2022112154541一种基于点云的输电线杆塔类型识别方法及系统.pdf 立即下载
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2022112154541一种基于点云的输电线杆塔类型识别方法及系统.pdf

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(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN115578654A
(43)申请公布日2023.01.06
(21)申请号202211215454.1
(22)申请日2022.09.30
(71)申请人武汉大学
地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山
街道八一路299号
(72)发明人艾明耀黄诗曼胡庆武柳天成
李加元赵鹏程
(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务
所(特殊普通合伙)42222
专利代理师严彦
(51)Int.Cl.
G06V20/17(2022.01)
G06V20/64(2022.01)
G06V10/44(2022.01)


权利要求书3页说明书6页附图1页
(54)发明名称
一种基于点云的输电线杆塔类型识别方法
及系统
(57)摘要
本发明提供一种基于点云的输电线杆塔类
型识别方法,包括杆塔类型数据集制作,将标准
的杆塔模型转换成高度宽度一致的图像文件,建
立标准杆塔字符库;输电杆塔点云提取,剔除无
人机实测点云中包含的杂点及电线点云,提取电
力杆塔点云;杆塔对称轴面计算,通过统计各角
度方向上点数,计算杆塔实测点云的对称轴面;
杆塔点云重投影,利用坐标变换的方式将杆塔实
测点云投影至杆塔对称轴面;杆塔类型识别,采
用模板匹配方法判断杆塔类型。本发明提高了输
电线路点云数据处理自动化水平,解决了目视判
别耗费大量人力物力的问题,为后续的杆塔自动
建模、杆塔形变检测提供数据基础。
CN115578654A
CN115578654A权利要求书1/3页

1.一种基于点云的输电线杆塔类型识别方法,其特征在于:包括以下步骤,
步骤1,杆塔类型数据集制作,包括将标准的杆塔模型转换成高度宽度一致的图像文
件,建立标准杆塔字符库;
步骤2,输电杆塔点云提取,包括剔除无人机实测点云中包含的杂点及电线点云,提取
电力杆塔点云;
步骤3,杆塔对称轴面计算,包括通过统计各角度方向上点数,计算杆塔实测点云的对
称轴面;
步骤4,杆塔点云重投影,包括利用坐标变换的方式将杆塔实测点云投影至杆塔对称轴
面;
步骤5,杆塔类型识别,包括采用模板匹配方法判断杆塔类型。
2.根据权利要求1所述基于点云的输电线杆塔类型识别方法,其特征在于:步骤2的实
现方式包括以下子步骤,
步骤2.1,采用无人机激光雷达或倾斜测量技术获取杆塔场景的三维点云;
步骤2.2,去除杂点数据,得到包含电塔、线地面以及周围植被的力巡数据;
步骤2.3,格网化点云,包括沿竖直方向将点云投影到水平XY坐标系中,并格网划分,判
断每个点云所属格网位置,实现点云有序化;
步骤2.4,输电杆塔格网区域提取,包括在每个分割出来的格网中计算局部高程最大
值、最小值以及局部高差,结合输电杆塔具有大高差的特征,设置高差阈值剔除包含地面、
低矮植被等非输电杆塔点云的格网区域;根据杆塔点云在高程分布上的连续性特点,剔除
输电线所在区域;结合局部极高值特征,以杆塔最大高程值为标准,快速滤除高大树林区
域,最终得到输电杆塔格网区域;
步骤2.5,杆塔点云提取,包括以杆塔塔顶部分的点云局部高程最大值点为中心,向周
围提取比格网稍大范围内所有高程下的点云,并计算格网内高程最小值作为地面高程,设
置为阈值去除地面点和塔脚点云,提取杆塔塔头和塔身点云。
3.根据权利要求2所述基于点云的输电线杆塔类型识别方法,其特征在于:步骤3的实
现方式包括以下子步骤,

步骤3.1,将分割后的杆塔点云投影至XOY平面,获取杆塔平面位置中心点(x0,y0),即杆
塔点云局部高程最大值点;

步骤3.2,以杆塔位置中心点为原点,设置步长θstep和区间α,记n为区间数,统计各角度

方向n·θstep上点数,数量最大的方向α0作为对称轴,沿Z轴拉升做为对称轴面。
4.根据权利要求3所述基于点云的输电线杆塔类型识别方法,其特征在于:步骤4的实
现方式包括以下子步骤,

步骤4.1,计算杆塔中心点P(x0,y0,z0),其中z0=(hmax+hmin)/2,将点P作为三维空间坐标
的新原点,坐标转换计算公式为:


其中,x0、y0、z0为转换前中心点坐标,x′、y′、z′为转换后中心点坐标;
步骤4.2,三维坐标旋转,包括通过空间坐标旋转,将步骤4.1中平移后的空间坐标系旋

2
CN115578654A权利要求书2/3页
转为以P为原点,对称轴面为XOY平面的空间坐标系,且Y轴重新映射到原来Z+轴位置,其中

对称轴面在原空间坐标系下的方程为y′=tanα0·x′,坐标转换公式为:


其中,x′、y′、z′为转换前中心点坐标,x″、y″、z″为转换后中心点坐标,α0为对称轴角度;
步骤4.3,投影映射,通过投影将步骤4.2中转换后的三维空间坐标映射到XOY平面上,
坐标转换公式
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