[發明專利]基于點云數據對變電站進行建模的方法

有效

• 申請號: 201710171066.0
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107146277B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 杜勇;沈小軍;王浩;秦川;姚京松;李柏松;劉曉華;吳軍;張銳;何蓮
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力公司檢修公司;同濟大學;上海慕榮電氣有限公司;國家電網公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

1.一種基于點云數據對變電站進行建模的方法，其特征在于，包括步驟：

(1)將變電站劃分為若干區域，其中每個區域包含變電站在該區域內的實體；

(2)對每個區域內的實體均采用多次掃描的方式采集點云數據，所述點云數據至少包含三維坐標數據；

(3)對每個區域內的實體的點云數據進行拼接，以實現點云數據所包含的三維坐標數據的歸一化；

(4)對點云數據進行消噪處理；

(5)對消噪后的點云數據進行抽稀；

(6)根據不同區域內的實體的點云數據的基本特征選擇相應的分割指標分別對每個區域內的實體的點云數據進行分割，所述分割指標包括：點云曲率、邊界特征、結構形式、點云密度、尺寸參數的至少其中之一；

(7)判斷分割后的點云數據對應的模型類別，根據該模型類別選擇相應的重構方法對分割后的點云數據進行分類重構以生成分割后的點云數據對應的模型；其中上述模型類別包括圓柱及球狀類、棱柱類、圓環類、不規則類、套管與絕緣子類、軟導線類的至少其中之一，其中，圓柱及球狀類的重構方法采用幾何參數法，棱柱類的重構方法采用二三維模型轉換法，圓環類的重構方法采用數字特征法，不規則類的重構方法采用布爾運算法，套管與絕緣子類的重構方法采用三維旋轉法，軟導線類的重構方法采用平面掃掠法；其中：

圓柱類采用的幾何參數法包括步驟：首先，依據圓柱點云，提取兩端截面圓，分別提取兩端截面圓的圓心以及半徑；然后計算連接長度，同時，計算圓柱平均半徑r；最后，基于圓心和圓柱平均半徑r，創建圓特征，并基于連接長度構建圓柱特征，得到圓柱類模型；

球狀類采用的幾何參數法包括步驟：首先，依據球狀結構點云提取球心以及半徑r；然后以球心為圓心，r為半徑創建球特征，得到球狀類模型；

棱柱類采用的二三維模型轉換法包括步驟：首先以棱柱點云的底部一角作為坐標原點，規則底邊作為坐標軸建立用戶坐標系；然后提取底面各頂點的坐標(x₁,y₁,o)、(x₂,y₂,o)、(x₃,y₃,o)，(x₄,y₄,o)以及棱柱的高h；最后以底面各頂點建立矩形特征，通過豎直拉伸該矩形特征h長度得到棱柱特征，該棱柱特征對應的頂點坐標為(x₁,y₁,h)、(x₂,y₂,h)、(x₃,y₃,h)，(x₄,y₄,h)，從而得到棱柱類模型；

圓環類采用的數字特征法包括步驟：首先以點云數據為參考，繪制圓環外圓及截面圓，從而提取外圓半徑r，圓心O以及截面圓半徑R；然后以外圓圓心O為中心，r為半徑構建截面半徑為R的圓環，從而得到圓環類模型；

不規則類采用的布爾運算法包括步驟：首先，利用圓柱及球狀類、棱柱類、圓環類模型構建方法構建基本特征結構；然后，經過布爾運算進行差、并、交集變換，從而得到不規則類模型；

套管與絕緣子類采用的三維旋轉法包括步驟：首先利用建模對象的點云數據，以豎直方向為Z軸建立用戶坐標系；其次，以XOZ平面為切片平面，Y軸為切片延伸方向進行切片，得到套管和/或絕緣子點云薄切片；然后，利用二維多義線勾勒套管和/或絕緣子二維輪廓，并經套管和/或絕緣子中心對稱線形成閉合曲線框圖；最后，以二維輪廓上的點為旋轉對象，套管和/或絕緣子中心線為旋轉軸進行三維旋轉，對于輪廓線上任意一點(x_i,y_i,z_i)，旋轉后對應的曲線方程為x²+y²+(z-z_i)²＝x_i²+y_i²，通過對輪廓線上任意一點進行三維旋轉操作，從而得到套管和/或絕緣子類模型；

軟導線類采用的平面掃掠法包括步驟：首先獲取軟導線類結構的點云數據，并建立用戶坐標系；然后，對該類模型橫截面進行切片，提取切片點云，并依據該點云切片得到截面圓特征；同時，以截面圓圓心為起點，以軟導線類點云數據為參考，利用三維多義線繪制延伸軌跡；最后，以截面圓為掃掠對象，三維延伸軌跡曲線為掃掠路徑進行掃掠，從而得到軟導線類模型；

(8)將所述分割后的點云數據對應的模型進行拼接得到完整的變電站模型。