APPLIED RESEARCH

Application of computer vision and neural network algorithms to multisensor geodata for automated detection of finishing defects and geometric inconsistencies at a construction site

Authors

  • Dmitry V. Mikhaylov National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia
  • Ilya S. Ryabokon National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russia

How to cite

GOST Mikhaylov D. V., Ryabokon I. S. Application of computer vision and neural network algorithms to multisensor geodata for automated detection of finishing defects and geometric inconsistencies at a construction site // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2026. Vol. 70. No. 1. P. 142-149.
APA Mikhaylov, D. V. & Ryabokon, I. S. (2026). Application of computer vision and neural network algorithms to multisensor geodata for automated detection of finishing defects and geometric inconsistencies at a construction site. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 70(1), 142-149.

Abstract

The article examines the application of computer vision methods and neural network algorithms to multisensor geodata for automated detection of finishing defects and geometric inconsistencies at a construction site in the context of the industry's transition to Industry 4.0. The aim of the study is to develop and experimentally validate a comprehensive approach to the sensory fusion of terrestrial laser scanning data, photogrammetry, and BIM models, ensuring continuous and objective quality control without increasing inspectors' labor costs. The materials include high-density point clouds and more than 25,000 images collected at three residential and one industrial site, for which typical finishing defects and geometric deviations were expert-annotated; the methodological framework involves the use of a modified Mask R-CNN architecture for detecting and segmenting surface defects in images, a PointNet++ network for analyzing unstructured point clouds, ICP algorithms for aligning the as-built model with the BIM model, as well as experiments on sensor fusion of RGB, LiDAR, and contextual information. It is shown that the developed algorithmic system achieves precision and recall values for defect recognition with an F1-score above 0.9, with an average frame processing time of about 150 ms, while the automated assessment of geometric deviations demonstrates discrepancies with total station measurements of less than 0.3 mm, which is significantly below regulatory tolerances. Integration of RGB, LiDAR, and BIM leads to an increase in the F1-score to approximately 0.96 and a reduction in the probability of missed defects to less than 4%, with a statistically significant correlation identified between areas of surface unevenness and a higher frequency of cracks and delaminations. It is concluded that the proposed methodology exhibits high robustness to real construction site conditions and can serve as the basis for developing dynamic digital twins, proactive quality monitoring systems, and integration with augmented reality technologies and robotic platforms.

Keywords

computer vision multisensor geodata automated construction control neural networks digital twin

Funding

The authors did not declare any external funding for this research.

References

Акимов Д.А., Арбузов В.Н., Сардарян Г.С., Гурьянова Е.О. Разработка программного обеспечения синтеза разноракурсных изображений для обследования строительных конструкций на наличие критических дефектов // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2023. № 2-2. С. 54-60.

Басов О.О., Соболев Ю.И., Тетерников И.А. Использование комбинированных моделей искусственного интеллекта для контроля техники безопасности в строительстве // Экономика. Информатика. 2024. Т. 51. № 4. С. 887-895.

Грибкова И.С., Кузьмин Р.О., Щенявская Л.А., Панютищева А.А. Современные методы и приборы геодезического мониторинга зданий и сооружений // Наука. Техника. Технологии (политехнический вестник). 2023. № 2. С. 44-47.

Егоров С.Ф., Баженов А.Г. Использование нейронных сетей и компьютерного зрения для автоматического обнаружения и локализации подповерхностных коррозионных дефектов металлоконструкций в тепловизионном контроле // Аспирант и соискатель. 2019. № 2 (110). С. 140-146.

Ерохин А.М., Самохвалов Н.С., Венедиктов К.В. Использование глубоких нейронных сетей и микросервисной архитектуры для распознавания нештатных ситуаций при строительстве нефтяных скважин // Каротажник. 2024. № 6 (332). С. 140-146.

Захарова О.И. Технологии компьютерного зрения для обнаружения дефектов цилиндрических объектов // Инфокоммуникационные технологии. 2023. Т. 21. № 3. С. 48-56.

Крылов С.А., Кашеварова Г.Г. Автоматизация диагностирования причин возникновения дефектов на фасадах кирпичных зданий с применением технологий искусственного интеллекта // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2023. № 4 (52). C. 51-62.

Локтев А.А., Бахтин В.Ф., Черников И.Ю., Локтев Д.А. Методика определения внешних дефектов сооружения путем анализа серии его изображений в системе мониторинга // Вестник МГСУ. 2015. № 3. С. 7-16.

Панькина Е.С., Дорофеев Н.В., Греченева А.В. Алгоритм обнаружения дефектов на объектах строительства // Южно-Сибирский научный вестник. 2021. № 5 (39). С. 35-42.

Парамонов С.С. Создание цифровой карты тоннеля метрополитена с использованием специальных технических средств // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно- технический журнал). 2024. № 9. C. 32-46.

Соловьев В.В., Федорова С.В. Мониторинг на строительных объектах: алгоритмы распознавания и предупреждение рисков // Наука и техника транспорта. 2025. № 1. С. 109-113.

Степанов И.Ю. Использование методов машинного обучения в геоинформационных моделях при решении задач геофизической разведки // Вестник СГУГИТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2024. Т. 29. № 2. С. 108-117.

Хиллер Б., Староверов С.В., Мясников Я.В. О возможности использования цифровой инклинометрии для геодезического мониторинга инженерных сооружений // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2015. № 1. С. 34-37.

Хлебникова Е.П., Абишева М.Т. Особенности обнаружения изменений инженерно- технических сооружений при интерпретации и анализе космических изображений // Интерэкспо Гео- Сибирь. 2016. Т. 4. № 1. С. 9-14.

Ямбаев Х.К. Некоторые аспекты цифровой технологии геодезического мониторинга и диагностики несущих конструкций уникальных инженерных сооружений // Вестник СГУГИТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2018. Т. 23. № 3. С. 138-153.

Metrics

214 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Similar Articles

<< < 1 2 3 4 5 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.