基于分区域多尺度分析的路面裂缝检测算法

为了提高高速公路路面裂缝检测的准确性,提出一种基于分区域多尺度分析的新型路面缺陷检测算法,从图像的不同尺度上提取裂缝及其周围不同区域的灰度、熵和纹理特征分布信息,获得蕴含方向走势和弯曲程度等参数的特征向量,通过支持向量机(supportvectormachine,SVM)的学习并对所得特征向量进行判断,检测出裂缝点所在位置.实验结果表明,算法与其他路面裂缝检测算法相比,有效地提高了检测的抗噪性、通用性以及准确性,达到了理想的裂缝检测效果,满足公路质检的要求.     

基于分数阶积分谷底边界检测的路面裂缝提取

针对路面裂缝图像噪声大、边界弱、裂缝细小导致分割难的问题,提出了一种基于谷底边界的路面裂缝提取方法.该方法首先对原始图像进行邻域平滑处理,在消除噪声的同时扩展了裂缝的相对宽度;接着对图像进行基于分数阶积分的谷底边界检测;然后采用形态学方法对图像进行处理,使裂缝趋于光滑后进行短线噪声去除,并结合最大熵阈值断线连接法自动连接裂缝断口,从而得到最终的裂缝检测结果.实验结果表明,该方法能快速检测出细小的路面裂缝,具有抗噪性能好、定位准确及检测精度高的特点.     

结合路面深度影像梯度方向直方图和分水岭算法的裂缝检测

裂缝检测对于道路维护和管理具有重要作用.由于深度影像对路面油污、阴影等因素不敏感,近些年来基于深度影像的检测方法已成为路面裂缝检测新的研究方向之一.传统的激光扫描线方法没有顾及裂缝在整个空间分布的变异性、各向异性和全局性特征,无法有效检测横向、块状、网状等裂缝.针对以往算法的不足,提出一种结合梯度方向直方图和分水岭算法的路面裂缝检测方法.首先,通过梯度方向直方图算法提取路面深度影像的裂缝边缘强度和方向;然后,利用裂缝边缘方向改进传统分水岭算法,最终提取裂缝目标.实验结果表明,该方法不仅能够准确检测多种类型的裂缝目标,而且能识别裂缝破损程度.     

裂缝性地层水力裂缝非平面延伸特征分析

为分析裂缝性地层水力裂缝非平面延伸特征,基于等效平面裂缝思想和PKN模型,建立裂缝性地层水力裂缝延伸数学模型及求解方法。模拟计算表明:水力裂缝沿天然裂缝转向延伸时,缝宽在转向延伸段明显减小,在延伸路径上表现为非连续变化特征;受转向延伸段缝宽减小对流体流动的节流作用,转向延伸段的流体压力梯度增大,导致井底施工压力升高;水力裂缝沿天然裂缝转向延伸距离越长或转向延伸次数越多,则井底施工压力上升幅度越大。本文模型为分析裂缝性地层水力裂缝非平面延伸特征提供了手段,为裂缝性地层水力压裂工艺参数设计提供了理论依据。     

局部特征聚类联合区域增长的桥梁裂缝检测

针对传统裂缝检测算法抗干扰能力弱,浅层裂缝易误判等问题,提出一种局部特征聚类联合区域增长的桥梁裂缝检测算法。首先,针对混凝土表皮脱落及渗水等干扰问题,采用Gauss-Frangi双重滤波对图像模糊化处理,退化噪声的特征信息,并增强图像中的线性结构。其次,针对常规算法无法识别弱特征的浅层裂缝问题,根据局部区域裂缝点间的空间相关性,提出基于网格聚类联合区域增长算法实现局部区域裂缝的动态分割。最后,针对分割图像中伪裂缝等顽固噪声,提出一种基于形状特征及结构相似性原理方法剔除噪声。实验表明,所提算法可检测出更多的裂缝细节信息,且保持较高的精确率,提高了裂缝图像分割质量。     

基于差分计盒维数及最大熵阈值的裂缝提取

为了解决在公路路面裂缝的识别和检测过程中,边界细节不明显,噪声干扰不易去除,且存在断裂现象等难点问题,提出了一种新的路面裂缝提取方法。首先利用灰度的垂直和水平投影曲线判断裂缝的类型为横向裂缝、纵向裂缝或网状裂缝;继而根据裂缝的走向进行图像的非对称缩小,减少了背景的无用信息,保留了目标特征边缘,同时提高了检测速度;再采用改进分形理论中的差分计盒维数法对灰度图像分割,即通过计算尺度为1时像素点2×2区域的分维数作为裂缝分割的基础;最后提出通过最大熵阈值法确定阈值,并从端点处循环进行8邻域搜索,找到下个端点,进行断点连接,并去除细小孤立分支,准确地提取裂缝。最后与传统方法进行了对比试验。结果表明:对于具有单条或几条裂缝的图像,新方法能令人满意地提取路面裂缝,抗噪性能好,其结果与人工识别的结果较接近。     

基于可靠度的连续配筋混凝土路面配筋率设计方法

采用裂缝实际调查和影响因素数值分析,研究基于可靠度的CRCP配筋率设计方法.通过实际调查CRCP路面裂缝间距与宽度分布情况,认为裂缝间距的分布符合对数正态分布模型,裂缝宽度的分布符合正态分布模型;分析了钢筋直径、配筋率、混凝土极限拉应力及钢筋与混凝土之间的黏结应力对裂缝间距和裂缝宽度的影响规律;通过CRCP路面失效概率分析,认为裂缝间距与裂缝宽度的可靠度主要与设计裂缝间距及参数的变异水平有关.给出了CRCP的横向裂缝最佳间距值,得出基于可靠度的连续配筋混凝土路面配筋率设计法.     

路面病害检测中的背景处理和断点连接算法

在基于机器视觉的路面病害检测中,如何进行背景均匀化以及对二值图像中存在的断点问题处理是其中的技术难点.针对该问题,提出一种自适应的倍乘因子不均匀背景去除法来对不一致路面背景进行修正,该方法具有自适应性,可以通过调节自适应因子σ修正背景;然后使用一种基于区域搜寻的断点连接算法对非连续裂缝像素进行连接,它主要基于深度优先原则进行裂缝邻域搜索,然后根据联通性原理去除断点.仿真结果表明,这两种方法对目前的路面检测技术是很好的补充.     

基于深度学习的三维路面裂缝类病害检测方法

为了在路面三维图像的基础上快速、准确、完整地识别裂缝,提出一种基于深度学习的路面裂缝类病害自动检测方法.首先,以子块图像为处理单元,将三维图像划分为裂缝面元和背景面元,其中背景面元包含了路面标线、不同纹理和桥接缝等复杂场景.根据对面元图像的分析,提出一种基于卷积神经网络的PCCNet分类模型,用于路面背景面元和路面裂缝面元的自动识别.然后,为了进一步提取裂缝面元内裂缝的完整轮廓,考虑路面三维图像中裂缝像素级邻域特征,利用PCCNet模型结合裂缝高程检查方法对路面裂缝进行检测.研究结果表明:通过训练集4 300张高精度三维图像的训练,模型在3 850次迭代之后出现过拟合,且此时PCCNet模型在验证集上的总体F值达到最大,为92.9％;将PCCNet模型结合裂缝高程检查方法应用在测试集的200张三维图像上,方法准确率、召回率和F值分别为87.8％、90.1％和88.9％.与改进Canny方法和种子识别方法对比,所提出的方法在抑制噪声和检测细小裂纹方面具有更强的鲁棒性.     

沥青路面裂缝常见的几种处治方法

裂缝是沥青路面常见病害,通常根据它在路面上出现后分布的情况划分为沿路中线方向分布的纵向裂缝,与路中心线呈垂直方向的横向裂缝,以及龟裂和不规则裂缝四种。裂缝在冬、春季节外露现象相当严重,此时有雨、雪水渗入,在行车等荷载的作用下,使本来就在裂缝处出现"凹"陷的路面更趋于加重,最终导致破坏。因此为了提高路面的服务水平,减少路面病害,做到提前预防,必须加强早期对裂缝的整治。一、裂缝的形成     

融于图像多特征的路面裂缝智能化识别

路面裂缝形状不规则复杂程度高。传统路面裂缝识别技术需要对路面图像进行复杂预处理工作进行识别,不能自动化对路面裂缝图像进行分类。为提高对路面裂缝识别精度和效率,本文将基于深度学习方法提出一种自动识别路面裂缝并能减少图像预处理工作量的方法。首先,将原始图像切割为小样本图像,根据图像多特征进行分类,各选取相同类型样本2000张图像构建数据集;其次,利用双线性内插法对裁剪后图像进行上采样,凸显图像特征便于神经网络学习;最后,使用深度学习神经网络对训练样本进行特征提取训练模型。实验结果表明：ResNet101模型评估指标均优于其他深度学习模型和机器学习模型,模型测试精度达0.898,kappa系数为0.815。     

电化学沉积法修复钢筋混凝土裂缝的机理

设计了电化学沉积法修复钢筋混凝土裂缝的试验装置 ,试验研究了裂缝中沉积物的成分、形貌以及裂缝愈合效果 .探讨了电化学沉积原理、电极反应 ,并提出裂缝愈合机理 .研究表明 ,电极间电势差引起的电极反应是电化学沉积的动因 ;电流密度是混凝土裂缝愈合效果的一个重要因素 .裂缝愈合机理在于电解反应生成的产物在裂缝中诱导成核 ,生成不溶性晶体 ,从而使裂缝密实、愈合 .     

平行双裂纹应力强度因子的计算方法

为了快速、方便地估算多裂纹尖端的应力强度因子,以承受均匀拉伸载荷的含平行双裂纹的有限平板模型为研究对象,提出了一种基于裂纹最大张口位移量确定平行双裂纹尖端应力强度因子的新方法.该方法以单裂纹问题中最大张口位移与应力强度因子间的函数关系为基础,考虑了平行双裂纹的垂向、纵向裂纹间距比和裂纹长度比的影响,拟合出纵向间距比为0时不同裂纹长度比下与垂向间距比相关的修正系数表达式,并进一步分析了裂纹纵向间距比对双裂纹尖端应力强度因子的影响,最终建立了平行双裂纹应力强度因子的简便方法.     

受弯三维表面疲劳裂纹的弹塑性贯穿举动

采用作者等先前提的Ｊ－积分的半经验公式进行理论计算和预测。探讨了高温环境中受弯曲载荷作用下构上的三维半椭圆表面疲劳裂纹的贯穿举动，分析了表面裂纹与背面裂纹的合体规律，并进行了实验验证。     

T型焊接接头中疲劳裂纹扩展的三维边界元模拟

T型焊接接头在钢结构中十分常见 ,它往往因初始微裂纹的疲劳扩展而导致断裂破坏。该文应用边界元( BEM)子域法 ,研究 T型焊接接头中三维混合模式表面裂纹的疲劳扩展问题。按照 T型焊接接头的实验模型建立边界元计算模型。基于端点附近裂纹前沿线位于椭球面上的假设 ,用间接方法求出裂纹前沿线的两个端点。当裂纹扩展时 ,计算网格可以自动进行重新划分。文中对裂纹扩展长度和方向提出了一种扩展准则 ,并与其他准则和实验结果进行了比较。计算结果表明 ,提出的扩展准则是有效的     

运营环境下混凝土简支梁桥裂缝的非线性损伤识别

针对混凝土简支梁桥常见的开裂病害,基于改进的Hilbert-Huang变换(HHT)提出裂缝的非线性损伤识别方法。选取曲率曲线型呼吸裂缝模型并将其融入车桥耦合共振系统,以更真实地模拟运营环境下裂缝的非线性开闭现象。引入镜像延拓法和集合经验模态分解法分别改进传统HHT算法的端点发散和模态混叠问题,提取桥梁加速度响应的能量时程曲线,将能量时程曲线尖峰出现时刻和相对幅值比分别作为损伤定位和定量的特征指标,从而建立简支梁裂缝的非线性损伤识别方法。数值算例表明,采用单一传感器便可通过文中方法识别简支梁开裂的部位和程度,为混凝土简支梁的损伤识别提供技术支撑。     

泛形裂面构造及其复杂度

基于真实材料物理性质的非均匀特征,提出了一个简单的统计泛形裂纹扩展模型,用以描述脆性材料中泛形裂纹（或断裂面）构形,并采用计盒维数方法确定其复杂度.其中,假设裂纹沿最小能量耗散（依次按最小强度、最短路径、最小偏折角判定）方向扩展,且材料性质服从Weibull分布.计算得到的泛形裂纹构形的复杂度结果与实验结果吻合较好.进一步分析表明,泛形裂纹构形的复杂度可由材料性质的Weibull分布参数确定,而与泛形裂纹构形的随机性或涨落无关.     

轧件内部裂纹的模拟实验方法与愈合行为

提出一种预置轧件内部裂纹的模拟实验新方法,即钻孔填充法,将其用于普碳钢中厚板内部裂纹的预置,并对其愈合行为进行轧制实验研究.研究了位于轧件中心、厚度方向三分之一处等位置的裂纹愈合情况.实验结果表明,压下率达到50%以上、开轧温度在1100℃时,内部裂纹可完全愈合;且位于轧件厚向中心位置裂纹的愈合程度好于其他位置,采用缓冷方式时裂纹的愈合程度好于空冷.对轧制过程中裂纹愈合的机理进行了分析,认为在轧制变形条件下,压应力状态为裂纹愈合提供了静力学条件,塑性变形过程中大量原子的定向运动,为裂纹愈合提供了物质补给条件,裂纹两侧的金属原子更容易找到新的平衡位置,形成统一的晶格点阵,从而实现裂纹愈合.     

湿热-疲劳作用下水性环氧树脂桥梁混凝土裂缝演化

为探索湿热地区桥面板混凝土裂缝结构的演化规律,设计了湿热-疲劳耦合加载试验,借助扫描电镜SEM和Image-Pro Plus软件,分析了荷载单因素及湿热-疲劳耦合作用下桥面板混凝土裂缝结构参数的变化规律,揭示了混凝土细观裂缝的演化过程和水性环氧树脂混凝土的改性机理。结果表明：在荷载单场作用下,裂缝面积密度随作用次数单调增加,裂缝沿长度方向延伸和闭合交替变化,裂缝宽度则呈压缩和扩张交替变化;在湿热-疲劳耦合下,混凝土细观裂缝结构演化过程为压缩变形,扩展和贯通三个阶段。水性环氧树脂混凝土组裂缝面积密度、最大长度和宽度相比基准组分别降低了23.44%、33.19%和26%,分形维数减小了0.017。水性环氧树脂在混凝土内部形成的柔性聚合物膜桥联于微裂缝之间,能有效抑制混凝土细观裂缝的延伸与扩展,提高桥面混凝土耐久性。