[發明專利]面向機載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動精細化提取方法

有效

• 申請號: 202110069375.3
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112767352B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 杜偉;楊國柱;胡偉;馬春田;劉成強;田茂杰;王寧;孟小前;王和平;武藝
• 申請（專利權）人: 國網電力空間技術有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T5/40;G06V10/50;G06V10/42;G06V10/77;G06V10/764
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 湯在彥

本發明涉及面向機載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動精細化提取方法，包括以下步驟：點云粗提取，通過機載LiDAR獲取線塔的點云數據，基于線塔的點云數據的空間幾何特征，分別利用Kd?tree距離分割法、歐式聚類法和移動曲面擬合算法對線塔的點云數據進行降噪和濾波，實現粗提取；數據分隔，繪制線塔長寬比例?高度直方圖并識別塔頭和塔身的關鍵分割位置，根據所述關鍵分割位置將線塔點云數據分割為塔頭點云數據和塔身點云數據；雜點剔除，利用空間格網區域生長算法剔除所述塔頭點云數據中的雜點，利用RANSAC直線擬合法剔除所述塔身點云數據中的雜點；數據整合，將剔除雜點后的塔頭點云數據和塔身點云數據整合為一體，實現精細化提取。

技術領域

本發明涉及面向機載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動精細化提取方法，屬于對地觀測領域技術領域。

背景技術

國民經濟的飛速發展對用電需求持續增長，輸電網絡大規模擴建，輸電走廊的智能化管理與維護愈發重要。傳統的輸電線路巡檢以工程測量方式為主，工作強度大、作業周期長，對于地形條件復雜、人員難以到達的危險地區，難以完成巡檢工作。相比于傳統的工程測量，航空攝影測量技術雖然降低了測量工作人員野外工作的強度，提高了檢測效率，但是對于植被覆蓋率較高的區域，其斷面檢測精度較低。激光雷達(Light?Detection?AndRanging，簡稱LiDAR)尤其是機載LiDAR可直接快速獲取高壓輸電線路高密度、高精度三維空間信息，為線塔空間定位和三維數字建模提供可靠的數據源，在電力巡檢中應用廣泛，可有效解決傳統電力巡檢方法檢測精度低、時效甚微等問題，而且可以克服植被遮擋的影響，可全天候、全區域巡檢作業，為數字電網建設和線路安全巡檢等提供了強有力的技術支撐。

高壓線塔的三維重建是輸電線路數字化重建和高效管理的重要內容，而高壓線塔點云的準確識別與提取是重建的前提和條件。高壓線塔是輸電走廊的重要組成部分，是電力巡檢的基本內容之一，其精確提取有利于準確獲取高壓線塔位置和結構參數信息，能夠為施工規劃提供有效的技術支持；有助于及時發現輸電線路潛在隱患，確保輸電線路安全運行；對災害管理、城市規劃、環境保護、城市發展規劃以及實現輸電走廊可視化等方面有重要意義。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明提出了面向機載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動精細化提取方法，能夠結合高壓線塔結構特征和點云數據的特點進行自動精細化提取。

本發明的技術方案如下：

技術方案一：

面向機載LiDAR電力巡檢的高壓線塔自動精細化提取方法，包括以下步驟：

點云粗提取，通過機載LiDAR獲取線塔的點云數據，基于線塔的點云數據的空間幾何特征，分別利用Kd-tree距離分割法、歐式聚類法和移動曲面擬合算法對線塔的點云數據進行降噪和濾波，實現粗提取；

數據分隔，繪制線塔長寬比例-高度直方圖并識別塔頭和塔身的關鍵分割位置，根據所述關鍵分割位置將線塔點云數據分割為塔頭點云數據和塔身點云數據；

雜點剔除，利用空間格網區域生長算法剔除所述塔頭點云數據中的雜點，利用RANSAC直線擬合法剔除所述塔身點云數據中的雜點；

數據整合，將剔除雜點后的塔頭點云數據和塔身點云數據整合為一體，實現精細化提取。

進一步的，所述分別利用Kd樹距離分割法、歐式聚類和移動曲面擬合算法對線塔的點云數據進行降噪和濾波的步驟具體為：

基于輸電走廊的點云數據和線塔中心的位置坐標，采用Kd-tree距離分割法對線塔的點云數據進行粗提取，獲取粗略提取結果；

通過歐式聚類法，剔除所述粗略結果中，密度較小且隨機分布的噪聲；

通過移動曲面擬合算法，對降噪后的粗略提取結果進行濾波，分離所述粗略提取結果中的線塔底部環境的點云數據。