• 首页 | 期刊简介 | 编委会 | 投稿须知 | 出版道德规范 | 下载专区 | English
唐昀超,陈正*,黄钊丰,农喻媚,李丽娟.基于U-net神经网络算法和改进的细化算法的水坝混凝土裂缝测量[J].实验力学,2022,37(2):209~220
基于U-net神经网络算法和改进的细化算法的水坝混凝土裂缝测量
Visual Measurement of dam concrete cracks based on U-net and improved thinning algorithm
投稿时间:2021-01-12  修订日期:2021-02-20
DOI:10.7520/1001-4888-21-008
中文关键词:  图像细化  骨架提取  深度学习  裂缝尺寸
英文关键词:image refinement  skeleton extraction  deep learning  crack size
基金项目:国家自然科学基金(No.51762004, No.12032009); 广西自然科学基金面上项目(2021GXNSFAA220045); 中国博士后科学基金面上项目(2021M690765)
作者单位
唐昀超 广西大学 土木建筑工程学院 工程防灾与结构安全教育部重点实验室 广西南宁 530004 
陈正* 广西大学 土木建筑工程学院 工程防灾与结构安全教育部重点实验室 广西南宁 530004 
黄钊丰 华南农业大学 工程学院 广东广州 510000 
农喻媚 广西大学 土木建筑工程学院 工程防灾与结构安全教育部重点实验室 广西南宁 530004 
李丽娟 广东工业大学 土木与交通工程学院 广东广州 510000 
摘要点击次数: 1371
全文下载次数: 196
中文摘要:
      以水坝裂缝的视觉识别与计算为目标,融合U-net神经网络算法和改进图像细化算法,提出大坝裂缝识别和宽度计算的方法。首先,采用U-net处理1500张水坝裂缝图像样本,得到裂缝预分割模型;接着,采用改进的细化算法提取裂缝骨架分割模型;最后,结合预分割结果和骨架分割模型得到水坝裂缝的准确信息。结果表明,使用U-net神经网络算法作为裂缝检测的预处理算法,可显著提高算法的鲁棒性。改进的细化算法在应对细小裂缝时,骨架提取的命中率在80.17%以上。基于U-net神经网络算法和改进的细化算法分割裂缝的平均准确率、召回率和F1分数分别为92.75%、73.45%和81.86,视觉测量裂缝宽度的误差平均值为8.7%。与主流深度学习方法相比,本研究不依赖于大量训练样本且避免了设置过多的人工阈值,具有显著的实用性和稳定性。本文所述方法可以迁移应用到更多的类似场景中,为实现基础设施智能自动监测与预警提供数据和技术支撑。
英文摘要:
      Aiming to realize the visual automatic identification and measurement of the crack width and real-time health monitoring, the U-net neural network algorithm and the improved image refinement algorithm are integrated to automatically detect dam concrete cracks. The U-net algorithm is adopted for 1,500 images of dam concrete crack samples training, and the crack pre-segmentation model is constructed. Then the proposed improved-refinement algorithm is utilized for the crack skeleton extraction. The dam crack information is finally obtained by combining the pre-segmentation result with the segmentation. The results illustrate that U-net as a pre-improved thinning algorithm for crack detection has notably enhanced the robustness of the pre-segmentation algorithm. This pre-improved thinning algorithm has a hit-rate of more than 80.17% when dealing with small cracks. The proposed algorithm has an accuracy rate, recall rate, and F1 score of 92.75%, 73.45%, and 81.86, respectively. The error deviation of visual measurement of crack width is 8.70%. Compared with traditional deep learning algorithms with a heavy reliance on large numbers of training samples, the proposed method has firm practicability and stability, and can be transferred to more similar scenarios. This research can provide the data and technical support for the realization of intelligent automatic monitoring and early warning of infrastructures.
查看全文  下载PDF阅读器
关闭

网站版权:《实验力学》编辑部
您是本站第 65668310 位访问者,今日一共访问737次,当前在线人数: 0
技术支持:本系统由北京勤云科技发展有限公司设计