卢凯良

(江苏自动化研究所，江苏 连云港 222061)

1 引言

结构裂缝(或称裂纹)不可避免地广泛存在于土木建筑、交通运输和工程机械等诸多行业的各类建造物、结构、零部件或制品中。针对工程结构中的裂缝检测或监测技术手段主要有：(1)无损探伤技术[1,2]，包括射线探伤(如CT)、超声波探伤(如声发射[3])、电磁涡流探伤、磁粉探伤和渗透探伤等。无损探伤技术适用于表面、近表面和内部裂缝等全场景，测量精度高；但其是一种主动探测技术，需要发射和接收检测物理介质并可能依赖于耦合介质，因此相应的检测设备通常较为复杂,且价格不菲。(2)结构健康监测技术[4]，包括基于应力应变信号和基于振动信号等。该技术借助于预先布置的传感器采集并分析时间历程信号，对结构有无裂缝进行识别，因是间接测量方式，对内部裂缝的识别和定位精度尚需提高。(3)非接触式检测技术，包括红外、激光和超声检测[1 - 3]以及基于可见光视觉图像的检测[5 - 18]等。非接触式检测技术与前2类技术相比，无需与被测对象直接接触，具有不受被测对象的材质限制，检测速度快，易于实现全自动检测等优点，不足之处是目前仅用于检测表面裂缝。

基于视觉图像的表面裂缝识别具有非接触式检测的全部优点，物理介质是可见光，无需发射或能见度差时只需补光光源，整个检测系统成本优势明显。借助于传统手工设计特征工程(Hand- crafted Feature Engineering)、机器学习(Machine Learning)和深度学习(Deep Learning)方法，基于图像的识别技术可以实现裂缝定性、定位、定量各个层次的目标：(1)判断有无裂缝，可视为分类(Classification)问题；……