[發明專利]一種基于CS-RBF的絕緣子激光點云三維重建方法

在審

• 申請號: 201711320681.X
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108230432A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 鄭武略;張富春;鄭曉;袁振峰;黃歡樂;湯杰;林翔;梁慶年;翁珠奮;羅凱;丁紅濤;張禮昌;陳浩;謝守輝;吳陽陽;焦炯;趙航航
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司廣州局
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

本發明公開了一種基于CS?RBF的絕緣子激光點云三維重建方法，該方法包括S1、獲取絕緣子點云數據；S2、構建八叉樹與KD樹的數據組織模型；S3、點云平面法向量的計算；S4、緊支撐徑向基函數；S5、隱式曲面方程的確定；S6、隱式曲面方程的解算。本方法既保證了對均勻點云重建的高效性，又達到了對非均勻點云重建的良好效果。采用本方法對絕緣子點云進行重建，在點云密度達到50萬點/平方米的情況下可以有效完成曲面建模，對絕緣子破損的建模和測量精度達到0.2mm。

技術領域

本發明涉及電力技術領域，具體涉及一種基于CS-RBF的絕緣子激光點云三維重建方法。

背景技術

多年來，檢測劣化瓷絕緣子的努力一直沒有停止過。但總的講，無論檢測方法有何不同，都需要登塔使用工具與絕緣子進行接觸。復合絕緣子缺陷的現場帶電檢測，目前國內外的研究仍主要集中在試驗室內。其研究方向：一是利用高靈敏度紅外測溫儀檢測，但對該方法的可靠性和靈敏度人們還有不同意見。二是利用電場法檢測。絕緣子檢測采用地面巡線遙控檢測法尚難實現。

隨著三維激光掃描儀在逆向工程、工業制造等領域的應用，人們已經能夠以較低的成本方便地獲取各種各樣的點云數據，作為進一步處理的基礎數據。基于三維點云的曲面重建是當前的熱門方向，通過曲面重建，實現對重建目標的分析與檢測。

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CS-RBF(compactlysupported radial basis functions)的絕緣子激光點云三維重建方法，以提高絕緣子破損測量的精度。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種基于CS-RBF的絕緣子激光點云三維重建方法，所述方法包括

S1、獲取絕緣子點云數據

利用無人機搭載的三維激光掃描儀對絕緣子破損進行檢查，獲取絕緣子三維點云數據；

S2、構建八叉樹與KD樹的數據組織模型

對絕緣子三維點云數據所組成的空間目標用比它大的立方體或空間包圍，形成邏輯上的根結點；然后沿著X,Y,Z三個坐標方向將該立方體或空間包圍盒進一步剖分為八個小的空間包圍盒，形成八個葉子結點，對分割后的單個葉子結點數據集利用KD-Tree進行數據組織，以構建八叉樹與KD樹的數據組織模型；

S3、點云平面法向量的計算

對絕緣子三維點云數據中的每一個點p，利用步驟S2中的八叉樹與KD樹的數據組織模型進行檢索，獲取與其最相近的k個相鄰點P_i，i∈[0，k]，計算緊鄰點的質心得到該點p對應的計算協方差矩陣：

對特征矩陣M進行特征值分解,對應于M最小特征值的特征向量可被當作p的法向量；

S4、緊支撐徑向基函數的確定

緊支撐徑向基函數定義為：以某點p為中心，以某個數值為半徑的圓堆成函數，定義如下：

并采用三維空間中保持連續的緊支撐函數：

S5、隱式曲面方程的確定

設P＝{P_i}為點云中的N個離散點，每個點p對應的單位法向量為n_i，構造一個三維函數f(x)，在它的零值面f(x)＝0處對點p進行插值，隱式曲面f(x)＝0處把空間分為兩部分，即f(x)＞0和f(x)＜0，假設法向量的方向指向內部空間，即f(x)＞0的部分，在曲面外部f(x)的值為負，在曲面內部f(x)的值為正，函數f(x)為: