[發(fā)明專利]基于LiDAR點(diǎn)云的電力線快速分層提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811634884.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109829199B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王成;曹迪;習(xí)曉環(huán);聶勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所
• 主分類號(hào): G06F30/18
• 分類號(hào): G06F30/18;G06F30/20;G06F113/16;G06F111/06
• 代理公司: 廈門致群財(cái)富專利代理事務(wù)所(普通合伙) 35224
• 代理人: 劉兆慶

本發(fā)明提出一種基于LiDAR點(diǎn)云的電力線快速分層提取方法，包括以二維格網(wǎng)為單位對(duì)輸電線走廊點(diǎn)云進(jìn)行局部高程分布分析，對(duì)電力線點(diǎn)云進(jìn)行粗提取；利用RANSAC拋物線擬合算法對(duì)電力線點(diǎn)云進(jìn)行分層提取；利用RANSAC直線擬合算法對(duì)電力線點(diǎn)云進(jìn)行精提取，將分層提取得到的每層電力線點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到XOY平面上并使用RANSAC直線擬合算法提取水平排列的單根電力線點(diǎn)云；利用電力線直線和拋物線模型進(jìn)行模型生長(zhǎng)，獲取完整的電力線點(diǎn)云；根據(jù)電力線的層數(shù)和每層電力線的根數(shù)獲取電力線的排列方式。本發(fā)明具有全自動(dòng)、參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單、對(duì)電力線不同排列方式適應(yīng)性好，提取精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以有效提高機(jī)載激光雷達(dá)的輸電線路巡檢的效率和精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于LiDAR點(diǎn)云的電力線快速分層提取方法。

背景技術(shù)

電網(wǎng)是高效快捷的能源輸送通道和優(yōu)化配置平臺(tái)，在我國(guó)的能源供應(yīng)體系中發(fā)揮著舉足輕重的作用，電網(wǎng)安全對(duì)我國(guó)的能源安全至關(guān)重要。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、復(fù)雜程度的不斷提高，對(duì)輸電線路安全和可靠性進(jìn)行保障的工作量和難度也不斷增加，當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行管理部門迫切需求一種高效、科學(xué)、快速、低成本的輸電線路巡檢方式。機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量系統(tǒng)是一種集合了激光雷達(dá)測(cè)距系統(tǒng)(Light Detection and Ranging,LiDAR)能夠快速獲取具有較高密度且可以精確描述地面物體三維空間信息的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)。近年來(lái)，機(jī)載激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)由于其精度高、成本低、適用性廣，可以快速獲取輸電線路的三維空間信息，實(shí)現(xiàn)輸電線路安全狀況的精確定量分析，在電力巡檢中得到了廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的電力線提取算法多數(shù)使用了二維投影提取直線的方法，包括Hough變換、RANSAC直線擬合等，未考慮電力線垂直排列方式的影響，對(duì)于多層排列的電力線提取效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于LiDAR點(diǎn)云的電力線快速分層提取方法，提高電力線提取效率。

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

基于LiDAR點(diǎn)云的電力線快速分層提取方法，包括以下步驟：

S1、以二維格網(wǎng)為單位對(duì)輸電線走廊點(diǎn)云進(jìn)行局部高程分布分析，對(duì)電力線點(diǎn)云進(jìn)行粗提取；

S2、利用RANSAC拋物線擬合算法對(duì)電力線點(diǎn)云進(jìn)行分層提取；

S3、利用RANSAC直線擬合算法對(duì)電力線點(diǎn)云進(jìn)行精提取，將分層提取得到的每層電力線點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影到XOY平面上并使用RANSAC直線擬合算法提取水平排列的單根電力線點(diǎn)云；

S4、利用電力線直線和拋物線模型進(jìn)行模型生長(zhǎng)，獲取完整的電力線點(diǎn)云；

S5、根據(jù)電力線的層數(shù)和每層電力線的根數(shù)獲取電力線的排列方式。

優(yōu)選地，步驟S1包括：

S11、裁去單檔輸電走廊兩端各占檔距5％的塔桿的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

S12、對(duì)輸電走廊點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行二維格網(wǎng)化劃分；確定格網(wǎng)大小；計(jì)算輸電走廊點(diǎn)云數(shù)據(jù)X和Y坐標(biāo)的最值；計(jì)算格網(wǎng)的數(shù)量及確定每個(gè)點(diǎn)云所在的格網(wǎng)編號(hào)；記錄每個(gè)點(diǎn)云所在的格網(wǎng)，完成二維格網(wǎng)的構(gòu)建；

S13、對(duì)輸電走廊點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行高程分布統(tǒng)計(jì)并確定分隔層，計(jì)算格網(wǎng)中最低點(diǎn)到最高點(diǎn)高程的差值，設(shè)置距離閾值，剔除差值小于距離閾值的格網(wǎng)；對(duì)差值大于閾值的格網(wǎng)，將其中所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)從最低點(diǎn)按照間隔高度統(tǒng)計(jì)出每個(gè)間隔層的點(diǎn)云數(shù)量，將相鄰沒(méi)有點(diǎn)云數(shù)據(jù)的間隔層合并；最后，設(shè)置分隔層高度閾值，將高程最低且高度大于分隔層高度閾值的間隔層作為分隔層；

S14、根據(jù)每個(gè)格網(wǎng)中識(shí)別出的分隔層的高程，剔除地表點(diǎn)，得到粗提取的電力線點(diǎn)云。

優(yōu)選地，步驟S2包括：

S21、將粗提取后的電力線點(diǎn)云投影到平行于電力線走向的豎直平面內(nèi)；