Name: Author Spotlight: Efficient Image Recognition Using Directional Gradient Histogram Technique and Support Vector Machines
Uploaded: 2024-01-05T13:50:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Efficient Image Recognition Using Directional Gradient Histogram Technique and Support Vector Machines at JoVE.com

Bu çalışmayı finanse ettiği için Wuhan Urban Construction Group 2023 Yıllık Bilimsel Araştırma Projesi'ne (NO.7) minnetle teşekkür ederiz.

1. Somut örnek görüntü alımı
<ol><li>Betonu pompa kamyonu tarafından döküleceği işyerine taşıyın.</li>
	<li>Görüntü yakalamak için, güç tuşu anahtarını sağa hareket ettirip AÇIK konuma getirerek çekim ekipmanını açın. Kamera merceğinin beton yüzeye paralel olduğundan emin olarak kameranın mod düğmesini yeşil otomatik moda ayarlayın ve Deklanşör Tuşuna basın. Şekil 1'de gösterildiği gibi, 1024 x ...

Directional Gradient Histogram and SVM for Identifying Concrete Vibration States

<ol>
	<li>Jiang, L., Tian, Z., Wang, K., Sun, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+the+segregation+of+concrete+under+vibration+based+on+electrical+method.">Estimating the segregation of concrete under vibration based on electrical method.</a> Concrete. 1, 41-44 (2023).</li><li>Ren, B., Ye, Z., Wang, D., Wu, B., Tan, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+segregation+degree+of+hardening+concrete+using+improved+Mask+R-CNN.">Evaluation of segregation degree of hardening concrete using improved Mask R-CNN.</a> Journal of Hydroelectric Engineering. 41 (5), 93-102 (2022).</li><li>Hu, J., Qin, M., Wang, H., Liu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+on+the+influence+of+vibration+frequency+on+the+performance+of+concrete.">Study on the influence of vibration frequency on the performance of concrete.</a> Highway. 65 (12), 111-114 (2020).</li><li>Bian, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+on+characterization+of+evaluation+indexes+for+vibration+compaction+of+fresh+concrete.">Experimental study on characterization of evaluation indexes for vibration compaction of fresh concrete.</a> Journal of Hydroelectric Engineering. 39 (2), 67-80 (2020).</li><li>Liu, Z., Zhou, M., Bai, J., Mou, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+vibration+time+on+the+strength+and+homogeneity+of+rubber+concrete.">Influence of vibration time on the strength and homogeneity of rubber concrete.</a> Industrial Construction. 42, 509-512 (2012).</li><li>Cheng, Y., Gou, Z., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Testing+Investigation+on+Effects+of+Mixing,+Vibrating+and+Curing+on+Strength+of+High-Performance+Concrete.">Testing Investigation on Effects of Mixing, Vibrating and Curing on Strength of High-Performance Concrete.</a> Journal of Northeastern University (Natural Science). 31 (12), 1790-1793 (2010).</li><li>Zhao, Y., Chen, S., Liu, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+mechanism+of+high-frequency+vibration+on+concrete+antifreeze+and+application+in+construction+of+tunnels+in+cold+regions.">Influence mechanism of high-frequency vibration on concrete antifreeze and application in construction of tunnels in cold regions.</a> Industrial Construction. 44 (5), 101-105 (2014).</li><li>Quan, L., Tian, B., Li, S., He, Z., He, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+characteristics+of+flexural+fatigue+performance+of+dense+concrete+consolidated+with+high+frequency+vibration+applied+in+airport+pavement.">Evolution characteristics of flexural fatigue performance of dense concrete consolidated with high frequency vibration applied in airport pavement.</a> Journal of Traffic and Transportation Engineering. 20 (2), 34-45 (2020).</li><li>Cai, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+coarse+aggregate+settlement+induced+by+vibration+on+long-term+chloride+transport+in+concrete:+a+numerical+study.">Influence of coarse aggregate settlement induced by vibration on long-term chloride transport in concrete: a numerical study.</a> Materials and Structures. 55 (9), 1-18 (2022).</li><li>Cai, Y., Liu, Q. F., Yu, L., Meng, Z., Avija, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+and+numerical+investigation+of+coarse+aggregate+settlement+in+fresh+concrete+under+vibration.">An experimental and numerical investigation of coarse aggregate settlement in fresh concrete under vibration.</a> Cement and Concrete Composites. 122 (7), 104153 (2021).</li><li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+application+of+concrete+vibrating+robot+system+for+high+arch+dam.">Development and application of concrete vibrating robot system for high arch dam.</a> Journal of Hydraulic Engineering. 53 (6), 631-654 (2022).</li><li>Chen, C., Li, X., Qiu, Z., Yao, W., Zhu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Research+Progress+of+Construction+Robots.">Research Progress of Construction Robots.</a> Journal of Architecture and Civil Engineering. 39 (4), 58-70 (2022).</li><li>Shen, H., Zhang, W., Liu, J., Qiu, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+Prospect+of+Construction+Robots+for+High+Rise+Buildings.">Development and Prospect of Construction Robots for High Rise Buildings.</a> Construction Technology. 46 (8), 105-108 (2017).</li><li>Dalal, N., Triggs, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Histograms+of+Oriented+Gradients+for+Human+Detection.">Histograms of Oriented Gradients for Human Detection.</a> IEEE Computer Society Conference on Computer Vision &amp; Pattern Recognition. , (2005).</li><li>Zhou, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gradient-based+Feature+Extraction+From+Raw+Bayer+Pattern+Images.">Gradient-based Feature Extraction From Raw Bayer Pattern Images.</a> IEEE Transactions on Image Processing. (99), 1 (2021).</li><li>He, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Railway+Fastener+Defects+Detection+under+Various+Illumination+Conditions+using+Fuzzy+C-Means+Part+Model.">Railway Fastener Defects Detection under Various Illumination Conditions using Fuzzy C-Means Part Model.</a> Transportation Research Record. 2675 (4), 271-280 (2021).</li><li>Xu, X., Quan, C., Ren, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facial+expression+recognition+based+on+Gabor+Wavelet+transform+and+Histogram+of+Oriented+Gradients.">Facial expression recognition based on Gabor Wavelet transform and Histogram of Oriented Gradients.</a> IEEE International Conference on Mechatronics &amp; Automation. , (2015).</li><li>Cortes, C., Vapnik, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Support+Vector+Networks.">Support Vector Networks.</a> Machine Learning. 20 (3), 273-297 (1995).</li><li>Burges, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Tutorial+on+Support+Vector+Machines+for+Pattern+Recognition.">A Tutorial on Support Vector Machines for Pattern Recognition.</a> Data Mining and Knowledge Discovery. 2 (2), 121-167 (1998).</li><li>Yang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+Pleurotus+Ostreatus+From+Different+Producing+Areas+Based+on+Mid-Infrared+Spectroscopy+and+Machine+Learning.">Identification of Pleurotus Ostreatus From Different Producing Areas Based on Mid-Infrared Spectroscopy and Machine Learning.</a> Spectroscopy and Spectral Analysis. 43 (2), 577-582 (2023).</li><li>Chaabane, S. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Face+recognition+based+on+statistical+features+and+SVM+classifier).">Face recognition based on statistical features and SVM classifier).</a> Multimedia Tools and Applications. 81 (6), 8767-8784 (2022).</li><li>Saleh, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiments+with+SVM+to+classify+opinions+in+different+domains.">Experiments with SVM to classify opinions in different domains.</a> Expert Systems with Applications. 38 (12), 14799-14804 (2011).</li><li>Zhang, Y., Liu, Y., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+Prediction+of+Coal+Mine+Water+Disasters+Emergency+Rescue+System+Based+on+Improved+SVM.">Reliability Prediction of Coal Mine Water Disasters Emergency Rescue System Based on Improved SVM.</a> Journal of Zhengzhou University (Engineering Science). 36 (3), 115-119 (2015).</li><li>Cao, Y., Song, D., Hu, X., Sun, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fault+Diagnosis+of+Railway+Point+Machine+Based+on+Improved+Time-Domain+Multiscale+Dispersion+Entropy+and+Support+Vector+Machine.">Fault Diagnosis of Railway Point Machine Based on Improved Time-Domain Multiscale Dispersion Entropy and Support Vector Machine.</a> Acta Electronica Sinica. 51 (1), 117-127 (2023).</li><li>Li, Q., Yuze, C., Yu, B., Ning, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-stage+support+vector+machine+method+for+failure+mode+classification+of+reinforced+concrete+columns.">Two-stage support vector machine method for failure mode classification of reinforced concrete columns.</a> Engineering Mechanics. 39 (2), 148-158 (2022).</li><li>Yang, Y., Zhang, W., Yu, H., Chai, W., Liu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+on+the+relationships+between+ultrasonic+parameters+and+the+stress+state+in+loaded+concrete+based+on+improved+support+vector+machines).">Analysis on the relationships between ultrasonic parameters and the stress state in loaded concrete based on improved support vector machines).</a> Journal of Vibration and Shock. 42 (2), 175-224 (2023).</li><li>Yan, K., Shi, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+elastic+modulus+of+normal+and+high+strength+concrete+by+support+vector+machine.">Prediction of elastic modulus of normal and high strength concrete by support vector machine.</a> Construction &amp; Building Materials. 24 (8), 1479-1485 (2010).</li><li>Hussein, I. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully-automatic+identification+of+gynaecological+abnormality+using+a+new+adaptive+frequency+filter+and+histogram+of+oriented+gradients+(HOG).">Fully-automatic identification of gynaecological abnormality using a new adaptive frequency filter and histogram of oriented gradients (HOG).</a> Expert Systems. 39 (3), 12789 (2022).</li><li>Chandrakala, M., Devi, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-stage+classifier+for+face+recognition+using+HOG+features.">Two-stage classifier for face recognition using HOG features.</a> Materials Today: Proceedings. 47, 5771-5775 (2021).</li><li>Long, C., Yichi, Z., Zhangkai, L., Dandan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-Light+Image+Enhancement+Based+on+RAW+Domain+Image.">Low-Light Image Enhancement Based on RAW Domain Image.</a> Journal of Computer-Aided Design &amp; Computer Graphics. 35 (2), 303-311 (2023).</li><li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+application+of+concrete+vibrating+robot+system+for+high+arch+dam.">Development and application of concrete vibrating robot system for high arch dam.</a> Journal of Hydraulic Engineering. 53 (6), 631-654 (2022).</li></ol>

Bu makale, çeşitli beton titreşim durumu örneklerinin görüntü özelliklerini öğrenmek için destek vektör makinesini (SVM) kullanır. Makine öğrenimi sonuçlarına dayanarak, görüntü tanımaya dayalı somut bir titreşim durumu tanıma yöntemi önerilmiştir. Tanıma doğruluğunu artırmak için, üç temel adımın parametrelerini kontrol etmek çok önemlidir: görüntü segmentasyonu, görüntü ikilileştirme ve yönlü gradyan özdeğer çıkarma. Test sonuçlarına göre, somut numune görüntüsü...

Beton, inşaat sektöründe yaygın olarak kullanılan temel bir yapı malzemesidir. Pompalama sırasında, beton sıklıkla titreşim yoluyla sıkıştırma gerektiren boşluklar geliştirir. Yetersiz titreşim, petekli bir beton yüzeye neden olabilirken, aşırı titreşim beton ayrışmasınaneden olabilir 1,2. Titreşim işleminin kalitesi, şekillendirilmiş beton yapıların mukavemetini 3,4,5,6 ve dayanıklılığını 7,8 önemli ölçüde etkiler. Cai ve ark.9,10, titreşimin agrega oturması ve beton dayanıklılığı üzerindeki etki mekanizmasını araştırmak için deneysel araştırmaları sayısal analizle birleştiren bir çalışma yürütmüştür. Bulgular, titreşim süresi ve agrega parçacıklarının agrega oturması üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu, agrega yoğunluğunun ve çimento esaslı malzemenin plastik viskozitesinin ise minimum etkiye sahip olduğunu ortaya koymuştur. Titreşim, beton numunelerin dibinde agrega birikmesine neden olur. Ayrıca, titreşim süresi arttıkça, klorür iyonu konsantrasyonu beton numunelerin dibinde azalırken, üst 9,10'da önemli ölçüde artmaktadır.
Şu anda, somut titreşim durumunun değerlendirilmesi ağırlıklı olarak manuel yargıya dayanmaktadır. İnşaat sektörü akıllı reformlarla ilerlemeye devam ederken, robot operasyonları geleceğin yönü olarak ortaya çıkmıştır11,12. Sonuç olarak, akıllı titreşim operasyonlarında çok önemli bir zorluk, robotların betonun titreşim durumunu tanımlamasının nasıl sağlanacağıdır.
Yönlendirilmiş gradyanın histogramı, görüntülerdeki nesnelerin temsilini ve şeklini karakterize etmek için tanımlayıcı olarak piksellerin yoğunluk gradyanını veya kenar yönlerinin dağılımını kullanan bir tekniktir13,14. Bu yaklaşım, görüntünün yerel ızgara hücreleri üzerinde çalışır ve çeşitli geometrik ve optik koşullar altında görüntü değişikliklerini karakterize etmede sağlam bir kararlılık sağlar.
Zhou ve ark.15 , Bayer modu görüntülerinden yönlü gradyan özelliklerini doğrudan çıkarmak için bir yöntem önerdi. Bu yaklaşım, renk filtresi sütununu degrade işleciyle eşleştirerek yönlü gradyanı hesaplamada çok sayıda adımı atlar ve böylece yönlü gradyan görüntü tanıma için hesaplama gereksinimlerini önemli ölçüde azaltır. O ve ark.16 , temel özellik olarak yönlü gradyan histogramını kullandı ve ray bağlantı elemanlarını sınıflandırmak ve bağlantı elemanlarının kusurlu olup olmadığını belirlemek için ortalama kümeleme algoritmasını kullandı. Tanıma sonuçları, yönlendirilmiş gradyan özelliğinin histogramının, demiryolu bakım ve onarım ihtiyaçlarını karşılayarak bağlantı elemanı kusurlarına karşı yüksek hassasiyet sergilediğini gösterdi. Başka bir çalışmada, Xu ve ark.17 , Gabor dalgacık filtrelemesini kullanarak yüz görüntüsü özelliklerini önceden işledi ve ikili kodlama ve HOG algoritması yoluyla özellik vektörlerinin boyutunu azalttı. Yöntemin ortalama tanıma doğruluğu %92,5'tir.
Destek vektör makinesi (SVM)18, vektörü yüksek boyutlu bir uzaya eşlemek için kullanılır ve iki paralel hiper düzlem arasındaki mesafeyi en üst düzeye çıkarmak için uygun bir yöne sahip ayırıcı bir hiper düzlem oluşturur. Bu, destek vektörlerininsınıflandırılmasına izin verir 19. Bilim adamları bu sınıflandırma teknolojisini geliştirdiler ve optimize ettiler, bu da görüntü tanıma20,21, metin sınıflandırması22, güvenilirlik tahmini23 ve hata teşhisi24 gibi çeşitli alanlarda uygulanmasına yol açtı.
Li ve ark.25 , sismik arıza paterninin tanınması için üç sismik arıza moduna odaklanan iki aşamalı bir SVM modeli geliştirdi. Analiz sonuçları, önerilen iki aşamalı SVM yönteminin üç arıza modu için %90'dan fazla doğruluk elde edebileceğini göstermektedir. Yang ve ark.26 , beş ultrasonik parametre ile yüklenen betonun gerilmesi arasındaki ilişkiyi simüle etmek için SVM ile bir optimizasyon algoritması entegre etti. Optimize edilmemiş bir SVM'nin performansı, özellikle düşük stresli aşamada tatmin edici değildir. Bununla birlikte, algoritma tarafından optimize edilmiş modelde geçiş yapmak, uzun hesaplama sürelerine rağmen daha iyi sonuçlar verir. Buna karşılık, parçacık sürüsü optimizasyonu optimize edilmiş SVM, optimum simülasyon sonuçları sağlarken hesaplama süresini önemli ölçüde azaltır. Yan ve ark.27 , SVM teknolojisini kullandı ve yüksek dayanımlı betonun elastik modülünü tahmin etmek için hassas bir şekilde duyarsız bir kayıp fonksiyonu tanıttı ve tahmin doğruluğunu geleneksel regresyon modeli ve sinir ağı modeliyle karşılaştırdı. Araştırma bulguları, SVM teknolojisinin diğer yöntemlere kıyasla elastik modül için daha küçük bir tahmin hatası ürettiğini göstermektedir.
Bu makale, çeşitli titreşim durumları altında betonun görüntü örneklerini toplar ve yönlü gradyan histogram tekniğini kullanarak betonun farklı durumlarını açıklar. Yönlü gradyan, SVM'yi eğitmek için bir özellik vektörü olarak kullanılır ve çalışma, betonun titreşim durumunu belirlemek için yönlü gradyan histogramı-SVM teknolojisini kullanmanın uygulanabilirliğine odaklanır. Ek olarak, makale, yönlü gradyan histogramının özellik çıkarma sürecinde ve SVM'nin tanıma doğruluğunda üç temel parametre (ikilileştirme eşiği, yönlü gradyan istatistiksel blok boyutu ve yönlü gradyan istatistiksel aralık sayısı) arasındaki etki mekanizmasını analiz eder.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>camera</td>
			<td>SONY</td>
			<td>A6000</td>
			<td>The sensor size is 23.5x15.6mm, the maximum acquisition resolution is 1440 * 1080, and the effective pixel is 24.3 million.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>concrete</td>
			<td>Wuhan Construction Changxin Technology Development Co., Ltd.</td>
			<td>C30 pumping concrete</td>
			<td>According to the standard of &#39; concrete strength test and evaluation standard &#39; ( GB / T 50107-2010 ), the standard value of cubic compressive strength is 30 MPa pumping concrete.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td>Matlab R2017a</td>
			<td>MATLAB&#39;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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Processor&#160;</td>
			<td>Intel</td>
			<td>12th Gen Intel(R) Core (TM) i7-12700H @ 2.30GHz</td>
			<td>64-bit Win11 processor&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

image recognition and parameter analysis of concrete vibration state based on support vector machine

Bu yazıda, farklı titreşim durumları altında yakalanan somut görüntü örneklerinin özelliklerini çıkarmak için yönlü gradyan histogram teknolojisi kullanılmıştır. Destek vektör makinesi (SVM), görüntü özellikleri ile titreşim durumu arasındaki ilişkiyi öğrenmek için kullanılır. Makine öğrenimi sonuçları daha sonra beton titreşim durumunun fizibilitesini değerlendirmek için kullanılır. Eşzamanlı olarak, yönlü gradyan histogramının hesaplama parametrelerinin tanıma doğruluğu üzerindeki etki mekanizması analiz edilir. Sonuçlar, betonun titreşim durumunu belirlemek için yönlü gradyan histogramı-SVM teknolojisini kullanmanın fizibilitesini göstermektedir. Tanıma doğruluğu başlangıçta artar ve daha sonra yönlü gradyanın blok boyutu veya istatistiksel aralıkların sayısı arttıkça azalır. Tanıma doğruluğu, ikilileştirme eşiğinin artmasıyla doğrusal olarak da azalır. 1024 piksel x 1024 piksel çözünürlüğe sahip örnek görüntüler kullanılarak ve özellik çıkarma parametreleri optimize edilerek, %100'lük bir tanıma doğruluğu elde edilebilir.

Concrete is a fundamental building material extensively used in the construction industry. During pumping, the concrete frequently develops voids that require compaction through vibration. Inadequate vibration may result in a honeycombed concrete surface, while excessive vibration can lead to concrete segregation1,2. The quality of vibration operation significantly impacts the strength3,4,5,6 and durability of the formed concrete structures7,8. Cai et al.9,10 conducted a study that combined experimental research with numerical analysis to investigate the influence mechanism of vibration on aggregate settlement and concrete durability. The findings revealed that vibration time and aggregate particles exert a substantial impact on aggregate settlement, while aggregate density and the plastic viscosity of the cement-based material have minimal effects. Vibration causes aggregate deposition at the bottom of the concrete specimens. Moreover, as the vibration time increases, the chloride ion concentration decreases at the bottom of the concrete specimens while significantly increasing at the top9,10.
Currently, the assessment of concrete vibration state relies predominantly on manual judgment. As the construction industry continues to progress through intelligent reforms, robot operations have emerged as the future direction11,12. Consequently, a crucial challenge in intelligent vibration operations is how to enable robots to identify the vibration state of concrete.
The histogram of the oriented gradient is a technique that utilizes the intensity gradient of pixels or the distribution of edge directions as a descriptor to characterize the representation and shape of objects in images13,14. This approach operates on the local grid cells of the image, providing robust stability in characterizing image changes under various geometric and optical conditions.
Zhou et al.15 proposed a method for directly extracting directional gradient features from Bayer mode images. This approach omits numerous steps in calculating the directional gradient by matching the color filter column with the gradient operator, thereby significantly reducing the computational requirements for directional gradient image recognition. He et al.16 utilized the directional gradient histogram as the underlying feature and employed the mean clustering algorithm to classify rail fasteners and determine whether the fasteners are defective. The recognition results indicated that the histogram of the oriented gradient feature exhibited high sensitivity to fastener defects, meeting the needs of railway maintenance and repair. In another study, Xu et al.17 preprocessed face image features using Gabor wavelet filtering and reduced the dimension of feature vectors through binary coding and the HOG algorithm. The average recognition accuracy of the method is 92.5%.
The support vector machine (SVM)18 is used to map the vector into a high-dimensional space and establishes a separating hyperplane with a suitable direction to maximize the distance between two parallel hyperplanes. This allows for the classification of support vectors19. Scholars have improved and optimized this classification technology, leading to its application in various fields such as image recognition20,21, text classification22, reliability prediction23, and fault diagnosis24.
Li et al.25 developed a two-stage SVM model for seismic failure pattern recognition, focusing on three seismic failure modes. The analysis results indicate that the proposed two-stage SVM method can achieve more than 90% accuracy for the three failure modes. Yang et al.26 integrated an optimization algorithm with the SVM to simulate the relationship between the five ultrasonic parameters and the stress of the loaded concrete. The performance of an unoptimized SVM is unsatisfactory, particularly in the low-stress stage. However, traversing the model optimized by the algorithm yields improved results, albeit with lengthy computation times. In comparison, the particle swarm optimization optimized SVM significantly reduces the calculation time while delivering optimal simulation results. Yan et al.27 employed SVM technology and introduced a precision-insensitive loss function to predict the elastic modulus of high-strength concrete, comparing its prediction accuracy against the traditional regression model and neural network model. The research findings demonstrate that the SVM technology produces a smaller prediction error for elastic modulus compared to other methods.
This paper collects image samples of concrete under various vibration states and describes the concrete&#39;s different states using the directional gradient histogram technique. The directional gradient is employed as a feature vector for training the SVM, and the study focuses on the viability of using the directional gradient histogram-SVM technology to identify the vibration state of concrete. Additionally, the paper analyzes the influence mechanism between three key parameters-binarization threshold, directional gradient statistical block size, and directional gradient statistical interval number-in the feature extraction process of the directional gradient histogram and the recognition accuracy of the SVM.

Author Spotlight: Efficient Image Recognition Using Directional Gradient Histogram Technique and Support Vector Machines 

Destek vektör makinesine dayalı beton titreşim durumunun görüntü tanıma ve parametre analizi

Bu protokol, yönlü gradyan özelliğinin üç vektörlü hesaplama parametrelerinin, somut titreşim durumunu belirlemede SVM'nin doğruluğunu nasıl etkilediğini analiz etmeyi amaçlamaktadır. Yönlü gradyan özellik vektörünün birincil hesaplama parametreleri, yönlü gradyan istatistiksel blok boyutunu, yönlü gradyan istatistiksel açı aralıklarının sayısını ve ikili gri eşiği içerir. Bu bölüm, testi tasarlamak için değişken olarak üç ana hesaplama parametresi kullanır. Test parametresi se...

Watch this Scientific Journal Video about Efficient Image Recognition Using Directional Gradient Histogram Technique and Support Vector Machines at JoVE.com

Bu yazıda açıklanan protokol, çeşitli titreşim durumları altında somut görüntü örneklerinin özelliklerini çıkarmak için yönlü gradyan histogram tekniğini kullanır. Makine öğrenimi için bir destek vektör makinesi kullanır, bu da minimum eğitim örneği gereksinimleri ve düşük bilgisayar performansı talepleri ile bir görüntü tanıma yöntemi ile sonuçlanır.

In this paper, the directional gradient histogram technology is employed to extract the features of concrete image samples captured under different ...

Bu yazıda açıklanan protokol, çeşitli titreşim hücreleri altında somut bir görüntü örneğinin özelliklerini çıkarmak için yönlü gradyan histogram tekniğini kullanmıştır. Makine öğrenimi için bir destek vektör makinesi kullanır, bu da minimum eğitimli örnek gereksinimleri ve düşük bilgisayar performansı talepleri ile görüntüleme tanıma yöntemiyle sonuçlanır. Bu yaklaşım, gereken örnek sayısını önemli ölçüde azaltır ve bilgisayar performans gereksinimlerini düşürür.2,3 gigahertz merkezi işlem birimlerinde bir dizüstü bilgisayar eşdeğeri ile tanıma işlemi, desteklenen vektör makinesinin tren alanı farklılaşmasını sadece 50 saniye içinde tamamlar. 128 proje ve 128 proje boyutunun altındaki görüntü segmentasyonu kullanılmıştır. İstatistiksel açı tersi için yönlü vektörlerin sayısı 12 olarak ayarlanır.224 çözünürlüklü görüntü işleminde, makine öğrenimi sonucu için en iyi tanıma oluşumu elde edilir.