输电线路及走廊的高精度三维重建方法技术

本发明专利技术公开了属于输电线路巡检技术领域的一种输电线路及走廊的高精度三维重建方法。该方法为：1)通过机载激光雷达采集输电线路及走廊的三维点云数据；2)对三维点云数据进行检验，剔除错误的点和高程异常的点；3)基于体素分类方法将三维点云数据进行自动分类；4)对输电线路及走廊进行自动三维重建。本方法具有以下优点：(1)经过数据处理、分类后的激光点云数据，可以快速、准确地生成输电线路和走廊的三维信息，既能保证数据的精确性，又能大大减少日常运维的工作量。(2)基于激光扫描三维成像技术得到的三维场景，将线路走廊三维空间真实展示在计算机上，既可全局掌控又可以在局部重点查看。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了属于输电线路巡检
的一种。该方法为：1)通过机载激光雷达采集输电线路及走廊的三维点云数据；2)对三维点云数据进行检验，剔除错误的点和高程异常的点；3)基于体素分类方法将三维点云数据进行自动分类；4)对输电线路及走廊进行自动三维重建。本方法具有以下优点：(1)经过数据处理、分类后的激光点云数据，可以快速、准确地生成输电线路和走廊的三维信息，既能保证数据的精确性，又能大大减少日常运维的工作量。(2)基于激光扫描三维成像技术得到的三维场景，将线路走廊三维空间真实展示在计算机上，既可全局掌控又可以在局部重点查看。【专利说明】
本专利技术属于输电线路巡检
，特别涉及一种输电线路及走廊的高精度三维 重建方法。
技术介绍
当前的直升机巡线无论采用多光谱技术还是热红外技术，空间定位的量测精度均 不高，而且获得的多源数据大多分开处理，没有集成为一个整体，处理起来也比较麻烦。国 内外的相关研究表明，利用激光雷达系统能较好地解决这些问题。在当前，国内也引进了该 技术，在输电线路设计中已经得到了应用，但是在输电线路维护中还处于起步探索阶段，且 目前国内外的研究具有一定的局限性，对激光雷达采集的输电线路数据后期处理与综合分 析尚不多见。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种输电线路及走廊的高精度三维重建方 法，其特征在于，该方法的具体步骤为： 1)通过机载激光雷达采集输电线路及走廊的三维点云数据； 2)对三维点云数据进行检验，剔除错误的点和高程异常的点； 3)基于体素分类方法将三维点云数据进行自动分类； 4)对输电线路及走廊进行自动三维重建。 所述步骤1)具体为： 11)参考地理信息系统GIS的信息规划数据采集路径，通过机载激光雷达采集输 电线路及走廊的三维点云数据； 12)通过无迹卡尔曼滤波方法将高精度惯导信息和差分全球定位系统信息进行信 息融合，实现三维点云数据的初步估算； 13)通过数据关联、数据配准以及滤波去噪得到高精度的三维点云数据。 所述步骤2)中剔除高程异常的点的具体公式为： Dhi = Hi-h/ ； 其中，Dhi表示第i个三维点的实测高程与拟合高程之差讯表示第i个三维点的 实测高程；h'表示拟合高程； 当Dhi大于高程点阈值时，判定为高程异常的点，否则判断为正常的点。 所述步骤3)中将三维点云数据自动分类为输电线路候选点和走廊候选点；具体 公式为： 【权利要求】1. ，其特征在于，该方法的具体步骤为： 1) 通过机载激光雷达采集输电线路及走廊的三维点云数据； 2) 对三维点云数据进行检验，剔除错误的点和高程异常的点； 3) 基于体素分类方法将三维点云数据进行自动分类； 4) 对输电线路及走廊进行自动三维重建。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于，所述 步骤1)具体为： 11) 参考地理信息系统GIS的信息规划数据采集路径，通过机载激光雷达采集输电线 路及走廊的三维点云数据； 12) 通过无迹卡尔曼滤波方法将高精度惯导信息和差分全球定位系统信息进行信息融 合，实现三维点云数据的初步估算； 13) 通过数据关联、数据配准以及滤波去噪得到高精度的三维点云数据。3. 根据权利要求2所述的，其特征在于，所述 步骤2)中剔除高程异常的点的具体公式为： Dhj = Hi-h/ ； 其中，Dhi表示第i个三维点的实测高程与拟合高程之差A表示第i个三维点的实测 商程；表不拟合商程； 当Dhi大于高程点阈值时，判定为高程异常的点，否则判断为正常的点。4. 根据权利要求3所述的，其特征在于，所述 步骤3)中将三维点云数据自动分类为输电线路候选点和走廊候选点；具体公式为：其中，Ppmreriilie表不筛选出的输电线路候选点集，Pi表不第i个三维点，C(Pi)为输电线 路曲线函数。5. 根据权利要求4所述的，其特征在于，所述 步骤4)具体为： 41) 对于输电线路候选点，采用粒子滤波算法对输电线路方向进行检测，采用外点去除 及分段方法进行输电线路初提取，得到输电线路的线段数据； 42) 对于走廊候选点，采用外点滤波进行过滤，然后进行环境景物提取，得到走廊线段 数据； 43) 对输电线路的线段数据基于体素的线段检测方法连接成线，然后进行输电线路自 动三维重建；对走廊线段数据基于体素的线段检测方法连接成线，进行走廊自动三维重建。6. 根据权利要求5所述的，其特征在于，所述 采用粒子滤波算法对输电线路方向进行检测包括： 将输电线路候选点随机分成若干个集合； 以每个集合作为一个粒子集，采用粒子滤波算法提取每个集合中的关键点； 提取关键点的公式为：其中，p(xk|zk)表示概率密度函数；关键点为粒子集中使得概率密度函数最大的点；N 表示输电线路候选点的个数；Xk表示第k个输电线路候选点的空间坐标；c〇k是Xk的权重， zk是相对于xk的机载激光雷达测得的飞机到输电线路候选点的距离； 将每个集合中的关键点相连，得到的线路为输电线路。7.根据权利要求6所述的，其特征在于，所述 步骤41)中采用外点去除及分段方法得到输电线路的线段数据的计算公式为：其中，Ct表示输电线路的线段数据，Kd为输电线路上的点组成的集合，Μχ，〇是一个 阶梯函数，当 X > Φ 时，供(λ，?) > 0 ;当 X = Φ 时，供(X，?) = 0 ;当 X < φ 时，φ(χ，?) < 0 ; Φ是一个阈值，t是时刻。【文档编号】G06T17/00GK104050715SQ201410283175【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日 【专利技术者】柳长安, 吴华, 张 浩, 刘春阳, 杨国田 申请人:华北电力大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
输电线路及走廊的高精度三维重建方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：1)通过机载激光雷达采集输电线路及走廊的三维点云数据；2)对三维点云数据进行检验，剔除错误的点和高程异常的点；3)基于体素分类方法将三维点云数据进行自动分类；4)对输电线路及走廊进行自动三维重建。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳长安，吴华，张浩，刘春阳，杨国田，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11