[发明专利]线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法和系统

说明书

本发明涉及电力线检测方法和系统，属于电力检测技术领域，具体是涉及一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法和系统。本发明利用机载激光雷达系统和POS系统采集地表电力线三维点云数据，先对点云数据进行滤波提取地物点，再基于线性体素分割的思想，将点云数据转换为体素，通过检测体素的线性度和杆塔的定位，实现电力线段的提取，从而达到从点云数据中准确提取电力线点云的目的。

【技术领域】

本发明涉及电力线检测方法和系统，属于电力检测技术领域，具体是涉及一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法和系统。

【背景技术】

随着电力需求在今天的生活和工业中急剧增加，对电力线网络进行模型构建和危险监测已变得至关重要。电力线通常长达几十公里，且修建在恶劣的地形环境下，对其进行检测是一项技术难题。目前，电力线网络运营商通常使用搭载有红外摄像机的直升机来监控大部分传输电线；对于110KV或更低电压水准的配电线路及其走廊，则由技术人员沿电力线行走进行人工检查，但上述方法代价昂贵，耗时长，且检测结果往往存在误差。

机载激光雷达(Light Detection And Ranging,简称LiDAR)系统作为一种新型的主动式对地观测系统，高度集成全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)、惯性导航系统(Inertial Navigation System，简称INS)以及激光扫描测距仪等先进设备，不仅能在较短时间内获取海量高精度、高密度的地物表面三维点云，而且LiDAR系统发射的激光束还能够形成多次回波。利用机载LiDAR系统进行电力巡线不仅高效快速，而且克服了传统工程测量电力巡线工作量大、危险性高、效率低下以及直升机电力巡线空间定位精度低的缺点。LiDAR系统扫描获得的有关每个导体的位置信息，塔架的几何形状信息，地形剖面以及所有地物(包括树木、建筑物和其他地物)的位置和形状信息，可用于检测导体的损坏情况、塔架的结构变化情况，寻找对电力线具有潜在危险的树木，从而更好地规划电力线的维护工作。

近年来，随着LiDAR技术的不断发展和普及，越来越多的电力部门或单位采用LiDAR技术来实现电力线巡线业务。现有的针对电力线提取的方法，在大型电力线三维场景的计算量较大，不具备普遍适用性，同时未能充分考虑杆塔与电力线的上下文关系，自动提取的精度难以达到较高的工程应用需求，需要较多的人工干预。因此，一种直接从三维LiDAR点云数据中准确检测电力线点云的方法对电力巡线工作具有重要的现实意义。

【发明内容】

有鉴于此，为克服现有技术的不足，针对现有技术先进行点云自动分类再进行人工编辑电力线点云过程存在的处理流程复杂、耗时长等问题，本发明提供一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法和系统，该方法和系统能够快速实现电力线点云数据自动准确提取的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法，包括：

地物点云提取步骤，从飞行平台采集获取的三维点云数据中分离出地面点云，从而获得地物点云数据；

线性体素分割步骤，基于线性体素分割构建线性段图模型；

候选线段提取步骤，采用马尔可夫随机场模型提取电力线候选线性段；

电力线点云检测步骤，基于杆塔和电力线的上下文关系定位电力线性段，并通过电力线点云和电力线段的距离阈值提取电力线点云。

优选的，上述的一种线性体素分割的激光雷达点云数据电力线检测方法，所述地物点云提取步骤中，所述地物点云的获取包括：

三角网构建子步骤，对点云数据构建格网索引，针对格网中的每个分块，取其最低点为初始地面种子点；基于初始地面点构建初始三角网TIN；

点云遍历子步骤，遍历剩余点云，将相对地面高度和地形角满足预设条件的余下点云加入到三角网中。