[發(fā)明專利]基于無人機激光雷達點云數(shù)據(jù)自動檢測輸電線路和危險物體的方法

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• 申請日: 2022-11-14
• 公開（公告）號: CN116148880A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 楊世強;董曉虎;李小來;金哲;李柏松;王偉東;孔韜;吳宇鑫;蘇毅;李非;方春華;胡濤;肖海東;姚俊;高琛;何相奎;黃偉
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)湖北省電力有限公司超高壓公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/08;G01V8/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

本發(fā)明公開了一種基于無人機激光雷達點云數(shù)據(jù)自動檢測輸電線路和危險物體的方法，包括以下步驟：獲取輸電線路點云數(shù)據(jù)，并將點云數(shù)據(jù)分類為地面點和非地面點；消除地面點，將非地面點體素化，提取每個體素點云的體素特征，并根據(jù)高度閾值移除電力線以外的體素點；測定出其中的種子體素，根據(jù)種子體素測量體素重心的3D距離，基于體素領域濾波檢測出電力線體素點和塔架體素點；將電力線體素點和塔架體素點分離開，最后使用KNN算法計算高物體點到凹形船體的表面距離，進行危險對象分析，確定0～20m和20～30m兩類危險物體點。適用于輸電線路的自動檢測。

技術領域

本發(fā)明涉及輸電線路檢測技術領域，具體是一種基于無人機激光雷達點云數(shù)據(jù)自動檢測輸電線路和危險物體的方法。

背景技術

目前，架空輸電線路是國家關系國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎設施之一，輸電線線路的管理以及維護是建設現(xiàn)代化電網(wǎng)的重要內容。為保障穩(wěn)定可靠的電能供應，避免安全事故發(fā)生，相關部分需要投入大量的人力對輸電線路進行定期巡檢。

傳統(tǒng)的人工巡檢工作強度大、效率低，具有一定的安全隱患，巡檢準確度不高，難以滿足快速發(fā)展的電網(wǎng)建設需求。隨著機載激光雷達技術在無人機電力巡檢的快速發(fā)展，智能巡檢法可以實現(xiàn)輸電線的高精度快速自動提取與危險分析報告，能夠極大提高電力巡檢的工作效率。

現(xiàn)在最常用的輸電線提取檢測方法是基于監(jiān)督分類方法，比如隨機森林模型，選取了多個特征進行輸電線走廊分類，但是其效率偏低且需要人工干預。此外還有基于二維Hough變換方法和基于三維點特征方法，基于二維Hough變換方法通過將點云進行預處理后投影成二維影像，通過影像處理技術提取輸電線，但是其對數(shù)據(jù)質量要求較高，且易漏提取；基于三維點特征方法主要是通過分析基于點的幾何特征已經(jīng)分布特征，通過特征閾值判斷實現(xiàn)輸電線提取，然而其存在體素格網(wǎng)欠分割現(xiàn)象，易導致漏提取。

綜上所述，現(xiàn)有技術對輸電線以及危險點的檢測和識別，都存在檢測結果不準確的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于無人機激光雷達點云數(shù)據(jù)自動檢測輸電線路和危險物體的方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種基于無人機激光雷達點云數(shù)據(jù)自動檢測輸電線路和危險物體的方法，包括以下步驟：

S1:獲取輸電線路點云數(shù)據(jù)，使用布料模擬濾波算法將點云數(shù)據(jù)分類為地面點和非地面點；

S2:根據(jù)Delaunay三角剖分的原理，消除地面點，將非地面點體素化，提取每個體素點云的體素特征，并根據(jù)高度閾值移除電力線以外的體素點；

S3:使用RANSAC算法分析高度方差濾波后所有剩余體素點，測定出其中的種子體素，根據(jù)種子體素測量體素重心的3D距離，然后基于體素領域濾波檢測出電力線體素點和塔架體素點；

S4:將獲取的電力線體素點和塔架體素點在二維的XY網(wǎng)格平面中表示，利用Otsu閾值算法根據(jù)網(wǎng)格點數(shù)生成直方圖確定自動閾值，將電力線體素點和塔架體素點分離開，最后使用KNN算法計算高物體點到凹形船體的表面距離，進行危險對象分析，確定0～20m和20～30m兩類危險物體點。

優(yōu)選地，步驟S1具體為：

采用無人機機載激光雷達掃描輸電線路，獲取現(xiàn)場點云數(shù)據(jù)，然后使用布料模擬濾波算法CSF通過對比原始點云與模擬地表布料節(jié)點之間距離，自動將點云數(shù)據(jù)分類為地面點和非地面點。

優(yōu)選地，步驟S2具體為：