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土木工程实体检测中的智慧辅助视觉关键技术、装备与应用
作者: 时间:2021/10/30 点击:238

本课题为集团科研创新项目,2019年被批准立项,2021年验收。截止2020年底,我国公路桥梁数量91.28万座,总长度达6.63万公里。运营期桥梁事故统计结果表明,从开通到出现事故的平均时间为29年,我国发生事故桥梁平均桥龄仅为25年,寿命大于50年的桥梁不到15%,桥梁安全形势依然严峻,对桥梁基础设施进行定期检测与维护具有很大、很迫切的市场需求。

本项目拟采用融合数字摄影测量技术与计算机视觉的辅助视觉系统方法,基于数字影像与摄影测量的基本原理,应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法,提取桥梁基础设施用数字方式表达的几何与物理信息,为桥梁基础设施安全运营提供保障。本项目的主要技术创新内容主要体现在以下几个方面:

1)提出了在役桥梁无人机倾斜摄影建模与全景相机建模两种建模方式。无人机倾斜摄影测量进度可达到0.1mm,满足桥梁裂缝工程检测需求。全景相机建模具有操作简单、速度快、占用内存小等特点,特别适用中小桥梁可视化建模的大规模应用。无人机桥斜摄影建模与全景相机建模可满足桥梁检测中数字化、可视化建模的大部分需求。基于多源数据融合的在役桥梁快速全息建模成套技术,突破现有人工检测模式,提升现场检测的自动化程度和成果展示可视化水平。

2)研究了图像预处理与图像匹配技术,在全面调研图像识别人工智能、深度学习方法后,选取了基于YOLOV3框架的深度学习方法,收集整理了4000余张桥梁病害照片,建立了桥梁病害数据库,对裂缝病害进行了标准与学习训练,通过大量的参数调试,提出基于YOLOV3框架改进的两阶段深度学习方法,对混凝土裂缝病害的识别准确率可达80%以上,提升数据分析和辅助决策的智能化水平。

3)建立了基于BIM的交通基础设施安全监测管理平台,基于辅助视觉的通用检测平台系统集成技术,实现辅助视觉建模技术与传统的知识信息管理系统、GIS系统、健康监测系统的有机整合,实现相关干系方之间的信息共享和数据协同。

4)将理论研究与工程实践相结合,将项目研究成果应用于多个桥梁检测项目、桥梁检测项目、桥梁可视化存档项目。在提升解决工程实际痛点问题的同时,提高了项目研究水平,促进了项目成果的大规模应用。

本项目研发的基于辅助视觉的通用检测平台系统集成技术,实现辅助视觉建模技术与传统的知识信息管理系统、GIS系统、健康监测系统的有机整合,实现了相关干系方之间的信息共享和数据协同。项目研究成果已在历史保护桥梁可视化存档、青浦桥梁群结构安全监测、胜辛路桥与大蒸港桥“智慧高速”应用试点等项目中进行应用。

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