[發明專利]一種輸電線路桿塔線段匹配方法以及設備

有效

• 申請號: 202010512609.2
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111652163B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 李雄剛;彭熾剛;李國強;汪勇;張英;陳浩;周華敏;張峰;劉高;廖如超;廖建東;翟瑞聰;林俊省;郭錦超;陳赟
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司;廣東電網有限責任公司機巡作業中心
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06T7/33
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃忠

1.一種輸電線路桿塔線段匹配方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取無人機采集的輸電線路桿塔圖像，從所述輸電線路桿塔圖像中提取出桿塔區域圖像；

從桿塔區域圖像中提取線段，對線段間的交點進行條件約束，得到所有原始交點；

對所有原始交點進行聚類分析，得到若干個聚類類別和每個聚類類別對應的聚類中心，將每個聚類類別對應的聚類中心作為新交點；

合并每個聚類類別中的新交點所對應的線段，對合并后的新交點所對應的線段進行平面優化的線段匹配，得到多個候選匹配點以及多個候選匹配點所對應的候選匹配線段；

計算新交點到多個候選匹配點的共面代價，選擇出新交點的匹配點以及新交點所對應的匹配線段；

擬合新交點所對應的線段和新交點所對應的匹配線段所在的平面；

遍歷新交點所對應的線段所在的每個平面，統計新交點所對應的匹配線段在每個平面的條數，取匹配線段條數最大的平面作為該新交點所對應線段的正確所在平面；

從每個新交點對應線段的正確所在平面中選擇出主要平面，計算出每個主要平面中線段所對應的三維坐標；

對每個主要平面中線段所對應的三維坐標進行匹配，尋找出滿足近似共線條件的其他新交點所對應線段的正確所在平面中選擇出的主要平面的三維坐標，得到輸電線路桿塔匹配的三維線段。

2.根據權利要求1的一種輸電線路桿塔線段匹配方法，其特征在于，無人機采集的輸電線路桿塔圖像要求圖像的航向重疊率大于60%，旁向重疊率大于30%。

3.根據權利要求1的一種輸電線路桿塔線段匹配方法，其特征在于，采用LSD算法從桿塔區域提取出每一條線段。

4.根據權利要求1的一種輸電線路桿塔線段匹配方法，其特征在于，對線段之間的交點進行條件約束，得到所有原始交點的具體過程為：

對從桿塔區域圖像中提取到的每一條線段，保留以該線段為中心，預置長寬的矩形區域內，與該線段相交的其他所有線段中離該線段兩端點最近的交點，得到所有原始交點。

5.根據權利要求1的一種輸電線路桿塔線段匹配方法，其特征在于，采用DBSCAN算法對所有原始交點進行聚類分析。

6.根據權利要求1所述的一種輸電線路桿塔線段匹配方法，其特征在于，進行平面優化的線段匹配，得到多個候選匹配點以及多個候選匹配點所對應的多個候選匹配線段的具體過程為：

計算、兩張輸電線路桿塔圖像的核線，并在圖像中沿核線方向搜索與圖像的交點，若交點到核線距離小于圖像中原始交點到合并后的新交點的最大距離，則該交點為新交點的候選匹配點，該交點所對應的線段為候選匹配線段。

7.根據權利要求6所述的一種輸電線路桿塔線段匹配方法，其特征在于，計算新交點到多個候選匹配點的共面代價，選擇出新交點的匹配點以及新交點所對應的匹配線段的具體過程為：

計算圖像的新交點到核線的垂足點，利用共線方程計算垂足點與候選匹配點相交匯的三維坐標點；

給定圖像與新交點所在的射線方向的單位向量作為初始法向量，基于初始法向量以及三維坐標點，計算出候選匹配點所對應的線段的三維坐標點；

將所述候選匹配點所對應的線段的三維坐標點投影到圖像中形成二維線段；

將與新交點之間垂直距離最短的二維線段中的點作為新交點的匹配點，并通過匈牙利最小二分圖算法計算出新交點所對應的匹配線段。

8.根據權利要求7所述的一種輸電線路桿塔線段匹配方法，其特征在于，

從每個新交點所對應線段的正確所在平面中選擇出主要平面的具體過程為：

計算每個新交點所對應線段的正確所在平面中的二維線段對應的三維坐標，

將三維坐標投影到其他輸電線路桿塔圖像中，尋找其他輸電線路桿塔圖像中存在滿足約束的二維匹配線段；

計算二維匹配線段對應的三維線段，對三維線段所在的三維平面進行合并；

計算每個新交點所對應線段的正確所在平面中所包含三維線段的條數，基于條數數量選擇出主要平面。