Detection of precursory changes of road structure damages using vision and vibration data of vehicles

道路舗装表面に現れる変状には，土砂崩れや大規模な沈下の前兆となる危険なひび割れや，事故を誘発する大きなポットホールの発生に至るものがある．重大な道路構造物被害につながるこれらの危険な変状を早期に捉える仕組みが求められる．車内設置された汎用カメラの画像を収集して広域のひび割れを効率的に抽出する取り組みはあるものの，道路網に無数に存在するひび割れを網羅的に検出しても意味を無さない．そこで，車載一般カメラの動画像に対する精緻な画像処理と，車両動揺データ分析を活用した2段階の位置推定技術に基づいて，災害前後や平時のひび割れ変化量，つまり差分を算出し，重大な道路構造物被害の前兆となり得る進行性のある変状を抽出する．地震や大雨等の災害時には危険な兆候を迅速に把握し，平時には進行性をもつ変状を効率的に捉えることで，二次災害の軽減や効率的な予防保全に資するものである．令和4年度は，１）GPSに依存しない車両位置情報推定方法の精度の明確化,および２）ひび割れ特徴量の評価に取り組んだ．１）研究代表者らは車両応答の逆解析によりタイヤ位置における路面縦断形状を正確に推定する手法を開発している．昨年度は，実験データに適用することでその精度を明確にした．更に，GPS情報と，路面縦断形状に基づいて推定した速度を，データ同化手法により統合し走行軌跡を正確に推定した．路面縦断形状に基づいて推定した速度を利用することでGPS信号の無い区間においても，GPS信号がある区間と同様に車両位置を正確に推定できることを示した．２）特徴点抽出のアルゴリズムの改善等により位置合わせ精度を向上するとともに，ひび割れレベルでの位置合わせをしなくとも経時変化を評価可能なように，様々なひび割れ評価指標（ひび割れ率，ひび割れのアスペクト比，交点数等）を自動算出し，統計量の観点から経時変化を評価する方法を開発した．

道路舗装表面に現れる変状には，土砂崩れや大規模な沈下の前兆となる危険なひび割れや，事故を誘発する大きなポットホールの発生に至るものがある．重大な道路構造物被害につながるこれらの危険な変状を早期に捉える仕組みが求められる．車内設置された汎用カメラの画像を収集して広域のひび割れを効率的に抽出する取り組みはあるものの，道路網に無数に存在するひび割れを網羅的に検出しても意味を無さない．そこで，車載一般カメラの動画像に対する精緻な画像処理と，車両動揺データ分析を活用した2段階の位置推定技術に基づいて，災害前後や平時のひび割れ変化量，つまり差分を算出し，重大な道路構造物被害の前兆となり得る進行性のある変状を抽出する．地震や大雨等の災害時には危険な兆候を迅速に把握し，平時には進行性をもつ変状を効率的に捉えることで，二次災害の軽減や効率的な予防保全に資するものである．令和4年度は，１）GPSに依存しない車両位置情報推定方法の精度の明確化,および２）ひび割れ特徴量の評価に取り組んだ．１）研究代表者らは車両応答の逆解析によりタイヤ位置における路面縦断形状を正確に推定する手法を開発している．昨年度は，実験データに適用することでその精度を明確にした．更に，GPS情報と，路面縦断形状に基づいて推定した速度を，データ同化手法により統合し走行軌跡を正確に推定した．路面縦断形状に基づいて推定した速度を利用することでGPS信号の無い区間においても，GPS信号がある区間と同様に車両位置を正確に推定できることを示した．２）特徴点抽出のアルゴリズムの改善等により位置合わせ精度を向上するとともに，ひび割れレベルでの位置合わせをしなくとも経時変化を評価可能なように，様々なひび割れ評価指標（ひび割れ率，ひび割れのアスペクト比，交点数等）を自動算出し，統計量の観点から経時変化を評価する方法を開発した．