Научные статьи Том 22 № 2 (2026): International Journal for Computational Civil and Structural Engineering

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ МЕТОД БИНАРНОЙ СЕМАНТИЧЕСКОЙ СЕГМЕНТАЦИИ ДЕФЕКТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ СВЕРТОЧНЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

PDF (английский)
Как цитировать

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ МЕТОД БИНАРНОЙ СЕМАНТИЧЕСКОЙ СЕГМЕНТАЦИИ ДЕФЕКТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ СВЕРТОЧНЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ

Авторы

  • Максим Баканов Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва, РОССИЯ
  • Владимир Сидоров Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва, РОССИЯ
  • Елена Макарова Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва, РОССИЯ
  • Никита Бондаренко Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, г. Москва, РОССИЯ

DOI:

https://doi.org/10.22337/2587-9618-2026-22-2-176-188

Ключевые слова:

компьютерное зрение, глубокое обучение, семантическая сегментация, дефекты строительных конструкций, трещины, архитектура U Net, энкодер MobileNetV2, функция потерь Дайса

Аннотация

Проблема автоматизированной диагностики дефектов строительных конструкций обусловлена высокой трудоемкостью и субъективностью визуальных обследований. В статье предложен прототип системы компьютерного зрения на основе архитектуры с облегченным блоком извлечения визуальных признаков (энкодером), предназначенный для бинарной семантической сегментации трещин на изображениях строительных поверхностей. Новое предложение заключается в адаптации указанной архитектуры к задаче выделения тонких протяженных объектов на неоднородном фоне с применением комбинированной функции потерь, объединяющей бинарную кросс‑энтропию и коэффициент Дайса. Приведены математическая постановка задачи, формальное описание модифицированного критерия оптимизации, методика подготовки данных с учетом артефактов JPEG‑сжатия, а также результаты вычислительных экспериментов. Полученные в работе на независимой тестовой выборке метрики значения коэффициента Дайса и индекса Жаккара (IoU) подтверждают работоспособность предложенного подхода и определяют направления дальнейшего совершенствования технологии.

464 148

Библиографические ссылки

GOST 31937-2024. Buildings and Structures. Rules for Surveying and Monitoring Technical Condition: Interstate Standard. Moscow: Standartinform, 2024. (in Russian)

GOST 31937-2011. Buildings and Structures. Rules for Surveying and Monitoring Technical Condition: Interstate Standard. Moscow: Standartinform, 2011. (in Russian)

SP 13-102-2003. Rules for Surveying Load-Bearing Building Structures of Buildings and Structures. Moscow: Gosstroy of Russia, 2004. (in Russian)

GOST R 53778-2010. Buildings and Structures. Rules for Surveying and Monitoring Technical Condition: National Standard of the Russian Federation. Moscow: Standartinform, 2010. (in Russian)

Pichueva A.S. Methods for Surveying Buildings and Structures // Paradigm. – 2025. – No. 5-2. – pp. 355–360. – EDN BMNNNI. (in Russian)

Grushkovsky P. A., Shchelnikov V. N., Sitnikov A. V. Assessment of the Technical Condition of Building Structures and Facilities by Visual and Instrumental Methods // Bulletin of Tula State University. Technical Sciences. – 2021. – No. 6. – pp. 208–212. – DOI 10.24412/2071-6168-2021-6-208-212. – EDN KKJSSV. (in Russian)

Petrova I. Yu., Mostovoy O. O. Review of the Building and Structure Inspection Process. Problems and Solutions // Caspian Engineering and Construction Bulletin. – 2021. – No. 1 (35). – pp. 69–75. – EDN KGUCUU. (in Russian)

Bogomolov S. I. Analysis of methods for assessing the current technical condition of buildings and structures // Bulletin of Tula State University. Technical sciences. - 2021. - No. 10. - pp. 287-290. - DOI 10.24412/2071-6168-2021-10-287-290. - EDN WFCCXA. (in Russian)

Snegireva A. I., Murashkin V. G. On the issue of surveying building structures, buildings and structures // Expert: theory and practice. - 2021. - No. 6 (15). - pp. 45-51. - DOI 10.51608/26867818_2021_6_45. - EDN JKHDHA. (in Russian)

Semenov A. S. Organization of technical survey of housing stock buildings // Housing construction. – 2010. – No. 12. – pp. 23–25. – EDN NQUBOF. (in Russian)

Kunin, Yu. S. Diagnostics of a unique structure – a 100-meter-high radio tower / Yu. S. Kunin, T. V. Potapova, S. G. Muzychenko // Construction production. – 2023. – No. 2. – pp. 54–61. – DOI 10.54950/26585340_2023_2_54. – EDN QODNCJ. (in Russian)

Kunin, Yu. S. Vibroacoustic methods of quality control of building structures of buildings and structures / Yu. S. Kunin, A. S. Perunov // Industrial and civil engineering. – 2023. – No. 3. – pp. 55–61. – DOI 10.33622/0869-7019.2023.03.55-61. – EDN XRKUCN (in Russian)

Kashevarova G. G., Tonkov Yu. L. Expert system for practical diagnostics of building structures // Academia. Architecture and Construction. – 2022. – No. 2. – pp. 58-91. – DOI 10.22337/2077-9038-2022-1-85-91. (in Russian)

Kashevarova G. G., Tonkov Yu. L. Intelligent technologies in the inspection of building structures // Academia. Architecture and Construction. – 2018. – No. 1. – pp. 92-99. – DOI: 10.22337/2077-9038-2018-1-92-99. (in Russian)

Kashevarova G. G. "Artificial intelligence", or "logical reasoning and reasonable decisions" in technical diagnostics of construction projects // Academia. Architecture and Construction. – 2023. – No. 4. – pp. 166-180. – DOI: 10.22337/2077-9038-2023-4-166-180. (in Russian)

Kuksov, A. S. Prerequisites for the Development of Expert Systems in the Field of Inspection and Diagnostics of Building Structures / A. S. Kuksov, P. I. Andreeva, R. R. Kazaryan // BST: Bulletin of Construction Equipment. – 2020. – No. 5(1029). – pp. 47-49. – EDN VMHOYL (in Russian)

Shesterikov, Yu. A. Information Systems and Technologies for Inspection of Buildings and Structures / Yu. A. Shesterikov, O. A. Stifeeva // Russian journal of transport engineering. – 2020. – Vol. 7, No. 1. – P. 4. – 10.15862/05SATS120. (in Russian)

Nikolyukin, A. N. Self-learning intelligent systems in construction / A. N. Nikolyukin, P. V. Monastyrev. – Tambov: Tambov State Technical University, 2025. – 167 p. – ISBN 978-5-8265-2908-9. – EDN FTSUTJ (in Russian)

Krylov S. A., Kashevarova G. G. Automation of the process of assessing the technical condition of external walls of brick buildings using machine learning technology // Bulletin of DSTU. Technical sciences. – 2025. – No. 3. – pp. 61-70. – DOI: 10.21822/2073-6185-2025-52-3-61-70. (in Russian)

Soldatenko T. N. Model for identification and prediction of defects in a building structure based on the results of its inspection // Magazine of Civil Engineering. – 2011. – No. 7. – pp. 52-61. (in Russian)

Samigullina A. G. The need to develop a model of an expert system for diagnosing the technical condition of building structures // Young scientist. – 2017. – No. 51 (185). – pp. 88–90. – EDN ZXXDMN. (in Russian)

Bugakova T. Yu., Sharapov A. A. Improving the methods of visual inspection of buildings and engineering structures by introducing computer vision and intelligent data processing technologies // Bulletin of SSUGiT (Siberian State University of Geosystems and Technologies). – 2022. – No. 6. – pp.108–119. – DOI 10.33764/2411-1759-2022-27-6-108-119. – EDN MFBIIV. (in Russian)

Hamed G. M. An expert system for concrete diagnosis: диссертация / G. M. Hamed; King Fahd University of Petroleum and Minerals. – Dhahran, 1983.

Bernat E., Gil L. Aided diagnosis of structural pathologies with an expert system // Advances in Structural Engineering. – 2013. – Vol. 16, № 2. – pp. 379–393. – DOI 10.1260/1369-4332.16.2.379.

Moselhi O., Hegazy T., Fazio P. Neural networks as tools in construction // Journal of Construction Engineering and Management. – 1991. – Vol. 117, № 4. – pp. 606–625. – DOI 10.1061/(ASCE)0733-9364(1991)117:4(606).

Nuhu B. K. [et al.] Distributed network-based structural health monitoring expert system // Building Research & Information. – 2021. – Vol. 49, № 1. – pp. 144–159. – DOI 10.1080/09613218.2020.1854083. – EDN BKCFCV.

Arora S. Deep learning-based structural crack detection framework for structural health monitoring of reinforced concrete buildings // Asian Journal of Civil Engineering. – 2026. – pp. 1–11. – DOI 10.1007/s42107-026-01713-8.

de Brito J. [et al.] Expert knowledge-based inspection systems // Inspection, Diagnosis and Repair of the Building Envelope. – Cham: Springer, 2020. – DOI 10.1007/978-3-030-42446-6.

Ronneberger O., Fischer P., Brox T. U Net: Convolutional Networks for Biomedical Image Segmentation // Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention – MICCAI 2015. – Springer, 2015. – pp. 234–241.

Siva Rama Krishnan S., Nalla Karuppan M.K., Khadidos A.O. et al. Inception V3 for automated binary classification of construction surface cracks // Scientific Reports. – 2025. – DOI: 10.1038/s41598-025-85983-3.

Bhowmick S., Nagarajaiah S., Veeraraghavan A. Automated crack detection and quantification from UAV videos using U-Net // Sensors. – 2020. – Vol. 20(21). – Art. 6299. – DOI: 10.3390/s20216299.

Kumar P., Batchu S., Swamy N.S., Kota S.R. Real-time structural health monitoring using multi-copter network and edge computing // IEEE Access. – 2021. – Vol. 9. – pp. 1234–1245. – DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3102647.

Gharehbaghi V., Noroozinejad Farsangi E., Yang T.Y. et al. FastCrackNet: Identification of concrete cracks under noise and shadows using a 12-layer deep network // Sensors. – 2022. – Vol. 22(22). – Art. 8986. – DOI: 10.3390/s22228986.

Gürer B., Karslıgil M.E. Earthquake damage assessment using deep learning-based segmentation on drone imagery // Proc. SIU 2024. – IEEE, 2024. – DOI: 10.1109/SIU61531.2024.10601138.

Chen H., Song J., Dietrich O. et al. BRIGHT: A globally distributed multimodal dataset for automated building damage assessment after disasters // Earth System Science Data. – 2025. – DOI: 10.5194/essd-2025-269.

Russo L., Tapete D., Ullo S.L., Gamba P. Post-event SAR-only building damage assessment framework integrating geospatial data // arXiv preprint. – 2025. – arXiv:2506.22338.

Hoier C., Ahmed K.M. UAV video super-resolution and VLM-based building damage classification // arXiv preprint. – 2025. – arXiv:2508.17130.

Manzini T., Perali P., Murphy R.R. Operational deployment of sUAS-based AI for building damage assessment during hurricanes Debby and Helene // arXiv preprint. – 2025. – arXiv:2511.03132.

Sandler M., Howard A., Zhu M., Zhmoginov A., Chen L.C. MobileNetV2: Inverted Residuals and Linear Bottlenecks // Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR). – 2018. – pp. 4510–4520.

Khanh Ha. Crack Segmentation: [program code] / Khanh Ha. – Text: electronic // GitHub: [site]. – URL: https://github.com/khanhha/crack_segmentation

Опубликован

30.06.2026

Как цитировать

Баканов, М., Сидоров, В., Макарова, Е., & Бондаренко, Н. (2026). ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ МЕТОД БИНАРНОЙ СЕМАНТИЧЕСКОЙ СЕГМЕНТАЦИИ ДЕФЕКТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ОСНОВЕ СВЕРТОЧНЫХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 22(2), 176-188. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2026-22-2-176-188

Ключевые слова

компьютерное зрение, глубокое обучение, семантическая сегментация, дефекты строительных конструкций, трещины, архитектура U Net, энкодер MobileNetV2, функция потерь Дайса

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>