[发明专利]一种基于点云的输电线杆塔类型识别方法及系统

权利要求书

1.一种基于点云的输电线杆塔类型识别方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，杆塔类型数据集制作，包括将标准的杆塔模型转换成高度宽度一致的图像文件，建立标准杆塔字符库；

步骤2，输电杆塔点云提取，包括剔除无人机实测点云中包含的杂点及电线点云，提取电力杆塔点云；

步骤3，杆塔对称轴面计算，包括通过统计各角度方向上点数，计算杆塔实测点云的对称轴面；

步骤4，杆塔点云重投影，包括利用坐标变换的方式将杆塔实测点云投影至杆塔对称轴面；

步骤5，杆塔类型识别，包括采用模板匹配方法判断杆塔类型。

2.根据权利要求1所述基于点云的输电线杆塔类型识别方法，其特征在于：步骤2的实现方式包括以下子步骤，

步骤2.1，采用无人机激光雷达或倾斜测量技术获取杆塔场景的三维点云；

步骤2.2，去除杂点数据，得到包含电塔、线地面以及周围植被的力巡数据；

步骤2.3，格网化点云，包括沿竖直方向将点云投影到水平XY坐标系中，并格网划分，判断每个点云所属格网位置，实现点云有序化；

步骤2.4，输电杆塔格网区域提取，包括在每个分割出来的格网中计算局部高程最大值、最小值以及局部高差，结合输电杆塔具有大高差的特征，设置高差阈值剔除包含地面、低矮植被等非输电杆塔点云的格网区域；根据杆塔点云在高程分布上的连续性特点，剔除输电线所在区域；结合局部极高值特征，以杆塔最大高程值为标准，快速滤除高大树林区域，最终得到输电杆塔格网区域；

步骤2.5，杆塔点云提取，包括以杆塔塔顶部分的点云局部高程最大值点为中心，向周围提取比格网稍大范围内所有高程下的点云，并计算格网内高程最小值作为地面高程，设置为阈值去除地面点和塔脚点云，提取杆塔塔头和塔身点云。

3.根据权利要求2所述基于点云的输电线杆塔类型识别方法，其特征在于：步骤3的实现方式包括以下子步骤，

步骤3.1，将分割后的杆塔点云投影至XOY平面，获取杆塔平面位置中心点(x₀,y₀)，即杆塔点云局部高程最大值点；

步骤3.2，以杆塔位置中心点为原点，设置步长θ_step和区间α，记n为区间数，统计各角度方向n·θ_step上点数，数量最大的方向α₀作为对称轴，沿Z轴拉升做为对称轴面。

4.根据权利要求3所述基于点云的输电线杆塔类型识别方法，其特征在于：步骤4的实现方式包括以下子步骤，

步骤4.1，计算杆塔中心点P(x₀,y₀,z₀)，其中z₀＝(h_max+h_min)/2，将点P作为三维空间坐标的新原点，坐标转换计算公式为：

其中，x₀、y₀、z₀为转换前中心点坐标，x′、y′、z′为转换后中心点坐标；

步骤4.2，三维坐标旋转，包括通过空间坐标旋转，将步骤4.1中平移后的空间坐标系旋转为以P为原点，对称轴面为XOY平面的空间坐标系，且Y轴重新映射到原来Z+轴位置，其中对称轴面在原空间坐标系下的方程为y′＝tanα₀·x′，坐标转换公式为：

其中，x′、y′、z′为转换前中心点坐标，x″、y″、z″为转换后中心点坐标，α₀为对称轴角度；

步骤4.3，投影映射，通过投影将步骤4.2中转换后的三维空间坐标映射到XOY平面上，坐标转换公式为：

X、Y、Z为投影后的平面坐标。