基于多特征融合的高填方渠道水泥坡面破损识别方法研究
发布时间：2020-11-02 09:31
高填方渠道是指填筑高度一般大于6m的填方渠道。高填方渠段广泛分布于南水北调中线工程中。由于南水北调中线工程填方高度大、分布范围广及工程地质条件复杂等原因,导致其衬砌面板开裂或渠坡道面破损而出现渗漏。虽然渗漏的作用水头较小,但由于渠线较长,其渗漏量依然会较大。因此,高填方渠段渗流监测技术是南水北调中线工程安全技术的关键技术之一。为保证通水后渠道的安全运行,确保人民生命财产安全,需要对高填方渠段进行专项渗漏监测设计。国内外对于大坝渗漏隐患检测的研究主要有地质雷达法、电阻率法、超声波、图像处理等检测法。渗漏检测的算法模型有渠段渗流模型、多源数据融合模型、多目标逆建模等。然而,目前尚无针对高填方渠道渗漏检测的方法。随着图像处理技术的不断提高,渠道坡面图像破损检测也成为查找渠道渗漏的一个研究内容。本文提出基于多特征融合的高填方渠道水泥坡面破损监测模型,对坡面图像进行各种特征提取和融合处理,判断出高填方渠道水泥坡面是否为正常、裂缝、孔洞及其他四种情况,从而达到预防和发现高填方渠道是否有渗漏的效果,起到警惕的作用。本文的主要研究工作如下:1.设计南水北调中线工程高填方渠段渗漏监测模型,对水泥面图像在空间域与频率域分别进行特征提取分析,其中空间域包括颜色直方图的颜色特征提取、Hu不变矩的形状特征提取和灰度共生矩阵的纹理特征提取;分别对各种特征进行分析,将提取方法进行改进,最后用SVM对三种空间域特征进行分类得出各种评估结果。2.建立基于Gabor小波的高填方渠道渠坡频域特征提取模型,研究Gabor小波多尺度多方向选择特性,对各尺度与各方向提取的特征进行分析,找到最佳的尺度与方向参数组;使用SVM进行分类得出识别结果,通过实验结果验证最佳尺度与方向参数组,从而使得在分类器性能相同的情况下得到的分类效果更好。3.提出基于有监督特征选择的高填方渠道渗漏监测模型,对卷积神经网络进行算法优化和方法融合研究,在卷积层和池化层的卷积核尺寸与通道数、全连接层的激活函数选择等各参数进行分析与设计;并将设计好的卷积神经网络应用到高填方渠道图像的特征提取与分类识别,判断高填方渠道是否存在渗漏隐患,将为南水北调高填方渠道渗漏隐患查找提供技术支持。
【学位单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.41;TV68;TV698.12
【部分图文】：
（c）ReLUs函数 （b）Softplus函数图 2-5 各激活函数图Fig2-5 Graph of each activation function在 CNN 网络模型中，经过多个卷积层和池化层后，要连接一个或者多个的全连接层（fully connected layers，FC），即各层的神经元都进行连接，起到 分类器 的作用，也就是起到 多层感知器 的作用，将卷积层和池化层具有类别区分的局部信息特征进行整合。目标函数的作用是衡量样本真实值和预测值之间的误差（loss），包括了损失函数和正则化项。定义损失函数为 Loss ( ) ，对于回归问题，一般选用2l 损失函数，表示为：2* 211( )2nt i iiz Loss y y （2.36）其中*iy 为真实值，iy 为实际值。
（a）正常 （b）裂缝 （c）孔洞 （d）其他图 3-4 正常、裂缝、孔洞、其他的水泥面Fig3-4 Normal, crack, hole, other cement surface搭建好的渠坡模型如图 3-5 所示。图 3-5 正常、裂缝、孔洞及其他等类别水泥面Fig3-5 Normal Cracks,holes and other types of cement surface
图 3-3 迎水坡坡面破损情况设计Fig3-3 Design of the damage situation of the slope facing the wat如图 3-4 所示。 （b）裂缝 （c）孔洞 （d）其图 3-4 正常、裂缝、孔洞、其他的水泥面Fig3-4 Normal, crack, hole, other cement surface模型如图 3-5 所示。
【参考文献】
本文编号：2866867
【学位单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP391.41;TV68;TV698.12
【部分图文】：
（c）ReLUs函数 （b）Softplus函数图 2-5 各激活函数图Fig2-5 Graph of each activation function在 CNN 网络模型中，经过多个卷积层和池化层后，要连接一个或者多个的全连接层（fully connected layers，FC），即各层的神经元都进行连接，起到 分类器 的作用，也就是起到 多层感知器 的作用，将卷积层和池化层具有类别区分的局部信息特征进行整合。目标函数的作用是衡量样本真实值和预测值之间的误差（loss），包括了损失函数和正则化项。定义损失函数为 Loss ( ) ，对于回归问题，一般选用2l 损失函数，表示为：2* 211( )2nt i iiz Loss y y （2.36）其中*iy 为真实值，iy 为实际值。
（a）正常 （b）裂缝 （c）孔洞 （d）其他图 3-4 正常、裂缝、孔洞、其他的水泥面Fig3-4 Normal, crack, hole, other cement surface搭建好的渠坡模型如图 3-5 所示。图 3-5 正常、裂缝、孔洞及其他等类别水泥面Fig3-5 Normal Cracks,holes and other types of cement surface
图 3-3 迎水坡坡面破损情况设计Fig3-3 Design of the damage situation of the slope facing the wat如图 3-4 所示。 （b）裂缝 （c）孔洞 （d）其图 3-4 正常、裂缝、孔洞、其他的水泥面Fig3-4 Normal, crack, hole, other cement surface模型如图 3-5 所示。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 陈伟;范新南;李敏;史朋飞;顾丽萍;;基于Gabor算子的人工蜂群算法大坝裂缝检测[J];微处理机;2015年04期
2 周晨;李国平;;流域生态补偿的支付意愿及影响因素——以南水北调中线工程受水区郑州市为例[J];经济地理;2015年06期
3 武孟元;;南水北调邯邢段高填方渠段锥探灌浆试验施工[J];水利建设与管理;2015年06期
4 王睿;漆泰岳;雷波;李阳;朱鑫;;隧道衬砌裂缝特征提取方法研究[J];岩石力学与工程学报;2015年06期
5 张宇;陈善雄;余飞;熊署丹;戴张俊;;南水北调高填方渠道沉降过程计算方法研究[J];岩石力学与工程学报;2014年S2期
6 郑发顺;;遥控水下机器人系统在水库大坝水下检查中的应用[J];水利信息化;2014年02期
7 屈志刚;申黎平;李明新;李非;孔德刚;;南水北调中线工程高填方渠道加强措施探讨[J];人民长江;2013年16期
8 辛贺艳;;高填方渠段塑性混凝土防渗墙施工技术[J];河南水利与南水北调;2012年18期
9 王成;刘亚峰;王新成;闫桂荣;;分类器的分类性能评价指标[J];电子设计工程;2011年08期
10 高岚;赵永珠;范世东;罗文锋;;基于Hu不变矩的船舶焊缝缺陷图像特征提取[J];船海工程;2009年02期
本文编号：2866867
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2866867.html
