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专利号: 2019111057646
申请人: 湖北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法,其特征在于,包括:地物点云提取步骤,从飞行平台采集获取的三维点云数据中分离出地面点云,从而获得地物点云数据;

线性体素分割步骤,基于线性体素分割构建线性段图模型;

候选线段提取步骤,采用马尔可夫随机场模型提取电力线候选线性段;

电力线点云检测步骤,基于杆塔和电力线的上下文关系定位电力线性段,并通过电力线点云和电力线段的距离阈值提取电力线点云。

2.根据权利要求1所述的一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法,其特征在于,所述地物点云提取步骤中,所述地物点云的获取包括:三角网构建子步骤,对点云数据构建格网索引,针对格网中的每个分块,取其最低点为初始地面种子点;基于初始地面点构建初始三角网TIN;

点云迭代遍历子步骤,迭代遍历剩余点云,将相对地面高度和地形角满足预设条件的余下点云加入到三角网中,并更新三角网TIN模型。

3.根据权利要求1所述的一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法,其特征在于,所述线性体素分割步骤包括:体素处理子步骤,利用多叉树结构对地物点云数据进行体素化处理;

主成分分析子步骤,对每个体素内的点云构建协方差矩阵,通过主成分分析法进行特征值的计算,基于特征值对体素内的线性结构点进行识别;

线性结构评估子步骤,基于体素内线性结构点所占比例来筛选具有线性结构的体素。

图模模型生成子步骤,将线性体素内的点转换为线性段,并结合线性段和它们之间的连接生成图模型。

4.根据权利要求1所述的一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法,其特征在于,所述候选线段提取步骤中基于马尔可夫随机场模型提取出电力线候选线性段,并利用线性段的距地高度△H与最大距地高度Hmax比、线性段的线斜率κ、线性段的内外圆柱点比率μ、线平行度σ计算顶点的势能,并依次构建能量函数E,通过能量函数的最小化来搜索电力线候选线性段,其中,所述势能函数U和能量函数E基于下式:式中U是顶点的势能。α1,α2,α3,α4为权值系数。Q函数计算的是顶点的似然分布,V函数计算的是邻域范围内顶点的空间相关性,如果相邻顶点的标记不同,则V赋予惩罚系数,f是所求的优化标记。

5.根据权利要求1所述的一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法,其特征在于,所述电力线点云检测步骤包括:电力线模型构建子步骤,基于线性段的上下文关系定位杆塔的位置;构建杆塔的连接边集,即电力线模型;

电力线提取子步骤,对地物点云数据进行分类处理,通过设定点云与电力线性段的距离阈值提取电力线点云。

6.一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测系统,其特征的于,包括:地物点云提取模块,从飞行平台采集获取的三维点云数据中分离出地面点云,从而获得地物点云数据;

线性体素分割模块,基于线性体素分割构建线性段图模型;

候选线段提取模块,采用马尔可夫随机场模型提取电力线候选线性段;

电力线点云检测模块,基于杆塔和电力线的上下文关系定位电力线性段,并通过电力线点云和电力线段的距离阈值提取电力线点云。

7.根据权利要求6所述的一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测系统,其特征在于,所述地物点云提取模块进一步包括:三角网构建单元,对点云数据构建格网索引,针对格网中的每个分块,取其最低点为初始地面种子点;基于初始地面点构建初始三角网TIN;

点云遍历单元,遍历剩余点云,将相对地面高度和地形角满足预设条件的余下点云加入到三角网中。

8.根据权利要求6所述的一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测系统,其特征在于,所述候线性体素分割模块包括:体素处理单元,利用多叉树结构对地物点云数据进行体素化处理;

主成分分析单元,对每个体素内的点云构建协方差矩阵,通过主成分分析法进行特征值的计算,基于特征值对体素内的线性结构点进行识别;

线性结构评估单元,基于体素内线性结构点所占比例来筛选具有线性结构的体素。

图模模型生成单元,将线性体素内的点转换为线性段,并结合线性段和它们之间的连接生成图模型。

9.根据权利要求6所述的一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测系统,其特征在于,所述候选线段提取模块基于马尔可夫随机场模型提取出电力线候选线性段,并利用线性段的距地高度△H、线性段的线斜率κ、线性段的内外圆柱点比率μ线平行度σ计算顶点的势能,并以此构建能量函数E,通过能量函数的最小化来搜索电力线候选线性段,其中,所述势能函数U和能量函数E基于下式:式中U是顶点的势能。α1,α2,α3,α4为权值系数。Q函数计算的是顶点的似然分布,V函数计算的是邻域范围内顶点的空间相关性,如果相邻顶点的标记不同,则V赋予惩罚系数,f是所求的优化标记。

10.根据权利要求6所述的一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测系统,其特征在于,所述电力线点云检测模块包括:电力线模型构建单元,基于线性段的上下文关系定位杆塔的位置;构建杆塔的连接边集,即电力线模型;

电力线提取单元,对地物点云数据进行分类处理,通过设定点云与电力线性段的距离阈值提取电力线点云。