一种架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法技术

本发明专利技术公开了一种架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，包括：步骤1、数据采集：在架空输电线路交叉跨越段安装三维激光雷达设备和可见光相机，实时获取交叉跨越段的点云数据和影像数据；步骤2、数据预处理：对采集的二维影像数据和三维点云数据分别进行预处理去除点云噪声；步骤3、二三维数据融合：将二维影像数据和三维点云数据进行融合，在统一的坐标系统下，把影像的纹理信息赋给点云，使其点云信息从四维增加到七维步骤4、交叉跨越目标识别；步骤5、交叉跨越净空距离量测。以解决现有技术交叉跨越净空量测方式实时性不足的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法


[0001]本专利技术涉及一种架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，属于电力


技术介绍

[0002]架空输电线路交叉跨越段的安全性与弧垂具有相关性，由于输电线路长期暴露在野外，线路弧垂易受温度、湿度、风速以及自然灾害等因素影响，弧度增大会造成交叉跨越净空距离缩小，从而引起架空线相间电磁互相干扰，甚至出现闪络等现象，从而对电网安全及公共设施的安全产生不良影响。当前，通常采用经纬仪、全站仪、超声波测距仪、激光测距仪等技术，按照一定的巡检周期进行交叉跨越净空距离测量，但是只能反映测量时的安全距离状况，无法反映该巡检周期内实时的安全距离状况。因此，需要提供一种架空输电线路通道交叉跨越实时监测的方法，实现交叉跨越段净空距离的实时测量，确保交叉跨越段的安全性。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，以克服现有技术的不足。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，包括：
[0005]步骤1、数据采集：在架空输电线路交叉跨越段安装三维激光雷达设备和可见光相机，实时获取交叉跨越段的点云数据和影像数据；
[0006]步骤2、数据预处理：对采集的二维影像数据和三维点云数据分别进行预处理去除点云噪声；
[0007]步骤3、二三维数据融合：将二维影像数据和三维点云数据进行融合，在统一的坐标系统下，把影像的纹理信息赋给点云，使其点云信息从四维(X,Y,Z,I)增加到七维(X,Y,Z,I,R,G,B)；
[0008]步骤4、交叉跨越目标识别；
[0009]步骤5、交叉跨越净空距离量测；
[0010]其中，X和Y表示平面坐标，Z表示高程，I表示激光反射强度信息，R表示红色通道，G表示绿色通道，B表示蓝色通道。
[0011]具体地，所述数据预处理中，所述二维影像预处理是通过影像到影像的线性或是非线性变换进行处理；所述三维点云数据预处理是通过滤波算法进行处理。
[0012]具体地，所述数据预处理具体包括以下步骤：
[0013]步骤2.1、二维影像数据预处理：首先采用窗口遍历的形式对待处理影像中的各像素点进行处理；
[0014]步骤2.2、三维点云数据预处理：采用小波分析进行去噪处理，通过小波变换。
[0015]具体地，所述二维影像数据预处理的具体方法为：
[0016]设待处理影像中任意像素点A的像素坐标为(x，y)，采用的遍历窗口像素大小为m*n,对当前像素点A的灰度值进行中值滤波，即以当前像素点作为窗口中心，对像素点A的m*n邻域内所有像素点的灰度值求平均，作为像素点A的灰度值。
[0017]具体地，所述二三维数据融合的方法具体为：
[0018]首先将点云与影像数据投影到统一的平面坐标系统下，通过构建仿射变换模型，基于特征信息建立对应关系，实现点云与影像数据之间的粗配准，对配准后的点云进行光谱信息融合处理；然后利用ICP算法实现影像与三维点云之间的配准；最后将影像光谱信息融合到点云的每个三维点坐标上，实现点云与影像数据的像素级融合。
[0019]优选地，所述基于特征信息建立对应关系为基于点、线和面信息建立对应关系。
[0020]具体地，所述交叉跨越目标识别的方法具体为：
[0021]首先提取光谱特征，利用影像的地物光谱信息、激光反射强度以及波段之间的组合与运算产生的新的特征变量，作为反映地物差异的特征参数；然后提取几何特征，对邻域点集的三维坐标进行主成分变换，进行归一化处理，得到领域点的空间分布特征；通过不断调整空间分析尺度的大小，分别计算对应分析尺度下的几何特征参数值，可得到一个特征向量，构建特征子集，利用随机森林算法识别交叉跨越段的地物目标，并提取导线点集和交跨物点，构建导线点集P
i
(x,y,z)和交跨物点集N
i
(x,y,z)。
[0022]具体地，所述交叉跨越净空距离量测的方法具体为：
[0023]根据提取的导线点集P
i
(x,y,z)和交跨物点集N
i
(x,y,z)，循序遍历计算导线点和交跨物点的空间距离D
i
，然后提取距离D
i
的最小值D
min
,即为导线与交跨物的最小净空距离。
[0024]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术通过在架空输电线路交叉跨越段安装实时监测设备，获取交叉跨越段的二维影像数据和三维点云数据，然后对获取的数据进行预处理，去除噪声的影响，将二三维数据进行融合，充分利用二维影像数据丰富的色彩信息与纹理信息以及三维点云数据精确的三维空间位置信息，基于二三维数据的融合，提取交叉跨越目标，并利用迭代搜索方式计算交叉跨越净空距离，解决了现有交叉跨越净空量测方式实时性不足的问题，可以有效避免因弧垂过大、线路与被跨越物安全净距不足导致的线路跳闸等事故的发生，从而提高电力传输的安全性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0026]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细说明。
[0027]实施实例1：参考图1，本实施例采用了一种架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，包括：
[0028]步骤1、数据采集：在架空输电线路交叉跨越段安装三维激光雷达设备和可见光相机，用于实时获取交叉跨越段的点云数据和影像数据；因为激光点云能够快速还原通道三维场景，并实现空间距离的量测，而影像能够快速识别目标，将两者结合应用于交叉跨越实时动态监测。
[0029]步骤2、数据预处理：对采集的二维影像数据和三维点云数据分别进行预处理，其中二维影像预处理是通过影像到影像的线性或是非线性变换，对拍摄的原影像进行去噪、增强对比度的效果；三维点云数据预处理是通过滤波算法去除点云噪声数据。
[0030]步骤2.1、二维影像数据预处理：首先采用窗口遍历的形式对待处理影像中的各像素点进行处理。设待处理影像中任意像素点A的像素坐标为(x，y)，采用的遍历窗口像素大小为m*n,对当前像素点A的灰度值进行中值滤波，即以当前像素点作为窗口中心，对像素点A的m*n邻域内所有像素点的灰度值求平均，作为像素点A的灰度值。通过滤波处理后的影像，能有效减少影像噪声对影像有效信息的干扰；滤除噪声干扰后，采用基于对数的影像增强方法进行影像增强处理，以影像各像素点灰度值作为对数中的真数。利用灰度值对数化的方式，将整体影像的灰度信息变换至一个合适的区间，从而有效降低了高灰度部分的影像信息，增强了低灰度部分的影像信息，进而显示影像中的更多细节。
[0031]步骤2.2、三维点云数据预处理：由于通道环境复杂，采集的三维激光点云数据总存在噪声，降低了点云数据的质量。采用小波分析进行去噪处理，小波分析是一种时频分析，因此可以同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，其特征在于，包括：步骤1、数据采集：在架空输电线路交叉跨越段安装三维激光雷达设备和可见光相机，实时获取交叉跨越段的点云数据和影像数据；步骤2、数据预处理：对采集的二维影像数据和三维点云数据分别进行预处理去除点云噪声；步骤3、二三维数据融合：将二维影像数据和三维点云数据进行融合，在统一的坐标系统下，把影像的纹理信息赋给点云，使其点云信息从四维(X,Y,Z,I)增加到七维(X,Y,Z,I,R,G,B)；步骤4、交叉跨越目标识别；步骤5、交叉跨越净空距离量测；其中，X和Y表示平面坐标，Z表示高程，I表示激光反射强度信息，R表示红色通道，G表示绿色通道，B表示蓝色通道。2.根据权利要求1所述的架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，其特征在于，所述数据预处理中，所述二维影像预处理是通过影像到影像的线性或是非线性变换进行处理；所述三维点云数据预处理是通过滤波算法进行处理。3.根据权利要求2所述的架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，其特征在于，所述数据预处理具体包括以下步骤：步骤2.1、二维影像数据预处理：首先采用窗口遍历的形式对待处理影像中的各像素点进行处理；步骤2.2、三维点云数据预处理：采用小波分析进行去噪处理，通过小波变换。4.根据权利要求3所述的架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，其特征在于，所述二维影像数据预处理的具体方法为：设待处理影像中任意像素点A的像素坐标为(x，y)，采用的遍历窗口像素大小为m*n,对当前像素点A的灰度值进行中值滤波，即以当前像素点作为窗口中心，对像素点A的m*n邻域内所有像素点的灰度值求平均，作为像素点A的灰度值。5.根据权利要求2所述的架空输电线路通道交叉跨越实时动态监测方法，其特征在于，所述二三维数据融合的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：时磊，余永瑞，蒋畅，刘博迪，冉志红，欧进永，冯文斌，杨恒，陈凤翔，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：