論文の概要: Shower-Aware Dual-Stream Voxel Networks for Structural Defect Detection in Cosmic-Ray Muon Tomography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.03741v1
• Date: Sat, 04 Apr 2026 14:04:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-07 15:49:18.746459
• Title: Shower-Aware Dual-Stream Voxel Networks for Structural Defect Detection in Cosmic-Ray Muon Tomography
• Title（参考訳）: 宇宙線ミューオントモグラフィーにおける構造欠陥検出のためのShower-Aware Dual-Stream Voxel Networks
• Abstract要約: 鉄筋コンクリート中の構造欠陥のボクセルレベルセグメンテーションのための3次元畳み込み構造であるSA-DSVNを提案する。 散乱キネマティクス (9チャンネル) と二次電磁シャワー (40チャンネル) を, クロスアテンションにより融合した独立エンコーダストリームにより処理する。 60の独立にシミュレーションされた検証ボリュームでは、このモデルは96.3%のボクセル精度、欠陥ごとのDiceスコア0.59-0.81、ボリュームあたり10msの推論で100%のボリュームレベルの検出感度を達成している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8929279518915862
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present SA-DSVN, a 3D convolutional architecture for voxel-level segmentation of structural defects in reinforced concrete using cosmic-ray muon tomography. Unlike conventional reconstruction methods (POCA, MLSD) that rely solely on muon scattering angles, our approach jointly processes scattering kinematics (9 channels) and secondary electromagnetic shower multiplicities (40 channels) through independent encoder streams fused via cross-attention. Training data were generated using Vega, a cloud-native Geant4 simulation framework, producing 4.5 million muon events across 900 volumes containing four defect types - honeycombing, shear fracture, corrosion voids, and delamination - embedded within a dense 7x7 rebar cage. A five-variant ablation study demonstrates that the shower multiplicity stream alone accounts for the majority of discriminative power, raising defect-mean Dice from 0.535 (scattering only) to 0.685 (shower only). On 60 independently simulated validation volumes, the model achieves 96.3% voxel accuracy, per-defect Dice scores of 0.59-0.81, and 100% volume-level detection sensitivity at 10 ms inference per volume. These results establish secondary shower multiplicity as a previously unexploited but highly effective feature for learned muon tomographic reconstruction.
• Abstract（参考訳）: 宇宙線モオントモグラフィーによる鉄筋コンクリート中のボクセルレベルの構造欠陥の分断のための3次元畳み込み構造であるSA-DSVNについて述べる。 ミューオン散乱角のみに依存する従来の再建法 (POCA, MLSD) とは異なり, 本手法は, クロスアテンションにより融合した独立エンコーダストリームを介して, 散乱キネマティクス (9チャネル) と二次電磁シャワー多重度 (40チャンネル) を共同処理する。 トレーニングデータは、クラウドネイティブなGeant4シミュレーションフレームワークであるVegaを使って生成され、900巻にわたって450万回のミューオンイベントを生成した。 5種類のアブレーションによる研究では、シャワーの多重度だけで差別力の大半を占めており、欠陥平均のDiceは0.535から0.685に上昇している。 60の独立にシミュレーションされた検証ボリュームでは、このモデルは96.3%のボクセル精度、欠陥ごとのDiceスコア0.59-0.81、ボリュームあたり10msの推論で100%のボリュームレベルの検出感度を達成している。 以上の結果から,2次シャワー多重度はムーントモグラフィーの再建に有用であると考えられた。

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