基于激光点云数据的输电线路本体矢量化提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于激光点云数据的输电线路本体矢量化提取方法及装置，该方法包括：对输电线路本体的激光点云数据进行分类，得到杆塔点云数据、绝缘子点云数据、引流线点云数据、导线点云数据及地线点云数据；分别根据杆塔点云数据、绝缘子点云数据、引流线点云数据、导线点云数据及地线点云数据进行矢量化计算得到对应的矢量模型；根据各矢量模型对应的拓扑关系确定挂点矢量点；根据各矢量模型以及挂点矢量点确定输电线路本体的矢量模型。本申请对激光点云数据进行矢量化提取，既保留了点云数据精度高的特点，又弥补了激光点云数据点云密度不足和点云缺失的问题。密度不足和点云缺失的问题。密度不足和点云缺失的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于激光点云数据的输电线路本体矢量化提取方法及装置


[0001]本申请涉及点云数据处理领域，具体涉及一种基于激光点云数据的输电线路本体矢量化提取方法及装置。

技术介绍

[0002]激光扫描技术是近年来迅速发展起来的一种新型空间数据获取手段和工具，利用三维激光扫描系统可以进行地物三维重建，获取局部区域空间信息，因而在三维建模研究与应用方面受到越来越广泛的关注。目前电力行业通过直升机或无人机智能巡检已掌握了输电线路三维(二维)航巡数据，但是大部分数据仍然停留在任务完成后出具树障报告及进行点云分类后直接移交给客户的初步阶段，存在数据深化应用不足的问题，尤其在激光点云数据的应用方面，虽然掌握了最为全面的线路走廊数据，但未形成输电线路三维模型。激光点云数据的应用停留在利用点云构建DEM叠加高清影像展示输电线路廊道及树障分析，尽管点云数据的精度高，但是对于杆塔、绝缘子及各种金具而言，获取到的激光点云数据的密度很不理想。
[0003]准确的对输电线路本体模型进行矢量化提取，可以弥补点云密度不足或者因遮挡等原因造成的点云缺失。然而现有的输电线路本体矢量化提取方法的执行很大程度依赖手工操作，自动化程度不高，导致效率低下、工作反复，且容易受人为因素的影响。

技术实现思路

[0004]为了解决点云数据的点云密度不足以及因遮挡造成的点云缺失的问题，第一方面，本申请提供一种基于激光点云数据的输电线路本体矢量化提取方法，该方法包括：
[0005]对输电线路本体的激光点云数据进行分类，得到杆塔点云数据、绝缘子点云数据、引流线点云数据、导线点云数据及地线点云数据；
[0006]根据所述杆塔点云数据进行矢量化计算得到杆塔矢量模型；
[0007]分别对所述绝缘子点云数据、引流线点云数据、导线点云数据及地线点云数据进行聚类拟合计算得到对应的绝缘子矢量模型、引流线矢量模型、导线矢量模型以及地线矢量模型；
[0008]根据所述杆塔矢量模型、所述绝缘子矢量模型、所述引流线矢量模型、所述导线矢量模型以及所述地线矢量模型及对应的线路台账信息形成的拓扑关系确定挂点矢量点；
[0009]根据所述杆塔矢量模型、所述绝缘子矢量模型、所述引流线矢量模型、所述导线矢量模型、所述地线矢量模型以及所述挂点矢量点确定输电线路本体的矢量模型。
[0010]在一实施例中，所述根据所述杆塔点云数据进行矢量化计算得到杆塔矢量模型，包括：
[0011]根据杆塔点云数据确定杆塔的结构类型；
[0012]根据所述结构类型及所述杆塔点云数据的点云密度确定多个杆塔结构分块，并将所述多个结构分块重组得到杆塔组合模型；
[0013]根据所述杆塔点云数据生成灰度图像，并对所述灰度图像进行轮廓提取和角点提取，得到关键连接点；
[0014]根据所述关键连接点对所述杆塔组合模型进行连接计算，得到所述杆塔矢量模型。
[0015]在一实施例中，对引流线点云数据进行聚类拟合计算得到对应的引流线矢量模型，包括：
[0016]根据平抛物线方程对所述引流线点云数据进行聚类拟合得到引流线矢量线；
[0017]根据所述引流线矢量线及对应的引流线的型号及分裂数确定引流线矢量模型。
[0018]在一实施例中，所述根据所述引流线矢量线及对应的引流线的型号及分裂数确定引流线矢量模型，包括：
[0019]从线路台账信息中获取引流线的型号及分裂数；
[0020]以所述引流线矢量线为中心线，按照对应的引流线的型号及分裂数进行分裂计算，得到所述引流线矢量模型。
[0021]在一实施例中，对导线点云数据进行聚类拟合计算得到对应的导线矢量模型，包括：
[0022]根据平抛物线方程对所述导线点云数据进行聚类拟合得到导线矢量线；
[0023]根据所述导线矢量线及对应的导线的型号及分裂数确定导线矢量模型。
[0024]在一实施例中，所述根据所述导线矢量线及对应的导线的型号及分裂数确定导线矢量模型，包括：
[0025]从线路台账信息中获取导线的型号及分裂数；
[0026]以所述导线矢量线为中心线，按照对应的导线的型号及分裂数进行分裂计算，得到所述导线矢量模型。
[0027]在一实施例中，所述输电线路本体矢量化提取方法还包括：
[0028]根据所述引流线点云数据及导线点云数据的点云密度确定间隔棒位置并生成间隔棒矢量点。
[0029]在一实施例中，在对输电线路本体的激光点云数据进行分类之后，所述输电线路本体矢量化提取方法还包括：
[0030]对分类后的输电线路本体的激光点云数据进行坐标偏移计算。
[0031]第二方面，本申请提供一种基于激光点云数据的输电线路本体矢量化提取装置，该装置包括：
[0032]点云数据预处理模块，用于对输电线路本体的激光点云数据进行分类，得到杆塔点云数据、绝缘子点云数据、引流线点云数据、导线点云数据及地线点云数据；
[0033]杆塔矢量模型生成模块，用于根据所述杆塔点云数据进行矢量化计算得到杆塔矢量模型；
[0034]线路矢量模型生成模块，用于分别对所述绝缘子点云数据、引流线点云数据、导线点云数据及地线点云数据进行聚类拟合计算得到对应的绝缘子矢量模型、引流线矢量模型、导线矢量模型以及地线矢量模型；
[0035]挂点矢量点生成模块，用于根据所述杆塔矢量模型、所述绝缘子矢量模型、所述引流线矢量模型、所述导线矢量模型以及所述地线矢量模型及对应的线路台账信息形成的拓
扑关系确定挂点矢量点；
[0036]输电线路本体矢量模型生成模块，用于根据所述杆塔矢量模型、所述绝缘子矢量模型、所述引流线矢量模型、所述导线矢量模型、所述地线矢量模型以及所述挂点矢量点确定输电线路本体的矢量模型。
[0037]在一实施例中，所述杆塔矢量模型生成模块包括：
[0038]杆塔结构确定单元，用于根据杆塔点云数据确定杆塔的结构类型；
[0039]杆塔组合模型生成单元，用于根据所述结构类型及所述杆塔点云数据的点云密度确定多个杆塔结构分块，并将所述多个结构分块重组得到杆塔组合模型；
[0040]关键连接点确定单元，用于根据所述杆塔点云数据生成灰度图像，并对所述灰度图像进行轮廓提取和角点提取，得到关键连接点；
[0041]杆塔矢量模型生成单元，用于根据所述关键连接点对所述杆塔组合模型进行连接计算，得到所述杆塔矢量模型。
[0042]在一实施例中，所述线路矢量模型生成模块包括引流线矢量模型生成单元，所述引流线矢量模型生成单元包括：
[0043]引流线拟合子单元，用于根据平抛物线方程对所述引流线点云数据进行聚类拟合得到引流线矢量线；
[0044]引流线模型生成子单元，用于根据所述引流线矢量线及对应的引流线的型号及分裂数确定引流线矢量模型。
[0045]在一实施例中，所述引流线模型生成子单元具体用于：
[0046]从线路台账信息中获取引流线的型号及分裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光点云数据的输电线路本体矢量化提取方法，其特征在于，包括：对输电线路本体的激光点云数据进行分类，得到杆塔点云数据、绝缘子点云数据、引流线点云数据、导线点云数据及地线点云数据；根据所述杆塔点云数据进行矢量化计算得到杆塔矢量模型；分别对所述绝缘子点云数据、引流线点云数据、导线点云数据及地线点云数据进行聚类拟合计算得到对应的绝缘子矢量模型、引流线矢量模型、导线矢量模型以及地线矢量模型；根据所述杆塔矢量模型、所述绝缘子矢量模型、所述引流线矢量模型、所述导线矢量模型以及所述地线矢量模型及对应的线路台账信息形成的拓扑关系确定挂点矢量点；根据所述杆塔矢量模型、所述绝缘子矢量模型、所述引流线矢量模型、所述导线矢量模型、所述地线矢量模型以及所述挂点矢量点确定输电线路本体的矢量模型。2.根据权利要求1所述的输电线路本体矢量化提取方法，其特征在于，所述根据所述杆塔点云数据进行矢量化计算得到杆塔矢量模型，包括：根据杆塔点云数据确定杆塔的结构类型；根据所述结构类型及所述杆塔点云数据的点云密度确定多个杆塔结构分块，并将所述结构分块重组得到杆塔组合模型；根据所述杆塔点云数据生成灰度图像，并对所述灰度图像进行轮廓提取和角点提取，得到关键连接点；根据所述关键连接点对所述杆塔组合模型进行连接计算，得到所述杆塔矢量模型。3.根据权利要求1所述的输电线路本体矢量化提取方法，其特征在于，对引流线点云数据进行聚类拟合计算得到对应的引流线矢量模型，包括：根据平抛物线方程对所述引流线点云数据进行聚类拟合得到引流线矢量线；根据所述引流线矢量线及对应的引流线的型号及分裂数确定引流线矢量模型。4.根据权利要求3所述的输电线路本体矢量化提取方法，其特征在于，所述根据所述引流线矢量线及对应的引流线的型号及分裂数确定引流线矢量模型，包括：从线路台账信息中获取引流线的型号及分裂数；以所述引流线矢量线为中心线，按照对应的引流线的型号及分裂数进行分裂计算，得到所述引流线矢量模型。5.根据权利要求1所述的输电线路本体矢量化提取方法，其特征在于，对导线点云数据进行聚类拟合计算得到对应的导线矢量模型，包括：根据平抛物线方程对所述导线点云数据进行聚类拟合得到导线矢量线；根据所述导线矢量线及对应的导线的型号及分裂数确定导线矢量模型。6.根据权利要求5所述的输电线路本体矢量化提取方法，其特征在于，所述根据所述导线矢量线及对应的导线的型号及分裂数确定导线矢量模型，包括：从线路台账信息中获取导线的型号及分裂数；以所述导线矢量线为中心线，按照对应的导线的型号及分裂数进行分裂计算，得到所述导线矢量模型。7.根据权利要求1所述的输电线路本体矢量化提取方法，其特征在于，根据所述杆塔矢量模型、所述绝缘子矢量模型、所述引流线矢量模型、所述导线矢量模型以及所述地线矢量
模型及对应的线路台账信息形成的拓扑关系确定挂点矢量点，包括：根据所述杆塔矢量模型、所述绝缘子矢量模型、所述引流线矢量模型、所述导线矢量模型以及所述地线矢量模型及对应的线路台账信息形成的拓扑关系；判断所述拓扑关系是否正确；若否，则对所述拓扑关系进行调整；若是，则根据正确的拓扑关系确定挂点位置，并在所述挂点位置处生成挂点矢量点。8.根据权利要求1至7中任一项所述的输电线路本体矢量化提取方法，其特征在于，还包括：根据所述引流线点云数据及导线点云数据的点云密度确定间隔棒位置并生成间隔棒矢量点。9.根据权利要求1至7中任一项所述的输电线路本体矢量化提取方法，其特征在于，在对输电线路本体的激光点云数据进行分类之后，还包括：对分类后的输电线路本体的激光点云数据进行坐标偏移计算。10.一种基于激光点云数据的输电线路本体矢量化提取装置，其特征在于，包括：点云数据预处理模块，用于对输电线路本体的激光点云数据进行分类，得到杆塔点云数据、绝缘子点云数据、引流线点云数据、导线点云数据及地线点云数据；杆塔矢量模型生成模块，用于根据所述杆塔点云数据进行矢量化计算得到杆塔矢量模型；线路矢量模型生成模块，用于分别对所述绝缘子点...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢毅，杜维柱，张晓华，蔡巍，武宇平，薛文祥，于竞哲，马鑫晟，王书渊，高岩峰，王辉，沈彦伶，徐广达，高静，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：