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

(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