Metodo di identificazione automatica dell'area danneggiata della struttura del ponte basato sull'immagine digitale

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12532 (2023) Citare questo articolo

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È di grande valore scientifico e pratico utilizzare mezzi tecnici efficaci per monitorare e avvisare i danni strutturali dei ponti in tempo reale e per lungo tempo. I modelli tradizionali di rete di riconoscimento delle immagini sono spesso limitati dalla mancanza di immagini in loco. Al fine di risolvere il problema del riconoscimento automatico e dell'acquisizione dei parametri nelle immagini digitali delle strutture dei ponti in assenza di informazioni sui dati, questo documento propone un metodo di identificazione automatica per le aree danneggiate delle strutture dei ponti basato su immagini digitali, che realizza efficacemente l'intaglio dei contorni e la caratterizzazione quantitativa delle aree danneggiate della struttura del ponte. Innanzitutto vengono definite le caratteristiche dell'immagine digitale dell'area danneggiata della struttura del ponte. Sfruttando appieno la caratteristica secondo cui il valore dei pixel dell'area danneggiata è ovviamente diverso da quello dell'immagine circostante, viene proposto un metodo di pre-elaborazione dell'immagine dell'area danneggiata della struttura che può effettivamente migliorare la qualità dell'immagine ripresa sul campo. Quindi, viene proposto un metodo Ostu migliorato per fondere organicamente le caratteristiche di soglia globale e locale dell'immagine per ottenere l'intaglio del contorno dell'area danneggiata dell'immagine della superficie della struttura del ponte. Vengono costruite la scala dell'area danneggiata, la proporzione dell'area danneggiata e la regola di calcolo dell'orientamento dell'area danneggiata. Vengono realizzate l'ispezione chiave e la diagnosi dei parametri caratteristici dell'area danneggiata della struttura del ponte. Infine, test e analisi vengono eseguiti in combinazione con un caso di progetto reale. I risultati mostrano che il metodo proposto in questo documento è fattibile e stabile, il che può migliorare la precisione di misurazione dell’area danneggiata dell’attuale struttura del ponte. Il metodo può fornire maggiore supporto dati per il rilevamento e la manutenzione della struttura del ponte.

Il ponte svolge un ruolo guida molto importante nello sviluppo economico nazionale, che può portare enormi benefici economici e sociali al paese, quindi il paese presta grande attenzione all'uso sicuro del ponte1. Tuttavia, a causa dell'erosione dell'ambiente naturale, dell'invecchiamento dei materiali da costruzione, dell'effetto di fatica del ponte stesso e di altri fattori avversi, la resistenza del ponte inevitabilmente diminuirà, il che porterà al declino della capacità di resistere ai disastri naturali e persino alla ambiente normale. In casi estremi, può causare incidenti catastrofici2. La struttura del ponte è una parte importante della costruzione delle infrastrutture di un paese. Bridge rende possibile la comunicazione frequente tra diverse regioni. Tuttavia, sotto l'influenza di molteplici fattori ambientali, con l'aumento del tempo di servizio, la struttura del ponte presenterà diversi gradi di danno strutturale. La struttura del ponte è diversa dagli edifici pubblici in generale. Se il ponte crolla o la mancanza di sicurezza durante l'uso, causerà gravi danni al nostro Paese e le persone porteranno enormi perdite, quindi la struttura del ponte deve mantenere un elevato stato di sicurezza e anche la frequenza della manutenzione è superiore a quella generale edifici pubblici3. Al fine di garantire l'applicabilità, la sicurezza e la durabilità del ponte in condizioni operative normali, è necessario adottare mezzi tecnici efficaci per effettuare il monitoraggio in tempo reale e a lungo termine e l'allarme tempestivo per i danni strutturali del ponte, in modo da fornire basi scientifiche per la valutazione della sicurezza della struttura del ponte4,5,6.

Con il completamento di molte superstrade, la struttura del ponte sta diventando sempre più grande. L'uso del viadotto, del ponte a trave continua e del ponte a telaio rigido continuo fa sì che l'ispezione del ponte diventi un lavoro lungo e laborioso. Nella manutenzione dei ponti in cemento, il rilevamento delle aree danneggiate è una delle fasi importanti di ispezione e diagnosi delle strutture dei ponti. Di solito, le crepe sulla superficie del ponte possono essere utilizzate per valutare la capacità portante, l'impermeabilità e la durata delle strutture in calcestruzzo. Nella prova di flessione con carico statico del ponte, il rilevamento delle fessure alla base della trave viene completato manualmente. Il rilevamento della visione artificiale dipende dall'esperienza e dal livello di abilità dell'operatore, il che richiede tempo e bassa sicurezza, quindi è difficile valutare oggettivamente l'effetto del rilevamento. Il rilevamento automatico dell'area danneggiata nell'immagine della superficie del ponte è molto efficace nei test non distruttivi7. Il rilevamento regolare delle crepe nelle travi può essere utilizzato anche per valutare la sicurezza e l'affidabilità della struttura del ponte in cemento e prevenire incidenti. Il rilevamento manuale tradizionale è inefficiente e influisce sul regolare flusso del traffico stradale. È un metodo di rilevamento in tempo reale, non distruttivo, ad alta precisione e a basso costo per individuare le malattie sulla piastra inferiore della sovrastruttura del ponte utilizzando la tecnologia di elaborazione delle immagini per analizzare le immagini della struttura del ponte. Attualmente esistono set completi di apparecchiature che utilizzano questo metodo o principio in altri campi, ma queste apparecchiature sono per lo più sviluppate all'estero e costose. Inoltre, a causa della diversità e dell’incertezza delle malattie ponte, l’algoritmo nel processo di rilevamento delle malattie necessita ancora di ulteriori ricerche.