橋梁檢測輔助工具精進之研究(2/2)-建立橋梁多時期劣化比對技術

簡介

本研究目標為針對高聳且重要之橋梁(包括跨海、跨河或跨山谷橋梁、特殊橋梁及重點監測橋梁)進行長時期監測，藉由無人機近距離飛行拍攝高解析度影像(0.2～0.3mm)，並透過AI 技術自動偵測各式劣化樣態，尤其是細微之混凝土裂縫，再將偵測成果映射至仿真橋梁3D 模型中，以達成劣化區位之三維定位，進而協助結構裂縫研判及自動評估構件劣化狀態(DERU)，整體而言係建立數位孿生智慧橋梁監測與管理之檢測資料。
為達成上述目標，本研究延續自主研發橋梁檢測專用無人機，可於橋梁下方無GNSS訊號環境中，依預設航線進行高精度自主飛行，並搭載Sony高畫素數位相機進行近距離拍攝，以取得高解析影像用於偵測細微之混凝土裂縫。本研究經實際示範案例測試，能夠依預先規劃之高密度航線進行飛行拍攝，尤其是在可透過精準定位，於接近3公尺距離下拍攝橋梁表面細微裂縫方面。
相較於其他尚未建立橋梁3D模型，且無法將裂縫資訊套疊於橋梁3D模型之檢測方案，本研究所提出之數位孿生橋梁檢測方式，可有效協助結構性與非結構性裂縫之判識；並透過本研究所開發之劣化區變化分析技術，進一步提供各類劣化樣態之長期追蹤與惡化趨勢判斷。此外本研究所提出之無人機智慧橋梁檢測程序可拆分為多個模組，包括無人機技術、AI影像劣化辨識技術、3D建模數位孿生技術及AI-IBBIS系統等，並可依實際需求進行彈性拆解或組合，應用於不同作業模式之橋梁檢測。亦即本研究所開發之技術係以最高規格為設計出發點，於實際落地應用時，可視情況進行簡化或重組，以達成簡易、快速且具實用性之橋梁檢測應用。

more...

目次

目 錄
目 錄 III
圖 目 錄 IV
表 目 錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究內容 4
第二章 文獻蒐集與分析 7
2.1 國內橋梁檢測相關研究 7
2.2 國外深度學習文獻摘述 10
2.3 國內外檢測手臂、檢測機器人之發展與應用情況 27
第三章 方法及進行步驟 39
3.1 建立多時期影像橋梁構件劣化偵測之標準作業程序 39
3.2 建立多時期橋梁構件幾何變形比對分析工具 41
3.3 精進橋檢影像分析軟體功能及操作介面 44
3.4 持續精進AI影像缺失辨識模式功能 44
3.5 撰寫操作指引及辦理教育訓練 54
3.6 辦理示範驗證案例 55
第四章 研究成果說明 63
4.1 建立多時期影像橋梁構件劣化偵測之標準作業程序成果 63
4.2 建立多時期橋梁構件幾何變形比對分析工具成果 67
4.3 精進橋檢影像分析軟體功能及操作介面成果 70
4.4 持續精進AI影像缺失辨識模式功能成果 74
4.5 完成系統操作指引及辦理教育訓練 83
4.6 完成示範驗證案例 85
第五章 結論與建議 117
5.1 結論 117
5.2 建議 118
參考文獻 121
附件一、期中報告審查意見處理情形表 127
附件二、期末報告審查意見處理情形表 139
附件三、橋檢影像分析模式操作手冊及指引 153