[发明专利]一种BIM和三维点云融合的接触网装置参数检测方法

说明书

本发明公开一种BIM和三维点云融合的接触网装置参数检测方法，通过实时采集接触网支撑装置的三维点云图像；对接触网支撑装置点云数据进行预处理，实现点云数据去噪及结构平面检测矫正；建立接触网BIM模型，并对其进行点云化处理，生成标准的接触网支撑装置点云数据；将预处理后的接触网支撑装置点云数据与标准的接触网支撑装置点云数据进行配准，实现接触网支撑装置点云数据的配准分割；对接触网支撑装置点云数据分割后的局部区域进行圆柱体结构部件提取，计算接触网支撑装置几何结构参数。本发明有效的缩减了系统的处理时间，提高了系统检测的精确性及实时性，较好地解决了高速铁路接触网支撑装置几何结构参数在线检测对实时性和精度性的要求。

技术领域

本发明涉及高速铁路接触网在线检测技术领域，具体为一种BIM和三维点云融合的接触网装置参数检测方法。

背景技术

随着高速电气化列车的发展，铁路运输的安全性变得越来越重要。接触网作为高速铁路供电系统最为重要的设备之一，其接触线和受电弓的良好接触是保证电力机车稳定受流的关键。接触线被安装固定在接触网支撑装置的定位器上，一旦接触网支撑装置发生故障或异常，将引起接触网性能下降，甚至导致接触网故障，直接影响电力机车的供电安全。

目前国内外对接触网支撑装置几何结构参数检测的方法主要有：基于三角测距原理的激光测距和基于CCD(或CMOS)摄像机的图像检测。这些方法都取得了一定的效果，但同时存在着诸多的不足。例如用人工进行激光测距检测，可以达到一定的检测精度，但是测量过程繁琐，需对不同的结构点位进行检测，费时费力，检测效率很低。相较而言，采用CCD(或CMOS)摄像机的图像检测法虽然精度还无法媲美人工检测，但是其几乎弥补了前者所有的缺陷，但是由于接触网支撑装置结构复杂，同时存在遮挡等问题，给各部件的边缘提取和识别检测带来了一定的挑战和困难。

随着三维成像及检测技术快速发展，传统的基于二维图像数据检测方法的不足将得到极大的补充和提升。因此基于三维成像的检测技术将是接触网支撑装置几何结构参数检测的发展趋势。

发明内容

针对上述问题本发明的目的在于提供一种能够提高接触网支撑装置各部件识别检测的精确性、实时性和检测效率的BIM和三维点云融合的接触网装置参数检测方法。技术方案如下：

一种BIM和三维点云融合的接触网装置参数检测方法，包括以下步骤：

步骤A：通过安装架设于检测车顶的三维扫描仪，对接触网支撑装置进行连续拍摄，实时采集接触网支撑装置的三维点云图像；

步骤B：对接触网支撑装置点云数据进行预处理，实现点云数据去噪及结构平面检测矫正；

步骤C：建立接触网BIM模型，并对其进行点云化处理，生成标准的接触网支撑装置点云数据；将预处理后的接触网支撑装置点云数据与上述标准的接触网支撑装置点云数据进行配准，实现接触网支撑装置点云数据的配准分割；

步骤D：对接触网支撑装置点云数据分割后的局部区域进行圆柱体结构部件提取，计算接触网支撑装置几何结构参数。

进一步的，所述点云数据去噪的具体方法为：

计算点云数据中各点距离其最近临近点的平均距离dist_i：

式中，P_i^j为点P_i第j个近临点，K_near为点P_i所有近临点的个数；num为点云数据所有点云个数；

计算点云数据中各点距离的平均值μ及各点距离的标准差σ：

则距离阈值disThreshold为：disThreshold＝μ+σ；