[发明专利]一种基于点云网格化的输电线路隐患点快速检测方法

权利要求书

1.一种基于点云网格化的输电线路隐患点快速检测方法，它包括：

步骤1、数据准备：对输电线路通道点云进行分类处理，得到分类后的电力线与植被点云；并提取出各杆塔的坐标，作为起算数据；

步骤2、点云分档：依据杆塔坐标，将电力线点云与植被点云切割分段为以塔段为单位的点云集合，将最小处理单元由以线为单元转换为以塔段为单元，以单档电力线构建kdTree树；

步骤2所述点云分档的具体步骤包括：

步骤2.1、从第i个塔段起始进行分档判断，i从0开始；设第i个塔段的小号塔A平面坐标为(x_A,y_A)，大号塔B平面坐标为(x_B,y_B)；

步骤2.2、根据杆塔坐标计算出该线路的最大平面档距D_max与点P到小号塔A的平面距离D_AP；

步骤2.3、若D_AP＞D_max，则点P不在AB塔段范围内，进行步骤2.5；否则利用三角形原理计算点P在第i个塔段内的垂距平距其中，

X_AB＝x_B-x_A，Y_AB＝y_B-y_A

X_AP＝x_P-x_A，Y_AP＝y_P-y_A

S_ABP＝(X_AB×Y_AP-X_AP×Y_AB)/2

垂距d_P为点P到杆塔AB连线的垂直距离，以线路走向右侧为负、左侧为正，平距l_P为点P到小号塔A在AB连线上的投影距离；

步骤2.4、当点P满足

约束条件时，点P在以AB连线为中心，带宽100米的平面矩阵中，将点P加入第i个塔段点云PC_i中，同时将点P的垂距d_P、平距l_P记录在对应的数组dArray_i、lArray_i中，遍历点云中下一点；若不满足，则点P不在AB塔段范围内；

步骤2.5、令i＝i+1，重复步骤2.1，进行点P是否在下一塔段内的判断，遍历完所有塔段；

步骤3、隐患点检测：将输电线路通道按塔段划分为1m×1m的平面网格，预先利用网格内高点与电力线的邻近关系，基于球体包含原理确定网格内相对低点为隐患点的可能性，对不存在隐患可能性的三维点进行过滤；隐患点检测过程中，整条线路所有塔段都需要重新进行计算，通过对各塔段的点云类别修改状态进行记录，在重复计算隐患点的过程中仅计算修改类别的塔段，以达到加速隐患点重复检测效率的目的；

步骤3所述隐患点检测具体步骤包括：

步骤3.1、创建数组ischange用来记录各塔段点云类别的修改状态，数组长度与塔段数量一致，数组元素初始值为true；创建隐患点数组集合dangerP{dangerP₀，dangerP₁，…，dangerP_n-1}，n为塔段数，集合内各数组元素初始化为空；

步骤3.2、令i＝0，遍历各档点云；

步骤3.3、判断ischange_i，若ischange_i为false则进行步骤3.11，反之将隐患点数组dangerP_i清空，进行步骤3.4对该塔段开始隐患点检测；

步骤3.4、点云PC_i中的电力线点构建kdTree，植被点从高到低进行高程排序，清空隐患点数组中dangerP_i所有三维点，设第i个塔段的小号塔A平面坐标为(x_A,y_A)，大号塔B平面坐标为(x_B,y_B)；

步骤3.5、创建与该塔段网格对应的临时二维数组dangerH，数组行列数分别为100，原始初始化为10000米；

步骤3.6、令j＝0，遍历点云PC_i中的三维点；

步骤3.7、设点云PC_i第j个点为P_i,j，若P_i,j不为植被点，进行步骤3.11；若为植被点则获取点P_i,j坐标(x_i,j,y_i,j,z_i,j)，与对应的垂距d_i,j与平距l_i,j如下：

d_i,j＝dArray_i,j

l_i,j＝lArray_i,j

确定P_i,j点所对应的网格位置为[d_i,j+50]行、[l_i,j]列；

步骤3.8、当则以点P_i,j为被搜索点进行最近点搜索，得到点P_i,j到电力线的最小净空距离D_i,j，若D_i,j小于等于植被隐患点安全距离阈值D，则点P_i,j为隐患点加入数组dangerP_i中；若D_i,j大于隐患点距离阈值D，则进行步骤3.9；若则点P_i,j不可能为隐患点，跳过该点最近点搜索运算，进行步骤3.10；

步骤3.9、计算点P_i,j到网格边界最大长度maxD_j，

若令

更新其中：

点P_i,j到电力线的最近距离为D_i,j，即以点P_i,j为球心，以D_i,j为半径的球体R_i,j内是不包含电力线点；若D_i,j＞D，半径为D，球心到点P_i,j的距离小于的任一球体都包含在球体R_i,j内；以点P_i,j为球心，以半径的球体内任意点都不是隐患点；由于网格内植被点到点P_i,j的平面距离小于maxD_i,j，得该网格内高程在(z_i,j-dz_i,j,z_i,j+dz_i,j)区间内的植被点不是隐患点；同时，由于步骤3.1中将植被点云从高到低进行高程排序，即遍历到点P_i,j时，点P_i,j所在网格后续未遍历植被点高程皆小于z_i,j，则该网格后续植被点高程≤z_i,j-dz_i,j才可能为隐患点；

步骤3.10、令j＝j+1，进行步骤3.7对下一植被点进行检测，直至遍历完整个点云PC_i所有点，得到第i个塔段的隐患点数组dangerP_i，更新ischange_i为false，进行步骤3.11；

步骤3.11、令i＝i+1，重复步骤3.3至步骤3.10，进行下一塔段检测，直至遍历完所有塔段，得到计算完成后的隐患点数组集合dangerP。

2.根据权利要求1所述的一种基于点云网格化的输电线路隐患点快速检测方法，其特征在于：步骤3所述隐患点检测具体步骤还包括：

步骤3.12、利用隐患点数组集合dangerP中隐患点的坐标信息进行定位，对隐患点附近点云的类别正确性进行检查；若第k个塔段存在分类错误，0≤kn；则对点云PC_k中错误分类点的类别属性进行修正，得到修正后的点云PC_k，并将isChange_i更新为true；

步骤3.13、在步骤3.12检查隐患点结束后，判断数组isChange中是否存在false元素，存在则进行步骤3.3重新进行隐患点检测，如果不存在，则隐患点中不存在因分类错误而导致的误检点，此时隐患点数组集合dangerP中的三维点为最终的隐患点检测结果。