[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

本發明公開了一種輸電線路桿塔線段匹配方法以及設備，包括：通過從輸電線路桿塔圖像中的桿塔區域提取出線段，對線段之間的交點進行條件約束得到原始交點，對原始交點進行聚類得到新交點，基于平面優化以及共面代價的方法對新交點所對應的線段進行匹配，選擇出新交點的匹配點以及新交點所對應的匹配線段；通過擬合線段所在的平面，從平面中選擇出主要平面，根據主要平面中的三維坐標尋找出滿足近似共線條件的其他主要平面的三維坐標，從而得到電力桿塔匹配的三維線段。本發明通過平面優化以及共面代價的方法來剔除線段的多個無用的交點，最后根據近似共線條件進行電力桿塔三維線段匹配，從而在大量相交的線段中實現對電力桿塔三維圖像的線段匹配。

技術領域

本發明涉及線段匹配領域，尤其涉及一種輸電線路桿塔線段匹配方法以及設備。

背景技術

隨著信息技術的迅猛發展，三維重建在許多領域有越來越多的應用，如文化遺產保護、文物研究、視頻監控、動畫電影制作、醫學圖像處理以及虛擬現實等。在計算機視覺中，基于圖像的三維重建技術是根據場景的兩張或兩張以上的二維圖像，由計算機自動計算并匹配場景的二維幾何信息和深度信息，最后建立三維模型的過程。傳統三維重建是基于點的特征提取與匹配三維點云模型在缺少紋理的地方重建精度較差，三維線段模型能提供更充分的結構信息，反映場景的幾何拓撲關系回。要生成一個基于線段的三維重建模型需要建立來自不同圖片的二維線段的對應關系，線段匹配指在兩組線段中建立對應關系的過程。然而，電力桿塔主要是由互相連接的鋼結構組成，導致在二維圖像中呈現大量相交的線段，目前尚未有針對電力桿塔的三維圖像進行線段匹配的方法。

綜上所述，現有技術中存在著尚未有針對電力桿塔的三維圖像進行線段匹配的方法技術問題。

發明內容

本發明提供了一種輸電線路桿塔線段匹配方法以及設備，用以解決現有技術中存在著尚未有針對電力桿塔的三維圖像進行線段匹配的方法技術問題。

本發明提供了一種輸電線路桿塔線段匹配方法，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的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；

遍歷每個新交點所對應的線段所在的平面，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；

從每個新交點所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主要平面的三維坐標，得到電力桿塔匹配的三維線段。

優選的，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％。

優選的，采用LSD算法從桿塔區域提取出每一條線段。

優選的，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。