Deep learning-based surface and subsurface damage identification using computer vision and thermography
Notice bibliographique
Résumé
The early detection of both surface and subsurface damage is crucial for ensuring structural integrity. Timely repair of damage also delays the need for infrastructure replacement, which involves significant costs and has adverse environmental impacts. While manual inspection for damage detection is a common practice, it is expensive, time-consuming, and hazardous. Moreover, it cannot easily cover all structures. To enable safe and autonomous detection of surface and subsurface damage, an automated Structural Health Monitoring (SHM) system is required. In this thesis, deep learning-based methods are proposed for detecting external and internal damage in structures using computer vision and active thermography, respectively. Additionally, an automated SHM system was developed by integrating these deep learning-based SHM methods with autonomous flight capabilities of unmanned aerial vehicles (UAVs). For internal damage, a new internal damage segmentation network (IDSNet) was employed for pixel-wise subsurface damage segmentation. IDSNet comprises advanced deep learning operators such as the intensive module, residual intensive convolution module, and superficial module. These operators enable IDSNet to process large thermal images in real-time with high accuracy, reducing monitoring costs. To overcome the challenges of costly and time-consuming ground truth data collection, an attention-based generative adversarial network (AGAN) was developed to generate synthetic image data for training IDSNet. The IDSNet demonstrates superior performance compared to other networks in accurately segmenting internal damages using active thermography. In addition to subsurface damage, surface damage, such as pavement potholes, is of significant concern. This thesis introduces 3DPredicNet, a novel monocular deep learning-based method for pothole segmentation with 3D volume prediction. The 3DPredicNet incorporates an advanced attention mechanism to reduce the number of learnable parameters. A dataset was prepared to train and test the model, and its robustness was also evaluated using a publicly available dataset. Lastly, this thesis integrates a computer vision-based damage detection method with an autonomous UAV system capable of navigating in GPS-denied areas. The proposed approach focuses on real-time multiple-surface damage detection using an improved faster region-based deep convolutional neural network and autonomous UAV. Specifically designed for GPS-denied structures, it mitigates the risks faced by inspectors during data collection in remote areas.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».