil of all seven particle size categories. In addition, as an engineering classification of soil, it is roughly divided into two types: fine-grained soil, which is composed of 50% or more of fine grains, and sandy soil, which is composed of less than 50% of fine grains3). Using this definition as a reference, we created two types of mixed soil for the experiment: sandy soil and fine-grained soil. The sandy soil had a fine grain content of 5%, and the fine grain soil had a fine grain content of 55%. A total of 60 images, 30 images of each of the mixed soils created, were taken in the same manner as for the single-grained soil.

学習済モデルを作成するための機械学習アルゴリズムには、高い画像認識性能を示すCNNを使用した。CNNの基本的な考え方と、実証実験に適用するCNNの詳細については、上述の通りである。 CNN, which exhibits high image recognition performance, was used as the machine learning algorithm for creating the trained model. The basic concept of CNN and the details of CNN applied to the demonstration experiment are as described above.

また、実証実験では、転移学習の有効性を確認するため、以下の2パターンで学習を行った。
1.図7のカーネルの重みすべてに、学習済みの重みを用いて固定(凍結)し、全結合層の重みのみを、実証実験の訓練データで学習した場合。
2.カーネルの重みも含め、すべてを本実験の訓練データのみで学習したフルスクラッチによる場合。
なお、学習用に水増しした分割結合画像による割増し画像が、学習済みモデル20の推定性能の向上に寄与できることを確認するために、水増しした割増し画像を使用しない学習も行った。
In addition, in the demonstration experiment, in order to confirm the effectiveness of transfer learning, learning was performed using the following two patterns.
1. When all the kernel weights in Figure 7 are fixed (frozen) using learned weights, and only the weights of the fully connected layer are learned using the training data of the demonstration experiment.
2. In the case of full-scratch learning using only the training data of this experiment, including the kernel weights.
In addition, in order to confirm that the extra image using the split and combined image that was padded for learning could contribute to improving the estimation performance of the trained model 20, learning was also performed without using the padded extra image.

以上の検討を行うために、表3に示す3パターンで学習させ、得られた各々の学習済みモデルの性能を比較した。 In order to conduct the above study, the three patterns shown in Table 3 were trained, and the performance of each of the obtained trained models was compared.

Figure 0007376374000014
Figure 0007376374000014

表2に示す粒度分布の砂質土による混合土及び細粒土による混合土の粒度分布の推定は、上述のように、各々30枚の全画像の推定値yPRED,Cの算術平均値を採用し、(式12)によって算出する。 To estimate the particle size distribution of sandy soil mixed soil and fine-grained soil mixed soil with the particle size distribution shown in Table 2, as described above, the arithmetic mean value of the estimated value y PRED,C of all 30 images is used. It is calculated using (Equation 12).

Figure 0007376374000015
Figure 0007376374000015

各々の学習済みモデルの推定性能は、砂質土による混合土及び細粒土による混合土の各々の粒度分布の真値yTRUEに対する、推定値yPRED,Cの算術平均値の二乗平均平方根誤差(Root Mean Square Error,以下RMSE)を用いて評価し、(式13)によって算出する。 The estimation performance of each trained model is determined by the root mean square error of the arithmetic mean value of the estimated value y PRED,C with respect to the true value y TRUE of the particle size distribution of the mixed soil with sandy soil and the mixed soil with fine grain soil. (Root Mean Square Error, hereinafter referred to as RMSE) and calculated using (Equation 13).

Figure 0007376374000016
Figure 0007376374000016

表3におけるモデル1、モデル2、モデル3の砂質土による混合土及び細粒土による混合土の7区分の粒度の割合の推定結果を曲線に示したものを図11~図13に示す。各図の上のグラフは、粒径区分(粒度)内の粒子の割合を、区分の上限値の位置にプロットしたもの、下のグラフは、その累積である粒径加積曲線(プロットした粒径未満の粒子が含まれる割合)を示している。考察の参考として、30サンプルの各々の推定結果も合わせて表している。 Figures 11 to 13 show curves showing the estimation results of the particle size ratios of seven categories of sandy soil mixed soil and fine grained soil mixed soil of Model 1, Model 2, and Model 3 in Table 3. The upper graph of each figure is the ratio of particles within a particle size category (particle size) plotted at the upper limit of the category, and the lower graph is the cumulative particle size curve (the plotted particle size). (percentage of particles smaller than the diameter) is shown. As a reference for discussion, the estimation results for each of the 30 samples are also shown.

モデル1の推定結果では、各々のサンプルの推定値の分布範囲が大きく、質量率が際立って高い曲線が多数ある。混合土の画像の多くには、様々な粒径粒子が混在しているため、この結果は訓練データの単一粒径土の特有の分布が学習された結果と考えられる。また、砂質土の混合土と細粒土混合土で、類似の推定曲線があり、各々のサンプルの推定曲線のみでは、砂質土の混合土と細粒土混合土の特徴を分類できていない。また、モデル2及びモデル3の推定曲線は、モデル1の推定曲線と比較して分布範囲が狭くなっている。また細粒土の混合土と砂質土の混合土の推定曲線が、重複することはなく、各々のサンプルの推定曲線だけを見ても、2種の土の特徴を区別することが可能である。 In the estimation results of Model 1, the distribution range of estimated values for each sample is large, and there are many curves with significantly high mass fractions. Many images of mixed soil contain particles of various sizes, so this result is thought to be the result of learning the unique distribution of single-grain size soil in the training data. In addition, there are similar estimated curves for sandy soil mixed soil and fine grained soil mixed soil, and it is not possible to classify the characteristics of sandy soil mixed soil and fine grained soil mixed soil using only the estimated curves for each sample. do not have. Furthermore, the estimated curves of Models 2 and 3 have narrower distribution ranges than the estimated curves of Model 1. Furthermore, the estimated curves for the fine-grained soil mixture and the sandy soil mixture do not overlap, and it is possible to distinguish the characteristics of the two types of soil just by looking at the estimated curves for each sample. be.

いずれのモデル1~3においても、30サンプルの全平均を取ると、実際の粒度分布に近いトレンドが得られている。細粒土の混合土に関しては、全モデルに共通にして、細粒分の割合が過大に推定されている。この原因として、細粒粒子の付着が考えられる。一般に、粒子が細かくなると、付着力(分子間力)が重力を上回り、粒子が周辺物体に付着しやすくなる。 In any of Models 1 to 3, when all the 30 samples are averaged, a trend close to the actual particle size distribution is obtained. Regarding mixed soil with fine grains, the proportion of fine grains is overestimated in all models. The cause of this is thought to be the adhesion of fine particles. Generally, as the particles become finer, the adhesion force (intermolecular force) exceeds gravity, making it easier for the particles to adhere to surrounding objects.

各々のモデルによる誤差の比較結果を図14に示す。モデル1、モデル3、モデル2の順で誤差が小さくなっていることが判明する。各々のサンプルの推定曲線の考察も踏まえると、モデル2,モデル3で使用している画像結合による訓練データの水増しは、有効な方法と考えられる。また、モデル2が最も誤差が少ないことから、転移学習の効果もあったことが判明する。 FIG. 14 shows the comparison results of errors by each model. It is found that the errors become smaller in the order of Model 1, Model 3, and Model 2. Considering the estimated curves of each sample, inflating the training data by combining images used in Models 2 and 3 is considered to be an effective method. In addition, since model 2 had the least error, it is clear that there was also an effect of transfer learning.

10 粒度分布推定システム
11 サーバ
12 撮影装置
13 現地発生土
14 ベルトコンベア(運搬装置)
15 現地発生土保管容器
20 学習済みモデル
T 平面視して空隙が生じない所定の厚さ
D 撮影距離
10 Particle size distribution estimation system 11 Server 12 Photography device 13 Locally generated soil 14 Belt conveyor (transportation device)
15 Locally generated soil storage container 20 Learned model T Predetermined thickness D that does not create any voids when viewed from above Shooting distance

Claims (6)

有線又は無線の公知の通信網を介して接続された、原料土からふるい分けされた単一粒径土の表面、又は粒度分布を推定すべきふるい分けされていない採取土の表面を、所定の撮影距離で撮像する撮影装置と、機械学習を実施可能な学習・推定装置として機能するサーバとを含む粒度分布推定システムにおいて実施されて、複数の粒度にクラス分けされた、各々の前記単一粒径土の多数の画像を用いた画像データを訓練データとして前記サーバに組み込まれた人工知能による機械学習アルゴリズムにより得られた学習済みモデルによって、前記採取土の粒度分布を推定する土の粒度分布の推定方法であって、
各々の前記単一粒径土の画像は、平面視して空隙が生じない厚さで敷き均された当該単一粒径土の表面を、前記撮影装置によって撮像されたものとなっていると共に、前記学習済みモデルを得るための訓練データとなる、多数の前記単一粒径土の画像を用いた画像データは、割り増し画像を含んで構成されており、
該割り増し画像は、一枚の画像を分割した複数枚の分割画像を結合して、前記単一粒径土の画像と同様の大きさの画像としたものとなっており、各々の分割画像は、いずれかの前記単一粒径土の画像を分割して抽出したものとなっていると共に、各々の割り増し画像における各々の前記単一粒径土の分割画像の占める割合が、当該割り増し画像において各々の粒度の単一粒径土が含まれる割合として、これらの割合が、前記複数の単一粒径土の分割画像を含む前記割り増し画像と紐付けされるようになっており、
平面視して空隙が生じない厚さで敷き均された、粒度分布を推定すべき採取土の表面を前記所定の撮影距離で前記撮影装置によって撮像した画像を、前記通信網を介して前記サーバで得られた前記学習済みモデルに入力して、前記サーバに当該採取土のクラス分けされた各々の粒度の割合を出力させることにより、採取土の粒度分布を推定する土の粒度分布推定方法。
Connected via a known wired or wireless communication network, the surface of single-grained soil sieved from raw material soil, or the surface of unsieved sampled soil whose particle size distribution is to be estimated, is captured at a predetermined imaging distance. The particle size distribution estimation system includes a photographing device that captures an image with Estimating the particle size distribution of the soil by estimating the particle size distribution of the sampled soil using a trained model obtained by a machine learning algorithm using artificial intelligence built into the server , using image data using a large number of images as training data. A method,
Each image of the single-grained soil is obtained by capturing an image of the surface of the single-grained soil, which is spread evenly to a thickness that does not create voids when viewed from above , using the imaging device. , image data using a large number of images of the single-grained soil, which is training data for obtaining the learned model, includes additional images,
The additional image is an image of the same size as the single particle size soil image by combining multiple divided images obtained by dividing one image, and each divided image is , any of the images of the single-grained soil are divided and extracted, and the proportion of each divided image of the single-grained soil in each additional image is As the proportion of single-grained soil of each grain size, these proportions are linked to the additional image including the divided images of the plurality of single-grained soils,
An image taken by the photographing device at the predetermined photographing distance of the surface of the sampled soil whose particle size distribution is to be estimated, which is spread evenly to a thickness that does not create any voids when viewed from above, is sent to the server via the communication network. A soil particle size distribution estimation method for estimating the particle size distribution of the sampled soil by inputting the learned model obtained in the above and having the server output the particle size ratio of each class of the sampled soil.
前記割り増し画像を構成する分割画像は、一枚の画像を4等分割又は16等分割したものとなっている請求項1記載の土の粒度分布推定方法。 2. The soil particle size distribution estimation method according to claim 1 , wherein the divided images constituting the additional image are obtained by dividing one image into four equal parts or sixteen equal parts. 前記学習済みモデルは、機械学習アルゴリズムとして、畳み込みニューラルネットワークを用いて作成されたものとなっている請求項1又は2記載の土の粒度分布推定方法。 3. The soil particle size distribution estimation method according to claim 1, wherein the learned model is created using a convolutional neural network as a machine learning algorithm. 前記学習済みモデルは、転移学習を適用して作成されたものとなっている請求項3記載の土の粒度分布推定方法。 4. The soil particle size distribution estimation method according to claim 3 , wherein the trained model is created by applying transfer learning. 前記単一粒径土の画像又は前記採取土の画像は、コンベア上に所定の厚さで移動可能に敷き均された前記単一粒径土又は前記採取土の表面を、コンベアの上方に所定の間隔をおいて配置された前記撮影装置により撮像することによって得られたものとなっている請求項1~4のいずれか1項記載の土の粒度分布推定方法。 The image of the single-grained soil or the image of the collected soil is such that the surface of the single-grained soil or the collected soil, which is movably spread to a predetermined thickness on a conveyor, is placed above the conveyor in a predetermined position. The soil particle size distribution estimation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the soil particle size distribution estimation method is obtained by imaging with the imaging devices arranged at intervals of . 前記原料土及び前記採取土は、現地発生土である請求項1~5のいずれか1項記載の土の粒度分布推定方法。 The soil particle size distribution estimation method according to any one of claims 1 to 5, wherein the raw material soil and the collected soil are locally generated soil.
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