輸電設備的3d點雲數據的空間特徵提取方法
2023-05-19 14:16:11
輸電設備的3d點雲數據的空間特徵提取方法
【專利摘要】本發明公開了屬於架空輸電線路巡檢航拍【技術領域】的一種輸電設備的3D點雲數據的空間特徵提取方法。該方法為：1)採集輸電設備的三維點雲數據，將點雲中心點p0與第i個點雲邊界點pi構成點對(p0，pi)；2)計算點對(p0，pi)之間的法線關係〈α，φ，θ，d〉；3)計算點雲點的離散程度η；4)計算最大平均距離5)計算最小平均距離本發明方法採集並提取輸電設備的3D點雲數據的空間特徵，將其存儲於特徵庫中，在巡檢過程中與獲得的3D場景點雲數據進行特徵匹配，從而實現對目標物體的追蹤，該方法使得航拍飛行機器人能更好地對巡檢環境進行認知，解決了電力巡檢過程中對電塔輸電設備的追蹤問題。
【專利說明】輸電設備的3D點雲數據的空間特徵提取方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於架空輸電線路巡檢航拍【技術領域】，特別涉及一種輸電設備的3D點雲 數據的空間特徵提取方法。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術的不斷進步，輸電線路巡檢越來越向智能化方向發展。進行航拍的 飛行巡檢機器人對其工作環境的有效感知，是其進行自主行為優化並可靠完成所承擔任務 的前提和基礎。深度信息的引入能夠使航拍飛行機器人更好地對環境進行認知、辨識。在 架空電力線路巡檢過程中，需要對電塔上的輸電設備進行追蹤，因此需要對採集到的3D點 雲數據進行特徵提取，建立電塔上輸電設備的3D點雲模型特徵庫，通過模型匹配實現對電 塔上輸電設備的追蹤。
【發明內容】
[0003] 本發明提出一種輸電設備的3D點雲數據的空間特徵提取方法，其特徵在於，該方 法的具體步驟為：
[0004] 1)採集輸電設備的三維點雲數據,將點雲中心點P(!與第i個點雲邊界點Pi構成 點對（P。，Pi)，其中，i = 1，2,3···, j, j為點雲邊界點的總數；
[0005] 2)計算點對（pQ，Pi)之間的法線關係〈α，φ，Θ，d〉；具體為：
[0006] 21)計算pQ和Pi的法線；在pQ上定義一個局部坐標系uvw,將p Q的法線nQ方向作 為u軸；
[0007] V軸的計算公式為
【權利要求】
1.輸電設備的3D點雲數據的空間特徵提取方法，其特徵在於，該方法的具體步驟為： 1) 採集輸電設備的三維點雲數據，將點雲中心點P〇與第i個點雲邊界點Pi構成點對 (P〇, Pi)，其中，i = 1，2,3···, j, j為點雲邊界點的總數； 2) 計算點對（Py Pi)之間的法線關係〈α，φ，Θ，d〉；具體為： 21) 計算P(!和Pi的法線；在P(!上定義一個局部坐標系uvw，將的法線1?方向作為u 軸； v軸的計算公式為
W軸的計算公式為：w = uXv ; 22) 在局部坐標系uvw中計算法線關係〈α，φ，Θ，d〉； 其中，α為叫與v軸夾角，叫為Pi的法線； Θ為&在uw平面上的投影與u軸的夾角； d = | IPi-Pal |2, d為pQ和Pi之間的歐式距離； Φ為nQ與pQ、Pi兩點連線之間的夾角； 3) 計算點雲點的離散程度η ; 其計算公式為：
其中，x^y^Zi為Pi的三維坐標點； X。、yQ、zQ為pQ的三維坐標點； 4) 計算最大平均距離; 其計算公式為：
其中，i' =0,1, "·，1?, k為點雲中點的總數； 鬥_為離第W個點Pi,最遠的點的距離； 5) 計算最小平均距離^ ; 其計算公式為：
鬥min為離第廣個點Pi,最近的點的距離。
【文檔編號】G06T7/00GK104143189SQ201410340396
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月16日 優先權日:2014年7月16日
【發明者】吳華, 楊國田, 劉芳, 柳長安, 劉春陽 申請人:華北電力大學