[發明專利]一種用于電力線纜識別和重建的點云處理方法

在審

• 申請號: 202210238908.0
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114821571A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 王河生
• 申請（專利權）人: 天津四維向量科技有限公司
• 主分類號: G06V20/64
• 分類號: G06V20/64;G06V10/80;G06V10/30;G06K9/62;G06F17/18
• 代理公司: 安徽順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 連慧

1.一種用于電力線纜識別和重建的點云處理方法，其特征在于：包括：

讀取點云數據：讀取深度相機、激光雷達的點云數據和雙目相機的三維坐標點云數據；

累計多幀點云：對點云進行多幀累計，以減小點云缺失和稀疏對最終處理結果的影響；

作業指令：發布對具體線纜進行操作的作業命令；

裁剪點云：對場景裁剪，從場景中裁剪出待作業的線纜以及其周圍的小范圍區域；

點云降采樣：將繁多的(密集)點云數據體素格網化，以對點云進行初步濾波，降低數據量，提高算法處理速度；

點云聚類、分割：將線纜與周圍散亂的噪聲分割開來；

點云濾波：去除孤立點，對點云進行進一步的濾波處理；

點云顏色濾波：結合線纜點云紋理和顏色特征，對點云進行最后一步的濾波；

點云擬合：對濾波后的點進行直線或曲線擬合，并得到線纜點云的重建后的點坐標。

2.根據權利要求1所述的一種用于電力線纜識別和重建的點云處理方法，其特征在于：點云降采樣的具體步驟為：

步驟1.1：搜索所有點云的坐標，找出X、Y、Z方向的最大值，并以此建立囊括所有點云的大立方體體素柵格；

步驟1.2：判斷，若大立方體柵格的邊長大于預設邊長，則延X、Y、Z方向劃分若干小體素柵格,直至所有的體素柵格邊長均小于等于預設邊長；

步驟1.3：當所有體素柵格的邊長均小于等于預設邊長時，計算每個體素柵格的重心，最終得到該體素柵格的重心坐標；

步驟1.4：計算體素柵格內所有點與重心之間的距離，后續處理中即以該點代替該體素柵格內所有點。

3.根據權利要求1所述的一種用于電力線纜識別和重建的點云處理方法，其特征在于：所述點云聚類、分割的具體步驟為：

步驟2.1：將經過裁剪的點云數據設為初始點集，并用初始點集中數據構建KD_TREE數據結構；

步驟2.2：設置所有點的下標；

步驟2.3：聲明兩個vector容器，一個用于存儲點的下標，另一個用于存儲兩點之間的距離；

步驟2.4：隨機選取初始點集中的一點作為定點，并分別計算其他所有點與該定點的距離；

步驟2.5：計算步驟2.4中所有點與定點距離的平均值，將該值的1/4作為預設閾值；

步驟2.6：對初始點集中所有的點進行查詢，若該點到定點的距離小于預設閾值，則將該點存入目標點集，同時將該點下標和該點到定點的距離分別存入兩個vector容器內，并將該點標記為已搜索；

步驟2.7：判斷目標點集中點是否均被標記為已搜索，若是則執行步驟2.10，若否則執行步驟2.8；

步驟2.8：將標記為已搜索的點在相應vector容器中的距離值修改為0，并按照距離是否為0對目標點集中點進行歸類；

步驟2.9：將用于存儲兩點之間的距離的vector容器中最大距離值對應的點設為新的定點，返回執行步驟2.5，同時，容器和下標重新聲明；

步驟2.10：判斷初始點集中是否所有的點均被標記為已搜索，若是則完成聚類分割，若否則將所有未被標記為已搜索的點歸類為新的點集，在點集中選取新的定點，并返回執行步驟2.5；

步驟2.11：點云分割流程完成后，可以得到若干個點云聚類子集，根據預設算法對每個子集求包圍盒，然后根據線纜的幾何特征對包圍盒進行取舍。

4.根據權利要求1所述的一種用于電力線纜識別和重建的點云處理方法，其特征在于：所述點云濾波的具體步驟為：

步驟3.1：計算點云中所有點之間的距離；

步驟3.2：計算所有點之間距離的均值和標準差；

步驟3.3：計算點云數據的全局距離閾值；

步驟3.4：計算某一點與其鄰域內其他所有點的距離的平均值，若該平均值大于點云數據的全局距離閾值，則判定該點為孤立離群點并從點云中去掉該點；若若該平均值小于點云數據的全局距離閾值，則保留該點，并對該點做出標記；

步驟3.5：若點云中所剩點均為被標記的點，則點云濾波完成。