[發(fā)明專利]面向機(jī)載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動(dòng)精細(xì)化提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110069375.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112767352B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜偉;楊國(guó)柱;胡偉;馬春田;劉成強(qiáng);田茂杰;王寧;孟小前;王和平;武藝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)電力空間技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/11;G06T5/40;G06V10/50;G06V10/42;G06V10/77;G06V10/764
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 湯在彥

1.一種面向機(jī)載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動(dòng)精細(xì)化提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

點(diǎn)云粗提取，通過(guò)機(jī)載LiDAR獲取線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，基于線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的空間幾何特征，分別利用Kd-tree距離分割法、歐式聚類(lèi)法和移動(dòng)曲面擬合算法對(duì)線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪和濾波，實(shí)現(xiàn)粗提取；

數(shù)據(jù)分隔，繪制線塔長(zhǎng)寬比例-高度直方圖并識(shí)別塔頭和塔身的關(guān)鍵分割位置，根據(jù)所述關(guān)鍵分割位置將線塔點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割為塔頭點(diǎn)云數(shù)據(jù)和塔身點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

雜點(diǎn)剔除，利用空間格網(wǎng)區(qū)域生長(zhǎng)算法剔除所述塔頭點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的雜點(diǎn)，利用RANSAC直線擬合法剔除所述塔身點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的雜點(diǎn)；

數(shù)據(jù)整合，將剔除雜點(diǎn)后的塔頭點(diǎn)云數(shù)據(jù)和塔身點(diǎn)云數(shù)據(jù)整合為一體，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化提取。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向機(jī)載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動(dòng)精細(xì)化提取方法，其特征在于，所述分別利用Kd-tree距離分割法、歐式聚類(lèi)法和移動(dòng)曲面擬合算法對(duì)線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪和濾波的步驟具體為：

基于輸電走廊的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和線塔中心的位置坐標(biāo)，采用Kd-tree距離分割法對(duì)線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行粗提取，獲取粗略提取結(jié)果；

通過(guò)歐式聚類(lèi)法，剔除所述粗略提取結(jié)果中，密度較小且隨機(jī)分布的噪聲；

通過(guò)移動(dòng)曲面擬合算法，對(duì)降噪后的粗略提取結(jié)果進(jìn)行濾波，分離所述粗略提取結(jié)果中的線塔底部環(huán)境的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向機(jī)載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動(dòng)精細(xì)化提取方法，其特征在于，所述繪制線塔長(zhǎng)寬比例-高度直方圖并識(shí)別塔頭和塔身的關(guān)鍵分割位置的步驟具體為：

對(duì)線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行重定向，包括：將所述線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)沿Z軸方向旋轉(zhuǎn)θ角度，將旋轉(zhuǎn)后的線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)投影至XY平面，并利用主成分分析法求解所述旋轉(zhuǎn)后的線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征值及對(duì)應(yīng)的特征向量，將最小特征值對(duì)應(yīng)的向量V(v₁,v₂)記為X′軸，利用如下公式計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度θ和旋轉(zhuǎn)后的點(diǎn)坐標(biāo)(x_p′,y_p′)：

其中，(x_p,y_p)為旋轉(zhuǎn)前的點(diǎn)坐標(biāo)；

對(duì)重定向后的線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行垂直分層，沿Z軸將旋轉(zhuǎn)后的線塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)垂直分為等間隔的若干層，每層為一個(gè)包圍盒；設(shè)定高程閾值T，依次向上計(jì)算每層包圍盒在水平面投影的長(zhǎng)度Δx與寬度Δy之比ratio，根據(jù)所述ratio繪制線塔長(zhǎng)寬比例-高度直方圖；當(dāng)所述ratio大于所述高程閾值T時(shí)停止計(jì)算，并將該層包圍盒記為線塔的關(guān)鍵分割位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向機(jī)載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動(dòng)精細(xì)化提取方法，其特征在于，所述利用空間格網(wǎng)區(qū)域生長(zhǎng)算法剔除所述塔頭點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的雜點(diǎn)，利用RANSAC直線擬合法剔除所述塔身點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的雜點(diǎn)的具體步驟為：

利用RANSAC直線擬合法擬合塔身的四條棱線，形成塔身的框架；遍歷線塔關(guān)鍵分隔位置以下點(diǎn)云，若數(shù)據(jù)點(diǎn)在框架內(nèi)部，則記為塔身點(diǎn)，否則記為雜點(diǎn)并剔除；

對(duì)塔頭點(diǎn)云數(shù)據(jù)采用區(qū)域向上生長(zhǎng)算法剔除電力線及絕緣子串雜點(diǎn)。

5.一種面向機(jī)載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動(dòng)精細(xì)化提取設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法。

6.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法。