[發明專利]一種基于激光點云的變電站電纜溝道三維模型構建方法

在審

• 申請號: 202210175005.2
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114549784A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 仲宇;劉勇;杜長青;白釩;黃磊;袁星;張羽兵;嚴金鑫;周振廉;韓天博;鐘錦航;倪晨晨;晏露陽
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力工程咨詢有限公司
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T5/00;G06T3/40
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

本發明公開了一種基于激光點云的變電站電纜溝道三維模型構建方法，包括：在變電站電纜溝道等土建工程建設完成后，首先采用三維激光掃描儀掃描獲取電纜溝道激光點云數據，然后對其中的電纜溝道壁點云采用平面模型進行擬合，再對其中的電纜支架點云采用長方體模型進行擬合，最后建立電纜支架和電纜溝道壁的位置關系，輸出完整的變電站電纜溝道三維模型。本方法高效、精確得實現了變電站電纜溝道的三維可視化，利于工作人員直觀了解電纜溝道施工情況，可為后續電纜敷設方案設計提供直接指導。

技術領域

本發明涉及輸變電工程建設技術領域，更具體的涉及一種基于激光點云的變電站電纜溝道三維模型構建方法。

背景技術

電纜敷設作業一直是變電站建設的重要組成部分，目前，施工人員參照2D設計圖紙完成電纜敷設作業依舊為主要形式，該方法耗時費力且不易發現問題。具體來說，一方面施工人員需搜索相應位置的2D圖紙信息，并在腦海中建立相應的三維立體模型，然后將該模型疊加到工作人員當下所看到的工程現場中，確定模型無誤后進行后續施工，然而這需要工作人員較好的空間想象能力且極易出現判斷失誤的情況；另一方面，在變電站電纜溝道等土建工程建設完成后，實際情況可能與設計圖紙出現偏差，此時若仍按照原有圖紙施工，則必然會出現施工問題。因此，亟待引入新方法和新技術，來改善變電站電纜敷設作業的現狀。

發明內容

本發明實施例提供一種基于激光點云的變電站電纜溝道三維模型構建方法，包括：

獲取電纜溝道激光點云數據、并切分電纜溝道點云數據，獲得劃分后的電纜溝道點云；

基于劃分后的電纜溝道點云，提取電纜溝道壁點云，并將電纜溝道壁點云采用平面模型進行擬合，獲得電纜溝道壁模型；

基于電纜溝道壁模型，識別電纜溝道內的電纜支架點云，并將識別出的電纜支架點云數據用長方體模型進行擬合，獲得電纜支架模型；

基于電纜溝道壁模型和電纜支架模型構建電纜溝道三維幾何模型。

近一步，獲取電纜溝道激光點云數據、并對電纜溝道點云數據切分，包括：

采用地面式或地下空區式三維激光掃描儀掃描獲取電纜溝道激光點云數據，每隔一段距離設置一站掃描點；

采用點云拼接軟件對各站掃描點的點云數據進行拼接；

將電纜溝道點云數據置于俯視圖下，沿電纜溝道走向每隔一定距離人工標注電纜溝道中心點，其中，電纜溝道轉角處必須標注；

根據標注的中心點擬合出代表電纜溝道走向的直線方程；

根據直線方程對電纜溝道點云數據進行切分，獲得劃分后的電纜溝道點云；

采用統計分析方法濾除電纜溝道點云中的離群點。

近一步，獲得電纜溝道壁模型的步驟，包括：

對劃分后的電纜溝道點云進行體素下采樣，減少點云數量；

采用隨機抽樣一致算法提取電纜溝道壁四個平面點云；

將提取出的電纜溝道壁的四個平面點云分別用四個平面方程擬合，獲得平面方程P1、P2、P3、P4，其中P1和P2為垂直于地面的電纜溝道的兩個側平面，P3和P4為平行于地面的電纜溝道的底面和頂面；

計算每個平面方程的法向量，檢驗相鄰平面是否為相互垂直；

計算每兩個相鄰平面所形成的交線，構建出封閉長方體，濾除無關點云。

近一步，獲取電纜支架模型的步驟，包括：

提取四個平面所形成的封閉長方體內的點云q；

由P1和P2求取中間平面PO；