基于極點特征聚類的智能建筑混凝土墻體裂縫識別方法

趙青羽

（中建二局第一建筑工程有限公司）

1 引言

混凝土墻體的建設成本相對較低，在智能建筑中應用較為廣泛。但隨著使用時間的延長，混凝土墻體會出現損耗，形成裂縫，導致智能建筑的結構性能變差，直接影響智能建筑的使用安全[1]。為此，需研究混凝土裂縫識別方法，及時并精準發現墻體裂縫，為維修人員提供準確的裂縫信息，制定修補方案，確保智能建筑使用的安全性。極點特征聚類可快速并精準的聚類數據，在數據聚類領域應用效果較佳，為此研究基于極點特征聚類的智能建筑混凝土墻體裂縫識別方法，精準識別墻體裂縫，提升智能建筑的使用安全性。

2 智能建筑混凝土墻體裂縫識別方法

2.1 智能建筑混凝土墻體回波信號數據降維

以向智能建筑混凝土墻體空間中發射高頻電磁波的方式，獲取混凝土墻體的回波信號，如下圖1所示：

圖1 回波信號示例

通過處理回波信號，獲取智能建筑混凝土墻體裂縫識別結果。利用基于近鄰保留嵌入算法降維處理混凝土墻體的回波信號，具體步驟如下：

Step1：設智能建筑混凝土墻體回波信號樣本數據點x1，x2，…，xn數量是n，在x1，x2，…，xn內搜索一組基W，令混凝土墻體回波信號樣本數據點在W的作用下[2]，將x1，x2，…，xn映射為低維數據點y1，y2，…，yn，同時符合yi=WTxi變換。

Step2：利用仿射矩陣G=[gij]n×n建立混凝土墻體回波信號的鄰域，G內元素需符合∑i gij=1，j=1，2，…，n。

Step3：近鄰保留嵌入算法的最優化問題表達公式如下：

式中：M=（I-G）T（I-G），X=[x1，x2，…，xn]，Y=[y1，y2，…，yn]T，n×n階的單位矩陣是I。通過Lagrange乘子法，求解獲取MYT=λYT，選擇最小M值的d個非零特征值相應的特征向量，將其當成位置坐標Y。……