مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

تشخیص هوشمند ترک در سازه‌های بتنی با استفاده از تلفیق تصاویر RGB و حرارتی با بهره‌گیری از مدل هیبریدی CNN–GAN

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکترای مهندسی برق، گروه مهندسی برق، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 استادیار گروه مهندسی برق؛ دانشگاه آزاد اسلامی واحد یادگار امام تهران؛ ایران
3 استادیار گروه مهندسی برق، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهرری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
10.22065/jsce.2026.589578.4047
چکیده
تشخیص به‌موقع ترک در سازه‌های بتنی نقش مهمی در تضمین ایمنی، افزایش دوام و کاهش هزینه‌های نگهداری زیرساخت‌ها دارد. با وجود کاربرد گسترده روش‌های سنتی نظیر بازرسی بصری و آزمون‌های غیرمخرب، این روش‌ها از نظر دقت، سرعت و قابلیت توسعه‌پذیری با محدودیت‌هایی مواجه هستند. در این پژوهش، چارچوبی مبتنی بر هوش مصنوعی برای تشخیص ترک با تلفیق تصاویر مرئی (RGB) و حرارتی ارائه شده است. در این روش، تصاویر تلفیق‌شده توسط یک شبکه عصبی کانولوشنی (CNN) پردازش می‌شوند و از شبکه مولد تخاصمی (GAN) برای بهبود کیفیت ویژگی‌ها و افزایش تنوع داده‌های آموزشی استفاده شده است. ارزیابی شش نسبت مختلف تلفیق نشان داد که ترکیب ۶۵ درصد تصاویر RGB و ۳۵ درصد تصاویر حرارتی بهترین عملکرد را در میان نسبت‌های بررسی‌شده ارائه می‌دهد. مدل پیشنهادی به دقت ۹۸/۶۰ درصد و صحت ۹۹/۵۴ درصد دست یافت و عملکردی بهتر از روش‌های مبتنی بر تصاویر RGB یا حرارتی به‌تنهایی ارائه کرد. نتایج مطالعات تفکیکی (Ablation Study) نیز نشان داد که به‌کارگیری GAN در مقایسه با CNN پایه، موجب بهبود 30/2 درصدی دقت و 20/2 درصدی صحت شده است. همچنین، نتایج نشان می‌دهد که تلفیق داده‌های چندوجهی، پایداری سیستم را در شرایط محیطی مختلف افزایش می‌دهد. چارچوب پیشنهادی همچنین از قابلیت تعمیم‌پذیری بالایی برخوردار است. یافته‌های این پژوهش، قابلیت به‌کارگیری این چارچوب را در سامانه‌های پایش سلامت سازه و بازرسی هوشمند پل‌ها و سازه‌های بتنی نشان می‌دهد و زمینه را برای توسعه سامانه‌های هوشمند بازرسی فراهم می‌سازد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Intelligent Crack Detection in Concrete Structures Using Fusion of RGB and Thermal Images with a Hybrid CNN–GAN Model

نویسندگان English

Amir Noroolahi 1
Seyed Abolfazl Hosseini 2
Seyed Ali Hosseini 3
1 Ph.D. Candidate, Department of Electrical Engineering, YI.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, YI.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Department of Electrical Engineering, YI.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده English

Receive Date:

Revise Date:

Accept Date: Timely crack detection in concrete structures plays a crucial role in ensuring safety, enhancing durability, and reducing infrastructure maintenance costs. Despite the widespread use of traditional methods such as visual inspection and non-destructive testing, these approaches face limitations in accuracy, speed, and scalability. In this study, an artificial intelligence-based framework is proposed for crack detection by integrating visible (RGB) and thermal images. The fused images are processed using a Convolutional Neural Network (CNN), while a Generative Adversarial Network (GAN) enhances feature quality and training data diversity. Evaluation of six fusion ratios demonstrated that a combination of 65% RGB and 35% thermal imagery achieved the best performance. The proposed model attained an accuracy of 98.60% and a precision of 99.54%, outperforming approaches based solely on RGB or thermal images. Ablation studies confirmed that the GAN component contributed a 2.30% improvement in accuracy and a 2.20% improvement in precision compared to the baseline CNN. Furthermore, the results indicate that multimodal data fusion improves system robustness under varying environmental conditions. The proposed framework also demonstrates strong generalization capabilities. The findings highlight the potential application of the proposed framework in structural health monitoring systems and the inspection of bridges and concrete buildings, paving the way for intelligent inspection systems

کلیدواژه‌ها English

crack detection
convolutional neural network
generative adversarial network
image fusion
structural health monitoring

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 12 تیر 1405
  • تاریخ بازنگری 03 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 14 مرداد 1405