Modelo de aprendizado de máquina para inspeção automatizada de fachadas de paredes de concreto

Autores

DOI:

https://doi.org/10.46421/sibragec.v13i00.2618

Palavras-chave:

Fachadas, Inspeção automatizada, Tecnologias digitais, Drones, aprendizado de máquina

Resumo

As fachadas protegem a edificação contra os agentes de degradação ambiental, além de garantir o conforto dos usuários no ambiente interno. As manifestações patológicas podem comprometer seu desempenho, sendo necessária inspeções periódicas e manutenções preventivas. Entretanto, essas atividades, principalmente, visuais e manuais, não são realizadas corretamente por serem consideradas demoradas, inseguras e imprecisas. No entanto, o uso de tecnologias digitais pode superar tais limitações. Diante disso, este estudo busca avaliar o uso de algoritmos de aprendizado de máquina para inspeção automatizada de fachadas. O estudo foi realizado em quatro etapas: (1) seleção das obras, dos problemas em fachadas e das tecnologias utilizadas; (2) aquisição de imagens com drone; (3) processamento de imagens no Custom Vision; e (4) análise e avaliação dos resultados através dos indicadores de desempenho. Foram coletadas 2050 imagens de fachadas, das quais 720 possuíam anomalias e foram utilizadas para criação do modelo no Custom Vision. A partir dos treinamentos o modelo atingiu o desempenho de 51,8% de precisão e 68,5% de recall. Durante os testes, o modelo previu corretamente anomalias com até 97,4%, evidenciando que o modelo pode superar as limitações em relação à análise visual. Para trabalhos futuros é necessário o aprimoramento do modelo proposto.

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Biografia do Autor

Alisson de Souza da Silva, Universidade Federal da Bahia

Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Bahia. Doutorando da Universidade Federal da Bahia (Salvador - BA, Brasil).

Leonardo Gonçalves Gonzaga, Universidade Federal da Bahia

Cursando Engenharia de Controle e Automação de Processos na Universidade Federal da Bahia (Salvador - BA, Brasil).

Roseneia Rodrigues Santos de Melo, Universidade Federal da Bahia

Doutora em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Bahia. Pós-Doutoranda da Universidade Federal da Bahia (Salvador - BA, Brasil).

Dayana Bastos Costa, Universidade Federal da Bahia

Doutora em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Professora na Universidade Federal da Bahia (Salvador - BA, Brasil). 

Referências

AZURE, C. S. Como aprimorar o modelo de Visão Personalizada. 2022. Disponível em:< https://learn.microsoft.com/pt-br/azure/cognitive-services/custom-vision-service/getting-started-improving-your-classifier>. Acesso em 23 jan. 2023.

BAUER, E., et al. Facades inspection with infrared thermography: cracks evaluation. Journal of Building Pathology and Rehabilitation, v. 1, p. 1-7, 2016.

BHOWMICK, Sutanu; NAGARAJAIAH, Satish; VEERARAGHAVAN, Ashok. Vision and deep learning-based algorithms to detect and quantify cracks on concrete surfaces from UAV videos. Sensors, v. 20, n. 21, p. 6299, 2020.

BOWMAN, M. et al. Investigation into Application of Artificial Intelligence to Facade. In: EASEC16: Proceedings of The 16th East Asian-Pacific Conference on Structural Engineering and Construction, 2019. Springer Singapore, p. 1321-1331, 2021.

CHEN, Kaiwen et al. Automated crack segmentation in close-range building façade inspection images using deep learning techniques. Journal of Building Engineering, v. 43, p. 102913, 2021.

CHENG, Haodong et al. Embankment crack detection in UAV images based on efficient channel attention U2Net. In: Structures. Elsevier, 2023. p. 430-443.

CHEW, Michael YL. Façade inspection for falling objects from tall buildings in Singapore. International Journal of Building Pathology and Adaptation, n. ahead-of-print, 2021.

DAIS, D. et al. Automatic crack classification and segmentation on masonry surfaces using convolutional neural networks and transfer learning. Automation in Construction, v. 125, n. July 2020, 2021.

DAMACENO, Siuari S. VASCONCELOS, Rafael, O. Inteligência artificial: uma breve abordagem sobre seu conceito real e o conhecimento popular. Caderno de Graduação-Ciências Exatas e Tecnológicas-UNIT-SERGIPE, v. 5, n. 1, p. 11-11, 2018.

EDIS, E.; FLORES-COLEN, I.; DE BRITO, J. Passive thermographic detection of moisture problems in façades with adhered ceramic cladding. Construction and Building Materials, v. 51, p. 187-197, 2014.

ELLENBERG, A. et al. Masonry crack detection application of an unmanned aerial vehicle. In: Computing in Civil and Building Engineering (2014). 2014. p. 1788-1795.

HAN, Qinghua; ZHAO, Nan; XU, Jie. Recognition and location of steel structure surface corrosion based on unmanned aerial vehicle images. Journal of Civil Structural Health Monitoring, v. 11, n. 5, p. 1375-1392, 2021.

ILIN, R.; WATSON, T.; KOZMA, R. Abstraction hierarchy in deep learning neural networks. In: 2017 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN). IEEE, p. 768-774, 2017.

JUCÁ, Tatiana Renata Pereira; OLIVEIRA, Janes Cleiton Alves de; ZANONI, Vanda Alice Garcia. Uso do drone como tecnologia disruptiva na inspeção de fachadas. In: PATRIMÔNIO 4.0, v. 3, 2022, Goiânia. Anais [...]. Goiânia: LASUS FAU, 2022. Disponível em: https://www.patrimonio40.tec.br/anais. Acesso em: 20 nov. 2022.

KARAASLAN, Enes; BAGCI, Ulas; CATBAS, F. Necati. Attention-guided analysis of infrastructure damage with semi-supervised deep learning. Automation in Construction, v. 125, p. 103634, 2021.

KIM, Byunghyun; CHO, Soojin. Automated vision-based detection of cracks on concrete surfaces using a deep learning technique. Sensors, v. 18, n. 10, p. 3452, 2018.

KUMARAPU, K.; SHASHI, M.; KEESARA, V. R. UAV in Construction Site Monitoring and Concrete Strength Estimation. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, v. 49, n. 3, p. 619–627, 2021.

LEMOS, Rafael et al. Automatic Detection of Corrosion in Large-Scale Industrial Buildings Based on Artificial Intelligence and Unmanned Aerial Vehicles. Applied Sciences, v. 13, n. 3, p. 1386, 2023.

LI, Ruoxian et al. Automatic bridge crack detection using Unmanned aerial vehicle and Faster R-CNN. Construction and Building Materials, v. 362, p. 129659, 2023.

LIU, Yiqing; YEOH, Justin KW; CHUA, David KH. Deep learning–based enhancement of motion blurred UAV concrete crack images. Journal of computing in civil engineering, v. 34, n. 5, p. 04020028, 2020.

MEDEIROS JUNIOR, Ronaldo Alves de; LIMA, Maryangela Geimba de; BALESTRA, Carlos Eduardo Tino. Identificação das Principais Manifestações Patológicas em Estruturas de Concreto Armado Pertencentes ao DCTA. In: Congresso Internacional sobre Patologia e Reparação de Estruturas, p. 1-9, 2013.

MORGENTHAL, G.; HALLERMANN, N. Quality Assessment of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Based Visual Inspection of Structures. Advances in Structural Engineering, v. 17, n. 3, p. 289-302, 2014.

MÜLLER, A. C.; GUIDO, S. Introduction to machine learning with Python: a guide for data scientists. " O'Reilly Media, Inc.", 2016.

MUNAWAR, Hafiz Suliman et al. Civil infrastructure damage and corrosion detection: An application of machine learning. Buildings, v. 12, n. 2, p. 156, 2022.

PAPADOPOULOS, Ellena; GONZALEZ, Felipe. UAV and AI application for runway foreign object debris (FOD) detection. In: IEEE Aerospace Conference. IEEE, p. 1-8, 2021.

PAULO, P. V.; BRANCO, F. A.; DE BRITO, J. Using orthophotography based on Buildings. Life software to inspect building facades. Journal of Performance of Constructed Facilities, v. 28, n. 5, p. 04014019, 2014.

RUBIO, Juan Jose et al. Multi-class structural damage segmentation using fully convolutional networks. Computers in Industry, v. 112, p. 103121, 2019.

SANTOS, Lara Monalisa Alves et al. Deep learning applied to equipment detection on flat roofs in images captured by UAV. Case Studies in Construction Materials, v. 18, p. e01917, 2023.

SILVA, Alisson Souza; COSTA, Dayana Bastos. Análise do uso de tecnologias digitais para identificação automatizada de patologias em construções. ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, v. 19, p. 1-14, 2022.

SILVA, Wilson Ricardo Leal da; LUCENA, Diogo Schwerz de. Concrete cracks detection based on deep learning image classification. In: Proceedings. MDPI, p. 489. 2018.

STOCHINO, F. FADDA, M. L.; MISTRETTA, F. Low-cost condition assessment method for existing RC bridges. Engineering Failure Analysis, v. 86, p. 56-71, 2018.

XIANG, Chao et al. Crack detection algorithm for concrete structures based on super-resolution reconstruction and segmentation network. Automation in Construction, v. 140, p. 104346, 2022.

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Publicado

05/11/2023

Como Citar

SILVA, A. de S. da; GONZAGA, L. G.; MELO, R. R. S. de; COSTA, D. B. Modelo de aprendizado de máquina para inspeção automatizada de fachadas de paredes de concreto. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GESTÃO E ECONOMIA DA CONSTRUÇÃO, 13., 2023. Anais [...]. Porto Alegre: ANTAC, 2023. p. 1–9. DOI: 10.46421/sibragec.v13i00.2618. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/sibragec/article/view/2618. Acesso em: 2 maio. 2024.

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