[发明专利]一种基于飞走双模视觉信息的输电走廊快速重建方法

说明书

本发明公开了一种基于飞走双模视觉信息的输电走廊快速重建方法，即一种飞走双模机器人在沿地线行走模式下，结合运动过程中的POS信息等多源数据建立的以档段为单位的输电走廊三维重建方法；飞走双模机器人的特殊运动模式是飞行上下线、飞越塔头和沿地线行走，两种模式可切换。本发明将多源数据、机器人运动轨迹和结构化工况三者融合，结合静动态两条路线重建策略，不仅能实现重建数据轻量化，快速建立飞走双模机器人线上行走过程中的场景模型，还能减少整体重建成本。相比于传统飞行模式下的输电走廊重建方法，本发明优势在于能够利用沿线行走过程中的POS等先验信息，使用低成本设备，较为快速地重建完整输电走廊。

技术领域

本发明属于智能巡检电力线领域，特别涉及一种基于飞走双模视觉信息的输电走廊快速重建方法。

背景技术

近年来，伴随国家经济的发展以及人们生活水平的改善，社会生活生产用电量的不断升高，对电网的稳定运行提出了更高的要求。由于远距离输电线路要穿越恶劣环境的区域(如沙漠、山区、森林和河流)，容易受到雨雪侵袭、材料老化、异物短路、持续张力等非人为因素的影响。为了高效、可靠地传输电力，输电线路需要进行日常检查，以便及早发现故障并进行维护。但目前电网采取的传统人工巡检方式主要依赖于人体的感官和经验，存在巡检效率低、巡检不到位、工作强度大、恶劣天气下作业难度高等问题。随着科技的发展，智能巡检技术趋于成熟，智能巡检已经成为保障输电线路安全可靠运行的重要方式，智能巡检方式主要分为两种：无人机巡线和攀爬式机器人巡线。其中，无人机灵活性好、测试精度较高，但其续航能力差、飞行距离难以满足长线巡检的需求，且易受到气候和空管等制约影响；机器人巡线可以沿电力线深入山林等人迹罕至地带锁定线路精细巡检，并且通过下坡发电、太阳能充电等手段保障电能的在线补给，但需要通过人工或在电塔上安装专门的吊装机构完成机器人的上下线，设计复杂的越障机构和控制系统保障机器人的线上越障。因此，我们提出了一种飞走双模机器人，能够保留以上两种巡检方式的优势，同时可弥补二者的不足。飞走双模机器人通过搭载各类高分辨率传感器等设备进行线路巡检工作，双模是指一种可在飞行上下线、飞越塔头，和沿地线行走这两种运动模式间切换的机器人模式。飞走双模机器人在飞行与沿地线行走的过程中拍摄数据集，获取该过程中的点云数据，再依据输电走廊内的其他线、塔架、金具、其他附属设备及周边地形的空间集群和纹理特征，对点云数据进行分析与后处理，可实现输电走廊环境的场景重建。三维重建的输电走廊可以用于：空间测量、场景模拟、线路风偏校核和危险点的检测预测分析。

目前获取点云的方式主要可分为两大类：激光雷达技术和倾斜摄影技术。激光雷达技术和倾斜摄影技术。前者采集数据效率高、建模质量高、测量精度高、天气时间要求低，但价格高昂，不适合大规模的应用；后者成本低、三维可视化效果好，但难以对电力线进行重建。因此，本发明利用飞走双模机器人搭载双目相机，在飞行与沿地线行走过程中进行三维输电走廊的重建工作，一方面解决了应用激光雷达数据采集装置价格高昂的问题，另一方面利用线上行走的特点解决了倾斜摄影技术难以对电力线进行重建的问题。本方法能够满足在同领域内，以较低成本重建完整输电走廊，使重建结果可用于输电走廊巡检过程分析，也可用于危险点的空间位置预测，还可以为输电走廊的精细化三维重建打下基础。

三维输电走廊重建工作还有一大难点是大量点云数据的处理，本发明的巧妙之处在于利用飞走双模机器人沿地线行走过程中的POS等先验信息，采取静动态分割两条路线重建策略。这不但使点云数据轻量化，解决了由于行走线轻微抖动而拍摄到的序列图像存在部分模糊现象导致无法完整建模的问题，实现了建立完整输电走廊模型，还使得整个过程快速高效。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于飞走双模视觉信息的输电走廊快速重建方法，以解决上述技术中三维重建输电走廊的两大问题：(1)建模成本高昂、应用范围难以推广；(2)无法完整建模。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如图1三维重建方法流程框图所示的技术方案，飞走双模机器人的运动模式示意图见图2，具体技术方案展开如下：