２０２３－９－１２
株式会社東芝
東芝デジタルソリューションズ株式会社

高速道路の保全と長期稼働に貢献する路面変状検知AIを開発し、
重大事故につながる危険のある路面の穴のリアルタイム検知を実証
～多様な変状の検知や異なる道路への導入を容易にするAIにより、
高速道路の日常点検の迅速化・高度化を推進～

概要
　株式会社東芝（本社：東京都港区、代表執行役社長 CEO：島田 太郎、以下 東芝）と東芝デジタルソリューションズ株式会社（本社：神奈川県川崎市、取締役社長：岡田 俊輔、以下 東芝デジタルソリューションズ）は、高速道路において重大事故につながる可能性のある路面の穴（以下、ポットホール（図1））を、リアルタイムかつ高精度に検知する路面変状検知AIを開発し、中日本高速道路株式会社（本社：愛知県名古屋市、代表取締役社長CEO　小室 俊二、以下 NEXCO中日本）と共同で進める高速道路の日常点検の高度化に向けた実証実験において、本AI技術の有効性を検証しました。これにより、本AIを活用したポットホール検知システムの実用化に目途が立ちました。
　東芝と東芝デジタルソリューションズが開発した路面変状検知AIは、世界で初めて(*1)ポットホールの検知において弱教師学習の手法を適用し、変状の有無を選別して学習するだけで画像内の変状位置を推定します。弱教師学習を用いることで、画像1枚あたりの教示作業時間を従来と比較して約1分40秒から約1秒と、約1/100に短縮することができ（図4）、導入時の作業負荷を抑えるとともに、容易に異なる道路で本AIを導入することができるようになります。
　今般、NEXCO中日本との共同実証実験では、NEXCO中日本の車両に搭載したカメラで収集した画像に本AIを適用し、高速道路の走行中にリアルタイムにポットホールを高精度に検知する技術の有効性を検証しました。本AIは、高速道路の日常点検の自動化・省力化に加え、緊急補修が必要なポットホールの早期発見を実現し、高速道路の保全と長期的な安定稼働に貢献します。
開発の背景
　現在、国内では、開通から30年を超える高速道路が5割以上を占めています。高速道路は、高速走行や交通量の多さにより常に利用者の車両による摩耗を受けており、近年、老朽化による路面変状の発生頻度の増加が顕在化してきています。走行中にハンドルを取られ重大事故につながる危険があるポットホールは、NEXCO中日本管内の高速道路で2019年度には約3,200件の発生が確認されています。ポットホールは初期の状態では路面変状が現れにくく、路面に変状が確認されると比較的短期間で路面損傷へと進展する特徴があり、早期発見・早期修繕が不可欠です。
　路面変状による事故を未然に防ぐために、高効率・高精度な日常点検の実施が重要となる中、現在の点検は、点検員が車両に乗り込み、路面や標識などさまざまな点検対象の確認を目視で行っています。ポットホールについては、定期的に車両で巡回している点検員が緊急補修を要するポットホールを目視確認すると、安全に停車できる場所を探して降車し、ポットホールの場所まで戻り、写真撮影・道路管制センターへの通報・緊急補修を実施する対応を行っています。発生箇所によっては停車が難しく、次のインターチェンジまで行き、降りて再度同ルートを通ってポットホール付近に向かうといったように、時間的ロスが大きいケースも生じています。また、目視による点検は、点検品質のばらつきにもつながります。
　車両にカメラを搭載し、収集したカメラ画像にAIを用いて走行中にリアルタイムかつ自動でポットホールの検出・通報ができれば、点検品質の平準化に加え、作業員の安全を確保しながら緊急補修までの時間を大幅に短縮することができます（図2）。しかし、画像内の変状位置を含めて検知するAIは、従来の方式では、大量の学習用画像に変状位置を画素単位で教示する作業が必要となり、学習データの作成に多大な時間とコストがかかります。また、学習データと異なる変状や道路への適用が難しく、検知漏れや誤検知が大量に発生するという課題がありました。