基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法和装置，其利用无人机搭载激光雷达采集的电网环境点云数据，以电塔和电力线作为目标，以低矮植被、地面、建筑等作为地面特征点，对目标和地面特征点的点云数据进行分割，对电力线进行识别。本方法能够与无人机平台的飞行特征进行较好的匹配，能够针对无人机搭载激光雷达采集的电网环境点云数据，很好地利用了所采集的电网点云数据而分割低矮植被、地面、建筑等地面特征点，进而实现了高效而准确的识别电塔和电力线，从而提升了现有的电力线识别方法效率和准确率，有效减少巡线员工工作量和提高了巡线的工作效率。员工工作量和提高了巡线的工作效率。员工工作量和提高了巡线的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法和装置


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法和装置。

技术介绍

[0002]目前，我国电网规模不断提升，线路复杂度迅速增加，给我国电网的可靠性维持带来巨大挑战。为了保障电力安全稳定供应，需要对输电线路进行定期巡检。若采用传统的人工巡线方式，巡线员工工作量大，成本较高，巡检难度大，且易受天气影响，特别极端天气如雪灾等会产生复杂路况，造成巡检困难。因此需要提高电网巡检的信息化、自动化和智能化。
[0003]近年来，无人机组合搭载高清变焦相机、激光雷达、红外相机、夜视相机等多种传感器，在电网的常规巡检、应急巡查、特殊时段保供电等工作中广泛运用。对于无人机搭载的激光雷达进行电力巡检而言，如何进行有效的电力线识别，是其进行电力巡检的基础。现有的电力线识别方法效率和准确率较低，没有与无人机平台的飞行特征进行较好的匹配，同时其识别效率交底，没有很好地利用所采集的电网点云数据而分割低矮植被、地面、建筑等地面特征点，进而高效而准确的识别识别电塔和电力线，同时，现有识别方法在减少巡线员工工作量和提高工作效率方面，还存在一定问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于，对于无人机搭载的激光雷达进行电力巡检而言，如何进行有效的电力线识别，是其进行电力巡检的基础。现有的电力线识别方法效率和准确率均较低，没有与无人机平台的飞行特征进行较好的匹配，同时其识别效率交底，没有很好地利用所采集的电网点云数据而分割低矮植被、地面、建筑等地面特征点，进而高效而准确的识别识别电塔和电力线，同时，现有识别方法在减少巡线员工工作量和提高工作效率方面，还存在一定问题。如何同时提升无人机搭载的激光雷达在进行电力巡检的电力线识别过程中的效率和准确率，是需要解决的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术实施例第一方面公开了一种基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法，所述方法包括：
[0006]利用无人机搭载激光雷达采集的电网环境点云数据，以电塔和电力线作为目标，以低矮植被、地面、建筑等作为地面特征点，对目标和地面特征点的点云数据进行分割，对电力线进行识别。
[0007]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，所述的对目标和地面特征点的点云数据进行分割，其具体包括：
[0008]基于最优高程阈值H
T
，构建点云特征选择规则，利用点云特征选择规则实现对地面特征点与目标的分割；
[0009]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，所述的最优高程阈值H
T
的获取，其具体包括：
[0010]获取无人机搭载激光雷达采集的电网环境点云数据中的高程最大值H
max
和高程最小值H
min
，将高程区间[H
min
,H
max
]平均分为N个区间段，d
h
是离散高程宽度，d
h
＝(H
max
‑
H
min
)/N。
[0011]将所有电网环境点云数据按照其高程，划分为与该N个区间段对应的N个集合，第i个区间段内所有点云数据的集合表示为g
i
，其表示高程区间[H
min
+(i
‑
1)*d
h
,H
min
+i*d
h
)范围内的点云数据集合，其中i∈[1,N]。依次计算每个集合内的点云数据数量，比较各个集合的点云数据数量的大小，获取点云数据数量最大的集合，视其为地面背景点云数据的集合，该集合序号记为ID
max
。
[0012]地面背景点云数据的集合中的点云数据的最大高程差为T，最优高程阈值H
T
的计算公式为：
[0013]H
T
＝H
min
+ID
max
*d
h
+T，
[0014]从而得到最优高程阈值H
T
。
[0015]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，所述的基于最优高程阈值H
T
，构建点云特征选择规则，利用点云特征选择规则实现对地面特征点与目标的分割，包括：
[0016]将高程在最优高程阈值以下的点云，作为地面特征点的点云；
[0017]将高程在最优高程阈值以上的点云，作为电力线候选点的点云，从而实现对地面特征点与目标的分割。
[0018]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，所述的对电力线进行识别，建立点云数据空间直角坐标系，在点云数据空间直角坐标系下对电力线进行识别，将地面上沿电力线巡检方向作为点云数据空间直角坐标系的X轴(横轴)，将X轴水平旋转90度为点云数据空间直角坐标系的Y轴(纵轴)，将垂直于水平地面向上方向为点云数据空间直角坐标系的Z轴(竖轴)。
[0019]作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第一方面中，所述的对电力线进行识别，采用Kd树聚类方法对电力线进行识别，其具体步骤包括：
[0020]S1，首先配置电力线相关参数，具体包括，电力线相关参数包括架空电力线组与地面间最小垂直距离VR
min
、架空电力线组所包含的电力线的最小线间距离LR
min
，用于电力巡检的无人机与边导线的最小水平距离HR
min
，位于两侧的边导线的间距R
w
。根据无人机所处的巡检环境，对电力线相关参数进行设置。一组架设在空中的电力线构成架空电力线组，架空电力线组中位于最边缘的电力线，称为边导线。
[0021]S2，利用点云数据空间直角坐标系内构建Kd树，遍历激光雷达采集的电网环境点云数据，对于任一电网环境点云数据的坐标(x,y,z)，若z<VR
min
,将该电网环境点云数据识别为非电力线数据，将该数据的状态值置为0；若VR
min
≤z≤H
max
，且y<HR
min
或y>2*HR
min
+R
w
,将该电网环境点云数据识别为非电力线数据，将该数据的状态值置为0。
[0022]对于任一电网环境点云数据,若其满足VR
min
≤z≤H
max
，且HR
min
≤y≤2*HR
min
+R
w
,将该电网环境点云数据视为搜索过程的中心点，设置搜索该中心点的近邻点的数量。然后搜索得到该中心点的近邻点，将其对应数据的状态值设置为1。近邻点即距离该中心点最近的若干个点。将搜索到的最近邻点视为遍历过程中下一次搜索的中心点，如果该点已被识别，则搜索除去该点外的下一个最近邻点。最近邻点为距离该中心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法，其特征在于，包括：利用无人机搭载激光雷达采集的电网环境点云数据，以电塔和电力线作为目标，以低矮植被、地面、建筑作为地面特征点，对目标和地面特征点的点云数据进行分割，对电力线进行识别。2.如权利要求1所述的基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法，其特征在于，所述的对目标和地面特征点的点云数据进行分割，其具体包括：基于最优高程阈值H
T
，构建点云特征选择规则，利用点云特征选择规则实现对地面特征点与目标的分割。3.如权利要求2所述的基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法，其特征在于，所述的最优高程阈值H
T
的获取，其具体包括：获取无人机搭载激光雷达采集的电网环境点云数据中的高程最大值H
max
和高程最小值H
min
，将高程区间[H
min
,H
max
]平均分为N个区间段，d
h
是离散高程宽度，d
h
＝(H
max
‑
H
min
)/N；将所有电网环境点云数据按照其高程，划分为与该N个区间段对应的N个集合，第i个区间段内所有点云数据的集合表示为g
i
，其表示高程区间[H
min
+(i
‑
1)*d
h
,H
min
+i*d
h
)范围内的点云数据集合，其中i∈[1,N]；依次计算每个集合内的点云数据数量，比较各个集合的点云数据数量的大小，获取点云数据数量最大的集合，视其为地面背景点云数据的集合，该集合序号记为ID
max
；地面背景点云数据的集合中的点云数据的最大高程差为T，最优高程阈值H
T
的计算公式为：H
T
＝H
min
+ID
max
*d
h
+T，从而得到最优高程阈值H
T
。4.如权利要求2所述的基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法，其特征在于，所述的基于最优高程阈值H
T
，构建点云特征选择规则，利用点云特征选择规则实现对地面特征点与目标的分割，包括：将高程在最优高程阈值以下的点云，作为地面特征点的点云；将高程在最优高程阈值以上的点云，作为电力线候选点的点云，从而实现对地面特征点与目标的分割。5.如权利要求1所述的基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法，其特征在于，所述的对电力线进行识别，建立点云数据空间直角坐标系，在点云数据空间直角坐标系下对电力线进行识别，将地面上沿电力线巡检方向作为点云数据空间直角坐标系的X轴，将X轴水平旋转90度为点云数据空间直角坐标系的Y轴，将垂直于水平地面向上方向作为点云数据空间直角坐标系的Z轴。6.如权利要求1所述的基于无人机激光雷达探测数据的电力线识别方法，其特征在于，所述的对电力线进行识别，采用Kd树聚类方法对电力线进行识别，其具体步骤包括：S1，首先配置电力线相关参数，具体包括，电力线相关参数包括架空电力线组与地面间最小垂直距离VR...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志男，赵桂芬，张微，陈晓，
申请(专利权)人：北京华宜信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：