【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及隧道檢測分析，具體來說涉及一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法、系統(tǒng)、設(shè)備和介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、隧道襯砌結(jié)構(gòu)損壞是隧道十分常見的災(zāi)害，它主要包含：開裂、腐蝕，背后空洞，變形和位移，襯砌壓潰、剝落及厚度不足等。隧道襯砌結(jié)構(gòu)損壞形成機(jī)理十分復(fù)雜，是一個世界性的重要難題。輕者可以影響隧道的使用壽命，較大程度的災(zāi)害甚至還會威脅到列車的行車安全，造成難以想象的后果。
2、目前常用的隧道襯砌損壞檢測方法是基于地質(zhì)雷達(dá)的，地質(zhì)雷達(dá)對襯砌裂損檢測的主要工作原理是利用地質(zhì)雷達(dá)自身所搭載的寬帶天線，將高頻寬帶短脈沖電磁波發(fā)射到待測得目的介質(zhì)，電磁波穿過不同的介質(zhì)層，反射后再返回被接收天線接收。電磁波在傳輸過程中，受到所經(jīng)過介質(zhì)的介電特性和幾何形狀的影響，電磁波的波形、路徑、磁場強(qiáng)度會隨著介質(zhì)不同而發(fā)生一定程度改變。可以通過回波信號的時(shí)延、形狀及頻譜特性等參數(shù)，檢測襯砌厚度、襯砌混凝土強(qiáng)度、襯砌結(jié)構(gòu)，進(jìn)而判斷襯砌是否有缺陷。地質(zhì)雷達(dá)法在隧道襯砌檢測中，如果存在雙層鋼筋網(wǎng)或者鋼筋保護(hù)層和厚度較薄的情況時(shí)，其雷達(dá)波往往無法穿透鋼筋網(wǎng)，從而無法有效對鋼筋網(wǎng)下部混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，同時(shí)，地質(zhì)雷達(dá)在表層缺陷檢測上存在一定困難，同時(shí)對于一些空洞較小的不密實(shí)缺陷，雷達(dá)波反射信號不明顯。
3、另外，有專利提出用多種傳感器聯(lián)合對襯砌進(jìn)行檢測，例如專利cn?118640959?a公開一種集成于襯砌臺車上的隧道襯砌綜合檢測系統(tǒng)，該方法利用地質(zhì)雷達(dá)、超聲橫波、三維激光聯(lián)合對襯砌進(jìn)行檢測，但該方法僅僅對多傳感器檢測結(jié)果進(jìn)行聯(lián)合判斷，未
4、通過對現(xiàn)有技術(shù)的分析可知，目前的隧道襯砌損壞檢測方法仍存在一些缺點(diǎn)：
5、1、現(xiàn)有襯砌損壞檢測方法受鋼筋、水的影響較大；
6、2、現(xiàn)有襯砌損壞檢測方法對表層缺陷不敏感；
7、3、沒有一種針對襯砌檢測的端到端融合模型，對多傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以得到綜合檢測結(jié)果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有襯砌損壞檢測方法受鋼筋、水的影響較大，對表層缺陷不敏感問題，本專利技術(shù)的目的是提供一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法、系統(tǒng)、設(shè)備和介質(zhì)，通過融合沖擊回波聲頻數(shù)據(jù)和可見光圖像數(shù)據(jù)，可以減少鋼筋、水對襯砌損壞檢測的影響，同時(shí)大大提高表層缺陷的檢出率。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，包括以下步驟：
4、獲取待檢測隧道的沖擊波聲頻數(shù)據(jù)和可見光圖像數(shù)據(jù)；
5、將獲取的沖擊波聲頻數(shù)據(jù)和可見光圖像數(shù)據(jù)輸入預(yù)先建立的基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測模型，得到待檢測隧道襯砌的損壞檢測結(jié)果。
6、進(jìn)一步，所述隧道襯砌損壞檢測模型包括：
7、特征提取模塊、特征融合模塊、通道注意力模塊和預(yù)測模塊；
8、所述特征提取模塊用于從輸入的沖擊波聲頻數(shù)據(jù)和可見光圖像數(shù)據(jù)中提取視覺特征和聲音特征；
9、所述特征融合模塊用于對所述視覺特征和聲音特征進(jìn)行融合，得到不同維度下的融合特征；
10、所述通道注意力模塊用于對不同維度下的融合特征進(jìn)行處理，得到一組復(fù)合特征向量；
11、所述預(yù)測模塊用于根據(jù)所述復(fù)合特征向量預(yù)測得到隧道襯砌的損壞檢測結(jié)果。
12、進(jìn)一步，所述特征提取模塊采用resnet50、resnet101、resnet34、resnext、wideresnet、densenet、efficientnet、shufflenet或mobilenets網(wǎng)絡(luò)模型。
13、進(jìn)一步，所述特征融合模塊包括上采樣模塊、連接模塊、卷積模塊、下采樣模塊以及融合模塊；
14、所述上采樣模塊用于通過雙線性插值法的上采樣方式對特征提取階段得到的不同尺度的聲音特征和視頻特征進(jìn)行尺度統(tǒng)一；
15、所述連接模塊用于對不同維度特征進(jìn)行融合；
16、所述卷積模塊用于將融合得到的特征進(jìn)行1×1卷積；
17、所述下采樣模塊用于通過3*3卷積對特征進(jìn)行下采樣統(tǒng)一不同階段的融合特征，以獲取不同層級模態(tài)間的交互信息；
18、所述融合模塊用于實(shí)現(xiàn)多尺度的特征融合，融合多個階段信息特征。
19、進(jìn)一步，所述通道注意力模塊采用senet、eca-net或bam網(wǎng)絡(luò)模型。
20、進(jìn)一步，所述senet模型包括：
21、全局平均池化模塊，用于對輸入的復(fù)合特征向量進(jìn)行平均池化，得到全局特征向量；
22、激勵模塊，用于構(gòu)建特征通道間的相關(guān)性，用激活函數(shù)對權(quán)重進(jìn)行非線性處理，為每個特征通道賦予一個權(quán)值；
23、輸出層，用于將每個特征通道的權(quán)值與原始復(fù)合特征向量相乘，并將得到權(quán)重信息的特征圖進(jìn)行平均池化和全連接后，得到融合特征圖。
24、進(jìn)一步，所述預(yù)測模塊采用softmax函數(shù)或二分類sigmoid函數(shù)進(jìn)行隧道襯砌損壞預(yù)測。
25、第二方面，本專利技術(shù)提供一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測系統(tǒng)，包括：
26、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取待檢測隧道的沖擊波聲頻數(shù)據(jù)和可見光圖像數(shù)據(jù)；
27、損壞檢測模塊，用于將獲取的沖擊波聲頻數(shù)據(jù)和可見光圖像數(shù)據(jù)輸入預(yù)先建立的基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測模型，得到待檢測隧道襯砌的損壞檢測結(jié)果。
28、第三方面，本專利技術(shù)提供一種存儲一個或多個程序的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述一個或多個程序包括指令，所述指令當(dāng)由計(jì)算設(shè)備執(zhí)行時(shí)，使得所述計(jì)算設(shè)備執(zhí)行任一方法。
29、第四方面，本專利技術(shù)提供一種計(jì)算設(shè)備，包括：一個或多個處理器及存儲器，所述存儲器中存儲有一個或多個程序，并被配置為所述一個或多個處理器執(zhí)行，所述一個或多個程序包括用于執(zhí)行任一方法的指令。
30、本專利技術(shù)由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：
31、（1）本專利技術(shù)采用沖擊回波聲頻對襯砌損壞進(jìn)行檢測，沖擊回波聲頻相比現(xiàn)有方法中的電磁波受鋼筋、水的影響較小。
32、（2）本專利技術(shù)采用可見光圖像對襯砌損壞進(jìn)行檢測，可見光圖像可以展現(xiàn)襯砌表面的紋理細(xì)節(jié)信息，對表層損壞非常敏感。
33、（3）本專利技術(shù)采用端到端的融合模型對沖擊回波聲頻數(shù)據(jù)和可見光圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，以獲得更準(zhǔn)確、更全面的襯砌信息，提高襯砌損壞檢測的準(zhǔn)確性。
34、本專利技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于隧道檢測分析
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，所述隧道襯砌損壞檢測模型包括：
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，所述特征提取模塊采用ResNet50、ResNet101、ResNet34、ResNeXt、WideResNet、DenseNet、EfficientNet、ShuffleNet或MobileNets網(wǎng)絡(luò)模型。
4.如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，所述特征融合模塊包括上采樣模塊、連接模塊、卷積模塊、下采樣模塊以及融合模塊；
5.如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，所述通道注意力模塊采用SENet、ECA-Net或BAM網(wǎng)絡(luò)模型。
6.如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，所述SENet模型包括：
7.如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其
8.一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：
9.一種存儲一個或多個程序的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述一個或多個程序包括指令，所述指令當(dāng)由計(jì)算設(shè)備執(zhí)行時(shí)，使得所述計(jì)算設(shè)備執(zhí)行如權(quán)利要求1至7所述方法中的任一方法。
10.一種計(jì)算設(shè)備，其特征在于，包括：一個或多個處理器及存儲器，所述存儲器中存儲有一個或多個程序，并被配置為所述一個或多個處理器執(zhí)行，所述一個或多個程序包括用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至7所述方法中的任一方法的指令。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，所述隧道襯砌損壞檢測模型包括：
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，所述特征提取模塊采用resnet50、resnet101、resnet34、resnext、wideresnet、densenet、efficientnet、shufflenet或mobilenets網(wǎng)絡(luò)模型。
4.如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，所述特征融合模塊包括上采樣模塊、連接模塊、卷積模塊、下采樣模塊以及融合模塊；
5.如權(quán)利要求2所述的一種基于數(shù)據(jù)融合的隧道襯砌損壞檢測方法，其特征在于，所述通道注意力模塊采用senet、eca-net...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅靜，王曉，張麗，毛少將，郭宇鵬，任峰，孫嘉琪，李沛然，雷慶慶，李雪，
申請(專利權(quán))人：通號通信信息集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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