イベントベースの土木インフラ欠陥視覚検出：ev-CIVILデータセットとベンチマーク

arXiv cs.CV / 2026/5/4

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要点

本論文は、イベントベース（DVS）カメラが、低照度や急速に変化する照明条件下での土木インフラ欠陥検査において、従来のフレームベースのUAV撮影より有利になり得ると主張している。
ev-CIVILはイベントベースの土木インフラ欠陥検出に特化した最初のデータセットとして提示され、DVSで取得した時空間イベントストリームを提供する。
イベントデータに加えて、APSセンサー由来の同期グレースケール画像フレームも含まれており、イベントベース入力と従来型入力の比較が可能になる。
対象とする欠陥はクラックと剥離（spalling）の2種類であり、現地および実験室の両方の収録に加えて欠陥インスタンスの詳細な内訳が示されている。
4つのリアルタイム物体検出モデルを用いた評価により、DVSベースのセンシングが困難な照明条件下でも欠陥検出を頑健に支え得ることが示され、実運用の検査ワークフローへの適用可能性が裏付けられる。

Abstract

小型無人航空機（UAV）ベースの目視検査は、土木構造物の欠陥を調べるための手作業による方法に対して、より効率的な代替手段となり得ます。危険な領域への安全なアクセスを提供し、労働力の要求を減らすことで大幅なコスト削減も可能です。しかし、UAVベースの検査で広く用いられている従来のフレームベースカメラは、低照度や動的な照明条件下で欠陥を捉えることがしばしば困難です。これに対して、ダイナミックビジョンセンサ（DVS）またはイベントベースカメラは、動きによるブレを最小化し、電力効率を高め、飽和や情報の損失なく多様な照明条件でも高品質な撮像を維持できるため、このような状況で優れています。これらの利点があるにもかかわらず、既存の研究では、DVSを土木構造物の欠陥検出に用いることの実現可能性を扱う研究が不足しています。さらに、この目的に特化した専用のイベントベースデータセットも存在しません。そこで本研究では、DVSを用いて欠陥のある表面を時空間イベントストリームとして捉える、最初のイベントベースの土木インフラ欠陥検出データセットを提案します。イベントベースのデータに加えて、このデータセットには、アクティブピクセルセンサ（APS）によって同時に取得されたグレースケールの強度画像フレームも含まれます。これら2種類のデータは、DVSとAPSセンサを統合したDAVIS346カメラを用いて収集されました。データセットは、ひび割れと剥離（spalling）の2種類の欠陥に焦点を当て、現場環境と実験室環境の両方からのデータを含みます。現場データセットは318の記録シーケンスで構成され、458の異なるひび割れと121の異なる剥離事例を記録しています。実験室データセットは362の記録シーケンスを含み、220の異なるひび割れと308の剥離事例をカバーしています。4つのリアルタイム物体検出モデルを用いてデータセットを評価しました。結果は、厳しい照明条件下でも土木インフラの欠陥を頑健に検出するためにDVSカメラが適用可能であることを示しています。