تحلیل مقایسه‌ای روش‌های بخش بندی تصویر برای سنجش عرض ترک در سطوح بتنی

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 1028-ISAV2025 (R3)
نویسندگان
1دانشجو
2استاد دانشکده عمران دانشگاه علم و صنعت
3استاد دانشکده فنی دانشگاه تهران
چکیده
ترک‌های موجود در سازه‌های بتنی از مهم‌ترین شاخص‌های تخریب و کاهش دوام سازه محسوب می‌شوند و اندازه‌گیری دقیق عرض آن‌ها نقشی کلیدی در پایش سلامت سازه دارد. در این پژوهش، سه رویکرد رایج پردازش تصویر برای محاسبه عرض ترک در تصاویر بخش‌بندی‌شده شامل روش اسکلت‌سازی و فاصله عمود، روش پروفیل شدت روشنایی و روش تحلیل مؤلفه‌های متصل مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. برای هر سه روش، مجموعه‌ای از ۵۰ تصویر واقعی از سطوح بتنی ترک‌دار همراه با مقادیر واقعی عرض ترک مورد استفاده قرار گرفته و معیارهای میانگین خطای مطلق، خطای نسبی درصدی و پایداری در برابر نویز بررسی شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که روش اسکلت‌سازی دقیق‌ترین عملکرد را در ترک‌های باریک ارائه می‌کند، در حالی‌که روش پروفیل شدت در ترک‌های عریض‌تر عملکرد مناسب‌تری دارد و روش مؤلفه‌های متصل پایداری بالاتری در برابر نویز نشان می‌دهد. با توجه به اینکه مطابق استاندارد ACI224R-01 ترک سازه‌ای دارای عرض حداقل ۰٫۱ میلی‌متر است، ارزیابی تکمیلی نشان داد که روش اسکلت‌سازی بیشترین توانایی را در تشخیص و سنجش دقیق ترک‌های سازه‌ای دارد. بر اساس یافته‌ها، ترکیب اسکلت‌سازی و تحلیل مؤلفه‌های متصل می‌تواند رویکردی کارآمد و پایدار برای اندازه‌گیری خودکار عرض ترک پیشنهاد شود.
کلیدواژه ها
 
Title
Comparative analysis of image segmentation methods for measuring crack width in concrete surfaces
Authors
Abstract
Cracks in concrete structures are considered to be one of the most important indicators of structural degradation and durability, and accurate measurement of their width plays a key role in structural health monitoring. In this study, three common image processing approaches for calculating crack width in segmented images, including the skeletonization and perpendicular distance method, the intensity profile method, and the connected component analysis method, are evaluated and compared. For all three methods, a set of 50 real images of cracked concrete surfaces along with real crack width values ​​are used, and the criteria of mean absolute error, percentage relative error, and noise stability are investigated. The results show that the skeletonization method provides the most accurate performance in narrow cracks, while the intensity profile method performs better in wider cracks, and the connected component method shows higher noise stability. Considering that according to the ACI224R-01 standard, a structural crack has a minimum width of 0.1 mm, the supplementary evaluation showed that the skeletonization method has the most ability to accurately detect and measure structural cracks. Based on the findings, the combination of skeletonization and connected component analysis can be proposed as an efficient and stable approach for automatic crack width measurement.
Keywords
Concrete Crack Detection, Crack width, Image processing, Structural health monitoring, image segmentation