[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

说明书

本发明公开了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：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；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，以单档电力线构建kdTree树；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；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。

技术领域

本发明属于输电线路巡检技术，尤其涉及一种基于点云网格化的输电线路隐患点快速检测方法。

背景技术

机载激光雷达技术相对于传统人工巡线，其作业灵活、可快速获取输电线路通道的高精度点云，在输电线路巡检中得到了广泛应用。输电线路隐患点是指到电力线距离不符合安全距离要求的三维点，输电线路隐患点检测一直是激光电力巡检的核心任务，目前常用的检测方法基本是基于kdTree或ocTree邻近搜索实现的，然而邻近搜索计算复杂耗时长，一旦点云数量级较大，隐患点检测将会有较长计算时间。同时，隐患点是验证和修正点云分类正确性的重要依据，由于点云分类不可避免会存在错误，因分类错误导致误检的隐患点可帮助分类人员快速定位分类错误所在位置，进而修正分类错误重新进行隐患点检测。因此，在激光电力巡检点云数据处理过程中，隐患点检测往往需要进行多次运算，隐患点检测的运算速度直接影响了整个点云数据处理工作效率。

随着雷达设备的发展，点云密度进一步提高，单档输电线路点云中含有的三维点高达千万级别，为隐患点检测造成了极大的运算负担。同时，输电线路巡检点云往往是以单条输电线路为处理单位的，涉及上百档的隐患点检测运算，以I7-6820处理器为例，一条上百档输电线路数据进行隐患点检测需要1个小时以上的计算时间，严重影响数据处理工作效率与用户使用体验。

现有关于加速隐患点检测计算的方法有两种，1)将植被、建筑等待检测地物构建kdTree，将电力线点云作为被搜索点，通过设置步长，从电力线上选点进行邻近搜索，该方法计算效率与计算精度无法兼顾，步长设置较大时，能够调过大量的邻近搜索计算，加快运算速度，但会导致部分隐患点漏检，存在较大计算误差；步长设置较小时，计算误差较小但计算效率慢。2)利用电力线的空间特征，建立空间曲线方程式对电力线进行矢量化，通过计算三维点到空间曲线的最短距离来实现隐患点判别，该方法可以避免进行邻近搜索，但由于无法直接计算三维点到空间曲线，需要将空间曲线投影至竖直和水平平面再采用简化方式计算，易导致非隐患点的三维点被误判为隐患点，同时对于某些极限工况下，电力线在水平面上不呈直线分布，该方法并不适用。

发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种基于点云网格化的输电线路隐患点快速检测方法，以解决现有LiDAR点云隐患点检测算法计算效率慢，相关优化算法计算效率与计算精度无法兼顾、存在隐患点漏检多检情况以及极限工况下不能适用等技术问题。

本发明技术方案：

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。