[发明专利]一种基于三维扫描的变电站建模方法

权利要求书

1.一种基于三维扫描的变电站建模方法，其特征在于，包括了如下步骤：

S10：在变电站设置多个测量站点和反射参照点，所述的测量站点使用三维激光扫描仪进行扫描获取变电站的几何位置信息和点云数据；

S20：对获得的点云数据进行点云分割和点云聚类，所述的点云分割包括有地面分割和电力线分割，所述的地面分割为去除变电站地面的点云数据，所述的电力线分割为使用高度滤波和空间密度滤波进行提取，所述的点云聚类为对整体的点云数据进行分块操作，获得每个设备单体的点云数据；

S30：每个分块的点云数据依次经过数据拼接、数据去噪、数据简化和特征提取，获得每个分块的点云数据的点云模型；

S40：对所有的点云模型进行最小重复单元的提取，接着进行模型的匹配，获得每个最小重复单元的三维模型，所述的最小重复单元的提取采用基于二维平面包围盒拓扑结构的点云重复结构检测算法，所述的模型的匹配为最小重复单元的点云模型与模板库内模型进行形状检索和模板拟合；

S50：将最小重复单元的三维模型按照检测的重复模式进行重建，即可快速获得整个变电站的模型。

2.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述的相邻的两个测量站点之间的点云数据具有30％-40％的重叠度，所述的点云数据的采集精度为：点云数据的坐标线性误差不超过±1毫米，点云数据的配准误差不超过±2毫米，点云数据的三维坐标精确到1毫米。

3.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述的数据拼接包括如下步骤：

(1)在相邻两个站点的点云数据的重叠的区域均匀选择3个或以上的同名点；

(2)使用ICP算法对重叠区域进行拼接。

4.如权利要求3所述的建模方法，其特征在于：所述的数据去噪中包括噪声点的判断和噪声点剔除步骤，所述的噪声点的判断采用直接检查法、曲线检查法、弦高差法和值限定法中的一种或多种；

所述的直接检查法为：直接观测点云数据，判断孤立的或者远离点集的点为噪声点；

所述的曲线检查法包括如下步骤：

(1)设定阀值ε；

(2)通过最小二乘法拟合出一条经过截面首尾数据点的曲线；

(3)选取数据点为U_i，计算数据点U_i到曲线的欧式距离为e_i；

(4)若||e_i||≥ε，则U_i点为噪声点；

所述的弦高差法包括如下步骤：

(1)设定的阀值ξ；

(2)选取数据点Q_i，连接数据点Q_i前后两点获得弦；

(3)计算Q_i到弦的距离f_i；

(4)若||f_i||≥ξ，则Q_i点为噪声点；

所述的值限定法包括如下步骤：

(1)点云数据中数据点之间的最小距离值和最大距离值，并由此设定限值D_min和D_max；

(2)选取点云数据的任意两个数据点之间的距离O_i；

(3)如果O_iD_max，则O_i＝D_max，如果O_iD_min，O_i＝D_min。

5.如权利要求4所述的建模方法，其特征在于：所述的数据简化包括如下步骤：

(1)取点云数据中任一数据点Y，通过kd-tree算法获取N个与数据点Y最近的数据点；

(2)通过N个最近距离的点拟合出一个最小二乘面；

(3)设定阈值D₀，计算点云数据中其他数据点到最小二乘面的实际距离D_i；

(4)判断实际距离D_i是否大于阈值D₀，若是则去除该数据点并重复此步骤，若否，则结束此步骤。