一种无人机载激光雷达的线路通道自适应分割方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种无人机载激光雷达的线路通道自适应分割方法和系统，其中，自适应分割方法包括：实时解算激光雷达的点云数据，提取得到多条电力线点云；分别拟合每条电力线点云对应的电力线直线方程；使用电力线直线方程计算得到多条电力线直线，根据平行线聚类算法将相互平行的电力线直线聚类到同一电力线分组；将同一电力线分组分割为多个线路集合；计算电力线直线的最小线间距，根据最小线间距与线路集合的通道平均线间距，将剩余电力线直线分割至线路集合中；当所有电力线直线分割完毕时，将相同线路集合的所有电力线直线聚合至同一线路通道。本发明专利技术的技术方案能解决现有技术难以自动识别所有线路通道，难以按照用户意图自动仿线飞行的问题。自动仿线飞行的问题。自动仿线飞行的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机载激光雷达的线路通道自适应分割方法和系统


[0001]本专利技术涉及激光雷达
，尤其涉及一种无人机载激光雷达的线路通道自适应分割方法和系统。

技术介绍

[0002]电力线自动巡检领域广泛使用激光雷达进行作业。通过激光雷达获取电力线的点云数据，达到巡检目的。其中，利用无人机搭载激光雷达进行电力线自动巡检能够有效降低工作强度，提高智能化程度，并有利于线路航带稳定巡检。
[0003]在无人机的仿线飞行过程中，不可避免会遇到无人机下方或前方预定距离范围内存在多个线路通道的情况。为了从多个线路通道中选择合适的线路通道进行仿线飞行，需要提前正确识别所有线路通道，才能按照用户意图进行自动仿线飞行。尤其在一些场景中存在较多的平行线路，甚至同时出现主网和配网平行的情况，这导致无人机在自动飞行时存在较大的不确定性。最终导致跟踪错误的通道或者偏离实际需要飞行的通道区域，影响作业采集。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种无人机载激光雷达的线路通道自适应分割方案，旨在解决现有技术中存在多个线路通道，无人机自动飞行时存在较大不确定性，导致跟踪错误或偏离通道区域，影响无人机采集作业的问题。
[0005]为解决上述问题，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种无人机载激光雷达的线路通道自适应分割方法，包括：
[0006]在无人机飞行过程中，实时解算激光雷达采集的点云数据，提取得到多条电力线点云；
[0007]根据预定线路拟合算法，分别拟合多条电力线点云中每条电力线点云对应的电力线直线方程；
[0008]使用电力线直线方程选取任一电力线直线作为参考直线，使用参考直线对其他电力线直线进行方向校正，根据平行线聚类算法将相互平行的电力线直线聚类到同一电力线分组；
[0009]根据电力线直线的分割线路间距，将同一电力线分组分割为多个线路集合；
[0010]针对多个线路集合中每一线路集合，计算同一电力线分组中剩余电力线直线与线路集合的最小线间距，根据最小线间距与线路集合的通道平均线间距的大小关系，将剩余电力线直线分割至线路集合中；
[0011]当同一电力线分组中所有电力线直线分割完毕时，将相同线路集合的所有电力线直线聚合至同一线路通道。
[0012]优选的，上述线路通道自适应分割方法中，实时解算激光雷达采集的点云数据，提取得到多条电力线点云的步骤包括：
[0013]使用激光雷达采集目标电力线区域的点云数据；
[0014]根据激光雷达坐标系与世界坐标系的关系解算点云数据，得到世界坐标系下的点云数据；
[0015]根据预定点云特征提取算法，从世界坐标系下的点云数据中提取得到多条电力线点云。
[0016]优选的，上述线路通道自适应分割方法中，根据预定线路拟合算法，分别拟合多条电力线点云中每条电力线点云对应的电力线直线方程的步骤包括：
[0017]使用RANSAC算法选取每条电力线点云中任意两个激光点的坐标；
[0018]使用任意两个激光点的坐标计算得到电力线点云的拟合中心线；
[0019]根据直线距离计算公式，分别得到电力线点云中其他激光点到拟合中心线的距离；
[0020]统计其他激光点到拟合中心线的距离小于或等于预定最短距离值的点数；
[0021]重新选取任意两个激光点的坐标计算电力线点云的拟合中心线，直至其他激光点到拟合中心线的距离小于或等于预定最短距离值的点数最多时，将重新计算的拟合中心线作为电力线点云对应的电力线直线方程。
[0022]优选的，上述线路通道自适应分割方法中，使用电力线直线方程选取任一电力线直线作为参考直线，使用参考直线对七天电力线直线进行方向校正，根据平行线聚类算法将相互平行的电力线直线聚类到同一电力线分组的步骤包括：
[0023]使用电力线直线方程计算得到电力线点云对应的电力线直线；
[0024]从所有电力线直线中选取任一电力线直线作为电力线分组的参考直线，分别计算所有电力线直线中其他电力线直线与参考直线的电力线夹角；
[0025]判断其他电力线直线与参考直线的电力线夹角是否小于或等于预定夹角阈值；
[0026]若电力线夹角小于或等于预定夹角阈值，则确定其他电力线直线与参考直线平行，将其他电力线直线添加至参考直线所在的电力线分组中；
[0027]若电力线夹角大于预定夹角阈值，则从电力线夹角大于预定夹角阈值的所有电力线直线中选取任一电力线直线作为参考直线，重复判断其他电力线与参考直线的电力线夹角是否小于或等于预定夹角阈值的步骤，直至将所有相互平行的电力线直线聚类至同一电力线分组。
[0028]优选的，上述线路通道自适应分割方法，在根据平行线聚类算法将相互平行的电力线直线聚类到同一电力线分组的步骤之后还包括：根据同一电力线分组中电力线直线之间距离，对同一电力线分组中重复或分裂的电力线直线进行去重；该根据同一电力线分组中电力线直线之间距离，对同一电力线分组中重复或分裂的电力线直线进行去重的步骤，包括：
[0029]选取同一电力线分组中任一电力线直线作为容器的参考直线，计算同一电力线分组中所有其他电力线直线与参考直线的间距；
[0030]分别判断每一其他电力线直线与参考直线的间距是否小于或等于预定直线距离；
[0031]若间距小于或等于预定直线距离，则确定其他电力直线为与参考直线重复或分裂的电力线直线，将其他电力线直线添加至参考直线对应容器中；
[0032]若间距大于预定直线距离，则从间距大于预定直线距离的所有电力线直线中选取
任一电力线直线作为容器的参考直线，重复判断其他电力线直线与参考直线的间距是否小于或等于预定直线距离的步骤，直至同一电力线分组中所有电力线直线添加至对应参考直线的容器中，其中，每一参考直线对应有唯一的容器；
[0033]遍历所有容器中的电力线直线，分别从每一容器中选取高度最高的电力线直线进行合并，得到去重后的同一电力线分组。
[0034]优选的，上述线路通道自适应分割方法，在根据平行线聚类算法将相互平行的电力线直线聚类到同一电力线分组的步骤之后还包括：
[0035]根据电力线直线的分割线路间距，判断同一电力线分组是否存在多个线路通道；
[0036]若同一电力线分组存在多个线路通道，则执行根据电力线直线的分割线路间距，将同一电力线分组分割为多个线路集合的步骤；
[0037]若同一电力线分组内不存在多个线路通道，则将同一电力线分组中所有电力线直线聚合至同一线路通道中。
[0038]优选的，上述线路通道自适应分割方法中，针对多个线路集合中每一线路集合，计算同一电力线分组中剩余电力线直线与线路集合的最小线间距，根据最小线间距与线路集合的通道平均线间距的大小关系，将剩余电力线直线分割至线路集合中的步骤，包括：
[0039]从电力线分组中选取一电力线直线添加至当前分割的线路集合中；
[0040]分别计算同一电力线分组中、每一剩余电力线直线与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机载激光雷达的线路通道自适应分割方法，其特征在于，包括：在无人机飞行过程中，实时解算激光雷达采集的点云数据，提取得到多条电力线点云；根据预定线路拟合算法，分别拟合所述多条电力线点云中每条电力线点云对应的电力线直线方程；使用所述电力线直线方程选取任一电力线直线作为参考直线，使用所述参考直线对其他电力线直线进行方向校正，根据平行线聚类算法将相互平行的电力线直线聚类到同一电力线分组；根据电力线直线的分割线路间距，将所述同一电力线分组分割为多个线路集合；针对所述多个线路集合中每一线路集合，计算所述同一电力线分组中剩余电力线直线与所述线路集合的最小线间距，根据所述最小线间距与所述线路集合的通道平均线间距的大小关系，将所述剩余电力线直线分割至所述线路集合中；当所述同一电力线分组中所有电力线直线分割完毕时，将相同线路集合的所有电力线直线聚合至同一线路通道。2.根据权利要求1所述的线路通道自适应分割方法，其特征在于，所述实时解算激光雷达采集的点云数据，提取得到多条电力线点云的步骤，包括：使用所述激光雷达采集目标电力线区域的点云数据；根据激光雷达坐标系与世界坐标系的关系解算所述点云数据，得到世界坐标系下的点云数据；根据预定点云特征提取算法，从所述世界坐标系下的点云数据中提取得到多条电力线点云。3.根据权利要求1所述的线路通道自适应分割方法，其特征在于，所述根据预定线路拟合算法，分别拟合所述多条电力线点云中每条电力线点云对应的电力线直线方程的步骤，包括：使用RANSAC算法选取每条电力线点云中任意两个激光点的坐标；使用所述任意两个激光点的坐标计算得到所述电力线点云的拟合中心线；根据直线距离计算公式，分别得到所述电力线点云中其他激光点到所述拟合中心线的距离；统计所述其他激光点到所述拟合中心线的距离小于或等于预定最短距离值的点数；重新选取任意两个激光点的坐标计算所述电力线点云的拟合中心线，直至所述其他激光点到所述拟合中心线的距离小于或等于预定最短距离值的点数最多时，将重新计算的所述拟合中心线作为所述电力线点云对应的电力线直线方程。4.根据权利要求1所述的线路通道自适应分割方法，其特征在于，所述使用所述电力线直线方程选取任一电力线直线作为参考直线，使用所述参考直线对其他电力线直线进行方向校正，根据平行线聚类算法将相互平行的电力线直线聚类到同一电力线分组的步骤，包括：使用电力线直线方程计算得到电力线点云对应的电力线直线；从所有电力线直线中选取任一电力线直线作为电力线分组的参考直线，分别计算所述所有电力线直线中其他电力线直线与所述参考直线的电力线夹角；判断所述其他电力线直线与所述参考直线的电力线夹角是否小于或等于预定夹角阈
值；若所述电力线夹角小于或等于预定夹角阈值，则确定所述其他电力线直线与所述参考直线平行，将所述其他电力线直线添加至所述参考直线所在的电力线分组中；若所述电力线夹角大于预定夹角阈值，则从所述电力线夹角大于所述预定夹角阈值的所有电力线直线中选取任一电力线直线作为参考直线，重复判断所述其他电力线与所述参考直线的电力线夹角是否小于或等于预定夹角阈值的步骤，直至将所有相互平行的电力线直线聚类至同一电力线分组。5.根据权利要求1所述的线路通道自适应分割方法，其特征在于，所述根据平行线聚类算法将相互平行的电力线直线聚类到同一电力线分组的步骤之后，所述方法还包括根据所述同一电力线分组中电力线直线之间距离，对所述同一电力线分组中重复或分裂的电力线直线进行去重；所述根据所述同一电力线分组中电力线直线之间距离，对所述同一电力线分组中重复或分裂的电力线直线进行去重的步骤，包括：选取所述同一电力线分组中任一电力线直线作为容器的参考直线，计算所述同一电力线分组中所有其他电力线直线与所述参考直线的间距；分别判断每一所述其他电力线直线与所述参考直线的间距是否小于或等于预定直线距离；若所述间距小于或等于预定直线距离，则确定所述其他电力直线为与所述参考直线重复或分裂的电力线直线，将所述其他电力线直线添加至所述参考直线对应容器中；若所述间距大于所述预定直线距离，则从所述间距大于所述预定直线距离的所有电力线直线中选取任一电力线直线作为容器的参考直线，重复判断所述其他电力线直线与所述参考直线的间距是否小于或等于预定直线距离的步骤，直至所述所述同一电力线分组中所有电力线直线添加至对应参考直线的容器中，其中，每一参...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，李志波，郭彦明，吴芳芳，孙喜亮，张衡，陈琳海，高上，徐光彩，
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：