Research Article

Beton çatlakların derin öğrenme tabanlı semantik segmentasyonunda kodlayıcı değişkenlerinin karşılaştırmalı analizi

Volume: 15 Number: 3 September 30, 2024
TR EN

Beton çatlakların derin öğrenme tabanlı semantik segmentasyonunda kodlayıcı değişkenlerinin karşılaştırmalı analizi

Öz

Depremler, seller ve yangınlar gibi doğal afetler akabinde yapılarda ve kentsel altyapıda ciddi hasarlar meydana gelmektedir. Çatlaklar, beton yapılarda meydana gelen hasarların veya bozulmaların en yaygın belirtileri olarak kabul edilmektedir. Dolayısıyla, çatlak kusurlarının erken ve doğru bir şekilde tespit edilmesi, bu tür yapıların güvenliklerinin sağlanması ve hizmet süreleri açısından önem arz etmektedir. Son yıllarda bilgisayarlı görü uygulamalarında önemli bir atılım sergileyen derin öğrenme mimarileri, beton çatlaklarının otomatik olarak tespit ve segmente edilmesinde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle, genel olarak bir kodlayıcı ve bir kod çözücü bloktan oluşan derin öğrenme tabanlı segmentasyon mimarileri çatlakları uzamsal sınırları ile tespit ederek, kapsamlı yapı sağlığı analizlerini mümkün kılmaktadır. Ancak, evrişimsel filtrede küçük alıcı alan, pooling işleminin neden olduğu bilgi kayıpları ve yetersiz yerel özellik işlenmesi gibi kodlayıcı blok sınırlandırmaları segmentasyon performansını sekteye uğratmaktadır. Bu çalışmada, beton yüzeylerindeki çatlakların segmentasyonu için önerilen DeepLabV3+ mimarisinde kodlayıcı blok için farklı omurga mimarilerinin (ResNet-18, ResNet-50, MobileNetV2, Xception ve Inception-ResNet) etkinlikleri analiz edilmiştir. Farklı omurga mimariler ile sağlanan alçak ve yüksek seviyeli özelliklerin etkinliklerinin test edilmesi için erişime açık Deepcrack ve CrackForest veri setleri kullanılmıştır. Bulgular her iki veri seti için de MobileNetV2 mimarisinin eğitilebilir parametre ve segmentasyon perfromansı açısından en başarılı ağ olduğunu göstermiştir. MobileNetV2 kodlayıcı tabanlı segmentasyon çerçevesi, yaklaşık 6.7 milyon eğitilebilir ağırlık kullanarak her iki veri seti için sırasıyla 0.81 ve 0.70 Dice benzerlik katsayısı (DSC) başarımı elde etmiştir.

Anahtar Kelimeler

References

  1. [1] Q. An et al., “Segmentation of Concrete Cracks by Using Fractal Dimension and UHK-Net,” Fractal Fract., vol. 6, no. 2, pp. 1–18, 2022, doi: 10.3390/fractalfract6020095.
  2. [2] L. Song, H. Sun, J. Liu, Z. Yu, and C. Cui, “Automatic segmentation and quantification of global cracks in concrete structures based on deep learning,” Meas. J. Int. Meas. Confed., vol. 199, no. June, 2022, doi: 10.1016/j.measurement.2022.111550.
  3. [3] X. Han et al., “Structural damage-causing concrete cracking detection based on a deep-learning method,” Constr. Build. Mater., vol. 337, no. 196, 2022, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2022.127562.
  4. [4] Y. Bai, H. Sezen, and A. Yilmaz, “End-to-end deep learning methods for automated damage detection in extreme events at various scales,” Proc. - Int. Conf. Pattern Recognit., no. c, pp. 5736–5743, 2020, doi: 10.1109/ICPR48806.2021.9413041.
  5. [5] W. Wang, C. Su, G. Han, and H. Zhang, “A lightweight crack segmentation network based on knowledge distillation,” vol. 76, no. May, 2023.
  6. [6] L. Yang, H. Huang, S. Kong, and Y. Liu, “A deep segmentation network for crack detection with progressive and hierarchical context fusion,” J. Build. Eng., vol. 75, no. May, 2023, doi: 10.1016/j.jobe.2023.106886.
  7. [7] J. König, M. D. Jenkins, M. Mannion, P. Barrie, and G. Morison, “Optimized deep encoder-decoder methods for crack segmentation,” Digit. Signal Process. A Rev. J., vol. 108, 2021, doi: 10.1016/j.dsp.2020.102907.
  8. [8] A. Mahgoub, A. Talab, Z. Huang, F. Xi, and L. DUJE (Dicle University Journal of Engineering) 15:3 (2024) Sayfa 581-593 592 Haiming, “Detection crack in image using Otsu method and multiple filtering in image processing techniques,” Opt. - Int. J. Light Electron Opt., pp. 1– 4, 2015, doi: 10.1016/j.ijleo.2015.09.147.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Deep Learning

Journal Section

Research Article

Early Pub Date

September 30, 2024

Publication Date

September 30, 2024

Submission Date

April 5, 2024

Acceptance Date

August 15, 2024

Published in Issue

Year 2024 Volume: 15 Number: 3

IEEE
[1]H. Polat, S. Alpergin, and M. S. Özerdem, “Beton çatlakların derin öğrenme tabanlı semantik segmentasyonunda kodlayıcı değişkenlerinin karşılaştırmalı analizi”, DUJE, vol. 15, no. 3, pp. 581–593, Sept. 2024, doi: 10.24012/dumf.1465724.

Cited By