一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法技术

本发明专利技术涉及混凝土桥梁表观病害检测技术领域，尤其涉及一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法。步骤如下：S1：构建混凝土桥梁表观病害数据集，选取混凝土桥梁图片并对混凝土桥梁表观病害所在区域进行标注；S2：对混凝土桥梁数据集进行增强且按照8:2划分训练集和验证集；S3：建立改进的Segformer轻量化模型，选取MiTB0作为模型的编码器，并在解码器中引入SFM模块和PSA自注意力机制模块。本发明专利技术提供的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法，能够在混凝土桥梁表观病害检测方面具有较强的鲁棒性和较高的准确性，能在较小参数量的情况下实现桥梁表观病害的高效快速检测。情况下实现桥梁表观病害的高效快速检测。情况下实现桥梁表观病害的高效快速检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法


[0001]本专利技术涉及混凝土桥梁表观病害检测
，尤其涉及一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法。

技术介绍

[0002]随着我国基础设施建设和交通运输的不断发展，混凝土桥梁的建设规模也在不断扩大。截至2021年末，我国公路桥梁总数达到96.11万座，延长总量为7380.21万延米，其中特大桥梁7417座，大桥13.45万座。然而，随着时间的推移，混凝土桥梁表观和内部可能会出现一定程度的损伤和缺陷，这些损伤可能导致混凝土桥梁发生坍塌等安全事故。因此，对混凝土桥梁的健康状态进行检测和评估具有至关重要的意义，能够及时发现混凝土桥梁中的损伤和缺陷，从而保障公路桥梁的安全运行。
[0003]混凝土桥梁表观病害检测是混凝土桥梁检测的重要环节，其中包括对破损、露筋和水侵蚀等方面的检测。混凝土桥梁破损处可能会继续掉落混凝土，从而砸伤行人或者损坏汽车，而且桥梁破损处的混凝土进一步脱落可能会导致钢筋被空气腐蚀，从而影响桥梁结构的受力性能。长期的水侵蚀会破坏桥梁主体结构材料，扰动其承载力，缩短其使用年限。因此，对破损、露筋和水侵蚀等方面的检测是非常必要的。
[0004]传统的混凝土桥梁检测方法主要以人工巡检为主，使用搭手脚架或桥检车将检测人员送入检测区域。然而，这种方式存在着很强的主观性、工作环境危险、工作量大、效率低等缺点，已经逐渐不能满足人们的需求。随着电子技术的发展，通过无人机和爬壁机器人等技术可以实现桥梁表观巡检，但仍需要人工对机器所采集的照片或视频进行损伤判别，效率依然较低。近年来，计算机视觉技术的高速发展为混凝土桥梁表观损伤检测带来了新的解决方案。目前，基于计算机视觉的方法被广泛应用于表面损伤检测，主要包括表面损伤分类、表面损伤目标检测和表面损伤语义分割；
[0005]表面损伤分类方法仅能对桥梁图片中的损伤类型进行判定，无法对损伤位置进行定位。表面损伤目标检测方法可以对桥梁图片进行识别和定位桥梁损伤，与表面损伤分类相比，其方法不仅能够确定损伤类型而且能够定位损伤位置。表面损伤语义分割方法不仅能够确定损伤类别和位置，而且还能获取诸如面积等更加进一步的细化信息。虽然基于计算机视觉的混凝土桥梁表观病害检测方法在检测精度上取得了一定的成果，但是存在参数量大、推理速度慢等问题，而实际表观病害检测使用场景中需要快速对病害区域进行检测分析；
[0006]为此，我们设计一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法，用于对上述技术问题提供另一种技术方案。

技术实现思路

[0007]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于改进Segformer的轻量级混凝土
桥梁表观病害检测方法，解决上述
技术介绍
中提出的技术问题。
[0008]为了解决上述的技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：
[0009]一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法，步骤如下：
[0010]S1：构建混凝土桥梁表观病害数据集，选取混凝土桥梁图片并对混凝土桥梁表观病害所在区域进行标注；
[0011]S2：对混凝土桥梁数据集进行增强且按照8:2划分训练集和验证集；
[0012]S3：建立改进的Segformer轻量化模型，选取MiTB0作为模型的编码器，并在解码器中引入SFM模块和PSA自注意力机制模块；
[0013]S4：根据混凝土桥梁表观病害数据集训练模型，识别水侵蚀、露筋、破损混凝土桥梁表观病害。
[0014]作为本专利技术提供的所述的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法的一种优选实施方式，所述S1步骤中，构建混凝土桥梁表观病害数据集，步骤如下：
[0015]通过多种方式人工采集病害区域清晰且图像分辨率较高的桥梁病害图像。
[0016]作为本专利技术提供的所述的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法的一种优选实施方式，所述多种方式包括不限制焦距、不限制物距、不限制光照条件、不限制遮挡阴影和不限制拍摄角度。
[0017]作为本专利技术提供的所述的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法的一种优选实施方式，所述S1步骤中，选取混凝土桥梁图片并对混凝土桥梁表观病害所在区域进行标注，采用通用标注工具Labelme对表观病害所在区域进行标注。
[0018]作为本专利技术提供的所述的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法的一种优选实施方式，所述S2步骤中，对混凝土桥梁数据集进行增强，步骤如下：
[0019]对数据集进行了旋转、翻转、裁剪的方式增强；
[0020]选择含有露筋的图片进行裁剪、旋转，以增加露筋类别数量的方式增强。
[0021]作为本专利技术提供的所述的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法的一种优选实施方式，所述S3步骤中，改进的Segformer轻量化模型，包括Segformer、SFM和PSA；
[0022]所述Segformer通过Transformer与轻量级多层感知器解码器的结合形成；
[0023]所述SFM通过利用高级特征和低级特征之间的关系，获得更加准确和具有语义信息的特征表示；
[0024]所述PSA包含仅通道自注意力和仅空间自注意力。
[0025]作为本专利技术提供的所述的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法的一种优选实施方式，所述S4步骤中，使用Adamw作为训练模型的优化器，并使用FacalLoss和DiceLoss作为损失函数，在验证集上测试该检测效果。
[0026]可以毫无疑义的看出，通过本申请的上述的技术方案，必然可以解决本申请要解决的技术问题。
[0027]同时，通过以上技术方案，本专利技术至少具备以下有益效果：
[0028]本专利技术提供的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法，能够在混凝土桥梁表观病害检测方面具有较强的鲁棒性和较高的准确性，能在较小参数量
的情况下实现桥梁表观病害的高效快速检测。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术的具体实施方式的流程图；
[0031]图2为本专利技术的结构图；
[0032]图3为本专利技术的语义融合模块结构示意图；
[0033]图4为本专利技术的极化自注意力机制示意图；
[0034]图5为本专利技术与主流检测方法对比示意图。
具体实施方式
[0035]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法，其特征在于，步骤如下：S1：构建混凝土桥梁表观病害数据集，选取混凝土桥梁图片并对混凝土桥梁表观病害所在区域进行标注；S2：对混凝土桥梁数据集进行增强且按照8:2划分训练集和验证集；S3：建立改进的Segformer轻量化模型，选取MiTB0作为模型的编码器，并在解码器中引入SFM模块和PSA自注意力机制模块；S4：根据混凝土桥梁表观病害数据集训练模型，识别水侵蚀、露筋、破损混凝土桥梁表观病害。2.根据权利要求1所述的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法，其特征在于，所述S1步骤中，构建混凝土桥梁表观病害数据集，步骤如下：通过多种方式人工采集病害区域清晰且图像分辨率较高的桥梁病害图像。3.根据权利要求2所述的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法，其特征在于，所述多种方式包括不限制焦距、不限制物距、不限制光照条件、不限制遮挡阴影和不限制拍摄角度。4.根据权利要求1所述的一种基于改进Segformer的轻量级混凝土桥梁表观病害检测方法，其特征在于，所述S1步骤中，选取混凝土桥梁图片并...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋仕新，唐椿程，杨建喜，李昊，熊元俊，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：