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ドローンで橋の空撮にチャレンジ! AIシステム開発プロジェクトに潜入してみた!

ドローンで橋の空撮にチャレンジ! AIシステム開発プロジェクトに潜入してみた!

システム開発プロジェクトレポート③~AI・ドローンを活用したコンクリート構造物損傷箇所の検出

日本システムウエア株式会社

2020.1.22
プロジェクト 

このプロジェクトでは、ドローンとAIを活用することで構造物のひび割れや損傷箇所を発見する点検支援システムの構築を目指しています。

今回は、構造物のひび割れや損傷個所を撮影するドローン空撮にirodoru編集部も同行しました。

空撮のメンバーはドローン操縦士の中村さん、王さん、日本システムウエア株式会社の野村さん、石川さん、秋山さん。当日は晴天。まさにドローン日和でした。

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許可がなかなか下りなかったドローン空撮

今日を無事迎えられてよかったと、石川さんが現地に向かう途中お話しくださいました。
「ドローンは勝手に飛ばして良いものではありません。土地所有者や自治体、警察など
関係各所への事前に計画、内容の伝達が必要です。当然、計画書を作成し提出した上で許可、不許可を判断していただく流れになります。晴れたから撮影に行こう!というわけにはいきません。今回は幸いにも許可が下り、天気にも恵まれ予定通りの日時で実施することができ、ホッとしました。」

早速ドローンで対岸へ!

今回のミッションは2つです。
①橋全体を撮影し、橋の3Dモデルを作成
②橋の損傷個所を撮影し、AI学習用の教師データの収集

開始は朝9時。橋全体の撮影をする前に、まずは試しにドローンを飛ばして対岸の木の高さを測る中村さん。

撮影は下の写真のドローンで行いました。

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この日は対岸の木に巻き込まれないような高度設定を行い飛ばすことになりました。動画で見ると、かなりの高度を保って飛ばしていることがわかります。ドローンが上昇するにつれ音もほとんど聞こえなくなり、目で追っていても点にしか見えず、ドローンが飛んでいるかどうかは判別できなくなりました。

ドローンには、揺れても水平位置に戻し、ほとんどブレのない画像や映像を撮ることができるスタビライザーカメラというジャイロセンサーやモーターがついたカメラが搭載されています。お陰で少し風があったこの日も、ブレていない鮮明な写真が撮れました。

木などの障害物の高さを確認したあとは、3Dモデルを作成するため、橋の左右を数回往復します。

ドローンは写真のような画面付きのコントローラで操作します。

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画面に表示された地図上にコースを線引きすると、ドローンはその線に沿って自動で飛行し、離着陸の際のみプロの操縦士による操作を行います。

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約1000mの橋を自転車程度のスピードで飛行させるため20分程度で左右往復の撮影が完了。まさにあっという間でした!

撮った写真ですぐに3Dモデリング

ドローンで橋全体の写真を撮影後、すぐに持ってきたPCに写真データを取り込み、3Dモデルを作ります。野外での作業は、ドローンの収納用の箱を机にしたり、電源もポータブルバッテリーを持ち込んだりと大変でしたが、どんなモデルができるのかドキドキわくわくしながらデータをシステムに読み込ませます。

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こちらがその場で作った橋の3Dモデル。

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真横や斜めから撮影した写真でここまで再現!

3Dモデルを作ると、図面と併用して正確に損傷個所を記録、報告することができるようになります。

AIモデルを作るため、橋のひびや錆を撮影

このプロジェクトでは橋のコンクリート部分や鋼部分の写真を読み込むとひびや錆を判別するAIのモデルを作っています。
学習すればするほど精度が高くなるAIのための「教師データ」を撮影することも今日のミッションの1つです。
通常、橋脚部分を点検する際は橋の上からロボットアームで点検員を下ろし、目視やハンマーで叩いた音を聞いて状態を確認しているそうです。しかしそれには、ロボットアームのレンタル費、橋の上の交通規制をする手間暇、点検員の人件費だけでなく場合によっては足場の据え付けなど、膨大な費用と時間が掛かってしまいます。
まずはドローンで撮影した写真で3Dモデルを作成し、目視に代わって、撮影した写真をAIで判別することができれば、点検にかかる費用と時間の削減が期待されます。

そもそも橋のひびや錆といってもピンと来ないと思いますので、スタッフでイメージ写真を撮影してみました。

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コンクリートのひび割れ。

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鉄部分の錆。

撮影は先ほどより一回り大きなドローンを使用し、橋の脚の部分に近づき撮影。

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成人男性の手と比べてもこの大きさ!
近くを飛んでいるとかなり大きな飛行音がしますが、飛んでいってしまうと、どこにいるのかほとんどわからなくなります。
複雑な経路かつGPSが届かない橋の下では、操縦士さんによる繊細なコントロールが必要となります。ドローンを橋脚に近づけて、写真を撮ります。

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数百枚の写真を撮影し、無事ミッションを終え、一同ひと安心。最後に関係各所に終了報告をして、空撮は終了しました。

次回はプロジェクト完結レポートをお送りします。

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この事業は競輪の補助を受けています。

#AI#ドローン#ビッグデータ#建築

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