JP7396944B2 - Pipe damage identification device, pipe damage identification method, and pipe damage identification program - Google Patents

Pipe damage identification device, pipe damage identification method, and pipe damage identification program Download PDF

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Description

本発明は、管渠損傷特定装置、管渠損傷特定方法および管渠損傷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管渠の損傷を特定する装置に関する。 The present invention relates to a pipe damage identification device, a pipe damage identification method, and a pipe damage identification program, and particularly relates to a device for identifying damage to a pipe from identification results obtained by an image analysis program built into a computer and artificial intelligence.

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。 Infrastructure structures are aging at an accelerating rate, and the need for maintenance, management, and renewal is said to continue to increase in the future. As the working population continues to decline, increasing 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 is an increasing number of research cases applying AI-based image recognition technology, whose performance has improved significantly in recent years. By using an advanced neural network called deep learning, it is possible to achieve image recognition that is close to human intuition, which was previously difficult, and is expected to assist or replace visual inspection of damaged areas.

一方、管渠などインフラ構造物の検査においては、例えば、特許文献1および特許文献2に記載の技術のように、調査対象の流路管内に投入する装置本体に、テレビカメラ等の撮影装置や蛍光灯等の照明装置を搭載し、撮影装置により撮影した管内画像をもとに損傷などの調査を行っていた。 On the other hand, in the inspection of infrastructure structures such as pipes, for example, as in the technology described in Patent Document 1 and Patent Document 2, a photographing device such as a television camera or It was equipped with lighting equipment such as fluorescent lights, and was used to investigate damage based on images of the inside of the tube taken with a photographic device.

特開平5-346027号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-346027 特開平7-216972号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-216972

しかしながら、上記文献に記載の技術では、撮影した管内画像を作業員が目で見て調査を行うものであり、見落としや見誤りが発生し易く、精度の高い管渠の損傷の特定を行うことができなかった。 However, with the technology described in the above-mentioned document, workers visually inspect the captured images of the inside of the pipe, which is prone to oversight or misreading, and it is difficult to identify damage to pipes with high precision. I couldn't do it.

上記目的を達成するため、本発明に係る管渠損傷特定装置は、
第1管渠の内周面を撮像した第1内周面画像を取得する画像取得部と、
前記第1内周面画像を、前記第1内周面画像における前記第1管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第1天井平面画像、および、前記第1内周面画像における前記第1管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第1底部平面画像を生成する第1平面画像生成部と、
前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を用いて、前記第1管渠に発生している第1損傷を決定する損傷決定部と、
決定された前記損傷を識別可能な識別子を付与して、決定された前記第1損傷とともに前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を人工知能に学習させて、学習済み損傷特定モデルを生成するモデル生成部と、
第2管渠の内周面を撮像した第2内周面画像を受け付ける画像受付部と、
前記第2内周面画像を、前記第2内周面画像における前記第2管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第2天井平面画像、および、前記第2内周面画像における前記第2管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第2底部平面画像を生成する第2平面画像生成部と、
前記第2天井平面画像、前記第2底部平面画像および前記学習済み損傷特定モデルを用いて、前記第2管渠に発生している第2損傷を検知して特定する損傷特定部であって、前記第2管渠に発生している前記第2損傷の種類に応じて、損傷検知のための閾値を変化させて前記第2管渠に発生している前記第2損傷を特定する損傷特定部と、
を備えた。
In order to achieve the above object, the pipe damage identification device according to the present invention has the following features:
an image acquisition unit that acquires a first inner circumferential surface image of the inner circumferential surface of the first pipe culvert;
A first ceiling plane image obtained by cutting and developing the first inner circumferential surface image from the ceiling portion of the first pipe culvert in the first inner circumferential surface image; a first planar image generation unit that generates a first bottom planar image obtained by cutting out and expanding the bottom portion of the first culvert;
a damage determination unit that determines first damage occurring in the first pipe culvert using the first ceiling plane image and the first bottom plane image;
An identifier that can identify the determined damage is given to artificial intelligence to learn the first ceiling plane image and the first bottom plane image together with the determined first damage, and a learned damage identification model is created. A model generation unit that generates
an image reception unit that receives a second inner circumferential surface image taken of the inner circumferential surface of the second pipe culvert;
a second ceiling plane image obtained by cutting and developing the second inner circumferential surface image from the ceiling portion of the second pipe in the second inner circumferential surface image; a second planar image generation unit that generates a second bottom planar image obtained by cutting out and expanding the bottom portion of the second culvert;
A damage identification unit that detects and identifies second damage occurring in the second pipe culvert using the second ceiling plane image, the second bottom plane image, and the learned damage identification model, a damage identification unit that identifies the second damage occurring in the second pipe culvert by changing a threshold value for damage detection according to the type of the second damage occurring in the second pipe culvert; and,
Equipped with

上記目的を達成するため、本発明に係る管渠損傷特定方法は、
第1管渠の内周面を撮像した第1内周面画像を取得する画像取得ステップと、
前記第1内周面画像を、前記第1内周面画像における前記第1管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第1天井平面画像、および、前記第1内周面画像における前記第1管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第1底部平面画像を生成する第1平面画像生成ステップと、
前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を用いて、前記第1管渠に発生している第1損傷を決定する損傷決定ステップと、
決定された前記第1損傷を識別可能な識別子を付与して、決定された前記第1損傷とともに前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を人工知能に学習させて、学習済み損傷特定モデルを生成するモデル生成ステップと、
第2管渠の内周面を撮像した第2内周面画像を受け付ける画像受付ステップと、
前記第2内周面画像を、前記第2内周面画像における前記第2管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第2天井平面画像、および、前記第2内周面画像における前記第2管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第2底部平面画像を生成する第2平面画像生成ステップと、
前記第2天井平面画像、前記第2底部平面画像および前記学習済み損傷特定モデルを用いて、前記第2管渠に発生している第2損傷を検知して特定する際に、前記第2管渠に発生している前記第2損傷の種類に応じて、損傷検知のための閾値を変化させて前記第2管渠に発生している前記第2損傷を特定する損傷特定ステップと、
を含む。
In order to achieve the above object, the pipe damage identification method according to the present invention includes:
an image acquisition step of acquiring a first inner circumferential surface image of the inner circumferential surface of the first pipe culvert;
A first ceiling plane image obtained by cutting and developing the first inner circumferential surface image from the ceiling portion of the first pipe culvert in the first inner circumferential surface image; a first planar image generation step of generating a first bottom planar image obtained by cutting out and expanding the bottom portion of the first culvert;
a damage determination step of determining first damage occurring in the first culvert using the first ceiling plane image and the first bottom plane image;
Identifying the learned damage by assigning an identifier that can identify the determined first damage and causing artificial intelligence to learn the first ceiling plane image and the first bottom plane image together with the determined first damage. a model generation step for generating a model;
an image reception step of receiving a second inner circumferential surface image taken of the inner circumferential surface of the second pipe;
a second ceiling plane image obtained by cutting and developing the second inner circumferential surface image from the ceiling portion of the second pipe in the second inner circumferential surface image; a second planar image generation step of generating a second bottom planar image obtained by cutting open and expanding the bottom portion of the second culvert;
When detecting and identifying second damage occurring in the second pipe using the second ceiling plane image, the second bottom plane image, and the learned damage identification model, the second pipe a damage identification step of identifying the second damage occurring in the second pipe by changing a threshold value for damage detection according to the type of the second damage occurring in the second pipe;
including.

上記目的を達成するため、本発明に係る管渠損傷特定プログラムは、
第1管渠の内周面を撮像した第1内周面画像を取得する画像取得ステップと、
前記第1内周面画像を、前記第1内周面画像における前記第1管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第1天井平面画像、および、前記第1内周面画像における前記第1管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第1底部平面画像を生成する第1平面画像生成ステップと、
前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を用いて、前記第1管渠に発生している第1損傷を決定する損傷決定ステップと、
決定された前記第1損傷を識別可能な識別子を付与して、決定された前記第1損傷とともに前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を人工知能に学習させて、学習済み損傷特定モデルを生成するモデル生成ステップと、
第2管渠の内周面を撮像した第2内周面画像を受け付ける画像受付ステップと、
前記第2内周面画像を、前記第2内周面画像における前記第2管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第2天井平面画像、および、前記第2内周面画像における前記第2管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第2底部平面画像を生成する第2平面画像生成ステップと、
前記第2天井平面画像、前記第2底部平面画像および前記学習済み損傷特定モデルを用いて、前記第2管渠に発生している第2損傷を検知して特定する際に、前記第2管渠に発生している前記第2損傷の種類に応じて、損傷検知のための閾値を変化させて前記第2管渠に発生している前記第2損傷を特定する損傷特定ステップと、
をコンピュータに実行させる。
In order to achieve the above object, the pipe damage identification program according to the present invention:
an image acquisition step of acquiring a first inner circumferential surface image of the inner circumferential surface of the first pipe culvert;
A first ceiling plane image obtained by cutting and developing the first inner circumferential surface image from the ceiling portion of the first pipe culvert in the first inner circumferential surface image; a first planar image generation step of generating a first bottom planar image obtained by cutting out and expanding the bottom portion of the first culvert;
a damage determination step of determining first damage occurring in the first culvert using the first ceiling plane image and the first bottom plane image;
Identifying the learned damage by assigning an identifier that can identify the determined first damage and causing artificial intelligence to learn the first ceiling plane image and the first bottom plane image together with the determined first damage. a model generation step for generating a model;
an image reception step of receiving a second inner circumferential surface image taken of the inner circumferential surface of the second pipe;
a second ceiling plane image obtained by cutting and developing the second inner circumferential surface image from the ceiling portion of the second pipe in the second inner circumferential surface image; a second planar image generation step of generating a second bottom planar image obtained by cutting open and expanding the bottom portion of the second culvert;
When detecting and identifying second damage occurring in the second pipe using the second ceiling plane image, the second bottom plane image, and the learned damage identification model, the second pipe a damage identification step of identifying the second damage occurring in the second pipe by changing a threshold value for damage detection according to the type of the second damage occurring in the second pipe;
have the computer execute it.

本発明の管渠損傷特定装置によれば、人工知能による機械学習と損傷検知のための閾値とを用いて管渠の損傷の特定を行うので、管渠の損傷の過剰検知を避けつつ、精度の高い管渠の損傷の特定を行うことができる。 According to the pipe damage identification device of the present invention, pipe damage is identified using machine learning using artificial intelligence and a threshold value for damage detection. It is possible to identify damage to high-quality pipes.

本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置による管渠損傷の特定の概要について説明するための図である。It is a figure for explaining the outline of identification of pipe damage by a pipe damage identification device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷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 pipe damage identification apparatus based on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置における物体検知について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining object detection in the pipe damage identification device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置における損傷(破損・クラック)の決定について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining determination of damage (damage/cracks) in the pipe damage identification device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置における損傷(破損・クラック)の決定について説明するための他の図である。It is another diagram for explaining the determination of damage (damage/cracks) in the pipe damage identification device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置における損傷(浸入水)の決定について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining determination of damage (intrusion water) in the pipe damage identification device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置における損傷(浸入水)の決定について説明するための他の図である。FIG. 7 is another diagram for explaining determination of damage (intrusion water) in the pipe damage identification device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置における損傷(浸入水)の決定について説明するためのさらに他の図である。FIG. 7 is yet another diagram for explaining determination of damage (infiltrated water) in the pipe damage identifying device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置において閾値を変化させた場合の物体検知について説明するための図である。It is a figure for explaining object detection when a threshold value is changed in the pipe damage identification device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置において再現率および適合率を用いた閾値の決定について説明するための図である。It is a figure for explaining the determination of the threshold value using recall rate and precision rate in the pipe damage identification device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置が有する閾値テーブルの一例を説明するための図である。It is a figure for explaining an example of the threshold value table which the pipe damage identification device concerning a 1st embodiment of the present invention has. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置が有する損傷特定テーブルの一例を説明するための図である。It is a figure for explaining an example of the damage identification table which the pipe damage identification device concerning a 1st embodiment of the present invention has. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置による損傷の程度の予想について説明するための図である。It is a figure for explaining prediction of the degree of damage by a pipe damage identification device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷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。It is a flow chart for explaining the processing procedure of the pipe damage identification device concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る管渠損傷特定装置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。It is another flowchart for demonstrating the processing procedure of the pipe damage identification apparatus based on 1st Embodiment of this invention.

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 will be exemplarily described 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 may be made freely, and the technical scope of the present invention is limited to the following description. It is not intended to do so.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態としての管渠損傷特定装置100について、図1~図5Bを用いて説明する。管渠損傷特定装置100は、管渠に発生した損傷を特定するために用いられる。図1は、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100による管渠損傷の特定の概要について説明するための図である。
[First embodiment]
A pipe damage identification device 100 as a first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1 to 5B. The pipe culvert damage identification device 100 is used to identify damage that has occurred in a pipe culvert. FIG. 1 is a diagram for explaining an overview of identifying pipe damage by the pipe damage identification device 100 according to the present embodiment.

ここで、管渠とは、水路の総称であり、給水、排水を目的として作られる水路全体を指す。例えば、上水管、下水管、排水管、給水管などが含まれる。本実施形態においては、管渠として下水管150を例に説明をする。また、管渠の材質としては、コンクリート、陶器、鉄などが含まれ、管渠の種類としては、コンクリート管、コンクリートヒューム管、陶管、鉄管などが含まれる。 Here, the term "pipe culvert" is a general term for waterways, and refers to the entire waterway constructed for the purpose of water supply and drainage. Examples include water pipes, sewer pipes, drain pipes, water supply pipes, etc. In this embodiment, a sewer pipe 150 will be explained as an example of a pipe. In addition, the materials of the pipes include concrete, ceramic, iron, etc., and the types of pipes include concrete pipes, concrete fume pipes, ceramic pipes, iron pipes, etc.

また、損傷とは、管渠に発生したひび割れやクラック、傷などを含むものであるが、この他にも、管渠に期待される性能が発揮できない状態をも含むものとする。なお、以下の説明では、下水管150の直径は、作業員が下水管150内に入って作業することができない程度の大きさであり、例えば、φ200~φ800の下水管150を想定して説明をするが、下水管150の直径は、これには限定されない。 Further, damage includes not only cracks, cracks, and scratches that occur in the pipe culvert, but also includes a state in which the pipe culvert is unable to exhibit its expected performance. In the following explanation, the diameter of the sewer pipe 150 is such that a worker cannot enter the sewer pipe 150 and work therein, and the explanation will be made assuming that the sewer pipe 150 has a diameter of 200 to 800 mm, for example. However, the diameter of the sewer pipe 150 is not limited to this.

下水管150の内部の検査においては、自走式検査ロボット140のカメラ142で撮像した下水管150の内周面の画像を用いた検査が行われている。作業員は、下水管150の外部に設置されたディスプレイなどを用いて、カメラ142で撮像した画像を確認し、下水管150に損傷が発生しているか否かの検査を行う。制御部141は、自走式検査ロボット140の自走速度や撮像スケジュール、撮像条件を制御したり、管渠損傷特定装置100や作業員が所持するタブレット端末130との間の通信を制御したりする。作業員は、例えば、タブレット端末130にインストールされた操作用アプリケーションを用いて、自走式検査ロボット140を操作する。なお、自走式検査ロボット140が入れないような、直径の小さな下水管150の場合、自走式検査ロボット140の代わりに、ファイバースコープなどの超小型検査装置を用いてもよい。 In the inspection of the inside of the sewer pipe 150, an inspection is performed using an image of the inner peripheral surface of the sewer pipe 150 captured by the camera 142 of the self-propelled inspection robot 140. The worker uses a display installed outside the sewer pipe 150 to check the image captured by the camera 142 and inspects whether or not the sewer pipe 150 is damaged. The control unit 141 controls the self-propelled speed, imaging schedule, and imaging conditions of the self-propelled inspection robot 140, and controls communication with the pipe damage identification device 100 and the tablet terminal 130 carried by the worker. do. A worker operates the self-propelled inspection robot 140 using, for example, an operation application installed on the tablet terminal 130. Note that in the case of a sewer pipe 150 with a small diameter that the self-propelled inspection robot 140 cannot enter, a micro-inspection device such as a fiberscope may be used instead of the self-propelled inspection robot 140.

そして、制御部141は、カメラ142で撮像した内周面画像110(160)を、管渠損傷特定装置100に送信する。なお、内周面画像110は、人工知能による学習のための画像であり、内周面画像160は、損傷を特定したい画像である。また、カメラ142は、広角カメラ、全周カメラのいずれであってもよい。広角カメラの場合、1周分の画像を複数回に分けて撮像し、撮像した複数枚の画像を繋いで内周面画像110(160)を生成してもよい。 Then, the control unit 141 transmits the inner peripheral surface image 110 (160) captured by the camera 142 to the pipe damage identification device 100. Note that the inner circumferential surface image 110 is an image for learning by artificial intelligence, and the inner circumferential surface image 160 is an image in which damage is to be identified. Furthermore, the camera 142 may be either a wide-angle camera or an all-around camera. In the case of a wide-angle camera, the images for one revolution may be captured in multiple steps, and the inner peripheral surface image 110 (160) may be generated by connecting the captured images.

また、内周面画像110(160)は、所定の間隔(例えば、0.1m)で輪切りにされる。例えば、下水管150の継手から継手の間を1ユニットとした場合に、1ユニットごとに撮像した画像(内周面画像110(160))を輪切りにして、輪切り画像143を得てもよい。また、例えば、下水管150の全長において撮像した画像(内周面画像110(160))を輪切りにして、輪切り画像143を得てもよい。 Further, the inner circumferential surface image 110 (160) is sliced at predetermined intervals (for example, 0.1 m). For example, when the space between the joints of the sewer pipe 150 is defined as one unit, the images captured for each unit (inner peripheral surface images 110 (160)) may be sliced into slices to obtain the slice images 143. Further, for example, the image captured along the entire length of the sewer pipe 150 (inner peripheral surface image 110 (160)) may be sliced into slices to obtain the slice image 143.

次に、管渠損傷特定装置100による、学習済み損傷特定モデルの生成について説明する。管渠損傷特定装置100は、受信した内周面画像110(学習用画像)の輪切り画像143を、下水管150の天井部分および底部部分で切り開いて展開して、2次元平面画像を得る。すなわち、管渠損傷特定装置100は、下水管150の天井部分で内周面画像110を切開して展開した天井平面画像101、および、下水管150の底部部分で内周面画像110を切開して展開した底部平面画像102を生成する。 Next, generation of a trained damage identification model by the pipe damage identification device 100 will be explained. The pipe damage identifying device 100 cuts out and develops the sliced image 143 of the received inner peripheral surface image 110 (learning image) at the ceiling and bottom portions of the sewer pipe 150 to obtain a two-dimensional planar image. That is, the pipe damage identification device 100 develops a ceiling plane image 101 by cutting the inner circumferential surface image 110 at the ceiling portion of the sewer pipe 150 and developing the inner circumferential surface image 110 by cutting the inner circumferential surface image 110 at the bottom portion of the sewer pipe 150. An expanded bottom plane image 102 is generated.

天井平面画像101においては、下水管150の底部部分111が帯状の平面画像の中央に位置し、天井部分112、113が左右両端に位置している。同様に、底部平面画像102においては、天井部分121が帯状の平面画像の中央に位置し、底部部分122、123が左右両端に位置している。そして、管渠損傷特定装置100は、天井平面画像101および底部平面画像102を並べた画像について、損傷を特定し、損傷が特定された並列画像を人工知能に学習させて、学習済み損傷特定モデルを生成する。 In the ceiling plane image 101, the bottom part 111 of the sewer pipe 150 is located at the center of the strip-shaped plane image, and the ceiling parts 112 and 113 are located at both left and right ends. Similarly, in the bottom planar image 102, the ceiling portion 121 is located at the center of the strip-shaped planar image, and the bottom portions 122 and 123 are located at both left and right ends. Then, the pipe damage identification device 100 identifies damage in an image in which the ceiling plane image 101 and the bottom plane image 102 are arranged side by side, causes artificial intelligence to learn the parallel images in which damage has been identified, and creates a trained damage identification model. generate.

天井平面画像101において、下水管150の底部部分111が帯状の平面画像の中央に位置し、天井部分112、113が左右両端に位置している。同様に、底部平面画像102においては、天井部分121が帯状の平面画像の中央に位置し、底部部分122、123が左右両端に位置している。そして、管渠損傷特定装置100は、天井平面画像101および底部平面画像102を用いて、下水管150に発生した損傷を特定し、損傷が特定されたこれらの画像(101~102)を人工知能に学習させて、学習済み損傷特定モデルを生成する。 In the ceiling plane image 101, the bottom part 111 of the sewer pipe 150 is located at the center of the strip-shaped plane image, and the ceiling parts 112 and 113 are located at both left and right ends. Similarly, in the bottom planar image 102, the ceiling portion 121 is located at the center of the strip-shaped planar image, and the bottom portions 122 and 123 are located at both left and right ends. Then, the pipe damage identification device 100 uses the ceiling plane image 101 and the bottom plane image 102 to identify damage that has occurred in the sewage pipe 150, and uses these images (101 to 102) in which damage has been identified using artificial intelligence. to generate a trained damage identification model.

次に、管渠損傷特定装置100による、損傷の特定について説明する。管渠損傷特定装置100は、損傷を特定したい下水管170の内周面画像160について、内周面画像110と同様に、天井平面画像161および底部平面画像162を生成し、学習済み損傷特定モデルを用いて、下水管170に発生している損傷を特定する。 Next, damage identification by the pipe culvert damage identification device 100 will be described. The pipe damage identification device 100 generates a ceiling plane image 161 and a bottom plane image 162 for the inner circumference image 160 of the sewer pipe 170 whose damage is to be identified, similarly to the inner circumference image 110, and generates a learned damage identification model. The damage occurring in the sewer pipe 170 is identified using the following method.

この際に、天井平面画像161および底部平面画像162において、下水管170に発生している損傷の特定において、損傷の種類に応じて閾値を設定して、損傷を検知し、損傷を特定する。つまり、管渠損傷特定装置100は、見落としたくない損傷については、閾値の設定値を低くして、漏れなく捉えられるようにする。しかしながら、閾値の設定値を低くすると、下水管170の性能や耐久性などに影響を与えないような細かな損傷も特定されることとなり、過剰特定により効率や精度が低下することがある。そのため、管渠損傷特定装置100は、損傷の種類に応じた適切な閾値を設定して、下水管170に発生した損傷を特定する。 At this time, in identifying damage occurring in the sewer pipe 170 in the ceiling plane image 161 and the bottom plane image 162, a threshold value is set according to the type of damage to detect and specify the damage. In other words, the pipe culvert damage identification device 100 sets a low threshold value for damage that should not be overlooked so that it can be detected without omission. However, if the set value of the threshold value is lowered, small damage that does not affect the performance or durability of the sewer pipe 170 will also be identified, and efficiency and accuracy may decrease due to excessive identification. Therefore, the pipe damage identification device 100 sets an appropriate threshold value according to the type of damage and identifies the damage that has occurred in the sewer pipe 170.

特定された損傷は、例えば、作業員が所持するタブレット端末130などの携帯端末に出力される。作業員は、タブレット端末130のディスプレイに表示された特定結果を参照して、下水管170に発生している損傷を認識する。なお、管渠損傷特定装置100は、特定した損傷の種類や程度に応じて、アラートを出力してもよい。例えば、進行している損傷や、早急な補修工事が必要な損傷である場合には、管渠損傷特定装置100は、警告音や振動、光、メッセージ等によるアラートを出力してもよい。 The identified damage is output to, for example, a mobile terminal such as a tablet terminal 130 owned by the worker. The worker refers to the identification results displayed on the display of the tablet terminal 130 and recognizes the damage occurring in the sewer pipe 170. Note that the pipe damage identification device 100 may output an alert depending on the type and degree of damage identified. For example, if the damage is progressing or requires immediate repair work, the pipe damage identification device 100 may output an alert using a warning sound, vibration, light, message, or the like.

図2は、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100の構成を説明するためのブロック図である。管渠損傷特定装置100は、画像取得部201、平面画像生成部202、損傷決定部203、モデル生成部204、画像受付部205、平面画像生成部206、損傷特定部207、出力部208および記憶部209を有する。 FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the pipe damage identification device 100 according to this embodiment. The pipe damage identification device 100 includes an image acquisition section 201, a planar image generation section 202, a damage determination section 203, a model generation section 204, an image reception section 205, a planar image generation section 206, a damage identification section 207, an output section 208, and a memory. 209.

ここで、管渠損傷特定装置100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に示した管渠損傷特定装置100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 pipe damage identification device 100 includes 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 pipe damage identification device 100 shown in FIG. 2 by executing a program. A CPU may include multiple processors and may execute different programs, modules, tasks, threads, etc. in parallel. The ROM stores fixed data such as initial data and programs and other programs. The network interface also communicates with other devices via the network. Note that the CPU is not limited to one, and may be a plurality of CPUs or may include a GPU (Graphics Processing Unit) for image processing. Further, it is preferable that the network interface has another CPU independent of the CPU, and writes or reads transmitted and received data in the RAM area. Further, it is desirable to provide a DMAC (Direct Memory Access Controller) that transfers data between the RAM and the storage. Further, the CPU recognizes that data has been received or transferred to the RAM and processes the data. Further, the CPU prepares the processing results in the RAM, and leaves 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、管渠損傷特定装置100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。 RAM is a memory that the CPU uses as a temporary storage work area. The RAM has an area reserved for storing data necessary to implement this embodiment. The storage stores a database, various parameters, modules, or data or programs necessary to implement this embodiment. For example, a control program for controlling the entire pipe damage identification device 100 is stored in the storage.

さらに、管渠損傷特定装置100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、管渠損傷特定装置100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 pipe damage identification device 100 may further include an input/output interface. A display section, an operation section, 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 section, a microphone as an audio input section, or a GPS (Global Positioning System) position determination section. Note that the RAM and storage may store programs and data regarding general-purpose functions and other realizable functions that the pipe culvert damage identification device 100 has.

画像取得部201は、下水管150の内周面を撮像した内周面画像110を取得する。画像取得部201は、自走式検査ロボット140の制御部141から内周面画像110を取得してもよいし、作業員が所持するタブレット端末130を経由して取得してもよい。なお、内周面画像110は、後の人工知能による学習に用いられる画像である。 The image acquisition unit 201 acquires an inner peripheral surface image 110 that captures an image of the inner peripheral surface of the sewer pipe 150. The image acquisition unit 201 may acquire the inner circumferential surface image 110 from the control unit 141 of the self-propelled inspection robot 140, or may acquire it via a tablet terminal 130 owned by a worker. Note that the inner peripheral surface image 110 is an image used for later learning by artificial intelligence.

平面画像生成部202は、内周面画像110を、内周面画像110における下水管150の天井部分から切り開いて展開して得られる天井平面画像101を生成する。同様に、平面画像生成部202は、内周面画像110における下水管150の底部部分から切り開いて展開して得られる底部平面画像102を生成する。 The planar image generation unit 202 generates a ceiling planar image 101 obtained by cutting the inner peripheral surface image 110 from the ceiling portion of the sewer pipe 150 in the inner peripheral surface image 110 and developing it. Similarly, the planar image generation unit 202 generates a bottom planar image 102 obtained by cutting open and developing the bottom portion of the sewer pipe 150 in the inner peripheral surface image 110.

すなわち、平面画像生成部202は、まず、画像取得部201が取得した内周面画像110から輪切り画像143を生成する。そして、平面画像生成部202は、輪切り画像143から、天井平面画像101および底部平面画像102を生成する。なお、輪切り画像143は、予め自走式検査ロボット140において生成しておき、画像取得部201は、自走式検査ロボット140により生成された輪切り画像143を取得してもよい。 That is, the planar image generation unit 202 first generates the sliced image 143 from the inner peripheral surface image 110 acquired by the image acquisition unit 201. Then, the plane image generation unit 202 generates a ceiling plane image 101 and a bottom plane image 102 from the sliced image 143. Note that the sliced image 143 may be generated in advance by the self-propelled inspection robot 140, and the image acquisition unit 201 may acquire the sliced image 143 generated by the self-propelled inspection robot 140.

損傷決定部203は、天井平面画像101および底部平面画像102を用いて、下水管150に発生している損傷を決定する。損傷決定部203は、天井平面画像101および底部平面画像102が、並列に並べられた状態の画像を用いて、損傷を決定する。損傷の種類は、破損、クラック、浸入水、取付管の突出し、木根侵入およびモルタル付着を含む。なお、損傷決定部203は、物体検知(Object Detection)を用いて、損傷の発生している領域を検出する。物体検知のアルゴリズムとして、Faster R-CNN(Faster Region with Convolutional Neural Network)を用いた。 The damage determination unit 203 determines damage occurring in the sewer pipe 150 using the ceiling plane image 101 and the bottom plane image 102. The damage determination unit 203 determines damage using images in which the ceiling plane image 101 and the bottom plane image 102 are arranged in parallel. Types of damage include breakage, cracks, water intrusion, protrusion of attachment pipes, root penetration, and mortar adhesion. Note that the damage determination unit 203 uses object detection to detect an area where damage has occurred. Faster R-CNN (Faster Region with Convolutional Neural Network) was used as the object detection algorithm.

ここで、図3A~図3Fを参照して、損傷決定部203による損傷の決定について具体的に説明する。図3Aは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100における物体検知について説明するための図である。 Here, damage determination by the damage determination unit 203 will be specifically described with reference to FIGS. 3A to 3F. FIG. 3A is a diagram for explaining object detection in the pipe damage identification device 100 according to the present embodiment.

画像301は、内周面画像110を天井部分または底部部分で切り開いて展開された天井平面画像101または底部平面画像102である。このように、天井部分311、312(または底部部分)で内周面画像110を切り開くと、天井部分(または底部部分)に損傷が存在していた場合、損傷が分断されることがある。しかしながら、この場合には、分断された損傷については、1つの損傷として統合するのではなく、2つの損傷が存在するものとして取り扱う。すなわち、損傷決定部203は、分断された損傷に対して、2つのボックス313、314を用いて損傷を検知(物体を検知)する。 The image 301 is a ceiling plane image 101 or a bottom plane image 102 that is developed by cutting the inner peripheral surface image 110 at the ceiling portion or the bottom portion. In this way, when the inner circumferential surface image 110 is cut open at the ceiling portions 311 and 312 (or the bottom portion), if damage exists in the ceiling portion (or the bottom portion), the damage may be separated. However, in this case, the divided damage is treated as two damage rather than being integrated as one damage. That is, the damage determination unit 203 detects damage (detects an object) using the two boxes 313 and 314 for the divided damage.

次に、図3Bを参照して、損傷が破損およびクラックの場合の損傷の検知について説明する。図3Bは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置における損傷(破損・クラック)の決定について説明するための図である。画像302は、下水管150の内周面に破損またはクラックが発生している状態を示している。ここで、破損は、横方向に入ったひびであり、クラックは、縦方向(周方向)に入ったひびである。 Next, with reference to FIG. 3B, damage detection when the damage is breakage and cracks will be described. FIG. 3B is a diagram for explaining determination of damage (damage/cracks) in the pipe damage identification device according to the present embodiment. An image 302 shows a state in which damage or cracks have occurred on the inner circumferential surface of the sewer pipe 150. Here, the damage is a crack that occurs in the horizontal direction, and the crack is a crack that occurs in the vertical direction (circumferential direction).

下水管150に発生している損傷が、破損およびクラックの場合、これらの損傷は、別事象の損傷としてラベル付けを行う。内周面画像110において、白または黒い筋を破損またはクラックとする。クラックの場合、ひび割れの方向が縦横混在いている場合や、斜めにひび割れしている場合などには、破損として取り扱う。例えば、縦のひび割れの場合、概ね30°以内の傾きはクラックとして取り扱う。 When the damage occurring to the sewer pipe 150 is breakage and cracks, these damages are labeled as damage of another event. In the inner peripheral surface image 110, white or black streaks are considered to be damage or cracks. In the case of cracks, if the cracks are in both vertical and horizontal directions, or if the cracks are diagonal, they are treated as damage. For example, in the case of a vertical crack, an inclination of approximately 30 degrees or less is treated as a crack.

破損個所またはクラック箇所が継手部321を跨いで左右に広がっている場合には、損傷決定部203は、1つのボックスで損傷を検知しない。損傷決定部203は、継手部321を境に、ボックスを2つに分割して、2つのボックス322、323を用いて、2つの損傷として検知する。 If the damaged or cracked area extends left and right across the joint portion 321, the damage determining unit 203 does not detect damage in one box. The damage determination unit 203 divides the box into two with the joint portion 321 as the boundary, and uses the two boxes 322 and 323 to detect two damages.

また、同様に、破損箇所またはクラック箇所が、流水部324(下水管150の底部)を跨いで上下に広がっている場合には、損傷決定部203は、1つのボックスで損傷を検知しない。損傷決定部203は、流水部324を境にボックスを2つに分割して、2つのボックス325、326を用いて、2つの損傷として検知し、損傷を決定する。 Similarly, if the damaged or cracked area extends vertically across the flowing water section 324 (the bottom of the sewer pipe 150), the damage determination unit 203 does not detect damage in one box. The damage determining unit 203 divides the box into two with the water flowing part 324 as the boundary, detects two damage using the two boxes 325 and 326, and determines the damage.

次に、図3Cを参照して、狭い範囲に小型の損傷が複数存在する場合の損傷の検知について説明する。図3Cは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100における損傷(破損・クラック)の決定について説明するための他の図である。画像303は、狭い範囲に小型の破損またはクラックが発生している状態を示している。 Next, damage detection when a plurality of small damages exist in a narrow area will be described with reference to FIG. 3C. FIG. 3C is another diagram for explaining determination of damage (damage/cracks) in the pipe culvert damage identification device 100 according to the present embodiment. Image 303 shows a state in which small damage or cracks have occurred in a narrow area.

狭い範囲に小型の破損等が複数発生している場合、損傷決定部203は、図3C左図に示したように、2つのボックス331、332を用いて、複数の損傷として取り扱わない。損傷決定部203は、図3C右図に示したように、複数の損傷を1つのボックス333で取り囲み、1つの損傷として取り扱う。このように、狭い領域に小型の損傷が複数存在する場合には、これらの損傷をまとめて取り扱うことにより、効率よく損傷を検知し、決定できる。 When a plurality of small damages occur in a narrow range, the damage determination unit 203 uses two boxes 331 and 332, as shown in the left diagram of FIG. 3C, and does not treat the damage as a plurality of damages. As shown in the right diagram of FIG. 3C, the damage determining unit 203 surrounds a plurality of damages in one box 333 and treats them as one damage. In this way, when a plurality of small damages exist in a narrow area, by handling these damages collectively, the damages can be detected and determined efficiently.

次に、図3Dを参照して、損傷が浸入水の場合の損傷の検知について説明する。図3Dは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100における損傷(浸入水)の決定について説明するための図である。画像304は、浸入水が発生している状態を示している。画像304の上段は、左から順に、黒くにじんだ部分、茶色の部分(土の流出部分)、白色部分(遊離石灰)を示し、これら全てを浸入水として扱う。 Next, detection of damage when the damage is caused by infiltrated water will be described with reference to FIG. 3D. FIG. 3D is a diagram for explaining determination of damage (intrusion water) in the pipe damage identification device 100 according to the present embodiment. Image 304 shows a state in which infiltrated water is occurring. The upper part of the image 304 shows, from the left, a black blurred part, a brown part (soil flowing out part), and a white part (free lime), all of which are treated as infiltrated water.

そして、画像304の下段に示したように、浸入水の場合、損傷決定部203は、浸入水の中心部分341から、同程度の色味が続いている部分までをボックス342で囲む。ただし、損傷決定部203は、土、遊離石灰の場合には、白色でない部分までをボックス342で囲む。より具体的には、損傷決定部203は、浸入水の原因となる継手部分や破損部分を中心にボックス342で損傷を囲み、物体検知する。例えば、損傷が原因となって浸入水が発生した場合、損傷決定部203は、破損および浸入水として決定する。 Then, as shown in the lower part of the image 304, in the case of infiltrated water, the damage determination unit 203 surrounds the area from the center part 341 of the infiltrated water to the part where the same color tone continues with a box 342. However, in the case of soil or free lime, the damage determination unit 203 surrounds the non-white portion with a box 342. More specifically, the damage determining unit 203 surrounds the damage with a box 342 centering on the joint portion or damaged portion that causes intrusion water, and detects the object. For example, if intrusion water occurs due to damage, the damage determination unit 203 determines that it is damage and intrusion water.

次に、図3Eを参照して、損傷が判別の難しい浸入水の場合の損傷の検知について説明する。図3Eは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100における損傷(浸入水)の決定について説明するための他の図である。画像305の上段は、左右の継手部分352、353から浸入水が流出し、2つの浸入水の境界がはっきりしない状態を示している。この場合、損傷決定部203は、1つのボックス351で浸入水を囲み、1つの損傷として取り扱う。また、画像305の下段の2枚の画像に示したように、浸入水のにじみと流水跡との見分けが困難な場合、浸入水の原因と考えられる継手部分または破損部分から延びる浸入水痕と流水跡とが接続しているか否かを判断基準として、ボックス354で損傷を取り囲む。 Next, with reference to FIG. 3E, detection of damage in the case of infiltrated water where damage is difficult to determine will be described. FIG. 3E is another diagram for explaining determination of damage (infiltrated water) in the pipe culvert damage identification device 100 according to the present embodiment. The upper part of the image 305 shows a state in which the infiltrated water flows out from the left and right joint portions 352 and 353, and the boundary between the two infiltrated waters is not clear. In this case, the damage determination unit 203 surrounds the intruding water in one box 351 and treats it as one damage. In addition, as shown in the two images at the bottom of image 305, when it is difficult to distinguish between the leakage of infiltrated water and traces of running water, it is possible to distinguish between traces of infiltrated water extending from a joint or damaged part that is thought to be the source of the infiltrated water. The damage is surrounded by a box 354 based on whether or not it is connected to the water trail.

最後に、図3Fを参照して、小型の浸入水の検知について説明する。図3Fは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100における損傷(浸入水)の決定について説明するためのさらに他の図である。画像306は、小型の浸入水を示している。損傷決定部203は、小型の浸入水も検知対象とするが、例えば、流水路近辺の小さいもの(大きさから流水路からの這い上がり跡と推測されるもの)や、横幅が小さいものは検知の対象外とする。ただし、ある程度にじみが上に伸びている、またはにじみが分離しかかっているものは検知対象361とする。浸入水のような跡があるが、乾いてコントラストが低いものは対象外とする。 Finally, detection of small-sized intruding water will be described with reference to FIG. 3F. FIG. 3F is yet another diagram for explaining the determination of damage (intrusion water) in the pipe culvert damage identification device 100 according to the present embodiment. Image 306 shows small intrusion water. The damage determination unit 203 detects small intruding water, but for example, it detects small water near the flow channel (from its size, it is presumed to be a trace of creeping up from the flow channel) and water with a small width. shall be excluded from the scope of However, a detection target 361 is one in which the blur extends upward to some extent or is about to separate. Items that have traces of infiltrated water but are dry and have low contrast are excluded.

再び図2に戻る。モデル生成部204は、決定された損傷を識別可能な識別子(ID:Identifier)を付与する。モデル生成部204は、識別子として、例えば、損傷の範囲(大きさ)、その損傷の名称、損傷の属性(古い、新しい、色)などを天井平面画像101および底部平面画像102に付与する。なお、この識別子は、天井平面画像101および底部平面画像102に直接付与しても、所定のデータベース等に記憶しておき、適宜読み出すようにしてもよい。 Returning to FIG. 2 again. The model generation unit 204 assigns an identifier (ID) that can identify the determined damage. The model generation unit 204 assigns, as identifiers, the range (size) of the damage, the name of the damage, the attributes of the damage (old, new, color), etc. to the ceiling plane image 101 and the bottom plane image 102. Note that this identifier may be directly assigned to the ceiling plane image 101 and the bottom plane image 102, or may be stored in a predetermined database or the like and read out as appropriate.

そして、モデル生成部204は、付与した識別子、決定された損傷とともに天井平面画像101および底部平面画像102を人工知能(AI:Artificial Intelligence)に入力して、機械学習させる。人工知能による機械学習が終了すると、モデル生成部204は、学習済み損傷特定モデルを生成する。なお、モデル生成部204は、生成した学習済み損傷特定モデルを所定のストレージ等に保存しておいてもよい。この場合、新たな学習用画像(天井平面画像101および底部平面画像102)を取得して、機械学習を行い、学習済み損傷特定モデルを生成するたびに、保存された学習済み損傷特定モデルを更新するようにしてもよい。 Then, the model generation unit 204 inputs the assigned identifier, the determined damage, the ceiling plane image 101, and the bottom plane image 102 to artificial intelligence (AI), and performs machine learning. When the machine learning by artificial intelligence is completed, the model generation unit 204 generates a learned damage identification model. Note that the model generation unit 204 may store the generated learned damage identification model in a predetermined storage or the like. In this case, each time a new learning image (ceiling plane image 101 and bottom plane image 102) is acquired, machine learning is performed, and a learned damage identification model is generated, the saved learned damage identification model is updated. You may also do so.

また、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。機械学習において、損失関数は、重み指定を行い、事象数の逆数を採用した。また、モデル生成部204は、人工知能による機械学習の精度を向上させて、より精度の高い損傷特定モデルを生成するために、人工知能に学習させる内周面画像110の数を水増しする。モデル生成部204は、例えば、左右反転を用いて水増しデータを得る。さらに、モデル生成部204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。 Furthermore, machine learning using artificial intelligence is performed using known algorithms. In machine learning, the loss function specifies weights and uses the reciprocal of the number of events. In addition, the model generation unit 204 increases the number of inner circumferential surface images 110 that are made to be learned by the artificial intelligence in order to improve the accuracy of machine learning by the artificial intelligence and generate a more accurate damage identification model. The model generation unit 204 obtains padded data using, for example, horizontal reversal. Furthermore, the model generation unit 204 may use transfer learning to improve the accuracy of machine learning using artificial intelligence. Here, transfer learning is a method that aims to improve model performance by transferring a trained model using a different dataset to another problem and performing partial learning. This method is expected to improve inference performance and reduce learning time, especially when training data is insufficient.

なお、生成された学習済み損傷特定モデルの評価には、再現率(Recall)および適合率(Precision)を用いた。再現率は、再現率=TP/(TP+FN)で表され、結果として出てくるべきもののうち、実際に出てきたものの割合を示す。すなわち、取り漏らしがないかに関する指標である(網羅性に関する指標)。適合率は、適合率=TP/(TP+FP)で表され、正しかったものの割合を示す。出てきたすべての結果の中に、どれだけ正解が含まれているかの割合を示す指標である(正確性に関する指標)。なお、TP=真陽性(True Positive)、FP=偽陽性(False Positive)、FN=偽陰性(False Negative)である。 Note that recall and precision were used to evaluate the generated trained damage identification model. The recall rate is expressed as recall rate=TP/(TP+FN), and indicates the proportion of what actually appears out of what should appear as a result. In other words, it is an index regarding whether anything has been left out (an index regarding comprehensiveness). The precision rate is expressed as precision rate=TP/(TP+FP) and indicates the percentage of correct results. This is an indicator that shows the percentage of correct answers among all the results that appear (an indicator of accuracy). Note that TP=True Positive, FP=False Positive, and FN=False Negative.

画像受付部205は、管渠としての下水管170の内周面を撮像した内周面画像160を受け付ける。つまり、画像受付部205は、制御部141が送信した自走式検査ロボット140が撮像した内周面画像160を受け付ける。内周面画像160は、検査対象となる下水管170の画像であり、発生している損傷を特定したい下水管である。 The image receiving unit 205 receives an inner circumferential surface image 160 that captures an image of the inner circumferential surface of the sewer pipe 170 as a pipe. That is, the image receiving unit 205 receives the inner peripheral surface image 160 captured by the self-propelled inspection robot 140 and transmitted by the control unit 141. The inner circumferential surface image 160 is an image of the sewer pipe 170 to be inspected, and is the sewer pipe whose damage is to be identified.

平面画像生成部206は、平面画像生成部202と同様に、平面画像を生成する。すなわち、平面画像生成部206は、内周面画像160を、内周面画像160における下水管170の天井部分から切り開いて展開して得られる天井平面画像161を生成する。同様に、平面画像生成部206は、内周面画像160における下水管170の底部部分から切り開いて展開して得られる底部平面画像162を生成する。 The planar image generation section 206 generates a planar image similarly to the planar image generation section 202. That is, the planar image generation unit 206 generates a ceiling planar image 161 obtained by cutting and developing the inner peripheral surface image 160 from the ceiling portion of the sewer pipe 170 in the inner peripheral surface image 160. Similarly, the planar image generation unit 206 generates a bottom planar image 162 obtained by cutting open and developing the bottom portion of the sewer pipe 170 in the inner peripheral surface image 160.

つまり、平面画像生成部206は、まず、画像受付部205が受け付けた内周面画像160から輪切り画像を生成する。そして、平面画像生成部206は、輪切り画像から天井平面画像161および底部平面画像162を生成する。なお、輪切り画像は、予め自走式検査ロボット140において生成しておき、画像受付部205は、自走式検査ロボット140により生成された輪切り画像を取得してもよい。 That is, the planar image generation unit 206 first generates a slice image from the inner peripheral surface image 160 received by the image reception unit 205. Then, the plane image generation unit 206 generates a ceiling plane image 161 and a bottom plane image 162 from the sliced images. Note that the sliced image may be generated in advance by the self-propelled inspection robot 140, and the image reception unit 205 may acquire the sliced image generated by the self-propelled inspection robot 140.

損傷特定部207は、天井平面画像161、底部平面画像162および学習済み損傷特定モデルを用いて、下水管170に発生している損傷を検知して特定する際に、下水管170に発生している損傷の種類に応じて、損傷検知のための閾値を変化させて下水管170に発生している損傷を特定する。 The damage identification unit 207 uses the ceiling plane image 161, the bottom plane image 162, and the learned damage identification model to detect and identify damage occurring in the sewer pipe 170. Depending on the type of damage, the threshold value for damage detection is changed to identify damage occurring in the sewer pipe 170.

まず、図4A~図4Cを参照して、閾値の変化について説明する。図4Aは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100において閾値を変化させた場合の物体検知について説明するための図である。損傷特定部207は、天井平面画像161および底部平面画像162において、検出スコアに閾値を設けて損傷の特定を行う。損傷特定部207は、天井平面画像161および底部平面画像162において、物体が存在すると思われる領域をボックスで囲む。そして、このボックスで囲んだ領域に物体が存在する確率を検出スコアとしている(図4A上図)。つまり、検出スコアに閾値を設けることにより、物体の存在確率が低いボックスを排除して、損傷の特定対象から除外できる。 First, changes in the threshold value will be explained with reference to FIGS. 4A to 4C. FIG. 4A is a diagram for explaining object detection when the threshold value is changed in the pipe culvert damage identification device 100 according to the present embodiment. The damage identification unit 207 specifies damage in the ceiling plane image 161 and the bottom plane image 162 by setting a threshold value for the detection score. The damage identification unit 207 encloses a region in the ceiling plane image 161 and the bottom plane image 162 in which an object is thought to exist with a box. The probability that an object exists in the area surrounded by this box is defined as a detection score (upper diagram of FIG. 4A). In other words, by setting a threshold value for the detection score, it is possible to exclude boxes in which the probability of an object being present is low and exclude them from damage identification targets.

例えば、図4A下図に示したように、検出スコアの閾値を上げると検知されるボックスの数は減少する。そのため、見落としを防ぎたい場合には、閾値を下げて検知すれば、存在確率が低いボックスであっても損傷の特定対象となるため、見落としを防げる。一方、あまり重要でない損傷の場合には、閾値を上げて検知すれば、存在確率の低いボックスは損傷の特定対象から除外されるため、検知数が減り、不要な損傷の特定を排除できる。ここで、ボックスとは、バウンディングボックスのことであり、画像において図形(ここでは損傷)を囲うのにぴったりなサイズの長方形の領域のことである。また、検出スコアは、検出される損傷について、AIが示す「このボックスの中の損傷が、指定した損傷である」確率のことである。検出スコア(確率)は、個々のボックスに付加される情報であり、例えば、検出スコアについて、「ある数値以上」という閾値を与えると、画面に表示されるボックス(「表示ボックス」)の数が増減する。 For example, as shown in the lower part of FIG. 4A, increasing the detection score threshold reduces the number of detected boxes. Therefore, if you want to prevent oversights, by lowering the threshold and detecting them, even boxes with a low probability of existence will be targeted for damage identification, thereby preventing oversights. On the other hand, in the case of damage that is not very important, by raising the threshold and detecting it, boxes with a low probability of existence are excluded from damage identification targets, reducing the number of detections and eliminating unnecessary identification of damage. Here, the box refers to a bounding box, which is a rectangular area in an image that is perfectly sized to enclose a figure (in this case, a damage). Furthermore, the detection score is the probability that "the damage in this box is the specified damage" indicated by AI for the detected damage. Detection score (probability) is information added to each box. For example, if a threshold value of ``a certain number or more'' is given for detection score, the number of boxes displayed on the screen (``display boxes'') will increase. Increase or decrease.

図4Bは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100において再現率および適合率を用いた閾値の決定について説明するための図である。411は破損およびクラック、412は浸入水、413は取付管、414はその他をそれぞれ表す。ここで、縦軸が再現率および適合率を表し、横軸が閾値を表す。損傷の種類により、上述した検出スコアの傾向は変化し、その傾向の差を表したのが図4Bに示したそれぞれのグラフになる。そのため、損傷の取り漏らしを少なくしたい、損傷の指定間違いを少なくしたいなどの要求に応じて、閾値を変える。図4Bにおいては、閾値は、0.3としている。例えば、各損傷に対して正解の見落としを少なくしたい(例えば、7割以上としたい)場合、再現率を0.7以上とする検出スコアを閾値とすればよい。つまり、図4Bの場合、破損およびクラック411であれば、0.05、浸入水412であれば0.5、その他414であれば0.3を選択すれば、所望の確率でこれらの損傷が表示される。なお、取付管413については、全域で0.7を超えているため、この場合は、適合率を鑑みて(例えば、95%以上)、損傷の見落としよりも不正解を減らして作業効率を上げるために閾値を高く(例えば、0.6)することができる。 FIG. 4B is a diagram for explaining determination of a threshold value using a recall rate and a precision rate in the pipe culvert damage identification device 100 according to the present embodiment. 411 represents damage and cracks, 412 represents infiltrated water, 413 represents attachment pipes, and 414 represents others. Here, the vertical axis represents the recall rate and the precision rate, and the horizontal axis represents the threshold value. The trends of the detection scores described above change depending on the type of damage, and the graphs shown in FIG. 4B represent the differences in trends. Therefore, the threshold value is changed in response to requests such as wanting to reduce omissions of damage and reducing errors in specifying damage. In FIG. 4B, the threshold value is 0.3. For example, if you want to reduce the chance of missing a correct answer for each damage (for example, to make it 70% or more), a detection score that makes the recall rate 0.7 or more may be used as the threshold. In other words, in the case of FIG. 4B, by selecting 0.05 for damage and cracks 411, 0.5 for infiltrated water 412, and 0.3 for other 414, these damages will occur with the desired probability. Is displayed. In addition, regarding the attachment pipe 413, since it exceeds 0.7 in the entire area, in this case, taking into account the precision rate (for example, 95% or more), it is better to reduce incorrect answers and increase work efficiency than overlooking damage. Therefore, the threshold value can be set high (for example, 0.6).

適合率(Precision)は、AIが出した回答のうち、正解が占める割合のこと。検出スコアが低い場合、回答の中に多数の不正解が含まれるため、適合率は低くなる。検出スコアを高くしていくと、不正解の数が減少するため、適合率は上昇する。ただし、正解を見落とす可能性も増える。再現率(Recall)は、AIが出した回答のうち、正解であるものについて、AIが見つけられなかったものも含むすべての正解に占める割合のこと。AIが出した不正解は無視されるため、検出スコアが0の場合、再現率は100%になる。例えば検出対象が破損及びクラック411の場合、検出スコアが0から離れると、再現率は直ちに低下し、検出スコアが0.1であっても、15%の見落としが発生する可能性がある。 Precision is the percentage of correct answers out of the answers given by AI. When the detection score is low, the precision rate is low because the answers include many incorrect answers. As the detection score increases, the number of incorrect answers decreases, so the precision increases. However, the possibility of missing the correct answer also increases. Recall is the ratio of correct answers given by AI to all correct answers, including answers that the AI could not find. Incorrect answers given by the AI are ignored, so if the detection score is 0, the recall rate is 100%. For example, when the detection target is damage and cracks 411, when the detection score deviates from 0, the recall rate immediately decreases, and even if the detection score is 0.1, there is a possibility that an oversight of 15% will occur.

図4Cは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100が有する閾値テーブルの一例を説明するための図である。閾値テーブル403は、損傷の種類431に関連付けて閾値432を記憶する。損傷の種類431は、破損、クラック、浸入水、取付管の突き出し、木根侵入およびモルタル付着を含む。そして、損傷特定部207は、閾値テーブル403を参照して、損傷のそれぞれについて、閾値を設定する。 FIG. 4C is a diagram for explaining an example of a threshold table included in the pipe damage identification device 100 according to the present embodiment. The threshold value table 403 stores threshold values 432 in association with damage types 431. Damage types 431 include breakage, cracks, infiltrated water, protrusion of attachment pipes, intrusion of tree roots, and mortar adhesion. Then, the damage identifying unit 207 refers to the threshold table 403 and sets a threshold for each damage.

次に、損傷特定部207による損傷の特定について説明する。損傷特定部207は、天井平面画像161、底部平面画像162および学習済み損傷特定モデルを用いて、下水管170に発生している損傷を特定する。損傷特定部207による損傷の特定方法は、例えば、図4Cに示す損傷特定テーブル281を参照して特定する方法がある。なお、損傷特定部207は、天井平面画像161および底部平面画像162が並列に並べられた状態の画像を用いて、下水管170に発生している損傷を特定する。 Next, identification of damage by the damage identification unit 207 will be explained. The damage identification unit 207 identifies damage occurring in the sewer pipe 170 using the ceiling plane image 161, the bottom plane image 162, and the learned damage identification model. A method for identifying damage by the damage identifying unit 207 is, for example, a method of identifying damage by referring to a damage identifying table 281 shown in FIG. 4C. Note that the damage identifying unit 207 identifies damage occurring in the sewer pipe 170 using images in which the ceiling plane image 161 and the bottom plane image 162 are arranged in parallel.

出力部208は、特定された損傷をタブレット端末130などの携帯端末へ出力する。また、作業員は、タブレット端末130のディスプレイに表示された特定結果を参照することにより、下水管170に発生している損傷を認識できる。出力部208は、損傷の種類や進行度合いに応じたアラートを出力してもよい。出力部208は、警告音や振動、光、メッセージ等によるアラートを出力してもよい。 The output unit 208 outputs the identified damage to a mobile terminal such as the tablet terminal 130. Further, the worker can recognize damage occurring in the sewer pipe 170 by referring to the identification results displayed on the display of the tablet terminal 130. The output unit 208 may output an alert depending on the type of damage and the degree of progress. The output unit 208 may output an alert using a warning sound, vibration, light, message, or the like.

図4Dは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100が有する損傷特定テーブル291の一例を説明するための図である。なお、損傷特定テーブル291は、記憶部209に記憶される。損傷特定テーブル291は、損傷の種類431に関連付けて管渠材質442を記憶する。損傷の種類431は、破損、クラック、浸入水、取付管の突き出し、木根侵入およびモルタル付着を含む。 FIG. 4D is a diagram for explaining an example of the damage identification table 291 included in the pipe damage identification device 100 according to this embodiment. Note that the damage identification table 291 is stored in the storage unit 209. The damage identification table 291 stores the pipe material 442 in association with the damage type 431. Damage types 431 include breakage, cracks, infiltrated water, protrusion of attachment pipes, intrusion of tree roots, and mortar adhesion.

管渠材質442は、コンクリートおよび陶器を含む。例えば、管渠材質442が、コンクリートの場合、すなわち、コンクリート管の場合、損傷の種類431にある破損として、内部構造の露出、鉄筋露出および錆汁などを含めてもよい。そして、損傷特定部207は、損傷特定テーブル291を参照して、下水管170に発生している損傷を特定する。損傷特定テーブル291に含まれる損傷の種類431は、発生頻度が高い損傷や見逃すことのできない損傷を含んでいる。このように、予め管渠の材質と発生する損傷との組み合わせを決めておくことにより、管渠の材質から考えて発生し得ない損傷を排除することができるので、効率的な損傷特定を行うことが可能となる。 Drain material 442 includes concrete and ceramic. For example, if the pipe material 442 is concrete, that is, if it is a concrete pipe, the damage types 431 may include exposed internal structure, exposed reinforcing bars, and rust stains. Then, the damage identification unit 207 refers to the damage identification table 291 and identifies the damage occurring in the sewer pipe 170. The damage types 431 included in the damage identification table 291 include damage that occurs frequently and damage that cannot be overlooked. In this way, by determining the combination of the material of the pipe and the damage that will occur in advance, it is possible to eliminate damage that cannot occur considering the material of the pipe, allowing for efficient damage identification. becomes possible.

図4Eは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置による損傷の程度の予想について説明するための図である。図4Aに示したボックスに表示される検出スコアを用いて損傷の重大度、あるいは補修緊急度を予測することができる。例えば、図4に示したボックスにおいて、AIが検出スコアを大きく表示している損傷は、損傷である確率が高いとAIが判断しているものである。このような損傷は、現実的にも損傷である確率は高く、このような損傷は、損傷として重大、あるいは補修のための緊急度が高いと推定できる可能性がある。これとは反対に、検出スコアを低く表示している損傷は、軽度の損傷であるか、または、そもそも損傷ではない(不正解)ものが含まれている可能性が高い。そこで、図4Eの程度予測図405に示したように、検出スコアを用いて、クラス分けを行い、それぞれのクラスで重大度(または補修緊急度)を「大」、「中」、「小」、「不要」などと推定する。なお、検出スコアによるクラス分けは、例えば、0~0.1、0.1~0.5、0.5~0.8、0.8~1.0などのように行う。 FIG. 4E is a diagram for explaining prediction of the degree of damage by the pipe culvert damage identification device according to the present embodiment. The detection score displayed in the box shown in FIG. 4A can be used to predict the severity of damage or the urgency of repair. For example, in the box shown in FIG. 4, the damage for which the AI displays a large detection score is determined by the AI to have a high probability of being a damage. In reality, such damage has a high probability of being damage, and it may be estimated that such damage is serious or requires a high degree of urgency for repair. On the contrary, damage displaying a low detection score is likely to be a minor damage or include damage that is not a damage in the first place (incorrect answer). Therefore, as shown in the degree prediction diagram 405 in FIG. 4E, the detection score is used to classify the severity (or repair urgency) into "high," "medium," and "small." , "unnecessary", etc. Note that the classification based on the detection score is performed, for example, as 0 to 0.1, 0.1 to 0.5, 0.5 to 0.8, 0.8 to 1.0, etc.

図5Aは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100の処理手順を説明するためのフローチャートである。図5Bは、本実施形態に係る管渠損傷特定装置100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5Aおよび図5Bに示したフローチャートは、管渠損傷特定装置100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に示した管渠損傷特定装置100の各機能構成を実現する。 FIG. 5A is a flowchart for explaining the processing procedure of the pipe damage identification device 100 according to the present embodiment. FIG. 5B is another flowchart for explaining the processing procedure of the pipe damage identification device 100 according to this embodiment. The flowcharts shown in FIGS. 5A and 5B are executed by an unillustrated CPU (Central Processing Unit) of the pipe culvert damage identification device 100 using ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory). Each functional configuration of the pipe damage identification device 100 shown in FIG.

図5Aを参照して、ステップS501において、画像取得部201は、機械学習用の画像として、下水管150の内周面画像110を取得する。ステップS503において、平面画像生成部202は、内周面画像110を下水管150の天井部分および底部部分から切り開いて展開した天井平面画像101および底部平面画像102を生成する。ステップS505において、損傷決定部203は、天井平面画像101および底部平面画像102を用いて、下水管150に発生している損傷を決定する。 Referring to FIG. 5A, in step S501, image acquisition unit 201 acquires inner peripheral surface image 110 of sewer pipe 150 as an image for machine learning. In step S503, the planar image generation unit 202 generates a ceiling planar image 101 and a bottom planar image 102, which are developed by cutting out the inner peripheral surface image 110 from the ceiling and bottom portions of the sewer pipe 150. In step S505, the damage determination unit 203 determines damage occurring in the sewer pipe 150 using the ceiling plane image 101 and the bottom plane image 102.

ステップS507において、モデル生成部204は、決定された損傷を識別可能な識別子を付与して、決定された損傷とともに天井平面画像101および底部平面画像102とともに人工知能に入力する。ステップS509において、モデル生成部204は、人工知能による機械学習が終了したか否かを判定する。人工知能による機械学習が終了していないと判定された場合(ステップS509のNO)、モデル生成部204は、人工知能による機械学習を継続させる。人工知能による機械学習が終了したと判定された場合(ステップS509のYES)、管渠損傷特定装置100は、ステップS511へ進む。ステップS511において、モデル生成部204は、学習済み損傷特定モデルを生成する。 In step S507, the model generation unit 204 assigns an identifier to the determined damage and inputs the determined damage together with the ceiling plane image 101 and the bottom plane image 102 to the artificial intelligence. In step S509, the model generation unit 204 determines whether machine learning using artificial intelligence has ended. If it is determined that the machine learning using artificial intelligence has not ended (NO in step S509), the model generation unit 204 continues the machine learning using artificial intelligence. If it is determined that the machine learning by artificial intelligence has ended (YES in step S509), the pipe culvert damage identification device 100 proceeds to step S511. In step S511, the model generation unit 204 generates a learned damage identification model.

図5Bを参照して、ステップS531において、画像受付部205は、下水管170の内周面を撮像した内周面画像160を受け付ける。ステップS533において、平面画像生成部206は、内周面画像160を下水管170の天井部分および底部部分から切り開いて展開した天井平面画像161および底部平面画像162を生成する。ステップS535において、損傷特定部207は、天井平面画像161、底部平面画像162および生成した学習済み損傷特定モデルを用いて、下水管170に発生している損傷を特定する。損傷特定部207は、損傷の種類に応じて、損傷検知のための閾値を変化させながら損傷を特定する。 Referring to FIG. 5B, in step S531, the image receiving unit 205 receives an inner circumferential surface image 160 of the inner circumferential surface of the sewer pipe 170. In step S533, the planar image generation unit 206 generates a ceiling planar image 161 and a bottom planar image 162, which are developed by cutting out the inner peripheral surface image 160 from the ceiling and bottom portions of the sewer pipe 170. In step S535, the damage identification unit 207 identifies damage occurring in the sewer pipe 170 using the ceiling plane image 161, the bottom plane image 162, and the generated learned damage identification model. The damage identification unit 207 identifies damage while changing a threshold value for damage detection depending on the type of damage.

ステップS537において、出力部208は、特定結果を出力する。ステップS539において、管渠損傷特定装置100は、受付した全ての内周面画像160について、損傷の特定が終了しているか否かを判定する。受付した全ての内周面画像160の損傷の特定が終了していないと判定した場合(ステップS539のNO)、管渠損傷特定装置100は、ステップS533へ戻る。受付した全ての内周面画像160の損傷の特定が終了したと判定した場合(ステップS539のYES)、管渠損傷特定装置100は、処理を終了する。 In step S537, the output unit 208 outputs the identification result. In step S539, the pipe culvert damage identification device 100 determines whether damage identification has been completed for all received inner peripheral surface images 160. If it is determined that damage identification for all received internal peripheral surface images 160 has not been completed (NO in step S539), the pipe culvert damage identification device 100 returns to step S533. If it is determined that damage has been identified for all received internal circumferential surface images 160 (YES in step S539), the pipe culvert damage identification device 100 ends the process.

本実施形態によれば、人工知能による機械学習と損傷検知のための閾値とを用いて管渠の損傷の特定を行うので、過剰検知を避けつつ、精度の高い管渠の損傷の特定を行うことができる。また、閾値を適切に設定すれば、損傷の種類に応じて、必要な損傷を的確に特定できる。 According to this embodiment, damage to pipes is identified using machine learning using artificial intelligence and a threshold value for damage detection, so damage to pipes can be identified with high accuracy while avoiding excessive detection. be able to. Further, by appropriately setting the threshold value, it is possible to accurately identify necessary damage depending on the type of damage.

[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 above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. The configuration and details of the present invention can be modified in various ways that can be understood by those skilled in the art within the scope of the present invention. Furthermore, systems or devices that combine the separate features included in each embodiment in any way are also included within 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。
Moreover, 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 supplied to a system or device directly or remotely. Therefore, in order to realize the functions of the present invention on a computer, a program installed on 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, a non-transitory computer readable medium storing at least a program that causes a computer to execute the processing steps included in the embodiments described above is included within the scope of the present invention.

Claims (9)

第1管渠の内周面を撮像した第1内周面画像を取得する画像取得部と、
前記第1内周面画像を、前記第1内周面画像における前記第1管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第1天井平面画像、および、前記第1内周面画像における前記第1管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第1底部平面画像を生成する第1平面画像生成部と、
前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を用いて、前記第1管渠に発生している第1損傷を決定する損傷決定部と、
決定された前記第1損傷を識別可能な識別子を付与して、決定された前記第1損傷とともに前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を人工知能に学習させて、学習済み損傷特定モデルを生成するモデル生成部と、
第2管渠の内周面を撮像した第2内周面画像を受け付ける画像受付部と、
前記第2内周面画像を、前記第2内周面画像における前記第2管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第2天井平面画像、および、前記第2内周面画像における前記第2管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第2底部平面画像を生成する第2平面画像生成部と、
前記第2天井平面画像、前記第2底部平面画像および前記学習済み損傷特定モデルを用いて、前記第2管渠に発生している第2損傷を検知して特定する損傷特定部であって、前記第2管渠に発生している前記第2損傷の種類に応じて、損傷検知のための閾値を変化させて前記第2管渠に発生している前記第2損傷を特定する損傷特定部と、
を備え
前記損傷特定部は、
前記第2損傷が存在すると思われる領域を所定サイズのボックスで囲み、
前記第2損傷の種類に応じて、損傷検知のための前記閾値として、前記ボックスの検出スコアを変化させることにより、前記第2管渠に発生している前記第2損傷の検出率を変化させて、前記第2損傷を検出する検出部をさらに有し、
前記検出部による検出結果に基づいて、前記第2損傷を特定する管渠損傷特定装置。
an image acquisition unit that acquires a first inner circumferential surface image of the inner circumferential surface of the first pipe culvert;
A first ceiling plane image obtained by cutting and developing the first inner circumferential surface image from the ceiling portion of the first pipe culvert in the first inner circumferential surface image; a first planar image generation unit that generates a first bottom planar image obtained by cutting out and expanding the bottom portion of the first culvert;
a damage determination unit that determines first damage occurring in the first pipe culvert using the first ceiling plane image and the first bottom plane image;
Identifying the learned damage by assigning an identifier that can identify the determined first damage and causing artificial intelligence to learn the first ceiling plane image and the first bottom plane image together with the determined first damage. a model generation unit that generates a model;
an image reception unit that receives a second inner circumferential surface image taken of the inner circumferential surface of the second pipe culvert;
a second ceiling plane image obtained by cutting and developing the second inner circumferential surface image from the ceiling portion of the second pipe in the second inner circumferential surface image; a second planar image generation unit that generates a second bottom planar image obtained by cutting out and expanding the bottom portion of the second culvert;
A damage identification unit that detects and identifies second damage occurring in the second pipe culvert using the second ceiling plane image, the second bottom plane image, and the learned damage identification model, a damage identification unit that identifies the second damage occurring in the second pipe culvert by changing a threshold value for damage detection according to the type of the second damage occurring in the second pipe culvert; and,
Equipped with
The damage identification section includes:
enclosing a region where the second damage is believed to exist in a box of a predetermined size;
The detection rate of the second damage occurring in the second pipe is changed by changing the detection score of the box as the threshold for damage detection according to the type of the second damage. further comprising a detection unit that detects the second damage,
A pipe damage identification device that identifies the second damage based on a detection result by the detection unit .
前記モデル生成部は、前記第1天井平面画像と前記第1底部平面画像とを、前記天井部分および前記底部部分が対応するように並べた画像を用いて、前記学習済み損傷特定モデルを生成する請求項に記載の管渠損傷特定装置。 The model generation unit generates the learned damage identification model using an image in which the first ceiling plane image and the first bottom plane image are arranged so that the ceiling part and the bottom part correspond to each other. The pipe damage identification device according to claim 1 . 前記損傷特定部は、前記第2天井平面画像と前記第2底部平面画像とを、前記天井部分および前記底部部分が対応するように並べた画像、および、前記学習済み損傷特定モデルを用いて、前記第2管渠に発生している前記第2損傷を特定する請求項1または2に記載の管渠損傷特定装置。 The damage identification unit uses an image in which the second ceiling plane image and the second bottom plane image are arranged so that the ceiling part and the bottom part correspond to each other, and the learned damage identification model, The pipe culvert damage identification device according to claim 1 or 2, which identifies the second damage occurring in the second pipe culvert. 前記第1管渠および前記第2管渠は、下水管である請求項1~のいずれか1項に記載の管渠損傷特定装置。 The pipe damage identification device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the first pipe and the second pipe are sewer pipes. 前記損傷決定部は、Faster R-CNNを用いて前記第1管渠に発生している前記第1損傷を決定する請求項1~のいずれか1項に記載の管渠損傷特定装置。 The pipe culvert damage identifying device according to claim 1, wherein the damage determination unit determines the first damage occurring in the first pipe culvert using Faster R-CNN. 前記モデル生成部は、水増しデータとして、左右反転を用いて前記学習済み損傷特定モデルを生成する請求項1~のいずれか1項に記載の管渠損傷特定装置。 The pipe damage identification device according to any one of claims 1 to 5, wherein the model generation unit generates the learned damage identification model using left-right reversal as padded data. 前記モデル生成部は、転移学習を用いて前記学習済み損傷特定モデルを生成する請求項1~のいずれか1項に記載の管渠損傷特定装置。 The pipe damage identification device according to any one of claims 1 to 6, wherein the model generation unit generates the learned damage identification model using transfer learning. 第1管渠の内周面を撮像した第1内周面画像を取得する画像取得ステップと、
前記第1内周面画像を、前記第1内周面画像における前記第1管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第1天井平面画像、および、前記第1内周面画像における前記第1管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第1底部平面画像を生成する第1平面画像生成ステップと、
前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を用いて、前記第1管渠に発生している第1損傷を決定する損傷決定ステップと、
決定された前記第1損傷を識別可能な識別子を付与して、決定された前記第1損傷とともに前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を人工知能に学習させて、学習済み損傷特定モデルを生成するモデル生成ステップと、
第2管渠の内周面を撮像した第2内周面画像を受け付ける画像受付ステップと、
前記第2内周面画像を、前記第2内周面画像における前記第2管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第2天井平面画像、および、前記第2内周面画像における前記第2管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第2底部平面画像を生成する第2平面画像生成ステップと、
前記第2天井平面画像、前記第2底部平面画像および前記学習済み損傷特定モデルを用いて、前記第2管渠に発生している第2損傷を検知して特定する際に、前記第2管渠に発生している前記第2損傷の種類に応じて、損傷検知のための閾値を変化させて前記第2管渠に発生している前記第2損傷を特定する損傷特定ステップと、
を含み、
前記損傷特定ステップにおいて、
前記第2損傷が存在すると思われる領域を所定サイズのボックスで囲み、
前記第2損傷の種類に応じて、損傷検知のための前記閾値として、前記ボックスの検出スコアを変化させることにより、前記第2管渠に発生している前記第2損傷の検出率を変化させて、前記第2損傷を検出する検出ステップをさらに含み、
前記検出ステップにおける検出結果に基づいて、前記第2損傷を特定する管渠損傷特定方法。
an image acquisition step of acquiring a first inner circumferential surface image of the inner circumferential surface of the first pipe culvert;
A first ceiling plane image obtained by cutting and developing the first inner circumferential surface image from the ceiling portion of the first pipe culvert in the first inner circumferential surface image; a first planar image generation step of generating a first bottom planar image obtained by cutting out and expanding the bottom portion of the first culvert;
a damage determination step of determining first damage occurring in the first culvert using the first ceiling plane image and the first bottom plane image;
Identifying the learned damage by assigning an identifier that can identify the determined first damage and causing artificial intelligence to learn the first ceiling plane image and the first bottom plane image together with the determined first damage. a model generation step for generating a model;
an image reception step of receiving a second inner circumferential surface image taken of the inner circumferential surface of the second pipe;
a second ceiling plane image obtained by cutting and developing the second inner circumferential surface image from the ceiling portion of the second pipe in the second inner circumferential surface image; a second planar image generation step of generating a second bottom planar image obtained by cutting open and expanding the bottom portion of the second culvert;
When detecting and identifying second damage occurring in the second pipe using the second ceiling plane image, the second bottom plane image, and the learned damage identification model, the second pipe a damage identifying step of identifying the second damage occurring in the second pipe by changing a threshold for damage detection according to the type of the second damage occurring in the second pipe;
including;
In the damage identification step,
enclosing a region where the second damage is believed to exist in a box of a predetermined size;
The detection rate of the second damage occurring in the second pipe is changed by changing the detection score of the box as the threshold for damage detection according to the type of the second damage. further comprising a detection step of detecting the second damage,
A pipe culvert damage identification method that identifies the second damage based on the detection result in the detection step .
第1管渠の内周面を撮像した第1内周面画像を取得する画像取得ステップと、
前記第1内周面画像を、前記第1内周面画像における前記第1管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第1天井平面画像、および、前記第1内周面画像における前記第1管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第1底部平面画像を生成する第1平面画像生成ステップと、
前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を用いて、前記第1管渠に発生している第1損傷を決定する損傷決定ステップと、
決定された前記第1損傷を識別可能な識別子を付与して、決定された前記第1損傷とともに前記第1天井平面画像および前記第1底部平面画像を人工知能に学習させて、学習済み損傷特定モデルを生成するモデル生成ステップと、
第2管渠の内周面を撮像した第2内周面画像を受け付ける画像受付ステップと、
前記第2内周面画像を、前記第2内周面画像における前記第2管渠の天井部分から切り開いて展開して得られる第2天井平面画像、および、前記第2内周面画像における前記第2管渠の底部部分から切り開いて展開して得られる第2底部平面画像を生成する第2平面画像生成ステップと、
前記第2天井平面画像、前記第2底部平面画像および前記学習済み損傷特定モデルを用いて、前記第2管渠に発生している第2損傷を検知して特定する際に、前記第2管渠に発生している前記第2損傷の種類に応じて、損傷検知のための閾値を変化させて前記第2管渠に発生している前記第2損傷を特定する損傷特定ステップと、
をコンピュータに実行させ
前記損傷特定ステップにおいて、
前記第2損傷が存在すると思われる領域を所定サイズのボックスで囲み、
前記第2損傷の種類に応じて、損傷検知のための前記閾値として、前記ボックスの検出スコアを変化させることにより、前記第2管渠に発生している前記第2損傷の検出率を変化させて、前記第2損傷を検出する検出ステップをさらに含み、
前記検出ステップにおける検出結果に基づいて、前記第2損傷を特定する管渠損傷特定プログラム。
an image acquisition step of acquiring a first inner circumferential surface image of the inner circumferential surface of the first pipe culvert;
A first ceiling plane image obtained by cutting and developing the first inner circumferential surface image from the ceiling portion of the first pipe culvert in the first inner circumferential surface image; a first planar image generation step of generating a first bottom planar image obtained by cutting out and expanding the bottom portion of the first culvert;
a damage determination step of determining first damage occurring in the first culvert using the first ceiling plane image and the first bottom plane image;
Identifying the learned damage by assigning an identifier that can identify the determined first damage and causing artificial intelligence to learn the first ceiling plane image and the first bottom plane image together with the determined first damage. a model generation step for generating a model;
an image reception step of receiving a second inner circumferential surface image taken of the inner circumferential surface of the second pipe;
a second ceiling plane image obtained by cutting and developing the second inner circumferential surface image from the ceiling portion of the second pipe in the second inner circumferential surface image; a second planar image generation step of generating a second bottom planar image obtained by cutting open and expanding the bottom portion of the second culvert;
When detecting and identifying second damage occurring in the second pipe using the second ceiling plane image, the second bottom plane image, and the learned damage identification model, the second pipe a damage identification step of identifying the second damage occurring in the second pipe by changing a threshold value for damage detection according to the type of the second damage occurring in the second pipe;
make the computer run
In the damage identification step,
enclosing a region where the second damage is believed to exist in a box of a predetermined size;
The detection rate of the second damage occurring in the second pipe is changed by changing the detection score of the box as the threshold for damage detection according to the type of the second damage. further comprising a detection step of detecting the second damage,
A pipe damage identification program that identifies the second damage based on the detection result in the detection step .
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