[發明專利]基于三維空間的激光掃描電力線點云的提取方法及裝置

有效

• 申請號: 201710893931.2
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107918953B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李傳榮;周梅;李框宇;關宏燦;馬蓮;騰格爾;吳昊昊;李偉;孟凡榮;陳玖英;胡堅;唐伶俐
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種基于三維空間的激光掃描電力線點云的提取方法，包括：根據電力線走廊點云在水平面內劃分格網，得到包含有激光點云的網格，在網格的高程方向上將電力線點云分層，得到多個點云層，將存在電力線點云的相鄰層合并為一層，得到點云合并層；自上而下選擇與電力線實際層數一致的層數，得到單層點云在高程方向上的高程平均值，挑選出電力線候選層；將電力線候選層聚類，得到獨立類元；從獨立類元中提取線狀類元后，再從中提取電力線類元。本發明還提供了一種對應的裝置，提取效果不受地面點云完整性的制約，涉及的參數少，無需數據濾波，提取精度不受地形的影響，實現了多個桿塔間電力線點云自動提取，具有自動化水平與提取精度都很高的優點。

技術領域

本發明涉及電力線的提取領域，尤其涉及一種基于三維激光掃描電力線點云的提取方法及裝置。

背景技術

機載激光掃描(light detection and ranging，LiDAR)技術作為近年來一種快速發展的對地觀測新技術，其提供了一種能夠快速、高精度、實時地獲取空間三維信息的技術手段，可以解決傳統航空攝影測量無法進行電力線測量的難題，快速獲取高精度的電力線點云數據，提高電力線巡線效率，減少投入成本。隨著LiDAR技術的不斷發展，采用LiDAR技術進行電力巡線的作法將會越來越普遍。

目前，基于LiDAR的電力線信息獲取方法主要有兩種，一種是先對點云數據進行濾波，然后基于迭代霍夫(Hough)變換的方法提取線狀地物，進而獲得電力線點云。這種方法數據處理過程復雜，需要先對走廊區域進行濾波處理，然后排除其余非電力線地物，最后進行電力線提取，處理過程中需要設置的參數比較多；另一種是基于機器學習分類的方法，綜合利用點云的三維特征、回波強度、回波次數，對激光點云進行分類處理，提取電力線點云，但這種方法耗時太長，特征參數眾多，難以找到一個適用于所有區域的模型。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種基于三維空間的激光掃描電力線點云的提取方法及裝置，以解決上述的至少一項技術問題。

(二)技術方案

本發明提供了一種基于三維空間的激光掃描電力線點云的提取方法，包括：

根據電力線走廊數據在水平面內劃分格網，得到至少一個包含有激光點云的網格，在各網格的高程方向上將電力線點云分層，得到多個點云層，將存在點云的兩兩相鄰的層合并為一層，得到點云合并層；

在高程方向自上而下選擇與電力線實際層數一致的層數，確定單層點云在高程方向上的高程平均值，并挑選出電力線候選層；

將所述電力線候選層進行聚類，確定多個獨立類元；以及

從所述獨立類元中提取線狀類元，再從線狀類元中提取電力線類元。

在本發明的一些實施例中，確定每個網格高程方向上的高程最大值z_max與高程最小值z_min，在高程方向上劃分得到Num個點云層：

其中，是一個向上取整函數，Num為正整數，z_max與z_min分別為正數，且z_max≥z_min。

在本發明的一些實施例中，所述多個點云層中，相鄰點云層的間距d與每相電力線點云間的垂直距離Δh關系為其中，d與Δh分別為正數。

在本發明的一些實施例中，若各點云合并層中的點云高程平均值小于預設值h，則將該點云合并層作為電力線候選層，若該高程平均值大于等于h，則該點云合并層不屬于電力線候選層，h的公式為：