(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210737472.X (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 山东建筑大学 地址 250101 山东省济南市历城区临港开 发区凤鸣路10 00号 申请人 中建八局第二建 设有限公司 　 山东大学 (72)发明人 马路娟　邓晓平　庞国涛　李成栋　 房海波　侯和涛　刘洪彬　田晨璐　 彭伟　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 黄海丽 (51)Int.Cl. G01N 23/00(2006.01)G01S 13/89(2006.01) G01S 7/41(2006.01) G06T 7/33(2017.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 5/00(2006.01) G06V 10/46(2022.01) G06V 10/26(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06V 10/774(2022.01) G06V 10/80(2022.01) G06V 10/82(2022.01) (54)发明名称 一种无损预制构件内部缺陷检测方法与系 统 (57)摘要 本发明公开了一种无损预制构件内部缺陷 检测方法及系统； 所述方法， 包括： 获取探测 扫描 图像； 其中， 所述探测扫描图像是由雷达主机向 被测预制构 件发射宽带窄脉冲信号， 并对回波信 号进行同步采集得到的； 基于标准预制构件的标 准扫描图像， 对探测扫描 图像进行对齐操作； 对 对齐操作处理后的探测扫描图像进行去噪处理； 对去噪后的探测扫描图像， 采用训练后的缺陷检 测网络进行缺陷类型检测和缺陷区域标注， 实现 功耗和辐射降低的效果。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 114994091 A 2022.09.02 CN 114994091 A 1.一种无损预制构件内部缺陷检测方法， 其特 征是， 包括： 获取探测扫描图像； 其中， 所述探测扫描图像是由雷达主机向被测预制构件发射宽带 窄脉冲信号， 并对回波信号进行同步采集得到的； 基于标准预制构件的标准扫描图像， 对探测扫描图像进行对齐操作； 对对齐操作处理 后的探测扫描图像进行去噪处 理； 对去噪后的探测扫描图像， 采用训练后的缺陷检测网络进行缺陷类型检测和缺陷区域 标注。 2.如权利要求1所述的一种无损预制构件内部缺陷检测方法， 其特征是， 所述雷达主 机， 包括： 主控制模块； 所述主控制模块分别与定位模块、 电源管 理模块、 数据压缩与传输模 块、 信号接收与处 理模块和脉冲生成与发送模块连接； 其中， 主控模块， 用于协调各个模块的工作时序， 解析数据压缩与传输模块给的控制 指 令， 控制延迟芯片生成符合同步采样延迟要求的发送触发信号； 脉冲生成与发送模块， 采用高压脉冲发生器电路产生高频窄脉冲， 并通过控制级联级 数调整输出信号的幅度， 输出 的脉冲信号传输给发送天线， 将信号转换为电磁脉冲送到介 质； 信号接收与处理模块， 利用模数转换器根据主控模块产生的采样触发信号对脉冲回波 进行等效采样， 将采集的原始数据进行缓存， 并将采集得到的扫描二维灰度图像进行压缩 处理， 压缩所 得图像且 对预测误差值使用熵编码。 3.如权利要求2所述的一种无损预制 构件内部缺陷检测方法， 其特征是， 所述脉冲生成 与发送模块， 包括若干级窄脉冲生成电路； 第i级窄脉冲 生成电路， 包括所述直流电源VCC的正极通过通断开关K0与通断开关Kci的 第一端连接； 通断开关Kci的第二端与限流电阻Rci的第一端 连接； 限流电阻Rci的第二端 连接 第i个雪崩三极管的集电极， 第i个雪崩三极管的发射极通过限流电阻Re(i‑1)接地； 第i个雪 崩三极管的基极与通断开关Kbi的第一端连接； 通断开关Kbi的第二端通过储能电容Ci‑1与第 i‑1个雪崩三极管的集电极连接； 第 i个雪崩三极管的集电极通过储能电容Ci与负载电阻Rl 的第一端连接； 负载电阻Rl的第二端接地。 4.如权利要求2所述的一种无损预制 构件内部缺陷检测方法， 其特征是， 所述脉冲生成 与发送模块， 在进入正常测 量模式之前对发送脉冲信号强度的自适应调整； 具体调整步骤 包括： 在正式测量之前， 将收发天线放置在待测预制构件表面， 雷达主机通过网络接口接收 客户端下发的标定指令， 进入输出 脉冲标定模式； 雷达主机的主控模块设定信号接收增益的增益值， 并将增益值送给信号接收与处理模 块， 脉冲生成电路只接入前2级， 接通VCC开关， 储 能电容充电， 主控模块通过延迟电路将脉 冲信号经过模数变换， 转换成离散的数字信号， 然后利用多级的移位寄存器作为延时电路， 在时钟信号驱动下逐级移位， 信号便得到了延迟并且生成触发脉冲， 使触发雪崩三极管发 生雪崩效应， 产生高频窄脉冲； 信号接收与处理模块， 在默认增益下， 通过默认电压的放大倍数统计1s内采集的扫描 信号的电压最大值Vmax判断电压最大值Vmax是否大于 接收满幅电压Vfull的一半； 如果不满足这一条件， 则关断VCC开关， 将接入脉冲生成电路的雪崩三极管数目增加 1权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114994091 A 2个， 接通VCC开关， 信号接收与处理模块在默认增益下统计1s内采集的扫描信号的最大值 Vmax； 判断Vmax是否大于接收满幅电压Vfull的一半； 如果条件满足， 则设定接入级数为当前级 数， 进入正常测量模式。 5.如权利要求1所述的一种无损预制 构件内部缺陷检测方法， 其特征是， 基于标准预制 构件的标准扫描图像， 对探测扫描图像进行对齐操作； 具体包括： 采用尺度不变特征变换算法， 基于标准预制构件的标准扫描图像， 对探测扫描图像进 行配准； 根据配准结果， 对探测扫描图像进行拼接重切， 重切后的图像尺寸大小与标准预制构 件的标准扫描图像一 致， 边界对齐； 将重切后的扫描图像与标准扫描图像进行归一 化处理。 6.如权利要求1所述的一种无损预制 构件内部缺陷检测方法， 其特征是， 所述对对齐操 作处理后的探测扫描图像进行去噪处 理； 具体包括： 对归一化后的探测扫描图像对应位置与归一化后的标准扫描图像对应位置的亮度值 进行作差， 再将 差值归一化处理， 得到消除回波干扰的图像； 消除回波干扰的图像除去了预 制构件中钢筋和预制附件的干扰。 7.如权利要求1所述的一种无损预制 构件内部缺陷检测方法， 其特征是， 所述训练后的 缺陷检测网络， 在云端服务器实现非实时训练， 训练结束后， 将训练结束后的网络参数定期 回传给客户端； 客户端根据回传的网络参数对自身存储的U ‑net网络进 行参数更新， 并利用 参数更新后的网络实现缺陷检测。 8.如权利要求1所述的一种无损预制 构件内部缺陷检测方法， 其特征是， 所述训练后的 缺陷检测网络， 训练过程包括： 构建训练集； 所述训练集， 包括已知缺陷类型以及缺陷位置的探测扫描图像； 其中已知 缺陷类型， 包括： 裂缝、 空腔、 厚度不足、 钢筋间距过大、 钢筋直径过小、 骨料密度不足、 其他 异常； 将训练集输入到U ‑net网络中， 对U ‑net网络进行训练， 当U ‑net网络的损失函数达到最 小值或者迭代次数达 到设定次数时， 停止训练， 得到训练后的缺陷检测网络 。 9.如权利要求1所述的一种无损预制 构件内部缺陷检测方法， 其特征是， 对去噪后的探 测扫描图像， 采用训练后的缺陷检测网络进 行缺陷类型检测和缺陷区域标注； 其中， 缺陷检 测网络采用U ‑net网络来实现。 10.一种无损预制构件内部缺陷检测系统， 其特 征是， 包括： 获取模块， 其被配置为： 获取探测扫描图像； 其中， 所述探测扫描图像是由雷达主机向 被测预制构件发射宽带窄脉冲信号， 并对回波信号进行同步采集得到的； 预处理模块， 其被配置为： 基于标准预制 构件的标准扫描图像， 对探测扫描图像进行对 齐操作； 对 对齐操作处 理后的探测扫描图像进行去噪处 理； 缺陷检测模块， 其被配置为： 对去噪后的探测扫描图像， 采用训练后的缺陷检测网络进 行缺陷类型检测 和缺陷区域标注。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114994091 A 3