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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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