초록 ▼

연구개요
1차 연도에는 연구과제 진행에 기반이 되는 Ground Penetrating Radar (GPR) 장비 구축, 데이터 구축 및 객체탐지 알고리즘 연구를 주 과업으로 진행되었다. 2차연도에 Tensorflow 기반의 객체탐지 알고리즘인 EfficientDet, SSD ResNet 및 Faster R-CNN ResNet를 사용하여 GPR B-scan 이미지에서 지중구조물 (공동 모형, 흄관, 주름관, H 형강 등)을 탐지를 하는 모델을 훈련하였다. 또한, 모델의 개선을 위해서 데이터의 양을 늘리는 것이 중요하였기 때문에

연구개요
1차 연도에는 연구과제 진행에 기반이 되는 Ground Penetrating Radar (GPR) 장비 구축, 데이터 구축 및 객체탐지 알고리즘 연구를 주 과업으로 진행되었다. 2차연도에 Tensorflow 기반의 객체탐지 알고리즘인 EfficientDet, SSD ResNet 및 Faster R-CNN ResNet를 사용하여 GPR B-scan 이미지에서 지중구조물 (공동 모형, 흄관, 주름관, H 형강 등)을 탐지를 하는 모델을 훈련하였다. 또한, 모델의 개선을 위해서 데이터의 양을 늘리는 것이 중요하였기 때문에, 데이터 증강 (Data augmentation) 기법의 적용과 새로운 테스트베드에 대한 데이터를 확보하였다. 3차연도에는 직접 테스트베드를 설계 및 구축하였고, 제작한 테스트베드에서 확보한 새로운 데이터를 훈련된 모델을 통해서 현장 적용성 검증을 시도하였다.
훈련된 객체 탐지 모델들은 IoU (Intersection over Union) 성능 지표를 기준으로 충분한 성능을 보여주었다. 데이터 증강기법을 활용하여 더 많은 데이터를 구축하여 모델을 업데이트하였을 때는 IoU 값이 더욱 개선된 것을 확인하였다.

연구 목표대비 연구결과
본 연구를 통해 달성한 연구성과는 세 가지로 정리할 수 있다. ① 인공지능 모델의 훈련이 가능하도록 GPR 장비 및 테스트베드 구축과 다량의 GPR 데이터를 확보, ② GPR B-scan 데이터로부터 지중구조물을 탐지할 수 있는 인공지능 모델의 개발, ③ 데이터 증강 기법을 활용한 인공지능 모델의 성능 개선이다.
1 및 2차 연구보고서에서 변경된 연구목표는 ① GPR 데이터 구축, ② 인공지능 모델 개발 및 개선, ③ 지중구조물 객체 탐지 모듈 개발이었다. 연구 목표 ①은 국내의 건설되어있는 테스트베드와 직접 설계 및 구축한 테스트베드에서 GPR 실험을 통하여 달성하였다. 데이터 확보 후, Tensorflow 기반의 알고리즘을 활용하여 지중구조물 탐지를 할 수 있는 인공지능 모델을 만들었다. 더욱이, 데이터 증강 기법을 사용하여 모델들을 개선하였다. 이처럼 연구목표 ① 및 ②는 달성할 수 있었지만, 현장에서 바로 적용 가능한 객체 탐지 모듈을 개발하는 목표는 모듈 개발의 소요되는 시간 및 모델의 성능 부족으로 100 % 달성도를 이루기는 어려웠다.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구과제를 통해 GPR 데이터를 입력하면 지중구조믈의 객체를 탐지할 수 있는 인공지능 모델을 개발하였다. 연구자들은 GPR 데이터를 활용하여 지중에 있는 다양한 객체를 탐지하는 인공지능 모델을 개발하였다. 이 모델은 지하 구조물, 특히 공동, PVC 관, 흄관 등을 자동으로 탐지할 수 있어 지중구조물 탐지 분야에서의 활용성이 높습니다. 특히나 데이터 증강 기법을 활용하여 인공지능 모델의 성능을 개선하는 데에 성공하였다. 그로인해 적은 노동비용으로 성능을 개선할 수 있다는 장점을 확인하였다. 또한, 연구원들이 참여하여 직접 설계 및 조성한 테스트베드를 활용한다면 추후 연구에서도 데이터를 지속적으로 확보할 수 있을 것으로 예상되었다. 이러한 노력을 통해 인공지능 모델의 성능을 추후에 개선할 수 있다고 판단되었다.
결과적으로, 이번 연구에서는 지중구조물 탐지 분야에서의 인공지능 모델 개발에 성공하였습니다. 더불어, 현재 개발된 모델은 지중구조물 탐지 모듈 개발의 토대가 되어 추후 연구에서도 긍정적인 영향을 줄 것으로 예상됩니다. 이러한 연구 결과는 지하 구조물 탐지 분야에서의 실용적인 응용 가능성을 가지고 있으며, 관련 연구자들의 관심을 끌고 있습니다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구개발의 목적 ... 4
• 1.2 연구개발의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2.1. 1차 연도 ... 4
• 2.2. 2차 연도 ... 6
• 2.3. 3차 연도 ... 8
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 10
• 3.1. 정성적 연구개발성과 ... 10
• 3.2. 목표달성수준 ... 15
• 3.3. 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 17
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 26