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研究亮點
一種基于改進的Unet的混凝土裂縫檢測算法研究
發(fā)布時間： 2022-09-20 點擊數(shù)量：7181研究背景：
在混凝土結(jié)構(gòu)的服役周期內(nèi)，表面裂縫是一種評價混凝土結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的重要指標。但是無論是在實驗室中還是在實際工程中，識別裂縫都是一項非常復(fù)雜的任務(wù)。而人工識別裂縫存在著各種缺陷，包括耗費時間長、評估主觀等。隨著計算機視覺技術(shù)的發(fā)展，使用計算機視覺技術(shù)自動話地識別混凝土裂縫成為當下研究的熱點。但是計算機視覺識別裂縫依然存在一些問題，包括無法實現(xiàn)像素級的檢測，檢測精度不高等問題。
創(chuàng)新點：
本文提出了一種基于改進的Unet的混凝土裂縫像素級檢測算法，主要包括以下三個創(chuàng)新點：1）提出了一種可以實現(xiàn)對混凝土裂縫的像素級檢測模型Crack_Unet；2）改善了模型，提高了模型的訓(xùn)練速度和檢測精度3）研究了數(shù)據(jù)集規(guī)模及模型規(guī)模對裂縫檢測模型的性能的影響。本文所提方法的實現(xiàn)流程如圖1所示。所使用的深度學(xué)習(xí)模型如圖2所示。
研究結(jié)果表明，在使用較小數(shù)據(jù)集訓(xùn)練的前提下，本文所提方法檢測精度相比較于現(xiàn)有方法依然有明顯提升。本文方法還在開源數(shù)據(jù)集CFD上進行了驗證，檢測結(jié)果進一步證明了本文所提方法的優(yōu)越性,如圖3所示。最后，通過對比分析發(fā)現(xiàn)，對于裂縫檢測這種任務(wù)而言，檢測精度并不會隨著模型規(guī)模的增大而無限制的提高，如圖4所示。因此，需要針對不同的任務(wù)選擇不同體量的模型，以達到精度與效率的平衡。
該成果在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域的國際權(quán)威期刊《Structural Health Monitoring-An International Journal》發(fā)表。(Zhang Lingxin, Shen Junkai*, Zhu Baijie. A research on an improved Unet-based concrete crack detection algorithm [J]. Structural Health Monitoring, 2021, 20(4): 1864-1879. DOI: https://doi.org/10.1177/1475921720940068) (IF: 5.929, *通訊作者)
圖1 方法實現(xiàn)流程圖
圖2 Crack_Unet模型結(jié)構(gòu)示意圖
圖3 本文方法與其他方法對比
圖4 本文模型性能驗證
