【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及圖像數(shù)據(jù)處理，更具體涉及一種基于slam設(shè)備的電纜井圖像數(shù)據(jù)的處理方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著城市化進程的加快，地下電纜及管溝的管理和維護變得越來越重要。全省配網(wǎng)電纜普查工作量巨大，現(xiàn)有技術(shù)手段主要依賴人工下井進行電纜測繪，由于井下環(huán)境復(fù)雜，還可能存在有毒氣體、坍塌等危險，對作業(yè)人員的生命安全構(gòu)成嚴重威脅；另一方面，電纜普查由不同測繪單位實施，普查結(jié)果往往以線下方式存儲，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，缺少統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺，導(dǎo)致數(shù)據(jù)整合和分析困難。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本專利技術(shù)提供一種基于slam設(shè)備的電纜井圖像數(shù)據(jù)的處理方法及系統(tǒng)，旨在提供一種安全、高效、自動化的電纜井測繪解決方案，能提高電纜井測繪的效率和安全性，也能為地下管溝的數(shù)字化管理提供有力支持。
2、為了達到上述專利技術(shù)目的，一種基于slam設(shè)備的電纜井圖像數(shù)據(jù)的處理方法，通過執(zhí)行如下的方法進行實現(xiàn)：
3、步驟s1：使用slam設(shè)備對電纜井進行360度旋轉(zhuǎn)掃描，獲取電纜井的三維點云數(shù)據(jù)和第一圖像，并按拍攝時間建立所述三維點云數(shù)據(jù)和所述第一圖像的對應(yīng)關(guān)系，通過無線傳輸模塊實時傳輸至控制單元；
4、步驟s2：在所述控制單元中采用第一算法對所述三維點云數(shù)據(jù)進行初步裁剪，去除所述電纜井以外的多余點云，采用第二算法對所述三維點云數(shù)據(jù)進行自動化去噪，識別并去除所述三維點云數(shù)據(jù)中的噪聲點和異常值；
5、步驟s3：獲取完全包圍所述三維點云數(shù)據(jù)的幾何體作為包圍盒，計算所
6、步驟s4：收集歷史電纜井中的圖像并作為輸入數(shù)據(jù)訓(xùn)練對應(yīng)的學(xué)習(xí)模型，將所述第一圖像輸入訓(xùn)練好的學(xué)習(xí)模型中，所述學(xué)習(xí)模型輸出帶標注信息的第一圖像；
7、步驟s5：基于所述電纜井的測量結(jié)果及與所述電纜井測量結(jié)果時間一致的帶標注信息的第一圖像，構(gòu)建電纜井的三維模型，并在所述電纜井的三維模型構(gòu)建完成后，存儲所述電纜井的三維模型，還向工作人員提供所述電纜井的全景查看功能。
8、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s4還包括如下步驟：
9、步驟s41：收集歷史電纜井中的圖像作為第二圖像，其中，所述第二圖像包括含有管孔的圖像、井體垮塌圖像、電纜斷頭圖像和井內(nèi)積水圖像，所述含有管孔的圖像中還包括管孔被占用和未被占用的情況；
10、步驟s42：創(chuàng)建并訓(xùn)練第一學(xué)習(xí)模型，對所述第二圖像中的管孔占用狀態(tài)進行分類及標注，并在所述管孔被標注為已占用時，識別所述管孔內(nèi)的電纜是否出現(xiàn)斷頭；
11、步驟s43：創(chuàng)建并訓(xùn)練第二學(xué)習(xí)模型，識別所述第二圖像中是否包含井體垮塌的特征并進行標注，創(chuàng)建并訓(xùn)練第三學(xué)習(xí)模型，識別所述第二圖像中是否包含井內(nèi)積水的特征并進行標注。
12、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s42還包括：
13、基于深度學(xué)習(xí)模型創(chuàng)建第一學(xué)習(xí)模型，所述第一學(xué)習(xí)模型有第一輸出分支和第二輸出分支，所述第一輸出分支用于對所述第二圖像中的管孔占用狀態(tài)進行分類及標注，所述第二輸出分支用于識別所述第二圖像中是否包含斷頭電纜，并對識別結(jié)果進行標注；
14、將所述第二圖像輸入所述第一學(xué)習(xí)模型中，在所述第一學(xué)習(xí)模型的第一層提取并識別所述第二圖像中的管孔及管孔位置，并將管孔位置作為所述第一層的輸出結(jié)果，基于所述管孔位置，在所述第一學(xué)習(xí)模型的第二層識別所述管孔位置是否被占用，對所述管孔位置的占用狀態(tài)進行分類及標注并作為所述第一輸出分支的輸出結(jié)果，在所述第一輸出分支的輸出結(jié)果為管孔已占用的情況下，在所述第一學(xué)習(xí)模型的第三層識別已占用的管孔中的電纜是否是斷頭，并對識別結(jié)果進行標注，同時作為第二輸出分支的輸出結(jié)果。
15、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s43還包括：
16、步驟s431：計算所述第二圖像中不包含井體垮塌特征圖像的數(shù)量作為第一數(shù)量，所述第二圖像中包含井體垮塌特征圖像的數(shù)量作為第二數(shù)量，比較所述第一數(shù)量和所述第二數(shù)量，在所述第一數(shù)量是所述第二數(shù)量的n倍及以上時，基于所述不包含井體垮塌特征的圖像和所述包含井體垮塌特征的圖像，使用數(shù)據(jù)增強技術(shù)生成虛擬的帶井體垮塌特征的圖像作為虛擬圖像，將所述虛擬圖像和所述第二圖像一起作為所述第二學(xué)習(xí)模型的輸入數(shù)據(jù)對所述第二學(xué)習(xí)模型進行訓(xùn)練，并將所述井體垮塌的標注結(jié)果作為所述第二學(xué)習(xí)模型的輸出結(jié)果，其中，n表示大于等于3的正整數(shù)；
17、步驟s432：重復(fù)所述步驟s431，訓(xùn)練所述第三學(xué)習(xí)模型。
18、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s3還包括：
19、在所述三維點云數(shù)據(jù)中查找沿x軸的最大和最小坐標的點，沿y軸的最大和最小坐標的點，沿z軸的最大和最小坐標的點作為包圍盒的8個頂點；
20、基于所述包圍盒的8個頂點構(gòu)建軸對齊的包圍盒，其中，所述軸對齊的包圍盒的每個邊都與坐標軸平行；
21、計算x軸的最大坐標值與最小坐標值之差作為所述包圍盒的長，計算y軸的最大坐標值與最小坐標值之差作為所述包圍盒的寬，計算z軸的最大坐標值與最小坐標值之差作為所述包圍盒的高，基于所述包圍盒的長、寬和高，構(gòu)建包圍盒，并將所述包圍盒的尺寸作為所述電纜井的測量結(jié)果。
22、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，構(gòu)建包圍盒之后還包括：
23、將所述軸對齊的包圍盒轉(zhuǎn)換為定向邊界框，應(yīng)用主成分分析法計算所述三維點云數(shù)據(jù)的主軸并作為定向邊界框的軸向量，還計算所述三維點云數(shù)據(jù)的重心作為所述定向邊界框的中心點，對于每個所述軸向量，計算所述三維點云數(shù)據(jù)中所有點到第一軸的垂直距離的最大值，并作為所述第一軸的半軸長度；
24、使用梯度下降算法，微調(diào)所述定向邊界框的所述中心點、所述軸向量和所述半軸長度，獲取最小化的定向邊界框的體積。
25、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，使用slam設(shè)備對電纜井進行360度旋轉(zhuǎn)掃描，包括：
26、將所述slam設(shè)備通過機械臂安全送入所述電纜井中，并在所述slam設(shè)備下降過程中啟動掃描并實時獲取拍攝的環(huán)境圖像，并基于所述環(huán)境圖像及時調(diào)整所述slam設(shè)備下降的速度和方向，確保所述slam設(shè)備不碰撞井壁或其他結(jié)構(gòu)物體；
27、在所述slam設(shè)備下降到所述電纜井底后，進行初始定位及姿態(tài)調(diào)整，開啟所述slam設(shè)備的旋轉(zhuǎn)機制，同時激活激光雷達和相機，開始全方位掃描。
28、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，獲取電纜井的三維點云數(shù)據(jù)和第一圖像，包括：
29、所述激光雷達以預(yù)設(shè)的頻率發(fā)射激光脈沖，測量激光脈沖反射回來的時間，獲取所述電纜井內(nèi)結(jié)構(gòu)的距離信息，并生成三維點云數(shù)據(jù)，所述相機在所述slam設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中捕獲第一圖像，記錄所述電纜井內(nèi)的視頻信息。
30、作為本專利技術(shù)的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s2還包括：
31、第一算法是使用cloudcompare軟件，導(dǎo)入所述三維點云數(shù)據(jù)，基于裁剪區(qū)域創(chuàng)建立方體，并定義立方體的角點坐標，基于所述立本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于slam設(shè)備的電纜井圖像數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4還包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S42還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S43還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，構(gòu)建包圍盒之后還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用slam設(shè)備對電纜井進行360度旋轉(zhuǎn)掃描，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，獲取電纜井的三維點云數(shù)據(jù)和第一圖像，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2還包括：
10.一種基于slam設(shè)備的電纜井圖像數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)，用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任一項所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括如下模塊：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于slam設(shè)備的電纜井圖像數(shù)據(jù)的處理方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟s4還包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟s42還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟s43還包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟s3還包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姚嘉匯，白銳，車偉，凌紹偉，錢雪峰，何平，蔡玥，閆瀟，萬聰聰，王志禎，周瑜，董悅，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司蘇州供電分公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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