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现代隧道技术 2024, Vol. 61 Issue (5) :111-119    DOI:
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基于FC-ResNet网络的隧道衬砌裂缝像素级分割方法
(1.中南大学土木工程学院,长沙 410075;2.中国中铁股份有限公司,北京 100039; 3. 中铁交通投资集团有限公司,南宁 530219)
Pixel-Level Segmentation Method for Tunnel Lining Cracks Based on FC-ResNet Network
(1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075; 2. China Railway Group Limited, Beijing 100039; 3. China Railway Communications Investment Croup Co., Ltd, Nanning 530219)
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摘要 为提升隧道定期巡检中裂缝的检测精度和检测效率,以ResNet作为主干特征提取网络,借鉴U-net“编码-解码”和优化网络结构特征层等方法,提出一种用于隧道衬砌裂缝检测的FC-ResNet算法,实现对衬砌裂缝的像素级分割。为验证本算法的有效性和可靠性,采用CrackSegNet和U-net进行对比验证。结果表明:该算法的检测性能表现优异,测试集的像素准确率、平均交并比及F1-score分别为99.2%、87.4%、0.87,均优于CrackSegNet和U-net,且该算法的单张图片检测时间为122 ms,优于CrackSegNet,与模型结构简洁的U-net基本持平。基于提出FCResNet算法开发隧道衬砌裂缝智能识别系统,实现对实际隧道工程衬砌裂缝准确、快速的智能化识别。
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作者相关文章
韩凤岩1
2 李慧臻3 杨少君3 甘 帆3 肖勇卓1
关键词隧道工程   裂缝分割   深度学习   全卷积网络   残差网络     
Abstract: To improve the detection accuracy and efficiency of cracks during regular tunnel inspections, this study proposes an FC-ResNet algorithm for tunnel lining crack detection by using ResNet as the backbone feature extraction network, incorporating U-net's "encoder-decoder" structure and optimizing network feature layers. The algorithm achieves pixel-level segmentation of lining cracks. To verify its effectiveness and reliability, a comparative validation was conducted using CrackSegNet and U-net. The results show that the proposed algorithm demonstrates excellent detection performance, with a pixel accuracy, mean Intersection over Union (mIoU), and F1-score of 99.2%, 87.4%, and 0.87, respectively, on the test set. These results are superior to those of CrackSegNet and U-net,and the detection time per image is 122 ms, better than CrackSegNet and comparable to the simpler U-net. Based on the FC-ResNet algorithm, an intelligent recognition system for tunnel lining cracks was developed, enabling accurate and fast intelligent recognition of cracks in actual tunnel engineering linings.
KeywordsTunnel engineering,   Crack segmentation,   Deep learning,   Fully convolutional network,   Residual network     
基金资助:国家自然科学基金(U1734208).
作者简介: 韩凤岩(1981-),男,高级政工师,主要从事技术管理、项目管理、企业管理工作,E-mail: hanfengyan@csu.edu.cn. 通讯作者:肖勇卓(1994-),男,博士研究生,主要从事钻爆法隧道智能建造研究,E-mail: 845314967@qq.com.
引用本文:   
韩凤岩1, 2 李慧臻3 杨少君3 甘 帆3 肖勇卓1 .基于FC-ResNet网络的隧道衬砌裂缝像素级分割方法[J]  现代隧道技术, 2024,V61(5): 111-119
HAN Fengyan1, 2 LI Huizhen3 YANG Shaojun3 GAN Fan3 XIAO Yongzhuo1 .Pixel-Level Segmentation Method for Tunnel Lining Cracks Based on FC-ResNet Network[J]  MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY, 2024,V61(5): 111-119
链接本文:  
http://www.xdsdjs.com/CN/      或     http://www.xdsdjs.com/CN/Y2024/V61/I5/111
 
没有本文参考文献
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