サポートベクターマシンによるコンクリート振動状態の画像認識とパラメータ解析

要約

この論文で説明するプロトコルは、方向性勾配ヒストグラム技術を利用して、さまざまな振動状態下での具体的な画像サンプルの特性を抽出します。機械学習にサポートベクターマシンを採用することで、学習サンプルを最小限にとどめ、コンピュータ性能の要求が低い画像認識手法を実現しました。

要約

本論文では、指向性勾配ヒストグラム技術を用いて、異なる振動状態で撮影されたコンクリート画像サンプルの特徴を抽出します。サポートベクターマシン(SVM)は、画像の特徴と振動状態の関係を学習するために利用されます。その後、機械学習の結果を使用して、コンクリートの振動状態の実現可能性を評価します。同時に、方向勾配ヒストグラムの計算パラメータが認識精度に及ぼす影響メカニズムを解析する。この結果は、コンクリートの振動状態を特定するために、方向勾配ヒストグラム-SVM技術を使用することの実現可能性を示しています。認識精度は、最初は増加し、その後、方向勾配のブロック サイズ、または統計間隔の数が増えるにつれて減少します。認識精度も、二値化閾値の増加に伴って直線的に低下します。解像度1024ピクセル×1024ピクセルのサンプル画像を使用し、特徴抽出パラメータを最適化することで、100%の認識精度を達成することができます。

概要

コンクリートは、建設業界で広く使用されている基本的な建材です。ポンプ中、コンクリートは振動による圧縮を必要とする空隙を頻繁に発生させます。振動が不十分な場合、コンクリート表面が蜂の巣状になる可能性があり、過度の振動はコンクリートの偏析につながる可能性があります^1,2。振動動作の質は、成形コンクリート構造物^7,8の強度^3,4,5,6および耐久性に大きく影響する。Caiら^9,10は、実験的研究と数値解析を組み合わせた研究を行い、振動が骨材沈下とコンクリートの耐久性に及ぼす影響メカニズムを調査しました。その結果、振動時間と骨材粒子が骨材沈降に大きな影響を与える一方で、骨材密度とセメント系材料の塑性粘度の影響は最小限であることが明らかになりました。振動により、コンクリート試験片の底部に骨材が堆積....

プロトコル

1. 具体的サンプル画像取得

1. コンクリートを職場に輸送し、ポンプ車で流し込みます。
2. 画像を撮影するには、電源キースイッチを右に動かして ON の位置にして、撮影機器の電源を入れます。カメラのモードノブを緑色の自動モードに調整し、カメラのレンズがコンクリートの表面と平行になっていることを確認してから、 シャッターキーを押します。 図1に示すように、振動していないコンクリートの画像サンプルを20個キャプチャし、1024 x 1024ピクセルの取得解像度で.jpg形式で保存します。
3. コンクリート振動装置(プラグインコンクリート振動棒)の振動部をコンクリートに挿入します。電源を接続し、コンクリート振動装置を ON の位置に設定して電源を入れます。
4. コンクリートの表面に何らかの崩壊があり(振動によってコンクリート内部の空気が排出され、表面の骨材が沈んで隙間を埋め、コンクリートが崩壊します)、セメントスラリーが現れた場合は、カメラのレンズをコンクリートの表面と平行に保ち、 シャッターキーを押します。 図 2 に示すように、振動するコンクリートの画像サンプルを 20 個収集します。....

ディスカッション

本稿では、サポートベクターマシン(SVM)を用いて、様々なコンクリート振動状態サンプルの画像特徴を学習する。機械学習の成果をもとに、画像認識に基づく具体的な振動状態認識手法を提案する。認識精度を高めるには、画像セグメンテーション、画像の二値化、方向勾配固有値抽出の3つの重要なステップのパラメータを制御することが重要です。試験結果によれば、より小さな二値化閾?.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
camera	SONY	A6000	The sensor size is 23.5x15.6mm, the maximum acquisition resolution is 1440 * 1080, and the effective pixel is 24.3 million.
concrete	Wuhan Construction Changxin Technology Development Co., Ltd.	C30 pumping concrete	According to the standard of ' concrete strength test and evaluation standard ' ( GB / T 50107-2010 ), the standard value of cubic compressive strength is 30 MPa pumping concrete.
Matlab	MathWorks	Matlab R2017a	MATLAB's programming interface provides development tools for improving code quality maintainability and maximizing performance. It provides tools for building applications using custom graphical interfaces. It provides tools for combining MATLAB-based algorithms with external applications and languages
Processor	Intel	12th Gen Intel(R) Core (TM) i7-12700H @ 2.30GHz	64-bit Win11 processor