[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

说明书

本发明公开了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，能够提高隧道病害的检测效率和准确性，其中，检测方法包括：通过原始图像得到实测图像数据集，采用基于时域有限差分法的正演模拟方法获得仿真图像数据集；将实测和仿真图像数据集整理合并为图像数据集，人工标记图像数据集中的病害，并将图像数据集划分为训练集、验证集、测试集；采用Yolo V5模型对训练集进行训练得到网络模型，采用验证集对网络模型的超参数进行微调得到目标检测模型并使用测试集评价目标检测模型是否合格；使用目标检测模型进行缺陷检测操作。本发明还采用含有导电组分的材料加入隧道的注浆层或隔震层，能够提高探地雷达的检测效果。

技术领域

本发明属于隧道工程检测领域，更具体地，涉及一种盾构隧道和隔震隧道的影像AI(Artificial Intelligence，人工智能)数字化检测方法及装置。

背景技术

盾构法具有机械化程度高、对周边环境影响小、施工安全快速等诸多优点，已经成为一种隧道的重要施工方法，通常将使用盾构法建成的隧道称为盾构隧道。

此外，隔震技术为隧道的防震减灾提供了新途径，具体来说，是在隧道衬砌和围岩之间设置隔震层形成隔震隧道，使原有的衬砌-围岩体系变为衬砌-隔震层-围岩体系，利用隔震层的柔性和阻尼来吸收地震变形和地震能量，隔震层的加入使得隧道结构变得更加复杂。

怎样检测注浆层和隔震层的施工质量，判断盾构隧道的注浆层、隔震隧道的隔震层是否存在不密实、脱空、空洞等典型病害，是盾构隧道和隔震隧道施工中面临的一大技术难题。

探地雷达是一种基于电磁波的无损检测技术，效率高，适应性强，工程中可通过探地雷达发射的电磁波对盾构隧道和隔震隧道的衬砌结构隐蔽部位的典型病害进行检测。然而，通过探地雷达获取的实测图像数据集还需要工程技术人员花费较多时间进行解析，工程技术人员需要人工手动地在实测图像数据集的每张图片上标注病害。考虑到地下介质的多样性和复杂性，当探地雷达的信号较弱并被杂波干扰时，工程技术人员解析探地雷达实测图像的工作更加复杂，这使得基于探地雷达的检测方法的检测效率非常有限，而且该方法在很大程度上依赖于专业技术人员的专业水平、耐心和经验，因此不可避免的存在较明显的主观性。

综上所述，现有的人工检测方法不仅效率较低，而且存在较大的漏判、误判的可能性，工程中急需一种新方法来准确、高效、客观地解析通过探地雷达获取的实测图像数据集，从而准确地检测盾构隧道和隔震隧道的衬砌结构隐蔽部位的工程质量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于时域有限差分法和Yolo V5模型的盾构隧道和隔震隧道的影像AI数字化检测方法及装置，旨在解决现有技术中通过人工检测的方式存在较大的漏判、误判的可能性导致检测精度低且检测效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种盾构隧道和隔震隧道的影像AI数字化检测方法，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对病害进行正演模拟操作后获得仿真图像数据集；

(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，能够提高检测效率和检测准确性。

本发明极大减少了对专业探地雷达工程技术人员的依赖，能够高效准确地对盾构隧道和隔震隧道衬砌结构隐蔽部位的质量情况进行判断；本发明为盾构隧道和隔震隧道的病害排查工作提供技术支持，从而有助于提高盾构隧道和隔震隧道的工程质量。

本发明基于时域有限差分法和Yolo V5模型的盾构隧道和隔震隧道的影像AI数字化检测，可以准确高效地检测隧道衬砌结构隐蔽部位的工程质量。

更进一步地，步骤(1)中对原始图像集进行预处理具体为：