分层随机抽样的单档电力线LiDAR点云聚类方法

针对基于直升机激光雷达(LiDAR)测量技术的电力巡线对全自动电力线三维重建的迫切需求,该文提出了一种基于分层随机抽样和电力线三维重建数学模型约束的单档电力线LiDAR点云聚类方法。其中,利用了直线段和悬链线段相结合的电力线三维数学模型描述了现实三维场景中的电力线形态,并以此约束点云分层随机抽样的结果。聚类过程中,首先进行数据预处理和分段组织;接着进行标号。实验表明,该文的聚类方法具有对电力线根数、电力线类型、电力线空间构型、长度、两端电塔高差、点云不规则断裂、粗差等因素不敏感的优势。     

一种机载LiDAR点云电力线三维重建方法

针对直升机激光雷达电力巡线中电力线三维重建方法研究的不足,文章提出一种长距离架空输电线路直升机激光雷达点云数据的电力线三维重建方法,它包括电力线激光雷达点云聚类、悬挂点检测和电力线三维建模等3个部分:首先运用3D连通成分分析分离出某一电力线的点;然后在XOY平面上对某一电力线的点进行线性拟合和格网索引,通过二阶导数分析分离出某一档某一根电力线的点;最后对单根电力线进行三维建模,且三维模型使用比例因子作为抛物线参数。实验表明,该方法在重建过程中对输电线走廊内线路数目、电力线的根数、电力线类型、电力线的空间配置结构、线路长度、线路曲率等因素不敏感,且具有效率高、重建精度高的优势。     

边缘主点作用下的立体影像特征线匹配方法研究

提出一种边缘主点作用下的特征线匹配方法,将特征线匹配转化为其线元素上边缘主点的匹配,从而力求实现以点代线、以直代曲的边缘特征线匹配。首先,针对原始影像采用自适应平滑滤波和Wallis滤波进行影像去噪和增强的预处理工作,突出影像现有特征,提高特征提取的准确率,为实现高效可靠的影像匹配奠定基础。然后,采用了一种基于链码准则的特征线提取算法进行特征线及边缘主点的提取。该算法依据八方向链码准则,依次进行边缘检测、链码跟踪、链码分裂,实现物体边缘线的提取,在链码分裂过程中根据距离判断同时获取边缘主点。最后,本文提出一种边缘主点作用下的特征线匹配方法,在目标影像完成边缘主点的提取后,以边缘主点作为匹配基元依次采用单应矩阵约束、核线约束和灰度相似性约束逐步缩小搜索范围,最终确定匹配点,最后成对连接成功匹配的边缘主点还原特征线,进行目视判读剔除错误匹配,最终完成边缘主点作用下的特征线匹配。实验结果表明,本文提出的匹配方法通过相对容易实现的特征点匹配来替代特征线匹配,匹配效果良好,定位精度准确,还可实现不规则边缘特征的匹配。     

一种高压输电走廊机载激光点云分类方法

针对输电线路现有点云分类方法存在的分类效率较低及精度不高等问题,该文从高压输电走廊的地物分布特点出发,提出一种基于JointBoost的高压输电走廊点云分类方法。该方法将三维点云转换为二维影像并基于Hough变换在影像上检测输电走廊候选区域;对候选区域每个点定义并计算多尺度局部特征向量,包括高程特征、连通特征、张量特征和平面特征;根据多尺度局部特征用JointBoost分类器将待分类点云分为地面、植被、电力线和电力塔4类。实验数据表明,该方法能有效地减少高压输电走廊的点云处理数量,提高分类效率,且选取的多尺度特征能有效地表达输电走廊内地物的分布特点,具有较高的分类精度。     

大重叠度无人机遥感影像的三维建模方法研究

探讨了无人机遥感系统获取的遥感影像的三维建模方法 ,应用相对定向直接进行无人机遥感影像相对定向 ,并通过实验分析了相邻影像间重叠度对相对定向精度的影响。基于高重叠度的无人机遥感影像 ,为提高同名点识别的精度 ,提出了多幅影像核线约束方法。实验证明本文是利用无人机遥感影像特点实现三维建模的有意义的尝试     

基于MPI的高效半全局约束密集匹配方法

灾害现场的地形地物高效三维重建是快速获取灾情信息的关键技术之一,也是正射影像纠正的先决条件。无人机等低空轻型遥感系统能快速获取高分辨率和高重叠度影像,因此在灾害应急响应中被广泛关注。利用大范围低空影像进行灾害现场快速三维重建依赖于高效的密集匹配方法。文中提出一种基于MPI(Message Passing Interface)的高效半全局约束密集匹配方法,既克服传统的影像匹配方法难以充分利用影像重叠度高的困难,也能在短时间内快速处理大量影像获取灾害现场的三维信息,适应面向灾害应急响应的效率要求。     

一种核线约束模型优化与可靠性匹配方法

针对基于随机抽样一致性(RANSAC)算法的影像误匹配剔除须大量迭代逼近,计算量大,耗时长等问题,该文提出改进的核线约束模型及误匹配剔除方法。根据现有的影像匹配方法,该文选取了在重复度、独特性、鲁棒性3个方面均优越的加速稳健特征(SURF)算子。通过构造核线约束方程,对粗匹配结果排序后进行均匀采样,使得最终的核线模型更具鲁棒性;进而在双向核线约束过程中确保了匹配对的可靠性,实现了误匹配的剔除。实验结果表明,该文提出的基于最小截平方和(LTS)的核线约束模型在剔除误匹配的速度以及稳定性方面都优于现有方法。     

多层次空间语义约束的道路参数化建模研究

针对当前道路实体建模中复用性低、方法固化、组织管理不规范的问题，提出了一种参数化道路实体建模方法。选取潍坊和青岛两个城市的部分地区为测区，基于航空影像数据、道路实体参数、CityGML标准实现道路实体参数采集、表达和组织管理；在多层次语义规则约束下构建道路图元三维模型，确保道路三维模型的建模的精确性；基于多边形裁剪算法实现道路实体三维模型与城市场景的融合。实验结果表明，该文提出的参数化建模方法能够清晰、准确、规范地构建出城市道路实体的三维建模，即使对于道路交叉口同样能够准确表达。其最终模型几何效果、模型复用性和后续模型修改灵活度均优于倾斜摄影模型。     

一种基于机载LiDAR点云电力线自动提取方法

针对电力巡线需求,提出一种基于机载LiDAR点云数据的电力线自动提取方法。首先采用高程滤波方法去除地面点及低矮地物点,采用顾及邻域尺度的自适应半径主成分分析法确定各点维度特性,利用维度特性从滤波后的点云中粗提取电力线点;然后根据电力线点空间分布特征,引入密度聚类算法实现单根电力线点精确提取;最后采用抛物线模型在三维空间中重构每根电力线。选取两组典型代表性的实测数据进行实验,结果表明:该方法能够从电力线走廊机载激光点云中快速提取出完整的单根电力线点,具有抗噪性强和提取精度高的特点,单根电力线提取误差率在0.06%以下,电力线提取结果能够直接应用于三维模型重建中。     

面向序列影像的三维场景重建方法

针对序列影像三维场景重建过程中存在的自动化程度不高、模型精度不够等问题,该文提出了一种基于序列影像的三维场景重建方法。该方法利用尺度不变特征变换算子获得了大量稳定的特征点后,结合K-D树搜索策略以及随机抽样一致性误匹配剔除方法得到稳定的匹配点对,然后采用稀疏光束法平差获取序列影像的相对位置姿态参数,最后采用多视密集匹配方法实现场景目标的密集重建。实验结果表明:该文所提方法可以快速得到准确、完整的三维重建结果。     

基于摄影测量技术的电力线高程测量方法

本文从摄影测量原理出发,结合电力线高程测量的特点,分析了利用一般摄影测量方法测量电力线所存在的问题,以及电力线的摄影几何,提出了一种基于铅垂线约束的电力线高程测量方法,并通过模拟实验证明了该方法的有效性与正确性。     

电力线实时测距方法研究

从摄影测量原理出发,结合电力线测距的特点,分析了电力线的摄影几何,提出了相应的电力线位置确定策略及满足电力线实时测距要求的基于物方匹配的计算方法,并对实时测量的技术难点进行了分析。模拟实验和实际实验验证了此方法的可行性。     

多尺度邻域特征下的机载LiDAR点云电力线分类

利用机载激光雷达技术三维测量精度高且获取快速的优点进行电力线自动分类提取已成为点云数据处理与电力应用的重要领域。针对电力线分类模型的自动化和高精度需求,本文提出了基于三维多尺度邻域特征的机载LiDAR点云电力线分类提取模型框架,主要包括4个步骤：电力线候选点滤波、多尺度邻域类型选取、形状结构特征提取和支持向量机分类。通过对2个复杂城市区域的试验数据集和8种不同邻域类型的详细结果对比分析,发现基于多尺度圆球邻域形状结构特征的分类模型结果准确率、召回率和质量分别达到97%、94%和93%,同时整体处理时间在2个试验数据中分别从366、256 s减少到274、160 s。试验结果表明,该方法在多种复杂城市场景中能够实现机载LiDAR数据的电力线较高精度分类提取。     

直升机电力巡检中的电力线测距方法

直升机电力线巡检的一项重要内容是测量电力线与下方地物的距离,判断电力线附近的地物是否达到危险的高度或位置(即电力线测距),确保线路运行安全。本文在直升机巡检的背景下,结合电力线测距的特点,介绍了电力线测距的基本原理,提出了电力线空间坐标获取和基于铅垂线轨迹法(VLL)直接求取电力线断面高程的方法,并给出了电力线测距数据处理流程,最后通过实验证明了该方法的有效性和可行性。     

输电线路接地网地理信息管理系统设计

在对哈密南—郑州特高压直流输电线路(甘肃段)接地网进行调查研究的基础上,基于GIS技术,开发特高压直流输电线路接地网信息管理系统。系统采用ArcGIS作为系统开发平台,使用C#语言对系统进行开发,JSP开发前端网页界面,SQL2008作为系统数据库。在该系统平台上,可以将输电线路的塔基标注在地图上,并为每个塔基点建立信息表格;每个塔基信息包括接地网腐蚀情况、土壤理化参数、环境数据等。该平台可以直观地展示输电线路接地网的运行状态、土壤信息、环境信息、研究对策等综合信息。     

送电线路测绘综合处理系统的开发与研究

系统密切结合目前电力生产实际,对采用各种新仪器、应用各种先进作业手段自动采集的野外测绘原始文件进行自动预处理,实现与各种成图软件的无缝接口。内业处理部分能够接收外业、航测等采集的数据,自动生成平断面图或水文断面图,实现测绘设计一体化。     

针对不同作业模式分析LiDAR点云密度对电力巡线的影响

LiDAR技术在电力巡线中逐步发挥着重要作用,设定怎样的点云密度、确定怎样的作业模式是电力巡线前期工作的重要环节。本文利用同一区域相同环境下获取不同飞行速度的LiDAR点云数据,对比分析不同点云密度作业模式下电力巡线的差异,探索机载LiDAR在电力巡线中科学高效的作业模式。研究表明:杆塔点云密度值在一定范围内时,不仅能提取电力巡线及电力线和杆塔信息,还能够有效提高数据采集效率,降低数据处理及存储成本。     

SkyLine支持下的电力选线三维系统的设计与实现

三维GIS具有表达直观、三维空间分析等特点,可以为电力线路勘测选线提供强大的辅助设计支持及空间分析功能。在分析传统的电力线路选线方法的不足的基础上,提出了三维GIS技术在电力线路选线设计中的应用方法,并着重研究了电力选线三维系统的总体建设内容、三维可视化场景的建设方法和专题应用功能的设计思路,以及应用该系统对实际的电力线路选线设计进行了实践,满足了电力选线的要求。     

复杂场景下的电力线自动提取

实现复杂场景下航拍图像的端到端电力线提取是电力线无人机检测的关键。本文通过分析基于深度学习的电力线实例分割实现存在的问题,提出了一种基于改进Mask R-CNN的电力线自动提取算法。首先,根据电力线的线性特征,提出一种线性IoU计算方法,改进Mask R-CNN原有的IoU计算,提高电力线提取性能;然后,将改进后的网络在电力线数据集上进行训练,得到电力线粗提取结果;最后,通过线段编组拟合算法,对粗提取结果进行聚类拟合,以解决电力线断裂和误检的问题。试验结果表明,所提方法能从环境复杂的无人机航拍图像中较为准确地提取完整的电力线。     

LiDAR点云数据的电力线3维重建

利用LiDAR数据进行电力设施提取与建模可以克服传统工程测量电力巡线工作量大,危险性高,效率低下等缺点,但现有的电力线提取研究主要集中在电力线的分离与提取,并且拟合的精度不高。针对此问题本文提出了一种精度较高的电力线拟合方法。首先,根据电力线两端悬挂、中间自然下垂的特点,求解电力线拟合的最佳几何模型;然后,通过电力线的走向和端点,建立电力线拟合的最佳平面坐标系;最后,采用基于二次多项式限制的最小二乘法拟合电力线,解算出最优参数,生成最终电力线模型。对真实数据的处理和精度评价表明,本文方法不仅能够实现电力线的快速3维重建,而且能够达到较高的拟合精度。