计算机工程

作者：闫星志, 刘向阳, 杨鹏宇

单位：1. 河海大学 理学院, 南京 2111002. 中交隧桥(南京)技术有限公司, 南京 211800

关键词：隧道裂缝,多源点热扩散,测地距离,裂缝分割,裂缝参数

基金：国家自然科学基金重点项目(41830110)

裂缝几何参数分析为评估隧道的健康状况提供了理论依据。为了提升裂缝参数计算的准确性，提出基于多源点热扩散的隧道裂缝几何特征计算算法。基于U-Net神经网络得到裂缝分割掩膜，设计以裂缝边缘为多源点的热扩散方法来计算裂缝区域的测地距离场，获取裂缝参数。提取裂缝边缘为源点进行热扩散，通过求解热流方程和梯度场找到距离增加方向，求解泊松方程得到裂缝区域的测地距离场，根据测地距离极值计算裂缝长度。该算法充分利用了裂缝复杂的边缘信息以及裂缝骨架特征，计算得到的测地距离场可进一步应用于计算裂缝宽度。基于测地距离场得到的裂缝骨架具有光滑、无多余分叉的优点，且裂缝宽度计算过程中避免了多次迭代和误差累积，减少了计算量。实验结果表明，该算法在测试集上的平均骨架匹配度为92.84%，相比于Zhang细化算法和Hilditch细化算法分别提升了2.57和1.41个百分点，断点和分叉数量也明显少于同类算法，适用于裂缝狭长弯曲、边缘复杂多变的几何特征计算。

来源：2023年第12期

《计算机工程》期刊编辑部

查看计算机工程杂志2023年第12期