jest podstawowym materiałem budowlanym szeroko stosowanym w budownictwie. Podczas pompowania w często powstają puste przestrzenie, które wymagają zagęszczenia poprzez wibracje. Nieodpowiednie wibracje mogą skutkować powierzchnią betonu o strukturze plastra miodu, podczas gdy nadmierne wibracje mogą prowadzić do segregacji betonu1,2. Jakość działania wibracji znacząco wpływa na wytrzymałość3,4,5,6 oraz trwałość formowanych konstrukcji7,8. Cai et al.9,10 przeprowadzili badanie, w którym połączyli badania eksperymentalne z analizą numeryczną w celu zbadania mechanizmu wpływu drgań na osiadanie kruszywa i trwałość betonu. Wyniki wykazały, że czas drgań i cząstki kruszywa wywierają znaczący wpływ na osiadanie kruszywa, podczas gdy gęstość kruszywa i lepkość plastyczna materiału na bazie cementu mają minimalny wpływ. Wibracje powodują osadzanie się kruszywa na dnie próbek. Co więcej, wraz ze wzrostem czasu wibracji, stężenie jonów chlorkowych zmniejsza się na dole próbek, a znacznie wzrasta na górze9,10.
Obecnie, ocena stanu drgań betonu opiera się głównie na ręcznej ocenie. W miarę jak branża budowlana rozwija się dzięki inteligentnym reformom, operacje robotyczne stały się przyszłym kierunkiem11,12. W związku z tym kluczowym wyzwaniem w inteligentnych operacjach wibracyjnych jest to, w jaki sposób umożliwić robotom identyfikację stanu drgań betonu.
Histogram zorientowanego gradientu to technika, która wykorzystuje intensywność gradientu pikseli lub rozkład kierunków krawędzi jako deskryptor do scharakteryzowania reprezentacji i kształtu obiektów na obrazach13,14. Podejście to działa na lokalnych komórkach siatki obrazu, zapewniając solidną stabilność w charakteryzowaniu zmian obrazu w różnych warunkach geometrycznych i optycznych.
Zhou et al.15 zaproponowali metodę bezpośredniego wyodrębniania cech gradientu kierunkowego z obrazów w trybie Bayera. Takie podejście pomija wiele kroków w obliczaniu gradientu kierunkowego poprzez dopasowanie kolumny filtru kolorów do operatora gradientu, co znacznie zmniejsza wymagania obliczeniowe dotyczące rozpoznawania gradientu kierunkowego. He et al.16 wykorzystali histogram gradientu kierunkowego jako podstawową cechę i zastosowali algorytm grupowania średnich do klasyfikacji łączników szyn i określenia, czy łączniki są wadliwe. Wyniki rozpoznania wykazały, że histogram cechy gradientu zorientowanego wykazywał wysoką wrażliwość na wady elementów złącznych, spełniając potrzeby w zakresie konserwacji i napraw kolei. W innym badaniu Xu i in.17 wstępnie przetworzyli cechy obrazu twarzy za pomocą filtrowania falkowego Gabora i zmniejszyli wymiar wektorów cech za pomocą kodowania binarnego i algorytmu HOG. Średnia dokładność rozpoznawania metody wynosi 92,5%.
Maszyna wektorów nośnych (SVM)18 służy do mapowania wektora na przestrzeń wielowymiarową i ustanawia oddzielającą hiperpłaszczyznę o odpowiednim kierunku, aby zmaksymalizować odległość między dwoma równoległymi hiperpłaszczyznami. Pozwala to na klasyfikację wektorów podporowych19. Uczeni udoskonalili i zoptymalizowali tę technologię klasyfikacji, co doprowadziło do jej zastosowania w różnych dziedzinach, takich jak rozpoznawanie obrazów20,21, klasyfikacja tekstu22, przewidywanie niezawodności23 i diagnozowanie błędów24.
Li et al.25 opracowali dwustopniowy model SVM do rozpoznawania wzorców uszkodzeń sejsmicznych, skupiając się na trzech trybach zniszczenia sejsmicznego. Wyniki analizy wskazują, że proponowana dwustopniowa metoda SVM może osiągnąć ponad 90% dokładności dla trzech trybów awarii. Yang et al.26 zintegrowali algorytm optymalizacyjny z SVM, aby symulować związek między pięcioma parametrami ultradźwiękowymi a naprężeniami obciążonego betonu. Wydajność niezoptymalizowanej maszyny SVM jest niezadowalająca, szczególnie w fazie niskiego stresu. Jednak przechodzenie przez model zoptymalizowany przez algorytm daje lepsze wyniki, choć przy długim czasie obliczeń. Dla porównania, zoptymalizowana pod kątem roju cząstek SVM znacznie skraca czas obliczeń, zapewniając jednocześnie optymalne wyniki symulacji. Yan et al.27 zastosowali technologię SVM i wprowadzili funkcję strat niewrażliwych na precyzję, aby przewidzieć moduł sprężystości betonu o wysokiej wytrzymałości, porównując jego dokładność przewidywania z tradycyjnym modelem regresji i modelem sieci neuronowej. Wyniki badań pokazują, że technologia SVM powoduje mniejszy błąd przewidywania modułu sprężystości w porównaniu z innymi metodami.
Ten artykuł zbiera próbki obrazów betonu w różnych stanach wibracji i opisuje różne stany betonu za pomocą techniki histogramu gradientu kierunkowego. Gradient kierunkowy jest wykorzystywany jako wektor cech do trenowania SVM, a badanie koncentruje się na możliwości wykorzystania technologii histogramu gradientu kierunkowego-SVM do identyfikacji stanu drgań betonu. Ponadto w artykule przeanalizowano mechanizm wpływu między trzema kluczowymi parametrami - progiem binaryzacji, rozmiarem bloku statystycznego gradientu kierunkowego i numerem interwału statystycznego gradientu kierunkowego - w procesie ekstrakcji cech histogramu gradientu kierunkowego i dokładności rozpoznawania SVM.