台大學士論文院長獎、科技部大學生研究獎 – 學士論文分享 結合深度學習模型與空間定位於建築物及室內結構劣化辨識及變化追蹤

土木四 洪昊天
張家銘老師指導

近年來,隨著人工智慧技術的迅速發展,其在許多領域的應用,如自動駕駛、醫療影像分析等,已經取得了令人矚目的成果。然而,人工智慧在建築工程領域的應用相對較少。有鑒於此,我們進行了一項研究,試圖將深度學習與同時定位和地圖建置(SLAM)技術結合,開發一個可以自動檢測建築物結構劣化的系統。我們的目標是創建一個更方便、更精確且效率更高的建築物結構劣化檢測工具。我們相信,隨著深度學習和SLAM技術的進一步發展,將會有更多的創新應用在建築工程領域出現,使我們的生活更加便利和安全。

在這項研究中,我們首先開發了一款使用ARKit的iPad應用程式,透過特徵點和深度信息建立建築物的三維模型。我們採用YOLOv5深度學習模型進行建築物結構劣化的檢測。為了使模型能夠準確地檢測出各種結構劣化,我們使用了公開數據集以及專業技師的私人數據集進行模型的訓練。此項研究的一個主要挑戰在於如何將SLAM和深度學習技術在行動裝置上整合應用。這需要從頭開始學習Swift程式語言,並從底層運作到介面設計進行全面的開發。

在完成開發後,我們在實際場所進行了測試。我們將測試結果與專業技師的報告進行對比,發現我們的系統能提供更詳細、全面的結構劣化資訊,提高了檢測的準確性和效率。值得一提的是,我們的方法能在無需GPS的情況下進行結構劣化檢測,讓其能夠在橋梁、隧道等GPS信號無法覆蓋的地方發揮作用。這項研究的另一個亮點是,由於我們的方法甚至額外提供了傳統辨識方法缺乏的3D資訊,我們相信這項研究將對建築工程領域產生正面影響,並有望提高建築物的壽命和使用安全性。

感想:進行這項研究的過程中,我不僅加深了對於人工智慧和機器學習技術的理解,也看到了這些技術在建築工程領域的潛力和可能性。開發行動裝置應用程式的過程中遇到的挑戰,讓我更加理解將理論知識應用於實際問題的重要性,以及專業知識與跨領域技能結合的力量。

在此,我也要感謝科技部大專生研究計畫的研究創作獎,這個榮譽不僅是對我過去努力的肯定,也是對我未來繼續投身於學術研究的鼓舞和激勵。這更讓我確信,我們的研究不只對我們自己有意義,也對社會和業界有實質的貢獻。我也更加確認了我對於繼續追求學術和科研的熱情和興趣。

最後,我要感謝口試委員們的寶貴建議,以及指導老師張老師的教導。他們的專業指導與無私的付出,讓我能在研究的道路上更加堅定且清晰。未來,我將繼續努力,以學術研究為路,為我們的社會帶來更多實質的貢獻。