(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210354310.8 (22)申请日 2022.04.06 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司建 设分公 司 地址 210011 江苏省南京市 鼓楼区郑和中 路114号1601室 申请人 国网江苏省电力有限公司双创中心 　 国网江苏省电力有限公司 (72)发明人 杜长青　余鹏　黄涛　范舟　 杨永前　刘寅莹　郭易木　林冬阳　 车松阳　裴碧莹　钟锦航　倪晨晨　 晏露阳　王子涵　 (74)专利代理 机构 西安铭泽知识产权代理事务 所(普通合伙) 61223 专利代理师 韩晓娟(51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 19/00(2011.01) G06T 7/66(2017.01) G06K 9/62(2022.01) G06V 10/762(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G01B 11/03(2006.01) (54)发明名称 一种基于激光点云的输电工程弧垂自动测 量方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于激光点云的输电工 程弧垂自动测量方法， 包括： 获取单位档距内LAS 格式的输电工程激光点云数据， 处理点云数据， 获得杆塔点 云和电力线点云， 基于电力线点云和 投票法判定该档距输电线路回路数， 根据输电线 路回路数对 各条电力线分类、 并确定电力线的位 置关系， 将分类后的各条电力线的质心点用于抛 物线方程拟合， 基于拟合抛物线方程求取弧垂。 该方法可以解决手动测量带来的不 准确问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114782334 A 2022.07.22 CN 114782334 A 1.一种基于 激光点云的输电工程弧垂自动测量方法， 其特 征在于， 包括： 获取单位档距内LAS格式的输电工程激光 点云数据； 处理点云数据， 获得 杆塔点云和电力线点云； 对电力线点云 分段和聚类以判定档距内输电线路回路数； 根据输电线路回路数对各 条电力线分类、 并确定电力线的位置关系； 将分类后的各 条电力线的质心点用于抛物线方程拟合； 基于拟合抛物线方程 求取弧垂； 其中， 对电力线点云 分段和聚类以判定档距内输电线路回路数， 具体包括： 将杆塔点云 分为T1端和T2端； 用竖直方向的网格对位于杆塔点云T1端和T2端之间的电力线点云进行分段； 将各分段网格内的点云进行 K‑MEANS聚类、 并统计各个分段网格内聚类的总数； 根据聚类总数采用投票法判定 输电线路的回路数。 2.如权利要求1所述的一种基于激光点云的输电工程弧垂自动测量方法， 其特征在于， 所述处理点云数据， 获得 杆塔点云和电力线点云， 包括： 采用统计分析 方法滤除单位档距内LAS格式的输电工程激光 点云数据的离群点； 遍历解析点云中的每 个点， 提取 滤除地面点和植被点后的剩余 点； 将剩余点按照各自分类号进行归类， 形成点云集P_SET＝{P1,P2,...,Pl}， 其中， l为分 类号个数； 遍历点云集P_SET， 计算各点云的高程差， 并进行K ‑MEANS聚类， 将高程差最大且K ‑ MEANS聚类结果 为2的点云Pi识别为杆塔点云， 并取 出； 遍历剩余 点云集P_SET'＝{P1,P2,...,Pi‑1,Pi+1,...Pn}， 计算各点云的水平延展长度 其中xmax和xmin分别为剩余点云在x轴方向的最大值和 最小值， ymax和ymin分别为剩余点云在y轴方向的最大值和最小值， 将length值最大者识别为 电力线点云。 3.如权利要求1所述的一种基于激光点云的输电工程弧垂自动测量方法， 其特征在于， 对电力线点云 分段和聚类以判定档距内输电线路回路数， 包括： 将杆塔点云 分为T1端和T2端， 分别计算T1端的形心 和T2端的形心 根据 计算输电线路的走向， 由形心点 和向量 分别构建竖直平面Plane1和Plane2， 将位于两个竖直平面之间的点云保留， 其他点云滤除， 然后 沿电力线走向用竖直方向的网格对电力线点云进行分段， 令 gap_num＝floor(dist/5)， 其中floor()为向下取整的含义， 并将向量 单位化为 各分段网格所构成的范围用下式表示： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114782334 A 2其中， k的取值范围为{1,2,...,gap_num ‑1}， 将各分段网格内的点云进行K ‑MEANS聚 类， 统计各个分段网格内聚类的总数， 聚类总数为5， 则判定输电线路为单回路， 聚类总数为 8， 则判定 输电线路为双回路。 4.如权利要求3所述的一种基于激光点云的输电工程弧垂自动测量方法， 其特征在于， 所述根据输电线路回路数对各 条电力线分类、 并确定电力线的位置关系， 包括： 判定电力线回路为单回路时， 通过K ‑MEANS聚类获取聚类点云的质心{c1,c2,c3,c4,c5}， 将质心中z值最大的两个质心归类为两条地线， 剩余的三个质心归类为三相电力线， 并依据 它们x或y值的大小确定其左右位置关系； 判定电力线 回路为双回路时， 通过K ‑MEANS聚类获取聚类点云 的质心{c1,c2,c3,c4,c5, c6,c7,c8}， 求这8个点的质心点c0(cx,cy,cz)， 将8个质心点中小于cx或cy者归为一类， 大于cx 或cy者归为一类， 在这两类质心中， 依据它 们的z值大小确定其上 下关系。 5.如权利要求4所述的一种基于激光点云的输电工程弧垂自动测量方法， 其特征在于， 所述将分类后的各 条电力线的质心点用于抛物线方程拟合， 包括： 获取分类后的各 条电力线的质心点 集{p1,p2,p3,...,pm}； 依据各点的x和y坐标， 采用最小二乘法拟合得直线方程 L1： L1:y＝k1x+b1； 求直线L2: 与L1的交点 将质心点由三维点 转换为二维点， 转换公式为如下： 其中d为S点到原点的距离； 根据各质心点的w和z坐标， 获得拟合后的各 条电力线的抛物线方程： z＝aw2+bw+c。 6.如权利要求5所述的一种基于激光点云的输电工程弧垂自动测量方法， 其特征在于， 所述基于拟合抛物线方程 求取弧垂， 包括： 根据档距内输电线路的走向 获取单根电力线点云的两处悬挂点ql(qlx,qly,qlz)和qr (qrx,qry,qrz)； 将悬挂点由三维点 转换为二维点， 得到悬挂 点连线直线方程 L2： L2:t＝k2w+b2； 将拟合的各电力线抛物线方程和悬挂 点连线直线方程 L2联立求解最大值： f＝k2w+b2‑(aw2+bw+c) 当 时， 得到距离最大值 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114782334 A 3