基于卷积神经网络的混凝土路面裂缝检测

基于卷积神经网络的混凝土路面裂缝检测

论文摘要

混凝土道路路面中,裂缝的出现常常会导致重大的工程和经济问题。目前,利用计算机视觉技术进行裂缝检测时,需人工预先设计特征提取器对提取的图像特征进行分类,导致泛化能力较差和分类性能较弱。文中提出了一种基于卷积神经网络的裂缝检测方法,实现路面缺陷的自动化检测分类并提高路面裂缝检测效率与精度。首先,设计混凝土路面裂缝卷积神经网络,该模型基于AlexNet网络架构,从网络结构层次和超参数两个方面进行优化设计;其次,采用相机收集混凝土路面图像以获得学习数据,根据数据集大小、图像颜色因子的不同,分别创建了10 000和20 000张的灰色图与彩色RGB图4个数据集;然后,使用创建的4个数据集对设计的混凝土裂缝卷积神经网络进行训练,创建裂缝检测模型并与原始AlexNet模型相比较;最后,通过数据集大小、图像颜色因子与网络结构和超参数等影响因素对比两个模型。实验结果表明,通过增大数据集、使用彩色RGB图、调整网络结构和超参数,所提模型有助于提高分类检测精度。与原始AlexNet网络模型相比,所提网络模型的识别准确率更高,对彩色图像样本的识别准确率最高可达98.5%,同时避免了图像灰度的预处理,提高了裂缝检测的工作效率。

论文目录

  • 1 引言
  • 2 相关工作
  •   2.1 基于图像处理的裂缝检测
  •   2.2 基于机器学习的裂缝检测
  •   2.3 基于深度学习的裂缝检测
  • 3 CNN的混凝土裂缝分类自动化框架
  •   3.1 CNN整体架构
  •     3.1.1 卷积
  •     3.1.2 最大池化
  •     3.1.3 全连接
  •     3.1.4 ReLU激活函数
  • 4 路面裂缝数据集
  •   4.1 图像数据采集
  •   4.2 图像预处理
  •     4.2.1 原始图像标准化
  •     4.2.2 灰度化
  • 5 实验及结果
  •   5.1 实验装置
  •   5.2 实验结果
  •     5.2.1 数据集大小不同
  •     5.2.2 网络结构与超参数不同
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 王丽苹,高瑞贞,张京军,王二成

    关键词: 道路路面,裂缝检测,深度学习,卷积神经网络,图像分类

    来源: 计算机科学 2019年S2期

    年度: 2019

    分类: 信息科技,工程科技Ⅱ辑

    专业: 公路与水路运输,计算机软件及计算机应用,自动化技术

    单位: 河北工程大学土木工程学院,河北工程大学机械与装备工程学院

    基金: 河北省自然科学基金项目(F2017402182),河北省教育厅高等学校科学研究项目(ZD2018207)资助

    分类号: U418.6;TP391.41;TP183

    页码: 584-589

    总页数: 6

    文件大小: 2899K

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