一种点云杆塔提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种点云杆塔提取方法及装置，方法包括：根据杆塔点云的位置坐标获取杆塔半径、杆塔最小高度值以及杆塔最大高度值；利用杆塔点云的位置坐标、杆塔半径、杆塔最小高度和杆塔最大高度获得圆柱，利用圆柱内的点云确定杆塔塔臂的高度；以杆塔塔臂的高度为起点，往下对杆塔点云依次进行截取，根据截取的杆塔点云的俯视图获得最小外接四边形，根据最小外接四边形确定当前截取的杆塔点云为最后截取的杆塔点云，将当前截取的杆塔点云内点的最小z轴坐标值记录为Z2，将高度大于等于Z2的点设置为杆塔点；并将获得所有最小外接四边形的四个顶点拟合出四条空间直线；利用四条空间直线判断高度小于Z2的点云中的点是否属于杆塔点。

【技术实现步骤摘要】
一种点云杆塔提取方法及装置
本申请涉及激光点云分类
，特别涉及一种点云杆塔提取方法及装置。
技术介绍
机载激光雷达(LIDAR)技术是近年来发展起来的一种可以直接获取地面三维信息的技术,具有传统航空摄影测量无可比拟的优势，已广泛应用于杆塔点云提取和三维重建。但是，LIDAR技术获取的点云数据除包含杆塔信息外，也包含了其他非杆塔信息。比如：地面信息、植被信息及导线等信息。要准确获取杆塔的三维信息，必须对LIDAR技术获得的数据进行处理。目前，对点云杆塔提取没有权威的方法可以使用，很多公司在提取杆塔点云时，将离杆塔中心一定距离内的点云都归为杆塔点。这种方法有很大的缺陷，由于各个杆塔半径不一，如果杆塔半径选择过小，则杆塔外部点会丢失，若杆塔半径选择过大，将把杆塔附近点云错化为杆塔点。另外，使用该方法时，杆塔下面四个角支架很多时候分辨不清，影响美观。
技术实现思路
本申请实施方式的目的是提供一种点云杆塔提取方法及装置，能够解决现有技术从点云中提出杆塔的准确率低的技术问题。为实现上述目的，本申请实施方式提供一种点云杆塔提取方法，包括：根据杆塔点云的位置坐标获取杆塔半径、杆塔最小高度值以及杆塔最大高度值；以所述杆塔点云的位置坐标为中心，利用所述杆塔半径、所述杆塔最小高度和所述杆塔最大高度获得第一圆柱体，利用所述第一圆柱体内的点云确定杆塔塔臂的高度；以所述杆塔塔臂的高度为起点，往下对杆塔点云依次进行截取，根据截取的杆塔点云的俯视图获得最小外接四边形，求取所述最小外接四边形的对角线长度，并比较每个最小外接四边形的对角线长度，如果当前截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度与上一个截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度之差大于阈值，或当前截取的杆塔点云内的点的最小z轴坐标值小于Zbottom时，将当前截取的杆塔点云内点的最小z轴坐标值记录为Z2，将高度大于等于Z2的点设置为杆塔点；并将获得所有最小外接四边形的四个顶点拟合出四条空间直线；其中，Zbottom＝Zmin+经验值；Zmin为杆塔最小高度值；利用四条空间直线以及Zbottom对高度小于Z2的点云中的点判断，确定高度小于Z2的点是否属于杆塔点，将不属于杆塔点的点过滤掉，高度大于等于Z2的点以及高度小于Z2的杆塔点构成点云杆塔，提取出点云杆塔。为实现上述目的，本申请实施方式还提供一种点云杆塔提取装置，所述装置包括：存储器和处理器，所述存储器中存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现以下功能：根据杆塔点云的位置坐标获取杆塔半径、杆塔最小高度值以及杆塔最大高度值；以所述杆塔点云的位置坐标为中心，利用所述杆塔半径、所述杆塔最小高度和所述杆塔最大高度获得第一圆柱体，利用所述第一圆柱体内的点云确定杆塔塔臂的高度；以所述杆塔塔臂的高度为起点，往下对杆塔点云依次进行截取，根据截取的杆塔点云的俯视图获得最小外接四边形，求取所述最小外接四边形的对角线长度，并比较每个最小外接四边形的对角线长度，如果当前截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度与上一个截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度之差大于阈值，或当前截取的杆塔点云内的点的最小z轴坐标值小于Zbottom时，将当前截取的杆塔点云内点的最小z轴坐标值记录为Z2，将高度大于等于Z2的点设置为杆塔点；并将获得所有最小外接四边形的四个顶点拟合出四条空间直线；其中，Zbottom＝Zmin+经验值；Zmin为杆塔最小高度值；利用四条空间直线以及Zbottom对高度小于Z2的点云中的点判断，确定高度小于Z2的点是否属于杆塔点，将不属于杆塔点的点过滤掉，高度大于等于Z2的点以及高度小于Z2的杆塔点构成点云杆塔，提取出点云杆塔。由上可见，与现有技术相比较，本技术方案从点云中提取杆塔时，无需用户输入参数即可自动化提取杆塔，并且提取杆塔准确率高。附图说明为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提出的一种点云杆塔提取方法流程图；图2为本申请实施例提出的一种点云杆塔提取装置的示意图；图3为本申请实施例的点云原始示意图；图4为本申请实施例的点云提取结果示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都应当属于本申请保护的范围。本申请提供一种点云杆塔提取方法，根据图1所示步骤对点云进行处理，起到提精降噪的目的，最终从点云中获得杆塔。所述方法可以应用于具备数据处理功能的终端设备中。所述终端设备例如可以是台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、工作站等。所述方法可以包括以下步骤：步骤101)：根据杆塔点云的位置坐标获取杆塔半径、杆塔最小高度值以及杆塔最大高度值。在本实施例中，以杆塔点云的位置坐标为中心，以T为半径，获得第四圆柱体，根据所述杆塔最大高度选取合理的高度，该高度所在平面上的点云的点投影到杆塔点云的位置坐标所在平面上，获得投影点，将投影点到杆塔点云的位置坐标之间的距离小于阈值的投影点构成投影点集，利用所述投影点集获得投影点集外接四边形，求取所述投影点集外接四边形的对角线长度，所述投影点集外接四边形的对角线长度的一半即为杆塔半径。在本实施例中，以杆塔点云的位置坐标为中心，以r为半径获得第二圆柱体，获取所述第二圆柱体内的点云中的点的最大z轴坐标值Zmax和最小z轴坐标值Zmin，所述第二圆柱体内的点云中的点的最小z轴坐标值Zmin为杆塔最小高度。再次以杆塔点云的位置坐标为中心，以R为半径获得第三圆柱体，获取所述第三圆柱体内的点云中高度值大于(Zmax-2.0)的点的最大z轴坐标值，该最大z周坐标值为杆塔最大高度；其中，R远大于r，R、r均通过经验确定。步骤102)：以所述杆塔点云的位置坐标为中心，利用所述杆塔半径、所述杆塔最小高度和所述杆塔最大高度获得第一圆柱体，利用所述第一圆柱体内的点云确定杆塔塔臂的高度。在本实施例中，根据经验选取高度经验值，以所述高度经验值为起点，向上对杆塔点云依次进行截取，以1米(并不仅仅限于该数值)厚度为例，根据截取的杆塔点云的俯视图获得外接四边形，比较每个外接四边形的边长，如果当前截取的杆塔点云的外接四边形的边长与上一个截取的杆塔点云的外接四边形的边长之差大于阈值，则上一个截取的杆塔点云内的点的最小z轴坐标值为杆塔塔臂的高度。步骤103)：以所述杆塔塔臂的高度为起点，往下对杆塔点云依次进行截取，根据截取的杆塔点云的俯视图获得最小外接四边形，求取所述最小外接四边形的对角线长度，并比较每个最小外接四边形的对角线长度，如果当前截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度与上一个截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度之差大于阈值，或当前截取的杆塔点云内的点的最小z轴坐标值小于Zbottom本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种点云杆塔提取方法，其特征在于，包括：根据杆塔点云的位置坐标获取杆塔半径、杆塔最小高度值以及杆塔最大高度值；以所述杆塔点云的位置坐标为中心，利用所述杆塔半径、所述杆塔最小高度和所述杆塔最大高度获得第一圆柱体，利用所述第一圆柱体内的点云确定杆塔塔臂的高度；以所述杆塔塔臂的高度为起点，往下对杆塔点云依次进行截取，根据截取的杆塔点云的俯视图获得最小外接四边形，求取所述最小外接四边形的对角线长度，并比较每个最小外接四边形的对角线长度，如果当前截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度与上一个截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度之差大于阈值，或当前截取的杆塔点云内的点的最小z轴坐标值小于Zbottom时，将当前截取的杆塔点云内点的最小z轴坐标值记录为Z2，把高度大于等于Z2的点设置为杆塔点；并利用所有最小外接四边形的四个顶点拟合出四条空间直线；其中，Zbottom＝Zmin+经验值；Zmin为杆塔最小高度值；利用四条空间直线以及Zbottom对高度小于Z2的点云中的点判断，确定高度小于Z2的点是否属于杆塔点，将不属于杆塔点的点过滤掉，高度大于等于Z2的点以及高度小于Z2的杆塔点构成点云杆塔，提取出点云杆塔。...

【技术特征摘要】
1.一种点云杆塔提取方法，其特征在于，包括：根据杆塔点云的位置坐标获取杆塔半径、杆塔最小高度值以及杆塔最大高度值；以所述杆塔点云的位置坐标为中心，利用所述杆塔半径、所述杆塔最小高度和所述杆塔最大高度获得第一圆柱体，利用所述第一圆柱体内的点云确定杆塔塔臂的高度；以所述杆塔塔臂的高度为起点，往下对杆塔点云依次进行截取，根据截取的杆塔点云的俯视图获得最小外接四边形，求取所述最小外接四边形的对角线长度，并比较每个最小外接四边形的对角线长度，如果当前截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度与上一个截取的杆塔点云的最小外接四边形的对角线长度之差大于阈值，或当前截取的杆塔点云内的点的最小z轴坐标值小于Zbottom时，将当前截取的杆塔点云内点的最小z轴坐标值记录为Z2，把高度大于等于Z2的点设置为杆塔点；并利用所有最小外接四边形的四个顶点拟合出四条空间直线；其中，Zbottom＝Zmin+经验值；Zmin为杆塔最小高度值；利用四条空间直线以及Zbottom对高度小于Z2的点云中的点判断，确定高度小于Z2的点是否属于杆塔点，将不属于杆塔点的点过滤掉，高度大于等于Z2的点以及高度小于Z2的杆塔点构成点云杆塔，提取出点云杆塔。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：过滤杆塔点云上的杂质点。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定高度小于Z2的点是否属于杆塔点的步骤包括：确定高度小于Z2的点云中的每个点的高度值，将高度小于Z2的点云中的每个点所在平面与所述四条空间直线相交，获得四个交点；判断高度小于Z2的点云中的每个点是否在对应的四个交点构成的四边形内；如果不在，则当前点为非杆塔点；否则，当前点的高度是否大于Zbottom；如果成立，则当前点为杆塔点；否则，计算当前点到对应四个交点的距离，如果距离小于阈值T，则当前点为杆塔点，否则，当前点为非杆塔点；其中，阈值T＝(4.0*(p0.z-Zmin)/(5.0)+0.3；p0.z表示当前点的高度值，Zmin为杆塔最小高度值。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用所述圆柱内的点云确定杆塔塔臂的高度的步骤包括：根据经验选取高度经验值，以所述高度经验值为起点，向上对杆塔点云依次进行截取，根据截取的杆塔点云的俯视图获得外接四边形，比较每个外接四边形的边长，如果当前截取的杆塔点云的外接四边形的边长与上一个截取的杆塔点云的外接四边形的边长之差大于阈值，则上一个截取的杆塔点云内的点的最小z轴坐标值为杆塔塔臂的高度。5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，获取杆塔最小高度值以及杆塔最大高度值的步骤包括：以杆塔点云的位置坐标为中心，以r为半径获得第二圆柱体，获取所述第二圆柱体内的点云中的点的最大z轴坐标值Zmax和最小z轴坐标值Zmin，所述第二圆柱体内的点云中的点的最小z轴坐标值Zmin为杆塔最小高度；再次以杆塔点云的位置坐标为中心，以R为半径获得第三圆柱体，获取所述第三圆柱体内的点云中高度值大于(Zmax-2.0)的点的最大z轴坐标值，该最大z周坐标值为杆塔最大高度；其中，R远大于r，R、r均通过经验确定。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，获取杆塔半径的步骤包括：以杆塔点云...

【专利技术属性】
技术研发人员：王和平，沈建，邹彪，刘宁，胡伟，王楠，孙鸿博，季坤，严波，操松元，
申请(专利权)人：国网通用航空有限公司，国网安徽省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11