【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于路徑規劃領域，具體涉及一種變電站三維空間重構與路徑優化方法及系統。
技術介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本專利技術相關的
技術介紹
信息，不必然構成在先技術。
2、在當前新型電力系統建設以及人工智能迅猛發展背景下，基于人工智能的機器人的各類技術為傳統電網業務轉型升級帶來新的發展機遇。通過多年的技術研發和實踐應用，電力設備機器人巡檢技術已經成為提高電力巡檢效率、覆蓋率、檢測精度、并降低巡檢成本的重要途徑之一。
3、目前部分區域已初步實現了電力設備巡檢機器人的應用，通過巡檢機器人技術實現不同區域設備的視頻圖像采集和分析，但在現有巡檢機器人研究與應用情況中，也存在一定問題。
4、現有導航和路徑規劃技術依賴于預先構建的地圖資源，需耗費大量時間和人力資源預設配置，在電力大環境下的變化和不確定性背景下，巡檢機器人無法準確作業，具體存在以下不足：
5、(1)傳統變電站巡檢機器人預置位作業方式，人工配置工作量巨大，且長時間運行后，預置位存在偏差，導致采集圖像質量下降，無法保證巡檢的效率；
6、(2)在稀疏場景下，由于環境變化和不確定性，預先構建的地圖可能無法準確反映當前環境的狀態，機器人的感知能力不強；
7、(3)針對不同變電站的環境情況，需人為規劃預設路線，對環境的適應性差和泛化能力不足。
技術實現思路
1、本專利技術為了解決上述問題，提出了一種變電站三維空間重構與路徑優化方法及系統，本專利技術能夠在稀疏場景可
2、根據一些實施例，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，包括以下步驟：
4、獲取圖像數據和點云數據，構建變電站場景地圖；
5、對變電站場景地圖進行語義標注，進行場景轉換，利用基于手工特征的圖卷積網絡解析區域語義節點，獲得語義節點標簽，并將其進行反投影，實現三維空間重構；
6、基于重構的三維空間，定義狀態空間和轉移概率，使用lpa*算法初始路徑，并結合馬爾可夫鏈的狀態轉移概率輔助啟發式函數計算，確定最優路徑。
7、作為可選擇的實施方式，進行場景轉換的過程包括：利用投影方法獲取3d場景的平面投影圖，將平面投影圖中各語義節點的邊界和角點設置為圖節點，并基于圖節點構建平面投影圖結構。
8、作為進一步的，所述語義節點包含各個電力設備、建筑物和路燈。
9、作為可選擇的實施方式，利用基于手工特征的圖卷積網絡解析區域語義節點的過程包括基于平面投影圖結構，利用動態圖卷積網絡模型dgcn提取一致性特征，采用善于提取邊角特征的sift提取語義節點的邊角特征，并將獲得的邊角特征關聯到所述平面投影圖結構中，所述sift與動態圖卷積網絡模型dgcn組合成sift-dgcn特征提取層。
10、作為可選擇的實施方式，將語義節點標簽進行反投影的過程包括將提取的特征輸入全連接fc，得到2d語義節點標簽，將2d標簽投影至3d場景中，得到3d語義節點標簽。
11、作為可選擇的實施方式，基于重構的三維空間，定義狀態空間和轉移概率的過程包括：將變電站環境離散化，對其進行網絡劃分，每個網格為一個狀態；
12、為每種狀態分配唯一標識，使用二維坐標(x，y)；
13、確定每個狀態的屬性，區分設備和路徑；
14、基于環境的實際動態特性和專家經驗，確定狀態之間的轉移概率。
15、其中，環境的實際動態特性為變電站巡檢設備和周圍環境(包括樹木、道路、雜物等)的動態位置關系。
16、作為進一步的實施方式，創建狀態轉移概率矩陣p，其大小為狀態空間大小乘以自身，矩陣中的每個元素p(i，j)表示從狀態i轉移到狀態j的概率；
17、對于復雜環境中，將狀態空間層次化，將環境劃分為多個區域，每個區域內的狀態具有相似的轉移特性，通過合并轉移概率相似的狀態減少狀態空間的大小。
18、作為可選擇的實施方式，使用lpa*算法初始路徑，并結合馬爾可夫鏈的狀態轉移概率輔助啟發式函數計算，確定最優路徑的過程包括：設置起始節點和目標節點，初始化所有節點的g值和rhs值；
19、結合馬爾可夫鏈的狀態轉移概率輔助lpa*算法中的啟發式函數計算，考慮從當前節點到目標節點的所有路徑，根據馬爾可夫鏈的轉移概率矩陣p計算期望代價，對于每個可能轉移的狀態s，計算從當前節點n到狀態s的轉移概率，累加所有可能轉移到的狀態將計算得到的期望代價作為啟發式函數的一部分；
20、使用優先隊列存儲待處理的節點，按照節點的k值進行排序，k值為結合g值和啟發式函數的值；
21、當優先隊列非空時，從優先隊列中彈出k值最小的節點u，如果u是目標節點且rhs(u)等于g(u)，則算法終止，找到最短路徑；如果g(u)大于rhs(u)，則將g(u)更新為rhs(u)，并從優先隊列中移除u，對u的每個后繼節點s執行以下操作：
22、如果rhs(s)大于g(u)+c(u，s)，則更新s的父節點為u，更新rhs(s)，并更新s在優先隊列中的位置；
23、否則，如果s不是起始節點且其父節點是u，則重新計算s的rhs值，并更新其在優先隊列中的位置。
24、作為可選擇的實施方式，還包括以下步驟：
25、利用平穩分布特性對最優路徑平滑處理。
26、具體包括：找到從起始節點到目標節點的最短路徑后，進行路徑重建，利用馬爾可夫鏈模型的平穩分布特性對路徑進行平滑處理，對路徑上相鄰節點間的轉移概率進行評估，如果某個轉移的概率低于設定值，增加中間節點或改變路徑方向，直至實現路徑平滑走向。
27、一種變電站三維空間重構與路徑優化系統，包括：
28、地圖構建模塊，被配置為獲取圖像數據和點云數據，構建變電站場景地圖；
29、三維空間重構模塊，被配置為對變電站場景地圖進行語義標注，進行場景轉換，利用基于手工特征的圖卷積網絡解析區域語義節點，獲得語義節點標簽，并將其進行反投影，實現三維空間重構；
30、路徑優化模塊，被配置為基于重構的三維空間，定義狀態空間和轉移概率，使用lpa*算法初始路徑，并結合馬爾可夫鏈的狀態轉移概率輔助啟發式函數計算，確定最優路徑。
31、一種電子設備，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成上述方法中的步驟。
32、一種機器人，包括上述所述的系統或電子設備，或包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成上述所述的方法中的步驟。
33、與現有技術相比，本專利技術的有益效果為：
34、本專利技術創新性提供了一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，融合視覺激光技術，進行三維空間地圖重構，保證圖像采本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，進行場景轉換的過程包括：利用投影方法獲取3D場景的平面投影圖，將平面投影圖中各語義節點的邊界和角點設置為圖節點，并基于圖節點構建平面投影圖結構。
3.如權利要求2所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，所述語義節點包含各個電力設備、建筑物和路燈。
4.如權利要求1所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，利用基于手工特征的圖卷積網絡解析區域語義節點的過程包括基于平面投影圖結構，利用動態圖卷積網絡模型DGCN提取一致性特征，采用善于提取邊角特征的SIFT提取語義節點的邊角特征，并將獲得的邊角特征關聯到所述平面投影圖結構中，所述SIFT與動態圖卷積網絡模型DGCN組合成SIFT-DGCN特征提取層。
5.如權利要求1所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，將語義節點標簽進行反投影的過程包括將提取的特征輸入全連接FC，得到2D語義節點標簽，將2D標簽投影至3D場景
6.如權利要求1所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，基于重構的三維空間，定義狀態空間和轉移概率的過程包括：將變電站環境離散化，對其進行網絡劃分，每個網格為一個狀態；
7.如權利要求6所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，創建狀態轉移概率矩陣P，其大小為狀態空間大小乘以自身，矩陣中的每個元素P(i，j)表示從狀態i轉移到狀態j的概率；
8.如權利要求6所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，使用LPA*算法初始路徑，并結合馬爾可夫鏈的狀態轉移概率輔助啟發式函數計算，確定最優路徑的過程包括：設置起始節點和目標節點，初始化所有節點的g值和rhs值；
9.如權利要求1所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，還包括以下步驟：
10.一種變電站三維空間重構與路徑優化系統，其特征是，包括：
11.一種電子設備，其特征是，包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成權利要求1-9中任一項所述的方法中的步驟。
12.一種機器人，其特征是，包括權利要求8所述的系統或權利要求9所述的電子設備，或包括存儲器和處理器以及存儲在存儲器上并在處理器上運行的計算機指令，所述計算機指令被處理器運行時，完成權利要求1-9中任一項所述的方法中的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，進行場景轉換的過程包括：利用投影方法獲取3d場景的平面投影圖，將平面投影圖中各語義節點的邊界和角點設置為圖節點，并基于圖節點構建平面投影圖結構。
3.如權利要求2所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，所述語義節點包含各個電力設備、建筑物和路燈。
4.如權利要求1所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，利用基于手工特征的圖卷積網絡解析區域語義節點的過程包括基于平面投影圖結構，利用動態圖卷積網絡模型dgcn提取一致性特征，采用善于提取邊角特征的sift提取語義節點的邊角特征，并將獲得的邊角特征關聯到所述平面投影圖結構中，所述sift與動態圖卷積網絡模型dgcn組合成sift-dgcn特征提取層。
5.如權利要求1所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，將語義節點標簽進行反投影的過程包括將提取的特征輸入全連接fc，得到2d語義節點標簽，將2d標簽投影至3d場景中，得到3d語義節點標簽。
6.如權利要求1所述的一種變電站三維空間重構與路徑優化方法，其特征是，基于重構的三維空間，定...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫磊，劉興華，李垚，劉故帥，羅光凱，楊增健，鞏方偉，羅兵，耿曉輝，張揚，魏文震，孫帝，吳超，盧志強，成曉俊，王澤龍，毛玉旭，劉帥，闞興宸，呂健，王正，許榮浩，
申請(專利權)人：國網山東省電力公司淄博供電公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。