[发明专利]接触网设施点云的全自动搜索和提取方法

权利要求书

1.一种接触网设施点云的全自动搜索和提取方法，包括以下步骤：

S1，采集目标铁路沿线的激光点云数据，并基于双选立体框对所述激光点云数据中的接触网点云进行自动搜索和提取：首先，通过粗选立体框确定搜索范围，并依此框套取该范围内的轨迹线点；然后，通过精选立体框沿轨道方向进行追踪裁剪和提取；

S2，基于深度学习对裁剪和提取到的接触网点云进行语义分割，包括以下子步骤：

S2-1，通过人工方式对点云数据进行标记；

S2-2，构建MFF_A模型；

S3，基于几何特征的接触网三维模型重建；

S4，基于接触网模型的几何参数检测。

2.据权利要求1所述的接触网设施点云的全自动搜索和提取方法，其特征在于：步骤S1中，基于双选立体框对所述激光点云数据中的接触网点云进行自动搜索和提取的方法包括以下子步骤：

S1-1，粗选立体框姿态与定位：所述粗选立体框满足下式：

BBox＝{min_point，max_point}

式中，min_point与max_point分别表示粗选立体框范围内坐标值的最小与最大点，

所述粗选立体框的中心点位于两对相邻立柱的中心点附近；粗选立体框的区域包括轨迹线点与接触网所有设施的点云区域；粗选立体框的六个平面分别与XOY、XOZ和YOZ平面平行；在XOY投影平面上，粗选立体框的中心点落在两对相邻立柱正中间和轨迹线点上；在裁剪和提取过程中，所述粗选立体框沿轨道方向移动，在移动过程中，重新根据立柱与立柱之间的间距将粗选立体框移至下一位置；

S1-2，精选立体框姿态与定位：所述精选立体框满足下式：

CBox＝RMatrix*minBox+T

式中，minBox为切割一对接触网立柱支撑设施的最小立体框；RMatrix为旋转矩阵；T为平移向量，其中：

T＝{tr_x，tr_y，tr_z}

所述精选立体框同时满足最小裁剪立体框完整包含在所述粗选立体框内，且所述精选立体框的长边与轨道平行，宽与轨道垂直；未经处理的最小立体框minBox经旋转、平移处理后得到最终的精选立体框CBox；

S1-3，双选立体框偏移的确定，包括以下步骤：

S1-3-1，偏移距离的确定：首先从场景中提取各立柱中心点的位置{Centerpoint₁，...，Centerpoint_i，...，Centerpoint_n}，通过将这些中心点投影至XOY平面后，计算距离相邻立柱中心的距离，获取双选立体框偏移距离信息：

PoleDis[i]＝Dis(Centerpoint[i+1]-centerpoint[i])，i＝1，...，N-1

式中，PoleDis[i]为第i处立柱与第i+1处立柱之间的XOY平面欧氏距离；Dis(·)是求取两点之间XOY平面欧氏距离的函数；Centerpoint[i+1]为第i+1处立柱中心点的坐标信息；

S1-3-2，偏移方向的确定：获取所述粗选立体框内所有POS轨迹点，并以相邻两个POS轨迹点作为铁路轨道方向，当粗选立体框沿轨进行移动搜索时，两个相邻粗选立体框的偏移方向公式为：

V_dif＝V_i+1-V_i

式中，V_i+1为第i个粗选立体框内POS轨迹方向向量，V_i+1为第i+1个粗选立体框内POS轨迹方向向量，V_dif表示两个相邻粗选立体框i与i+1之间的方向向量，得到双选立体框的偏移向量T；

S1-4，轨迹数据辅助的精选立体框姿态自动调整，包括以下步骤：

S1-4-1，精选立体框中心调整：在确定出双选立体框的偏移向量T后，将所述精选立体框平移至下一待裁剪区域，具体步骤如下：

(1)按照偏移向量对双选立体框进行平移调整；

(2)更新当前双选立体框，使刚计算获得的双选立体框成为当前双选立体框；

(3)对当前精选立体框的中心进行重计算，使其成为新的旋转中心；

S1-4-2，精选立体框姿态自动调整：利用公式V_dif＝V_i+1-V_i实现两个相邻精选立体框的方向差值计算，以此差值作为精选立体框调整的基本参数，得到精选立体框中第i+1处的完整变换矩阵TMatrix，采用TMatrix对精选立体框进行姿态调整；

S1-5，接触网设施的裁剪和提取。