[發明專利]輸電線路及走廊的高精度三維重建方法

在審

• 申請號: 201410283175.8
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104050715A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 柳長安;吳華;張浩;劉春陽;楊國田
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京麟保德和知識產權代理事務所(普通合伙) 11428
• 代理人: 韓建功

技術領域

本發明屬于輸電線路巡檢技術領域，特別涉及一種輸電線路及走廊的高精度三維重建方法。

背景技術

當前的直升機巡線無論采用多光譜技術還是熱紅外技術，空間定位的量測精度均不高，而且獲得的多源數據大多分開處理，沒有集成為一個整體，處理起來也比較麻煩。國內外的相關研究表明，利用激光雷達系統能較好地解決這些問題。在當前，國內也引進了該技術，在輸電線路設計中已經得到了應用，但是在輸電線路維護中還處于起步探索階段，且目前國內外的研究具有一定的局限性，對激光雷達采集的輸電線路數據后期處理與綜合分析尚不多見。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出一種輸電線路及走廊的高精度三維重建方法，其特征在于，該方法的具體步驟為：

1)通過機載激光雷達采集輸電線路及走廊的三維點云數據；

2)對三維點云數據進行檢驗，剔除錯誤的點和高程異常的點；

3)基于體素分類方法將三維點云數據進行自動分類；

4)對輸電線路及走廊進行自動三維重建。

所述步驟1)具體為：

11)參考地理信息系統GIS的信息規劃數據采集路徑，通過機載激光雷達采集輸電線路及走廊的三維點云數據；

12)通過無跡卡爾曼濾波方法將高精度慣導信息和差分全球定位系統信息進行信息融合，實現三維點云數據的初步估算；

13)通過數據關聯、數據配準以及濾波去噪得到高精度的三維點云數據。

所述步驟2)中剔除高程異常的點的具體公式為：

Dh_i＝H_i-h′；

其中，Dh_i表示第i個三維點的實測高程與擬合高程之差；H_i表示第i個三維點的實測高程；h′表示擬合高程；

當Dh_i大于高程點閾值時，判定為高程異常的點，否則判斷為正常的點。

所述步驟3)中將三維點云數據自動分類為輸電線路候選點和走廊候選點；具體公式為：

P_powerline＝{p_i|C(p_i)＝0}；

其中，P_powerline表示篩選出的輸電線路候選點集，p_i表示第i個三維點，C(p_i)為輸電線路曲線函數。

所述步驟4)具體為：

41)對于輸電線路候選點，采用粒子濾波算法對輸電線路方向進行檢測，采用外點去除及分段方法進行輸電線路初提取，得到輸電線路的線段數據；

42)對于走廊候選點，采用外點濾波進行過濾，然后進行環境景物提取，得到走廊線段數據；

43)對輸電線路的線段數據基于體素的線段檢測方法連接成線，然后進行輸電線路自動三維重建；對走廊線段數據基于體素的線段檢測方法連接成線，進行走廊自動三維重建。

所述采用粒子濾波算法對輸電線路方向進行檢測包括：

將輸電線路候選點隨機分成若干個集合；

以每個集合作為一個粒子集，采用粒子濾波算法提取每個集合中的關鍵點；

提取關鍵點的公式為：

p(xk|zk)=Σk=1NωkC(xk);]]>