[發明專利]一種基于三維點云數據的電纜自動提取重構方法

有效

• 申請號: 201710884106.6
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107784682B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 李軍;項青;陳一平;王程
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T7/00
• 代理公司: 廈門創象知識產權代理有限公司 35232
• 代理人: 尤懷成

本發明公開了一種基于三維點云數據的電纜自動提取重構方法，包括以下步驟：S1、獲取三維點云數據集P，并對整個數據集P進行網格劃分；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集；S3、使用概率霍夫變換進行電纜的提取；S4、矩形緩沖區域連接算法進行線段的連接；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集設為危險點；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。本發明所述的方法具有較好的適用性、穩定性和魯棒性。

技術領域

本發明涉及三維點云數據處理技術領域，具體涉及一種基于三維點云數據的電纜自動提取重構方法。

背景技術

電纜網絡是國家的基礎設施，它需要精密的檢查和維護,否則一旦發生事故就將損失慘重。傳統的電纜檢測方法主要為地面與空中檢測相結合的方式。地面檢測方式為分派巡邏人員對電纜網絡進行人工觀測，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，電纜網絡地形險峻等因素所限制。空中檢測方式主要借助小型飛機、直升機、無人機等對電纜進行檢測，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到電纜基礎設施是否遭到損壞,且無人機具有重量輕、數據獲取速度快、飛行靈活、花費費用低等優點，十分適合電纜的檢測。然而，由于飛機的空間定位并不精確，很難從空中檢測方式所獲得的信息判斷電纜和周圍物體的空間位置關系，再加上飛機的旋轉和平移容易造成獲取圖像的退化，除此之外空中檢測方式還要考慮天氣因素的影響。

隨著遙感技術的提高，遙感信息自動提取與分析技術也不斷發展。機載激光掃描技術作為一項發展迅速的高新測繪技術，相比于傳統測繪手段，具有數據獲取速度快、數據精度高、非接觸主動測量、實時性強等優勢，在掃描中能快速獲取電纜及兩側地物詳盡的三維空間信息，對于分布范圍廣闊的電纜網絡信息獲取具有明顯優勢。

但目前機載激光雷達數據處理的研究主要集中于流程中的各個步驟，如過濾時常采用8-鄰域選擇機制算法，過濾掉地面和樹木點集，但由于電纜路徑上經常被低矮的灌木所圍繞，電纜網絡中8-鄰域中的回波點不僅包括地面的還有灌木點，導致過濾掉太多的點甚至將電纜線點過濾掉；而在電纜的擬合重建時常用最小二乘線性擬合，但該方法計算復雜，不利于快速計算。因此急需尋求一種適用性、穩定性和魯棒性均較好的電纜提取重建方法以克服現有技術的不足。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種基于三維點云數據的電纜自動提取重構方法，以適合電纜網絡的監測，具有較好的適用性、穩定性和魯棒性。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于三維點云數據的電纜自動提取重構方法,包括以下步驟：

S1、獲取三維點云數據集P，并對整個數據集P進行網格劃分；

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集；

S3、使用概率霍夫變換進行電纜的提取；

S4、矩形緩沖區域連接算法進行線段的連接；

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集設為危險點；

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。

進一步地，步驟S1中所述網格劃分具體包括如下步驟：

將三維數據集P的x坐標與y坐標形成的二維平面劃分成1m*1m的網格，而網格內的數據點保持水平高度不變。

進一步地，步驟S2中所述垂直間隔過濾算法具體包括如下步驟：

S21、遍歷所有網格，從左到右，從第一行到最后一行都進行搜索，在每一個網格中，從高度最低的點開始比較兩點的垂直間隔，如果第二低的點的間隔少于5米，則這兩點都保留；