[發(fā)明專利]基于LiDAR點(diǎn)云的多分裂導(dǎo)線自動提取與精細(xì)建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611168774.0
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106709946B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周汝琴;江萬壽;楊亮
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06T7/521
• 分類號: G06T7/521
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

1.基于LiDAR點(diǎn)云的多分裂導(dǎo)線自動提取與精細(xì)建模方法，其特征是，包括：

首先，提取各相電力線點(diǎn)云，方法如下：

步驟1，從LiDAR點(diǎn)云中提取電力線和電力塔點(diǎn)云；

步驟2，根據(jù)電力線點(diǎn)在局部區(qū)域內(nèi)高程基本相同、而電力塔點(diǎn)在局部區(qū)域內(nèi)高程變化大的特點(diǎn)，從電力線和電力塔點(diǎn)云中進(jìn)一步提取電力塔點(diǎn)云，剔除電力塔點(diǎn)云得電力線點(diǎn)云；

步驟3，對電力線點(diǎn)云進(jìn)行空間分割，得到各相電力線點(diǎn)云；采用隨機(jī)一致性檢測法檢測各相電力線點(diǎn)云中的噪聲點(diǎn)，并剔除；

接著，對所得各相電力線點(diǎn)云分別進(jìn)行如下：

(1)對該相電力線點(diǎn)云進(jìn)行誤差分析，判斷電力線類型，若該相電力線點(diǎn)云為單相地線點(diǎn)云，執(zhí)行步驟(2)；若該相電力線點(diǎn)云為單相導(dǎo)線點(diǎn)云，執(zhí)行步驟(3)；

(2)對單相地線點(diǎn)云進(jìn)行懸鏈線擬合并輸出；

(3)基于二分法從單相導(dǎo)線點(diǎn)云中提取分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云，并對分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云進(jìn)行懸鏈線擬合，本步驟進(jìn)一步包括：

3.1將單相導(dǎo)線點(diǎn)云投影到XOZ豎直面，將投影等分為若干導(dǎo)線段，對各導(dǎo)線段分別進(jìn)行線性擬合，得到各導(dǎo)線段的直線方程Ax+Bz+C＝0；

3.2對各導(dǎo)線段上所有點(diǎn)(x_k,z_k)分別計(jì)算所有導(dǎo)線段上d>DIS的點(diǎn)構(gòu)成上分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云S(0)，所有導(dǎo)線段上d＜-DIS的點(diǎn)構(gòu)成下分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云S(2)，所有導(dǎo)線段上-DIS≤d≤DIS的點(diǎn)構(gòu)成中分裂子導(dǎo)線點(diǎn)S(1)；DIS為與多分裂導(dǎo)線規(guī)格相關(guān)的距離閾值，其值不小于0；

3.3分別判斷各分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云S(s)中點(diǎn)數(shù)是否大于點(diǎn)數(shù)閾值NUM，s＝0、1、2，點(diǎn)數(shù)閾值NUM用來判斷粗差點(diǎn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置；剔除點(diǎn)數(shù)不大于NUM的分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云S(s)，對點(diǎn)數(shù)小于NUM的分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云S(s)執(zhí)行步驟3.4；

3.4對分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云進(jìn)行懸鏈線擬合，計(jì)算擬合殘差，輸出擬合殘差小于殘差閾值的分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云擬合結(jié)果；對擬合殘差不小于殘差閾值的分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云分別執(zhí)行步驟3.5；殘差閾值為與點(diǎn)云質(zhì)量有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)值；

3.5將分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云投影到XOY水平面，對投影進(jìn)行線性擬合，得到直線方程ax+by+c＝0，對分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云上所有點(diǎn)(x'_k,y'_k)分別計(jì)算分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云上t＞DIS的點(diǎn)構(gòu)成左分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云T(0)，分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云上t＜-DIS的點(diǎn)構(gòu)成右分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云T(2)，分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云上-DIS≤t≤DIS的點(diǎn)構(gòu)成中分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云T(1)；

3.6分別判斷各分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云T(u)中點(diǎn)數(shù)是否大于點(diǎn)數(shù)閾值NUM，u＝0、1、2；剔除點(diǎn)數(shù)不大于NUM的分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云T(u)；對點(diǎn)數(shù)小于NUM的分裂子導(dǎo)線點(diǎn)云T(u)進(jìn)行懸鏈線擬合，并輸出擬合結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述的基于LiDAR點(diǎn)云的多分裂導(dǎo)線自動提取與精細(xì)建模方法，其特征是：

步驟(1)具體為：

對該相電力線點(diǎn)云進(jìn)行擬合，計(jì)算擬合殘差，若擬合殘差小于殘差閾值，則該相電力線點(diǎn)云為地線點(diǎn)云；否則，為多分裂的導(dǎo)線點(diǎn)云；同時(shí)，計(jì)算擬合殘差過程中，將誤差大于三倍殘差閾值的點(diǎn)作為粗差點(diǎn)剔除；殘差閾值為與點(diǎn)云質(zhì)量有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)值。

3.如權(quán)利要求1所述的基于LiDAR點(diǎn)云的多分裂導(dǎo)線自動提取與精細(xì)建模方法，其特征是：

步驟1進(jìn)一步包括：

1.1基于點(diǎn)云密度和地形坡度從LiDAR點(diǎn)云中濾除地面點(diǎn)，獲得非地面點(diǎn)云；

1.2基于點(diǎn)云密度和高差從非地面點(diǎn)云中濾除植被點(diǎn)；

1.3基于三維空間k-d樹在濾除了植被點(diǎn)的非地面點(diǎn)云中搜索剩余植被點(diǎn)，并濾除；

1.4基于種子填充法從子步驟1.3所得的剩余點(diǎn)云中提取電力線和電力塔點(diǎn)云。