[发明专利]基于点云数据对变电站母线进行建模的方法

权利要求书

1.一种基于点云数据对变电站母线进行建模的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)采用多次扫描的方式采集变电站母线的点云数据，所述点云数据至少包含三维坐标数据；

(2)将多次扫描获得的变电站母线的点云数据进行拼接，以实现点云数据所包含的三维坐标数据的归一化；

(3)对点云数据进行消噪处理；

(4)对消噪后的点云数据进行抽稀；

(5)基于抽稀后的母线点云数据，提取母线的任意N个截面圆，获取各截面圆的半径和圆心；其包括步骤：

501：选取母线与金具连接处一小段点云数据为参考，将其看成标准圆柱体，基于该标准圆柱体的底面建立用户三维坐标系，其中底面圆心作为坐标系的原点O，底面所在的平面为XOY面，水平方向为X轴，标准圆柱体轴线为Z轴；

502：选取多个母线曲率较小的部分，基于母线曲率较小的部分的点云数据生成圆柱体；对圆柱体进行切片，提取母线的任意N个截面圆，获取各截面圆的半径和圆心；其中所述母线曲率较小的部分是沿着母线延伸方向的圆柱体；

(6)基于各截面圆的半径计算出该N个截面圆的半径的平均值R，并将其作为母线的半径；基于各截面圆的圆心构建母线延伸轨迹；其包括步骤：

601：设计算母线的半径R的公式为：

其中，R_i表示第i个截面圆的半径；

602：将各截面圆的圆心依次连接得到折线段，采用最小二乘法将折线段拟合为光滑曲线，并将该光滑曲线作为母线延伸轨迹；其中，采用最小二乘法拟合曲线的具体步骤包括：

设所有选取的圆心坐标集合为{(x_i,y_i,z_i)|i＝1,2,3,4…N}，设曲线参数方程为：

函数x＝x(t)为一元函数，其反函数为t＝t(x)，因此曲线的参数方程变为：

则第i点Z轴方向误差为Δz_i＝z_i-g(x_i)，Y轴方向误差为Δy_i＝y_i-f(x_i)，空间上的误差平方和则为(Δd_i)²＝(Δz_i)²+(Δy_i)²，所有点误差的平方和为：

603：求出误差平方和最小对应的参数值，进而得出最佳拟合曲线，具体过程如下：

根据上述参数方程设其参数方程为：

以此方程作为拟合曲线方程,故所有点误差的平方和为：

此函数为多元函数，对a_i，b_i求偏导，即求解：

求出a_i，b_i，代入上述拟合曲线方程，该拟合曲线方程即为母线延伸轨迹；

(7)基于母线的半径和母线延伸轨迹建立母线模型。

2.如权利要求1所述的基于点云数据对变电站母线进行建模的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，采用“自动消噪-手动消噪-自动消噪”依次更替循环的方式对点云数据进行消噪处理。

3.如权利要求2所述的基于点云数据对变电站母线进行建模的方法，其特征在于，循环的次数至少为一次。

4.如权利要求1所述的基于点云数据对变电站母线进行建模的方法，其特征在于，所述点云数据还包含颜色信息和反射强度信息的至少其中之一。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的基于点云数据对变电站母线进行建模的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：

对于任意一区域内的点云数据，计算各个点的法向量；

寻找临近区域内与计算得到的法向量相似的点以及法向量突变的点，其中将法向量相似的点作为待删减点，将法向量突变的点作为保留点；其中判断法向量相似以及法向量突变的方法为：计算两个法向量间的夹角，若所述夹角小于等于设定的阈值，则判断为法向量相似；若所述夹角大于所述阈值，则判断为法向量突变；

然后根据选定的比例对法向量相似的点进行删减。