反应力锥形貌测量方法、装置、计算机设备和系统制造方法及图纸

本申请涉及一种反应力锥形貌测量方法、装置、计算机设备和系统。所述方法包括：获取反应力锥每一截面对应的各三维点数据，并生成所述截面对应的坐标矩阵；对于每一所述坐标矩阵，获取第一权重系数、所述坐标矩阵和椭圆拟合参数之间的第一乘积，以及第二权重系数、所述坐标矩阵和所述椭圆拟合参数之间的第二乘积，并根据所述第一乘积的L1范数和所述第二乘积的L2范数，得到目标椭圆拟合参数，基于所述目标椭圆拟合参数确定所述坐标矩阵对应的所述截面的截面半径；根据各所述截面的截面半径，得到所述反应力锥的半径，并基于反应力锥的半径输出反应力锥的三维形貌。本申请可提高测量结果的准确度和精度，并拓宽使用范围。

【技术实现步骤摘要】
反应力锥形貌测量方法、装置、计算机设备和系统
本申请涉及测量
，特别涉及一种反应力锥形貌测量方法、装置、计算机设备和系统。
技术介绍
在电缆隐蔽工程中，高压电缆反应力锥质量问题导致了损失和危害的出现。涉及高压电缆反应力锥缺陷故障的因素较多，大量故障分析经验表明，电缆接头表面尺寸异常所导致的电缆故障现象较为普遍。在现有的电气工程中，高压电缆反应力锥表面状态并无电子记录，需要通过人工触摸的经验来确定电缆反应力锥表面的光滑度、尺寸等三维形貌信息，因此难以对电缆反应力锥质量的优劣形成一致的评价标准，不利于总体工程质量的控制和设备维护。因此，采集电缆反应力锥表面的三维点云，分析关键截面的三维尺寸信息并在施工环节重点监测，对电缆施工的过程控制和长期运营、故障分析和改善有着重要意义。目前，传统技术可根据圆柱上的任意一组离散测量数据点，计算出被测圆柱的轴线方向、位置，并利用最小二乘拟合方法估计出圆柱截面半径。但是，该方法采用三坐标打点采样的方式来采集坐标，测量过程耗时长，且最小二乘拟合方法对非高斯类噪声较为敏感，当截面数据中存在异常噪声点时容易造成较大的估计偏差。此外，传统技术还可基于激光三角测量法的原理，设计采用旋转平台的单目物体形貌测量系统，并用于圆柱和圆锥体表面三维形貌的测量，对于尺寸介于4mm(毫米)至30mm的物体，系统测量误差小于3.5％，达到了较高的总体精度。但是由于该方法采用了旋转平台的工作方式，系统稳定性受旋转平台的影响，当设备长时间工作后容易出现性能退化的情况，例如激光线宽度、亮度以及激光线和相机相对位置发生轻微变化时，系统精度损失较大。同时，单目标定方法较为复杂，设备若需要恢复出厂精度，则需返厂重新标度，维护成本高。换言之，目前的反应力锥形貌测量方法，存在测量准确度低的问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统技术中存在的测量准确度低的问题，提供一种能够提高测量准确度的反应力锥形貌测量方法、装置、计算机设备和系统。一种反应力锥形貌测量方法，方法包括：获取反应力锥每一截面对应的各三维点数据，并生成截面对应的坐标矩阵；对于每一坐标矩阵，获取第一权重系数、坐标矩阵和椭圆拟合参数之间的第一乘积，以及第二权重系数、坐标矩阵和椭圆拟合参数之间的第二乘积，并根据第一乘积的L1范数和第二乘积的L2范数，得到目标椭圆拟合参数，基于目标椭圆拟合参数确定坐标矩阵对应的截面的截面半径；根据各截面的截面半径，得到反应力锥的半径，并基于反应力锥的半径输出反应力锥的三维形貌。在其中一个实施例中，获取反应力锥每一截面对应的各三维点数据的步骤，包括：获取反应力锥的三维点云数据，以及三维点云数据对应形状的轴线方向；根据轴线方向对三维点云数据进行划分，得到每一截面对应的各三维点数据。在其中一个实施例中，根据各截面的截面半径，得到反应力锥的半径的步骤，包括：将各截面半径的平均值确认为反应力锥的半径。在其中一个实施例中，根据第一乘积的L1范数和第二乘积的L2范数，得到目标椭圆拟合参数的步骤，包括：求解以下混合能量泛函，得到目标椭圆参数：其中，θ为椭圆拟合参数；w为第一权重系数；o表示对应元素相乘；P为坐标矩阵；‖‖1为L1范数；1-w为第二权重系数；‖‖2为L2范数；λ为拉格朗日参数；θT为椭圆拟合参数的转置；C为椭圆判别条件的矩阵表达；argminθ{}为获取函数取最小值时对应的θ。在其中一个实施例中，求解混合能量泛函，得到目标椭圆参数的步骤，包括：引入辅助变量，对混合能量泛函进行变形，变形后的混合能量泛函为：其中，s为辅助变量；s.t.为约束条件；引入Bregman迭代变量，得到非受限的混合能量泛函，非受限的混合能量泛函为：其中，μ为常数；t为Bregman迭代变量；求解非受限的混合能量泛函，得到目标椭圆拟合参数。在其中一个实施例中，求解非受限的混合能量泛函，得到目标椭圆拟合参数的步骤，还包括：采用标准的Shrink算子进行求解，得到辅助变量；根据辅助变量和Bregman迭代变量，得到目标椭圆拟合参数。一种反应力锥形貌测量装置，装置包括：坐标矩阵获取模块，用于获取反应力锥每一截面对应的各三维点数据，并生成截面对应的坐标矩阵；截面半径获取模块，用于对于每一坐标矩阵，分别获取第一权重系数、坐标矩阵和椭圆拟合参数之间的第一乘积，以及第二权重系数、坐标矩阵和椭圆拟合参数之间的第二乘积，并根据第一乘积的L1范数和第二乘积的L2范数，得到目标椭圆拟合参数，基于目标椭圆拟合参数确定对应坐标矩阵的截面的截面半径；三维形貌输出模块，用于根据各截面的截面半径，得到反应力锥的半径，并基于所述反应力锥的半径输出所述反应力锥的三维形貌。一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的方法的步骤。一种反应力锥形貌测量系统，包括手持线激光设备和如上述的计算机设备；手持线激光设备，用于扫描反应力锥，得到反应力锥的三维点云数据，并将三维点云数据传输给计算机设备。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。上述反应力锥形貌测量方法、装置、计算机设备和系统，通过获取反应力锥每一截面对应的各三维点数据，并生成截面对应的坐标矩阵；对于每一坐标矩阵，获取第一权重系数、坐标矩阵和椭圆拟合参数之间的第一乘积，以及第二权重系数、坐标矩阵和椭圆拟合参数之间的第二乘积，并根据第一乘积的L1范数和第二乘积的L2范数，得到目标椭圆拟合参数，基于目标椭圆拟合参数确定坐标矩阵对应的截面的截面半径；根据各截面的截面半径，得到反应力锥的半径。本申请将L1—L2混合范数引入椭圆拟合框架，基于L1—L2范数的代数距离最小化代价函数来获取椭圆拟合参数，从而可提高对高斯噪声和非高斯噪声的抗干扰能力，通过组合不同的权重系数，融合了L1范数和L2范数的优点，仅需调整第一权重系数和第二权重系数，即可调节对高斯噪声和非高斯噪声的抗干扰能力，进而可提高测量结果的准确度和精度，并拓宽使用范围。附图说明图1为一个实施例中反应力锥形貌测量方法的流程示意图；图2a为均值为0，方差为6的高斯噪声的椭圆数据；图2b为基于图2a的测量数据；图3a为均值为0，方差为121的拉普拉斯噪声的椭圆数据；图3b为基于图3a的测量数据；图4为高压电缆反应力锥手持线激光扫描的三维点云数据；图5a为图4中一个点云截面的图像；图5b为基于图5a的测量数据；图6为一个实施例中反应力锥装置的结构框图；图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应力锥形貌测量方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取反应力锥每一截面对应的各三维点数据，并生成所述截面对应的坐标矩阵；/n对于每一所述坐标矩阵，获取第一权重系数、所述坐标矩阵和椭圆拟合参数之间的第一乘积，以及第二权重系数、所述坐标矩阵和所述椭圆拟合参数之间的第二乘积，并根据所述第一乘积的L1范数和所述第二乘积的L2范数，得到目标椭圆拟合参数，基于所述目标椭圆拟合参数确定所述坐标矩阵对应的所述截面的截面半径；/n根据各所述截面的截面半径，得到所述反应力锥的半径，并基于所述反应力锥的半径输出所述反应力锥的三维形貌。/n

【技术特征摘要】
1.一种反应力锥形貌测量方法，其特征在于，所述方法包括：
获取反应力锥每一截面对应的各三维点数据，并生成所述截面对应的坐标矩阵；
对于每一所述坐标矩阵，获取第一权重系数、所述坐标矩阵和椭圆拟合参数之间的第一乘积，以及第二权重系数、所述坐标矩阵和所述椭圆拟合参数之间的第二乘积，并根据所述第一乘积的L1范数和所述第二乘积的L2范数，得到目标椭圆拟合参数，基于所述目标椭圆拟合参数确定所述坐标矩阵对应的所述截面的截面半径；
根据各所述截面的截面半径，得到所述反应力锥的半径，并基于所述反应力锥的半径输出所述反应力锥的三维形貌。


2.根据权利要求1所述的反应力锥形貌测量方法，其特征在于，获取反应力锥每一截面对应的各三维点数据的步骤，包括：
获取所述反应力锥的三维点云数据，以及所述三维点云数据对应形状的轴线方向；
根据所述轴线方向对所述三维点云数据进行划分，得到每一所述截面对应的各所述三维点数据。


3.根据权利要求1所述的反应力锥形貌测量方法，其特征在于，根据各所述截面的截面半径，得到所述反应力锥的半径的步骤，包括：
将各所述截面半径的平均值确认为所述反应力锥的半径。


4.根据权利要求1至3任一项所述的反应力锥形貌测量方法，其特征在于，根据所述第一乘积的L1范数和所述第二乘积的L2范数，得到目标椭圆拟合参数的步骤，包括：
求解以下混合能量泛函，得到所述目标椭圆参数：



其中，θ为所述椭圆拟合参数；w为所述第一权重系数；o表示对应元素相乘；P为所述坐标矩阵；‖‖1为L1范数；1-w为所述第二权重系数；‖‖2为L2范数；λ为拉格朗日参数；θT为所述椭圆拟合参数的转置；C为椭圆判别条件的矩阵表达；argminθ{}为获取函数取最小值时对应的θ。


5.根据权利要求4所述的反应力锥形貌测量方法，其特征在于，反应力锥形貌测量求解所述混合能量泛函，得到所述目标椭圆参数的步骤，包括：
引入辅助变量，对所述混合能量泛函进行变形，变形后的所述混合能量泛函为：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：任炜，毕超豪，宋长青，曾耀强，汪创，高怿，刘福来，杨文清，李子森，吴浚铭，张群，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：广东;44