[发明专利]配网带电作业机器人的激光点云输电线引线拟合方法

权利要求书

1.配网带电作业机器人的激光点云输电线引线拟合方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1、获取输电线引线三维点云，采用欧式距离滤波器进行处理；

S2、对滤波后的数据，采用自组织分层粒子群优化算法进行点云降采样；

所述步骤S2采用SOH-PSO启发式地计算降采样中体素的大小，每次迭代更新降采样体素边长后，重新使用B样条拟合新的曲线方程，并采用评价函数评估新的降采样体素边长，即粒子状态；评价函数定义为：

其中，p和f分别是激光点和拟合曲线，Φ是去除外点后所有的激光点组成的集合，κ_max是拟合曲线上的最大曲率值，ω₁和ω₂是加权系数，N是原始点云的三维点个数，d(p,f)是点p到拟合曲线最近点的欧式距离，d_max(p,f)是p到拟合曲线最近点距离的最大值，D_p的含义是点云到拟合曲线的平均距离；

S3、输入降采样之后的点云，基于控制点迭代优化的B样条曲线拟合；

所述步骤S3输入降采样之后的点云，以每个体素中的点云的几何中心作为B样条插值控制点的初始值，通过B样条插值函数，对给定的一个有序控制点序列拟合一条光滑连续的曲线，拟合曲线的方程可以表示为：

其中，B(·)是基函数，c_k是第k个控制点，一个n阶的B样条曲线的基函数可以表示为：

其中，π＝(ξ₀,ξ₁,ξ₂,...,ξ_n+1)^T是节点向量；

S4、控制点融合，输出最终B样条曲线。

2.如权利要求1所述的配网带电作业机器人的激光点云输电线引线拟合方法，其特征在于，所述步骤S2点云降采样的步骤如下，

S21、输入初始点云数据，初始化粒子群位置和速度；

S22、遍历每一个粒子，根据粒子状态确定降采样体素边长，然后对点云进行降采样，使用B样条对降采样之后的点云拟合曲线方程，根据公式(1)更新p_ik和p_g，这两个参数分别代表当前粒子的最优状态和所有粒子的最优状态；

S23、计算当前粒子的速度：

v_ik＝c₁×rand₁(·)×(p_ik-x_ik)+c₂×rand₂(·)×(p_g-x_ik) (3)

其中，c₁，c₂是常数参数，rand₁(·)和rand₂(·)是[0,1]区间的随机数，x_ik是第i个粒子k时刻的状态，体素边长；

S24、如果v_ik计算为零，则生成[0,1]区间的随机数rand₃(·)，并判断随机数是否大于0.5，如果大于，则v_ik＝-rand₅(·)×v，否则，v_ik＝rand₄(·)×v，v是常数参数，代表重新初始化速度，rand₄(·)和rand₅(·)是[0,1]区间的随机数，v_ik＝sign(v_ik)×min(v_ik,v_max)，v_max是常数参数，代表粒子的最大速度；

S25、更新粒子的状态，搜索迭代次数足够大，或者最优粒子的评价函数值足够小时终止迭代，否则返回步骤2；

S26、输出所有粒子中最优状态，即体素边长。