[发明专利]基于三维空间的激光扫描电力线点云的提取方法及装置

说明书

一种基于三维空间的激光扫描电力线点云的提取方法，包括：根据电力线走廊点云在水平面内划分格网，得到包含有激光点云的网格，在网格的高程方向上将电力线点云分层，得到多个点云层，将存在电力线点云的相邻层合并为一层，得到点云合并层；自上而下选择与电力线实际层数一致的层数，得到单层点云在高程方向上的高程平均值，挑选出电力线候选层；将电力线候选层聚类，得到独立类元；从独立类元中提取线状类元后，再从中提取电力线类元。本发明还提供了一种对应的装置，提取效果不受地面点云完整性的制约，涉及的参数少，无需数据滤波，提取精度不受地形的影响，实现了多个杆塔间电力线点云自动提取，具有自动化水平与提取精度都很高的优点。

技术领域

本发明涉及电力线的提取领域，尤其涉及一种基于三维激光扫描电力线点云的提取方法及装置。

背景技术

机载激光扫描(light detection and ranging，LiDAR)技术作为近年来一种快速发展的对地观测新技术，其提供了一种能够快速、高精度、实时地获取空间三维信息的技术手段，可以解决传统航空摄影测量无法进行电力线测量的难题，快速获取高精度的电力线点云数据，提高电力线巡线效率，减少投入成本。随着LiDAR技术的不断发展，采用LiDAR技术进行电力巡线的作法将会越来越普遍。

目前，基于LiDAR的电力线信息获取方法主要有两种，一种是先对点云数据进行滤波，然后基于迭代霍夫(Hough)变换的方法提取线状地物，进而获得电力线点云。这种方法数据处理过程复杂，需要先对走廊区域进行滤波处理，然后排除其余非电力线地物，最后进行电力线提取，处理过程中需要设置的参数比较多；另一种是基于机器学习分类的方法，综合利用点云的三维特征、回波强度、回波次数，对激光点云进行分类处理，提取电力线点云，但这种方法耗时太长，特征参数众多，难以找到一个适用于所有区域的模型。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于三维空间的激光扫描电力线点云的提取方法及装置，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种基于三维空间的激光扫描电力线点云的提取方法，包括：

根据电力线走廊数据在水平面内划分格网，得到至少一个包含有激光点云的网格，在各网格的高程方向上将电力线点云分层，得到多个点云层，将存在点云的两两相邻的层合并为一层，得到点云合并层；

在高程方向自上而下选择与电力线实际层数一致的层数，确定单层点云在高程方向上的高程平均值，并挑选出电力线候选层；

将所述电力线候选层进行聚类，确定多个独立类元；以及

从所述独立类元中提取线状类元，再从线状类元中提取电力线类元。

在本发明的一些实施例中，确定每个网格高程方向上的高程最大值z_max与高程最小值z_min，在高程方向上划分得到Num个点云层：

其中，是一个向上取整函数，Num为正整数，z_max与z_min分别为正数，且z_max≥z_min。

在本发明的一些实施例中，所述多个点云层中，相邻点云层的间距d与每相电力线点云间的垂直距离Δh关系为其中，d与Δh分别为正数。

在本发明的一些实施例中，若各点云合并层中的点云高程平均值小于预设值h，则将该点云合并层作为电力线候选层，若该高程平均值大于等于h，则该点云合并层不属于电力线候选层，h的公式为：