論文の概要: Image-Guided Pavement Defect Recognition in GPR Data with novel 3D Deep Learning Architecture
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.19177v1
- Date: Wed, 19 Aug 2026 17:53:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-20 20:13:55.485328
- Title: Image-Guided Pavement Defect Recognition in GPR Data with novel 3D Deep Learning Architecture
- Title(参考訳): 新しい3次元ディープラーニングアーキテクチャを用いたGPRデータにおける画像誘導舗装欠陥認識
- Abstract要約: 地中貫入レーダ(GPR)は、土木・輸送工学における地中探査のための非破壊検知技術として広く採用されている。
舗装条件評価の可能性にもかかわらず、自動検査におけるGPRの大規模適用には2つの重要な課題がある。
本研究では,RGB画像と3次元GPRスキャンを統合し,注釈付き3次元GPRデータセットを生成する費用効率の高いデータ準備パイプラインを提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 2.3733619739985232
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Ground Penetrating Radar (GPR) is a widely adopted non-destructive sensing technology for subsurface inspection in civil and transportation engineering. Despite its potential for pavement condition assessment, the large-scale application of GPR in automated inspection has two key challenges: the scarcity of annotated real-world datasets and the lack of deep learning models designed for the unique characteristics of 3-Dimensional (3D) GPR data. This study addresses these limitations by firstly introducing a cost-effective data preparation pipeline that integrates orthomosaic Red Green Blue (RGB) imagery with 3D GPR scans to generate annotated 3D GPR datasets. The proposed method uses the aligned segments of RGB and GPR data, using pavement surface images as a reference to transfer labels of surface-visible defects to corresponding GPR segments, enabling efficient large-scale annotation in a real-world dataset collected on a highway section under operation. In addition to the dataset contribution, we propose a specialised 3D Convolutional Neural Network (CNN) architecture incorporating residual connections, mixed convolutional kernel sizes, and both depthwise and channelwise attention mechanisms to enhance feature representation and defect classification. The model is evaluated on binary classification tasks for detecting patch and crack defects in pavement structures. Experimental results demonstrate that the proposed network outperforms baseline architectures across multiple evaluation metrics. Ablation studies further confirm the effectiveness of the designed architectural components. This work contributes a scalable and practical method for real-world dataset generation, along with a novel deep learning framework.
- Abstract(参考訳): 地中貫入レーダ(GPR)は、土木・輸送工学における地中探査のための非破壊検知技術として広く採用されている。
舗装条件評価の可能性にもかかわらず、自動検査におけるGPRの大規模適用には、注釈付き現実世界データセットの不足と、3次元(3D)GPRデータのユニークな特性のために設計されたディープラーニングモデルの欠如という、2つの大きな課題がある。
本研究は,まず,3次元GPRスキャンとオルソモザイク・レッド・グリーン・ブルー(RGB)画像を統合し,注釈付き3次元GPRデータセットを生成するコスト効率の良いデータ準備パイプラインを導入することで,これらの制約に対処する。
提案手法はRGBおよびGPRデータの整列セグメントを用いて,舗装面の画像を対応するGPRセグメントへの表面視認性欠陥の転送ラベルの参照として使用し,動作中の高速道路区間で収集した実世界のデータセットにおいて,効率的な大規模アノテーションを実現する。
データセットのコントリビューションに加えて、残差接続、混合畳み込みカーネルサイズ、および特徴表現と欠陥分類を強化するための深度的およびチャネル的注意機構を組み込んだ3次元畳み込みニューラルネットワーク(CNN)アーキテクチャを提案する。
本モデルは,舗装構造物のパッチ欠陥と亀裂欠陥を検出するための二分分類タスクに基づいて評価する。
実験の結果,提案するネットワークは,複数の評価指標のベースラインアーキテクチャよりも優れていた。
アブレーション研究は、設計されたアーキテクチャコンポーネントの有効性をさらに確認する。
この研究は、新しいディープラーニングフレームワークとともに、現実世界のデータセット生成のためのスケーラブルで実用的な方法に貢献している。
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