一种使用激光雷达对电力线锁线跟踪处理的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种使用激光雷达对电力线锁线跟踪处理的方法和系统，其中，方法包括使用激光雷达实时采集激光点云得到点云数据；使用深度学习模型对激光点云进行分割，得到电力线点和杆塔点；对杆塔点进行聚类，计算生成杆塔点的中心点坐标；使用带有约束条件的RANSAC多线提取算法提取当前线路通道的所有直线，得到所有直线的直线方程；选择目标跟踪直线；判断目标跟踪直线的偏差角度和距离是否小于或等于预设标准偏差阈值；若是，则使用目标跟踪直线预测飞行器的飞行预测位置。本发明专利技术的技术方案能解决现有技术中锁线跟踪不稳定以及传统hough变换效率较低，对内存的占用大，对计算单元的计算能力和计算资源要求较高的问题。元的计算能力和计算资源要求较高的问题。元的计算能力和计算资源要求较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种使用激光雷达对电力线锁线跟踪处理的方法和系统


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种使用激光雷达对电力线锁线跟踪处理的方法和系统。

技术介绍

[0002]空间测距的相关技术，经常需要测量和提取三维空间中的直线。例如地图测绘、无人机侦察以及输电线路测量技术。在现有的输电线路测量中，对于直线的测量和提取，通常是无人机巡检得到大体的输电杆塔的相关图像，然后使用相关的无人机仿线算法提取得到三维空间中的直线数据。
[0003]当前的无人机仿线算法涉及的相关技术大多是采用相机拍摄图像的方案，具体通过对线路拍照，然后采用hough变换算法提取线路方程。上述方案的不足是相机容易受到光照影响以及需要近距离拍摄，否则分辨率不够或者图像不清晰无法识别图像中的线路，此外，图像拍照线路存在遮挡以及场景中背景直线也容易被提取，这些因素使得这种相机拍摄图像的方案不够稳定可靠。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种使用激光雷达对电力线锁线跟踪处理的方法，并利用带有约束条件的RANSAC多线提取算法提取当前线路通道上所有直线的直线方程，旨在解决现有技术中锁线跟踪不稳定以及传统hough变换、最小二乘算法的效率较低，对内存的占用大，对计算单元的计算能力和计算资源要求较高的问题。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种使用激光雷达对电力线锁线跟踪处理的方法，主要步骤包括：
[0006]使用激光雷达实时采集激光点云，得到点云数据；
[0007]使用深度学习模型对所述点云数据包含的激光点云进行分割，得到当前线路通道对应的电力线点和杆塔点；
[0008]对所述当前线路通道中的杆塔点进行聚类，使用聚类后的杆塔点计算生成所述杆塔点的中心点坐标；
[0009]使用带有约束条件的RANSAC多线提取算法，根据所述杆塔点的中心点坐标提取所述当前线路通道的所有直线，得到所述当前线路通道中所有直线的直线方程；
[0010]根据所述当前线路通道中所有直线的直线方程，选择目标跟踪直线；
[0011]判断所述目标跟踪直线的偏差角度和距离是否小于或等于预设标准偏差阈值；
[0012]若判定所述偏差角度和距离小于或等于所述预设标准偏差阈值，则使用所述目标跟踪直线预测飞行器的飞行预测位置。
[0013]优选的，上述对当前线路通道中的杆塔点进行聚类，使用聚类后的杆塔点计算生成杆塔点的中心点坐标的步骤包括：
[0014]提取位于当前线路通道的预定距离范围内杆塔点；
[0015]使用DBSCAN算法对杆塔点进行聚类操作，选取杆塔点数最多的类别；
[0016]使用杆塔点数最多的类别中所有杆塔点坐标求平均计算，得到杆塔点的中心点坐标。
[0017]优选的，上述电力线锁线跟踪处理方法中，使用带有约束条件的RANSAC多线提取算法，根据杆塔点的中心点坐标提取当前线路通道的所有直线的步骤，包括：
[0018]使用RANSAC多线提取算法提取当前线路通道对应的电路线点，得到当前帧直线；
[0019]获取所述当前帧直线的上一帧直线，根据所述上一帧直线的方向对所述当前帧直线进行约束，以判断两帧直线的夹角是否超出预设角度阈值；
[0020]若所述两帧直线的夹角超出所述预设角度阈值，则舍弃当前帧直线并将所述电力线点从所述当前线路通道中移出；
[0021]若所述两帧直线的夹角未超出所述预设角度阈值，则确定所述当前帧直线对应的直线段为有效线段；
[0022]获取最近杆塔点的中心坐标，根据所述最近杆塔点的中心坐标与所述有效线段的位置关系，约束所述有效线段；
[0023]根据所述有效线段与所述当前线路通道的电力线点的距离，约束所述有效线段；
[0024]提取约束后的所述有效线段并重复上述步骤，直至所有直线提取完成。
[0025]优选的，上述电力线锁线跟踪处理方法中，得到当前线路通道对应的电力线点和杆塔点的步骤包括：
[0026]获取飞行器的当前位置和飞行方向；
[0027]选取所述三维空间中、与所述飞行器的当前位置和飞行方向最接近的线路通道；
[0028]从所述点云数据中选取所述当前线路通道对应的电力线点和杆塔点。
[0029]优选的，上述电力线锁线跟踪处理方法中，根据预设投票得分机制，使用当前线路通道中所有直线的直线方程，选择投票得分最高的直线作为目标跟踪直线的步骤，包括：
[0030]使用当前线路通道中所有直线的直线方程，计算得到各直线到偏心坐标的距离；
[0031]根据预设投票机制对各直线到偏心坐标的距离进行投票评分，选取投票得分最高的直线作为目标跟踪直线；
[0032]对目标跟踪直线进行约束，得到目标跟踪直线的直线方程。
[0033]优选的，上述电力线锁线跟踪处理方法中，计算得到各直线到偏心坐标的距离的步骤包括：
[0034]使用线路通道中所有直线的起始坐标，计算线路通道的中心点坐标；
[0035]使用中心点坐标到所有直线的上最近点的点坐标，计算偏心坐标；
[0036]计算各直线到偏心坐标的距离。
[0037]优选的，上述预设投票得分机制对各直线到偏心坐标的距离进行投票评分的步骤，包括：
[0038]将各直线到偏心坐标的三维距离、高度和平均化距离，代入所述预设投票得分机制对应的直线得分公式，得到各直线对应的得分；
[0039]选取得分最高的直线，作为目标跟踪直线。
[0040]优选的，上述电力线锁线跟踪处理方法中，对目标跟踪直线进行约束，得到目标跟踪直线的直线方程的步骤包括：
[0041]使用预设线路优先原则实时选取目标跟踪直线，得到目标跟踪直线对应的多帧直线；
[0042]使用多帧直线中上一帧直线约束当前帧直线得到当前帧直线的直线方程，作为目标跟踪直线的直线方程。
[0043]根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供了一种使用激光雷达对电力线锁线跟踪处理的系统，其特征在于，包括：
[0044]点云获取模块，用于使用激光雷达实时采集激光点云，得到所述点云数据；
[0045]点云分割模块，用于使用深度学习模型对所述点云数据包含的激光点云进行分割，获取当前线路通道对应的电力线点和杆塔点；
[0046]提取聚类模块，用于对所述当前线路通道中的杆塔点进行聚类，使用聚类后的杆塔点计算生成所述杆塔点的中心点坐标；
[0047]直线提取模块，用于使用带有约束条件的RANSAC多线提取算法，根据所述杆塔点的中心点坐标提取所述当前线路通道的所有直线，得到所述当前线路通道中所有直线的直线方程；
[0048]目标跟踪直线选择模块，用于根据所述当前线路通道中所有直线的直线方程，选择目标跟踪直线；
[0049]偏差角度判断模块，用于判断所述目标跟踪直线的偏差角度是否小于或等于预设标准偏差阈值；
[0050]飞行预测模块，用于若判定所述偏差角度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用激光雷达对电力线锁线跟踪处理的方法，其特征在于，包括：使用激光雷达实时采集激光点云，得到点云数据；使用深度学习模型对所述点云数据包含的激光点云进行分割，得到当前线路通道对应的电力线点和杆塔点；对所述当前线路通道中的杆塔点进行聚类，使用聚类后的杆塔点计算生成所述杆塔点的中心点坐标；使用带有约束条件的RANSAC多线提取算法，根据所述杆塔点的中心点坐标提取所述当前线路通道的所有直线，得到所述当前线路通道中所有直线的直线方程；根据预设投票得分机制，使用所述当前线路通道中所有直线的直线方程，选择投票得分最高的直线作为目标跟踪直线；判断所述目标跟踪直线的偏差角度和距离是否小于或等于预设标准偏差阈值；若判定所述偏差角度和距离小于或等于所述预设标准偏差阈值，则使用所述目标跟踪直线预测飞行器的飞行预测位置。2.根据权利要求1所述的电力线锁线跟踪处理的方法，其特征在于，所述对当前线路通道中的杆塔点进行聚类，使用聚类后的杆塔点计算生成所述杆塔点的中心点坐标的步骤，包括：提取位于所述当前线路通道的预定距离范围内的杆塔点；使用DBSCAN算法对所述杆塔点进行聚类操作，选取杆塔点数最多的类别；使用所述杆塔点数最多的类别中所有杆塔点坐标求平均计算，得到所述杆塔点的中心点坐标。3.根据权利要求1或2所述的电力线锁线跟踪处理的方法，其特征在于，所述使用带有约束条件的RANSAC多线提取算法，根据所述杆塔点的中心点坐标提取所述当前线路通道的所有直线的步骤，包括：使用所述RANSAC多线提取算法提取所述当前线路通道对应的电力线点，得到当前帧直线；获取所述当前帧直线的上一帧直线，根据所述上一帧直线的方向对所述当前帧直线进行约束，以判断两帧直线的夹角是否超出预设角度阈值；若所述两帧直线的夹角超出所述预设角度阈值，则舍弃当前帧直线并将所述电力线点从所述当前线路通道中移出；若所述两帧直线的夹角未超出所述预设角度阈值，则确定所述当前帧直线对应的直线段为有效线段；获取最近杆塔点的中心坐标，根据所述最近杆塔点的中心坐标与所述有效线段的位置关系，约束所述有效线段；根据所述有效线段与所述当前线路通道的电力线点的距离，约束所述有效线段；提取约束后的所述有效线段并重复上述步骤，直至所有直线提取完成。4.根据权利要求1所述的电力线锁线跟踪处理的方法，其特征在于，所述得到当前线路通道对应的电力线点和杆塔点的步骤，包括：获取飞行器的当前位置和飞行方向；选取所述三维空间中、与所述飞行器的当前位置和飞行方向最接近的线路通道；
从所述点云数据中选取所述当前线路通道对应的电力线点和杆塔点。5.根据权利要求1或4所述的电力线锁线跟踪处理的方法，其特征在于，所述根据预设投票得分机制，使用当前线路通道中所有直线的直线方程，选择投...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：深圳绿土智新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：