Quantify pixel-level detection of dam surface crack using deep learning

计算机科学 分割 人工智能 交叉口(航空) 熵(时间箭头) 模式识别(心理学) 深度学习 解码方法 像素 特征提取 数据挖掘 算法 量子力学 物理 工程类 航空航天工程
作者
Bo Chen,Hua Zhang,Yonglong Li,Shuang Wang,Huaifang Zhou,Haitao Lin
出处
期刊:Measurement Science and Technology [IOP Publishing]
卷期号:33 (6): 065402-065402 被引量:22
标识
DOI:10.1088/1361-6501/ac4b8d
摘要

Abstract An increasing number of detection methods based on computer vision are applied to detect cracks in water conservancy infrastructure. However, most studies directly use existing feature extraction networks to extract crack information, which are proposed for open-source datasets. As the crack distribution and pixel features are different from these data, the extracted crack information is incomplete. In this paper, a deep learning-based network for dam surface crack detection is proposed, which mainly addresses the semantic segmentation of cracks on the dam surface. Particularly, we design a shallow encoding network to extract features of crack images based on the statistical analysis of cracks. Further, to enhance the relevance of contextual information, we introduce an attention module into the decoding network. During the training, we use the sum of cross-entropy and Dice loss as the loss function to overcome data imbalance. The quantitative crack information is extracted by the imaging principle after using morphological algorithms to extract the morphological features of the predicted result. We built a manual annotation dataset containing 1577 images to verify the effectiveness of the proposed method. This method achieves state-of-the-art performance on our dataset. Specifically, the precision, recall, Intersection of Union (IoU), F1_measure, and accuracy are 90.81%, 81.54%, 75.23%, 85.93%, 99.76%, respectively, and the quantification error of cracks is less than 4%.

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