[發(fā)明專利]一種基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的電纜自動(dòng)提取重構(gòu)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710884106.6
• 申請(qǐng)日: 2017-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN107784682B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍;項(xiàng)青;陳一平;王程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T15/00
• 分類號(hào): G06T15/00;G06T7/00
• 代理公司: 廈門創(chuàng)象知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35232
• 代理人: 尤懷成

本發(fā)明公開了一種基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的電纜自動(dòng)提取重構(gòu)方法，包括以下步驟：S1、獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)集P，并對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)集P進(jìn)行網(wǎng)格劃分；S2、使用垂直間隔過濾算法和基于密度的過濾算法過濾地面和植物點(diǎn)集；S3、使用概率霍夫變換進(jìn)行電纜的提取；S4、矩形緩沖區(qū)域連接算法進(jìn)行線段的連接；S5、再次使用過濾算法縮小閾值過濾，并將此次過濾的植物點(diǎn)集設(shè)為危險(xiǎn)點(diǎn)；S6、使用整體最小二乘算法擬合x?y平面直線和x?z平面的懸掛曲線。本發(fā)明所述的方法具有較好的適用性、穩(wěn)定性和魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的電纜自動(dòng)提取重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

電纜網(wǎng)絡(luò)是國家的基礎(chǔ)設(shè)施，它需要精密的檢查和維護(hù),否則一旦發(fā)生事故就將損失慘重。傳統(tǒng)的電纜檢測(cè)方法主要為地面與空中檢測(cè)相結(jié)合的方式。地面檢測(cè)方式為分派巡邏人員對(duì)電纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人工觀測(cè)，檢查電纜和其周圍樹木是否有事故隱患，然而這種方式收到人員分配不均，電纜網(wǎng)絡(luò)地形險(xiǎn)峻等因素所限制。空中檢測(cè)方式主要借助小型飛機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)等對(duì)電纜進(jìn)行檢測(cè)，可以獲得空中色彩圖像和紅外圖像,通過兩種圖像可以清晰地檢測(cè)到電纜基礎(chǔ)設(shè)施是否遭到損壞,且無人機(jī)具有重量輕、數(shù)據(jù)獲取速度快、飛行靈活、花費(fèi)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，十分適合電纜的檢測(cè)。然而，由于飛機(jī)的空間定位并不精確，很難從空中檢測(cè)方式所獲得的信息判斷電纜和周圍物體的空間位置關(guān)系，再加上飛機(jī)的旋轉(zhuǎn)和平移容易造成獲取圖像的退化，除此之外空中檢測(cè)方式還要考慮天氣因素的影響。

隨著遙感技術(shù)的提高，遙感信息自動(dòng)提取與分析技術(shù)也不斷發(fā)展。機(jī)載激光掃描技術(shù)作為一項(xiàng)發(fā)展迅速的高新測(cè)繪技術(shù)，相比于傳統(tǒng)測(cè)繪手段，具有數(shù)據(jù)獲取速度快、數(shù)據(jù)精度高、非接觸主動(dòng)測(cè)量、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在掃描中能快速獲取電纜及兩側(cè)地物詳盡的三維空間信息，對(duì)于分布范圍廣闊的電纜網(wǎng)絡(luò)信息獲取具有明顯優(yōu)勢(shì)。

但目前機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的研究主要集中于流程中的各個(gè)步驟，如過濾時(shí)常采用8-鄰域選擇機(jī)制算法，過濾掉地面和樹木點(diǎn)集，但由于電纜路徑上經(jīng)常被低矮的灌木所圍繞，電纜網(wǎng)絡(luò)中8-鄰域中的回波點(diǎn)不僅包括地面的還有灌木點(diǎn)，導(dǎo)致過濾掉太多的點(diǎn)甚至將電纜線點(diǎn)過濾掉；而在電纜的擬合重建時(shí)常用最小二乘線性擬合，但該方法計(jì)算復(fù)雜，不利于快速計(jì)算。因此急需尋求一種適用性、穩(wěn)定性和魯棒性均較好的電纜提取重建方法以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的電纜自動(dòng)提取重構(gòu)方法，以適合電纜網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)，具有較好的適用性、穩(wěn)定性和魯棒性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的電纜自動(dòng)提取重構(gòu)方法,包括以下步驟：

S1、獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)集P，并對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)集P進(jìn)行網(wǎng)格劃分；

S2、使用垂直間隔過濾算法和基于密度的過濾算法過濾地面和植物點(diǎn)集；

S3、使用概率霍夫變換進(jìn)行電纜的提取；

S4、矩形緩沖區(qū)域連接算法進(jìn)行線段的連接；

S5、再次使用過濾算法縮小閾值過濾，并將此次過濾的植物點(diǎn)集設(shè)為危險(xiǎn)點(diǎn)；

S6、使用整體最小二乘算法擬合x-y平面直線和x-z平面的懸掛曲線。

進(jìn)一步地，步驟S1中所述網(wǎng)格劃分具體包括如下步驟：

將三維數(shù)據(jù)集P的x坐標(biāo)與y坐標(biāo)形成的二維平面劃分成1m*1m的網(wǎng)格，而網(wǎng)格內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)保持水平高度不變。

進(jìn)一步地，步驟S2中所述垂直間隔過濾算法具體包括如下步驟：

S21、遍歷所有網(wǎng)格，從左到右，從第一行到最后一行都進(jìn)行搜索，在每一個(gè)網(wǎng)格中，從高度最低的點(diǎn)開始比較兩點(diǎn)的垂直間隔，如果第二低的點(diǎn)的間隔少于5米，則這兩點(diǎn)都保留；