[发明专利]一种盾构隧道和隔震隧道的影像AI数字化检测方法及装置

权利要求书

1.一种盾构隧道和隔震隧道的影像AI数字化检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)对原始图像集进行预处理后获得实测图像数据集，采用二维时域有限差分法进行正演模拟操作后获得缺陷的仿真图像数据集；

(2)根据所述实测图像数据集和所述仿真图像数据集获得目标检测模型；

(3)采用所述目标检测模型对所述实测图像数据集进行缺陷检测，并根据检测结果判断隧道衬砌结构隐蔽部位的工程质量。

2.如权利要求1所述的影像AI数字化检测方法，其特征在于，步骤(1)中对原始图像集进行预处理步骤S11具体为：

S111：通过将所述原始图像集中的数据信号减去全局平均值的方式去除探地雷达的直达波；

S112：采用带通滤波器对数据信号进行滤波处理；

S113：对数据信号进行信号增益和补偿，从而增强深部反射信号的能量，并获得预处理后的实测图像数据集。

3.如权利要求1或2所述的影像AI数字化检测方法，其特征在于，所述原始图像集由探地雷达采集盾构隧道和隔震隧道的衬砌结构隐蔽部位而获得，具体为：

S101：将探地雷达的天线紧贴盾构隧道管片和隔震隧道的衬砌，并沿隧道轴线方向行进，探地雷达的天线发射电磁波对衬砌结构的隐蔽部位进行检测；

S102：当探地雷达沿隧道轴线方向行进时，每隔一段距离在探地雷达主机上设置一个标记，使探地雷达图像数据与天线扫描位置一一对应，形成所述原始图像集。

4.如权利要求3所述的影像AI数字化检测方法，其特征在于，当所述探地雷达采集所述原始图像集时，在盾构隧道的注浆层和隔震隧道的隔震层中加入含有导电组分的材料；

所述含有导电组分的材料包括羰基铁粉或者碳纳米管。

5.如权利要求1-4任一项所述的影像AI数字化检测方法，其特征在于，获取仿真图像数据集的步骤S12具体为：

S121：采用二维时域有限差分法对病害进行正演模拟操作并获得仿真模型，所述仿真模型由衬砌层、中间层和岩土层组成，衬砌层主要是盾构隧道的管片衬砌或者隔震隧道的衬砌结构，中间层为盾构隧道的注浆层或者隔震隧道的隔震层，岩土层是指隧道所处的岩土层；

S122：在所述仿真模型中通过调整不同类型病害的大小、形状和埋藏深度，以及发射天线的中心频率，将发射/接收天线以固定步长沿测线移动；

S123：将所述仿真模型划分为矩形差分网络，并将Yee元胞作为最小的单位差分网格；

其中，所述Yee元胞中电场和磁场在时间顺序上具有交替取样的特性，且其取样时间的间距为半个时间步；

S124：采用二维时域有限差分法解析偏微分方程并获得二维横磁波的时域有限差分计算方法；

S125：根据工程参数和病害参数，通过所述时域有限差分计算方法获得不同的仿真图像，形成所述仿真图像数据集。

6.如权利要求1-5任一项所述的影像AI数字化检测方法，其特征在于，步骤(2)具体为：

S211：将所述实测图像数据集和所述仿真图像数据集整理合并为图像数据集，对图像数据集中存在的不密实、脱空和空洞缺陷进行标记；并按照比例将所述图像数据集分成训练集、验证集和测试集；

S212：采用Yolo V5模型对所述训练集进行训练并获得拟合数据的网络模型，采用所述验证集对所述网络模型的超参数进行微调后获得适用于雷达图像检测的第一目标检测模型；

S213：采用所述测试集对所述第一目标检测模型进行检测操作，测试集中的每个图片数据为一个样本，采用召回率和平均精度指标来评价所述第一目标检测模型是否合格，并针对不合格的第一目标检测模型进行改进操作，获得合格的目标检测模型。