【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及點(diǎn)云重建，尤其涉及一種特高壓輸變電線路三維重建方法、系統(tǒng)及設(shè)備。
技術(shù)介紹
1、隨著電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，特高壓輸變電線路作為國(guó)家重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其安全、高效運(yùn)行對(duì)于保障國(guó)家能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。然而，特高壓輸變電線路跨度大、地處偏僻，傳統(tǒng)的人工巡檢方式存在工作強(qiáng)度大、效率低、條件艱苦、無(wú)法全天候作業(yè)等問(wèn)題，且難以進(jìn)行精確的空間分析和故障定位。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠?qū)μ馗邏狠斪冸娋€路自動(dòng)巡檢的方法，對(duì)于提高巡檢效率、降低運(yùn)維成本、保障電網(wǎng)安全具有重要意義，其中，三維重建方法得到了應(yīng)用。
2、現(xiàn)有的三維重建方法包括基于傾斜攝影的模型重建方法和深度學(xué)習(xí)建模方法。傾斜攝影建模方法，建模精度低，主要用于地理信息采集，無(wú)法滿足輸電鐵塔的建模精度要求；深度學(xué)習(xí)建模方法需要搭建大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)。
3、近年來(lái)，激光雷達(dá)(lidar)技術(shù)得到了快速發(fā)展，為電力巡線提供了新的解決方案。激光雷達(dá)的實(shí)時(shí)性、全天候、高效率和高精度的特點(diǎn)，使其成為電力巡線的重要工具。通過(guò)激光雷達(dá)采集的特高壓輸變電線路的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線、電塔等設(shè)備的精確建模和三維重建，為后續(xù)的巡檢、監(jiān)測(cè)和故障分析提供可靠的數(shù)據(jù)支持。但由于特高壓輸變電線路過(guò)長(zhǎng)，涉及場(chǎng)景復(fù)雜，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確重建出其三維模型，從而影響了技術(shù)人員對(duì)線路的把控，無(wú)法順利進(jìn)行后續(xù)的故障定位、數(shù)據(jù)分析和規(guī)劃評(píng)估。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種特高壓輸變電線路三維重
2、本專(zhuān)利技術(shù)的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
3、第一方面，提供一種特高壓輸變電線路三維重建方法，包括以下步驟：
4、s1、在特高壓輸變電線路沿線放置激光雷達(dá)獲取特高壓輸變電線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在激光雷達(dá)處和所選參考點(diǎn)處放置rtk定位軟件獲取經(jīng)緯高坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
5、s2、對(duì)獲取的特高壓輸變電線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)和經(jīng)緯高坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正，得到位姿矯正的轉(zhuǎn)換矩陣；
6、s3、對(duì)矯正后的特高壓輸變電線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理；去除噪聲點(diǎn)，避免出現(xiàn)由于點(diǎn)云數(shù)據(jù)分布不均勻造成過(guò)多細(xì)節(jié)誤刪、高密度壓縮不足的問(wèn)題；
7、s4、對(duì)濾波后的特高壓輸變電線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，構(gòu)建初步的重建模型；
8、s5、使用區(qū)域生長(zhǎng)算法對(duì)所述初步的重建模型進(jìn)行點(diǎn)云分割，提取出其中的不完整輸電塔點(diǎn)云；
9、s6、考慮到特高壓輸變電線路中輸電塔具有重復(fù)性，獲取所需不同類(lèi)型輸電塔的三維模型，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)；
10、s7、將不完整的輸電塔點(diǎn)云與所構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)模型庫(kù)進(jìn)行匹配，把匹配到的三維模型放置在場(chǎng)景之中，實(shí)現(xiàn)完整的點(diǎn)云重建。
11、優(yōu)選地，所述步驟s1具體包括：
12、考慮到輸電塔的高度，根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景選取放置激光雷達(dá)的位置，調(diào)整激光雷達(dá)姿態(tài)，確保當(dāng)前視角下能夠獲取到整個(gè)輸電塔點(diǎn)云，記錄下此時(shí)激光雷達(dá)的初始姿態(tài)角；
13、在激光雷達(dá)的測(cè)量場(chǎng)景中放置四個(gè)不同的參考點(diǎn)，應(yīng)用rtk定位軟件獲取激光雷達(dá)和參考點(diǎn)處的經(jīng)緯高坐標(biāo)數(shù)據(jù)，所述經(jīng)緯高坐標(biāo)數(shù)據(jù)包含經(jīng)度、維度和高程信息；
14、在特高壓輸變電線路沿線放置激光雷達(dá)獲取點(diǎn)云，保證相鄰激光雷達(dá)拍攝的點(diǎn)云有一定的重合度。
15、優(yōu)選地，所述步驟s2具體包括：
16、激光雷達(dá)采集數(shù)據(jù)時(shí)存在測(cè)量誤差，對(duì)獲得的激光雷達(dá)初始姿態(tài)角進(jìn)行微調(diào)，尋找誤差的極小值；
17、經(jīng)緯高坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過(guò)坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換到地心地固坐標(biāo)系；
18、將雷達(dá)坐標(biāo)系到地心地固坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程看作線性過(guò)程，建立線性模型；
19、應(yīng)用總體最小二乘估計(jì)方法對(duì)線性模型中的參數(shù)進(jìn)行求解，獲得坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，實(shí)現(xiàn)初步位姿矯正；
20、從矯正后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中隨機(jī)選取參考點(diǎn)，根據(jù)參考點(diǎn)的地心地固坐標(biāo)再做一次參數(shù)估計(jì)，優(yōu)化線性模型。
21、優(yōu)選地，所述步驟s3具體包括：
22、使用直通濾波器和自適應(yīng)密度體素濾波算法對(duì)特高壓輸變電線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，其中，使用直通濾波器去除所述輸電塔的初始點(diǎn)云圖像中的地面信息點(diǎn)和背景中的離群點(diǎn)，得到當(dāng)前視角下輸電塔的點(diǎn)云圖像；運(yùn)用自適應(yīng)密度體素濾波算法，將點(diǎn)集分為高、低密度兩類(lèi)，以點(diǎn)鄰域密度為標(biāo)簽，采用不同壓縮比例，完成點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高壓縮比、高質(zhì)量壓縮。
23、優(yōu)選地，所述步驟s4具體包括：
24、以激光雷達(dá)的鏡頭中心點(diǎn)為原點(diǎn)，建立點(diǎn)云坐標(biāo)系；
25、以地心為原點(diǎn)，建立地心地固坐標(biāo)系；
26、將所述特高壓輸變電線路不同路段下的點(diǎn)云圖像中各坐標(biāo)點(diǎn)經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后映射到所述地心地固坐標(biāo)系的各坐標(biāo)點(diǎn)，得到絕對(duì)坐標(biāo)值；
27、將所述映射后各路段下特高壓輸變電線路點(diǎn)云圖像進(jìn)行拼接，得到初步的三維重建模型。
28、優(yōu)選地，所述步驟s5具體包括：
29、通過(guò)局部表面擬合算法計(jì)算所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向量，同時(shí)估算其曲率值；
30、將所有數(shù)據(jù)點(diǎn)根據(jù)其局部范圍內(nèi)的曲率值按照從小到大的順序?qū)?shù)據(jù)點(diǎn)依次輸入到空隊(duì)列中，從隊(duì)列中取出最小曲率點(diǎn)添加到種子點(diǎn)集中；
31、搜索當(dāng)前種子點(diǎn)的近鄰點(diǎn)，若該近鄰點(diǎn)法線與當(dāng)前種子點(diǎn)法線夾角小于設(shè)定的閾值，并且這些近鄰點(diǎn)的曲率值也小于設(shè)定的閾值，那么將把這些近鄰點(diǎn)添加到種子點(diǎn)序列中，隨后移除當(dāng)前的種子點(diǎn)，然后繼續(xù)對(duì)新的種子點(diǎn)進(jìn)行生長(zhǎng)；
32、重復(fù)上述過(guò)程，直到所有的種子點(diǎn)都被處理完畢。
33、優(yōu)選地，所述步驟s6具體包括：
34、考慮地理因素，選擇輸變電線路中周?chē)h(huán)境安全、空曠無(wú)遮擋的輸電塔；
35、從三個(gè)角度獲取輸電塔的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在各個(gè)場(chǎng)景中設(shè)置四個(gè)不同的參考點(diǎn)，在激光雷達(dá)處和所選參考點(diǎn)處放置rtk定位軟件獲取經(jīng)緯高坐標(biāo)；
36、對(duì)獲得的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和經(jīng)緯高坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到位姿矯正的轉(zhuǎn)換矩陣；
37、對(duì)所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，得到濾波后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
38、根據(jù)所述濾波后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三維點(diǎn)云融合圖，得到輸電塔三維模型。
39、優(yōu)選地，所述步驟s7具體包括：
40、將所述點(diǎn)云分割后提取出的不完整輸電塔與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)模型中的輸電塔三維模型進(jìn)行匹配，其中，使用根據(jù)icp配準(zhǔn)算法將點(diǎn)云分割后的不完整輸電塔與標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)模型中的輸電塔三維模型進(jìn)行匹配；
41、將匹配成功的三維模型放置在場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)特高壓輸變電線路的三維模型重建。
42、第二方面，提供一種特高壓輸變電線路三維重建系統(tǒng)，包括：
43、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于在特高壓輸變電線路沿線放置激光雷達(dá)獲取特高壓輸變電線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在激光雷達(dá)處和所選參考點(diǎn)處放置rtk定位軟件獲取經(jīng)緯高坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
44、矯正模塊，用于對(duì)獲取的特高壓輸變電線路點(diǎn)云數(shù)據(jù)和經(jīng)緯高坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行矯正，得到位姿矯正的轉(zhuǎn)換矩陣；
45、濾波模本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟S5具體包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟S7具體包括：
8.一種特高壓輸變電線路三維重建系統(tǒng)，其特征在于，包括：
9.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)指令，其特征在于，處理器運(yùn)行計(jì)算機(jī)指令時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的特高壓輸變電線路三維重建方法。
10.一種計(jì)算機(jī)
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟s1具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟s2具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟s3具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步驟s4具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種特高壓輸變電線路三維重建方法，其特征在于，所述步...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張寧，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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