一種基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統及方法技術方案

本發明專利技術提供了一種基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統及方法，包括：提供一無人機采集系統，基于無人機在飛行過程中捕獲點云軌跡，并根據多個點云軌跡構建輸電塔及線路的沿線點云地圖，同時無人機在飛行過程中采集視頻數據；對無人機拍攝的線路圖像進行二值處理后，并根據二值化后的圖像來判斷線路是否有損耗；對獲取的點云數據進行預處理，分別得到地面激光點云、植被激光點云和輸電線路激光點云數據；基于剖面進行輸電塔位優化，根據輸電塔位坐標數據、輸電塔基斷面數據對線路指標進行統計分析；通過將無人機搭載系統采集的點云數據和視頻數據進行處理，生成準的DOM、DEM，結合分類后的點云，用于實現輸電塔及線路的三維建模。

A System and Method of Transmission Tower and Line Detection Based on Point Cloud Data

The invention provides a system and method for detecting transmission towers and lines based on point cloud data, including: providing an UAV acquisition system, capturing point cloud trajectories during flight based on UAV, constructing point cloud maps along transmission towers and lines according to multiple point cloud trajectories, and collecting video data during flight by UAV; The image is processed by binary value, and the loss of transmission line is judged according to the binary image; the acquired point cloud data are preprocessed to obtain the ground laser point cloud, vegetation laser point cloud and transmission line laser point cloud data, respectively; the transmission tower position is optimized based on the section, and the line index is analyzed according to transmission tower coordinate data and transmission tower base section data. By processing point cloud data and video data collected by UAV's onboard system, accurate DOM and DEM are generated, which are combined with the classified point cloud to realize the three-dimensional modeling of transmission tower and line.

【技術實現步驟摘要】
一種基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統及方法
本專利技術涉及測繪領域，尤其涉及一種基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統及方法。
技術介紹
近年來，隨著中國經濟建設的高速發展，用電需求急劇增長，對電網建設的需求亦日益強烈。與此同時，面對已建成的龐大電力網絡，如何有效地對其進行管理，以保證電網的正常運行，確保電力的安全輸送，亦顯得更加重要。一次停電事故不但給電網經營企業的經濟效益帶來巨額損失，而且對用電企業甚至整個社會都將造成嚴重影響。傳統的線路管理、優化以及電力巡線多采用人工測繪方式或者航空攝影測量方式，有以下三大弊端：1、數據不直觀、精度低、再利用程度不高；2、作業強度大、作業周期長；3、地形復雜地區難以開展工作。此外，現有的無人機巡檢技術只是使用單架無人機搭載任務載荷執行任務，同時也只是通過無人機來進行遠程攝像，技術人員根據無人機返回的錄像來觀察電力線路中是否有異常。
技術實現思路
本專利技術提供了一種基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，包括：無人機采集系統，所述無人機采集系統為搭載AS-100激光Lidar系統的無人機，基于無人機在飛行過程中捕獲點云軌跡，并根據多個點云軌跡構建輸電塔及線路的沿線點云地圖，同時無人機在飛行過程中采集視頻數據；線路災害檢測裝置，對無人機拍攝的線路圖像進行二值處理后，并根據二值化后的圖像來判斷線路是否有損耗；點云預處理裝置，對獲取的點云數據進行預處理，分別得到地面激光點云、植被激光點云和輸電線路激光點云數據；統計分析模塊，基于剖面進行輸電塔位優化，根據輸電塔位坐標數據、輸電塔基斷面數據對線路指標進行統計分析；三維建模模塊，通過將無人機搭載系統采集的點云數據和視頻數據進行處理，生成準的DOM、DEM，結合分類后的點云，用于實現輸電塔及線路的三維建模。上述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其中，無人機采集系統構建點云地圖的步驟包括：選取兩條點云軌跡，度量兩條點云軌跡之間的相似性；根據所述相似性將兩條點云軌跡合并；繼續選取其他點云軌跡依次進行合并，構建點云地圖。上述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其中，所述度量兩條點云軌跡之間的相似性包括：在所述點云軌跡上定位轉彎點；根據所述轉彎點將每條所述點云軌跡劃分為多條點云軌跡線段；檢測所述兩條點云軌跡中是否包括公共軌跡線段；根據所述公共軌跡線段度量兩條點云軌跡之間的相似性。上述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其中，所述系統還包括后續管理模塊，用于完成輸電塔及線路的三維建模后，輔以線路設施設備參數錄入，實現線路資產管理。上述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其中，點云預處理裝置進行預處理的步驟還包括：將采集的點云數據進行去噪、平滑預處理；然后提取點云數據的邊界點并進行點云數據精簡。同時本專利技術還提供了一種基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的方法，包括如下步驟：提供一無人機采集系統，所述無人機采集系統為搭載AS-100激光Lidar系統的無人機，基于無人機在飛行過程中捕獲點云軌跡，并根據多個點云軌跡構建輸電塔及線路的沿線點云地圖，同時無人機在飛行過程中采集視頻數據；對無人機拍攝的線路圖像進行二值處理后，并根據二值化后的圖像來判斷線路是否有損耗；對獲取的點云數據進行預處理，分別得到地面激光點云、植被激光點云和輸電線路激光點云數據；基于剖面進行輸電塔位優化，根據輸電塔位坐標數據、輸電塔基斷面數據對線路指標進行統計分析；通過將無人機搭載系統采集的點云數據和視頻數據進行處理，生成準的DOM、DEM，結合分類后的點云，用于實現輸電塔及線路的三維建模。上述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的方法，其中，無人機采集系統構建點云地圖的步驟包括：選取兩條點云軌跡，度量兩條點云軌跡之間的相似性；根據所述相似性將兩條點云軌跡合并；繼續選取其他點云軌跡依次進行合并，構建點云地圖。上述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的方法，其中，所述度量兩條點云軌跡之間的相似性包括：在所述點云軌跡上定位轉彎點；根據所述轉彎點將每條所述點云軌跡劃分為多條點云軌跡線段；檢測所述兩條點云軌跡中是否包括公共軌跡線段；根據所述公共軌跡線段度量兩條點云軌跡之間的相似性。上述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的方法，其中，所述方法還包括：完成輸電塔及線路的三維建模后，輔以線路設施設備參數錄入，實現線路資產管理。上述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的方法，其中，點云預處理裝置進行預處理的步驟還包括：將采集的點云數據進行去噪、平滑預處理；然后提取點云數據的邊界點并進行點云數據精簡。本專利技術的優點在于：1、利用AS-100無人機激光Lidar系統獲取的高精度點云可以檢測建筑物、植被、交叉跨越等對線路的距離是否符合運行規范；線間距是否滿足安全運行的要求；獲取的高清晰度的影像，可以讓巡檢人員在室內進行線路設施設備和通道異常的判別。2、通過巡線采集的高精度激光點云和高分辨率數碼影像數據，處理成標準的DOM、DEM，結合分類后的點云，可以實現電力線路三維建模，恢復線路走廊地形地貌、地表附著物(樹木、建筑等)、線路桿塔三維位置和模型等，輔以線路設施設備參數錄入，可實現線路資產管理。3、根據分類得到的電力線、植被和地面等分類的點云，可以計算出靠近電力線的植被并標記出來，可以起到預警的效果，根據被標記成危險物體的點云數據和電力線數據，計算出危險物體離電力線的最近距離，定量分析潛在的危險程度；4、不管是基于激光雷達數據設計后進行數字化移交建成的三維數字化電網，還是通過巡線手段建立的三維數字化電網，由于數據精度高，無論地形、樹高、桿塔模型、電線弧垂及交叉跨越等，都是盡最大可能對現實電網在電腦中的數字化再現。結合從在桿塔上安裝的溫度、濕度、風速等監控設備傳回的數據，可以在三維數字化電網基礎上進行各種電力專業分析，如預測模擬不同溫度、風速、覆冰下弧垂變化情況，模擬樹木生長情況等，為線路管理決策提供有力支撐。5、AS-100無人機激光Lidar系統可快速對災害區域進行數據采集，實現災害區域快速定位，并三維還原災害場景。監測人員根據三維點云以及影像數據對災害現場損壞性精準評估，及時提出安全有效的響應辦法。具體實施方式在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本專利技術更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員而言顯而易見的是，本專利技術可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本專利技術發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。為了徹底理解本專利技術，將在下列的描述中提出詳細的步驟以及詳細的結構，以便闡釋本專利技術的技術方案。本專利技術的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本專利技術還可以具有其他實施方式。實施例一本專利技術提供了一種基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，包括：無人機采集系統，所述無人機采集系統為搭載AS-100激光Lidar系統的無人機，基于無人機在飛行過程中捕獲點云軌跡，并根據多個點云軌跡構建輸電塔及線路的沿線點云地圖，同時無人機在飛行過程中采集視頻數據；線路災害檢測裝置，對無人機拍攝的線路圖像進行二值處理后，并根據二值化后的圖像來判斷線路是否有損耗；點云預處理裝置，對獲取的點云數據進行預處理，分別得到地面激光點云、植被激光點云和輸電線路激光點云本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其特征在于，包括：無人機采集系統，所述無人機采集系統為搭載AS?100激光Lidar系統的無人機，基于無人機在飛行過程中捕獲點云軌跡，并根據多個點云軌跡構建輸電塔及線路的沿線點云地圖，同時無人機在飛行過程中采集視頻數據；線路災害檢測裝置，對無人機拍攝的線路圖像進行二值處理后，并根據二值化后的圖像來判斷線路是否有損耗；點云預處理裝置，對獲取的點云數據進行預處理，分別得到地面激光點云、植被激光點云和輸電線路激光點云數據；統計分析模塊，基于剖面進行輸電塔位優化，根據輸電塔位坐標數據、輸電塔基斷面數據對線路指標進行統計分析；三維建模模塊，通過將無人機搭載系統采集的點云數據和視頻數據進行處理，生成準的DOM、DEM，結合分類后的點云，用于實現輸電塔及線路的三維建模。

【技術特征摘要】
1.一種基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其特征在于，包括：無人機采集系統，所述無人機采集系統為搭載AS-100激光Lidar系統的無人機，基于無人機在飛行過程中捕獲點云軌跡，并根據多個點云軌跡構建輸電塔及線路的沿線點云地圖，同時無人機在飛行過程中采集視頻數據；線路災害檢測裝置，對無人機拍攝的線路圖像進行二值處理后，并根據二值化后的圖像來判斷線路是否有損耗；點云預處理裝置，對獲取的點云數據進行預處理，分別得到地面激光點云、植被激光點云和輸電線路激光點云數據；統計分析模塊，基于剖面進行輸電塔位優化，根據輸電塔位坐標數據、輸電塔基斷面數據對線路指標進行統計分析；三維建模模塊，通過將無人機搭載系統采集的點云數據和視頻數據進行處理，生成準的DOM、DEM，結合分類后的點云，用于實現輸電塔及線路的三維建模。2.如權利要求1所述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其特征在于，無人機采集系統構建點云地圖的步驟包括：選取兩條點云軌跡，度量兩條點云軌跡之間的相似性；根據所述相似性將兩條點云軌跡合并；繼續選取其他點云軌跡依次進行合并，構建點云地圖。3.如權利要求2所述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其特征在于，所述度量兩條點云軌跡之間的相似性包括：在所述點云軌跡上定位轉彎點；根據所述轉彎點將每條所述點云軌跡劃分為多條點云軌跡線段；檢測所述兩條點云軌跡中是否包括公共軌跡線段；根據所述公共軌跡線段度量兩條點云軌跡之間的相似性。4.如權利要求1所述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其特征在于，所述系統還包括后續管理模塊，用于完成輸電塔及線路的三維建模后，輔以線路設施設備參數錄入，實現線路資產管理。5.如權利要求1所述的基于點云數據進行輸電塔及線路檢測的系統，其特征在于，點云預處理裝置進行預處理的步驟還包括：將采集的點云數據進行去噪、平滑預處理；然后提取點云...

【專利技術屬性】
技術研發人員：樸東國，徐恩強，李本超，謝華忠，梁霄，
申請(專利權)人：上海華測導航技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31