输电设备的3D点云数据的空间特征提取方法

摘要

本发明公开了属于架空输电线路巡检航拍技术领域的一种输电设备的3D点云数据的空间特征提取方法。该方法为：1)采集输电设备的三维点云数据，将点云中心点p₀与第i个点云边界点p_i构成点对(p₀，p_i)；2)计算点对(p₀，p_i)之间的法线关系〈α，φ，θ，d〉；3)计算点云点的离散程度η；4)计算最大平均距离5)计算最小平均距离本发明方法采集并提取输电设备的3D点云数据的空间特征，将其存储于特征库中，在巡检过程中与获得的3D场景点云数据进行特征匹配，从而实现对目标物体的追踪，该方法使得航拍飞行机器人能更好地对巡检环境进行认知，解决了电力巡检过程中对电塔输电设备的追踪问题。

主权项

输电设备的3D点云数据的空间特征提取方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：1)采集输电设备的三维点云数据，将点云中心点p₀与第i个点云边界点p_i构成点对(p₀，p_i)，其中，i＝1，2，3…，j，j为点云边界点的总数；2)计算点对(p₀，p_i)之间的法线关系〈α，φ，θ，d〉；具体为：21)计算p₀和p_i的法线；在p₀上定义一个局部坐标系uvw，将p₀的法线n₀方向作为u轴；v轴的计算公式为：w轴的计算公式为：w＝u×v；22)在局部坐标系uvw中计算法线关系〈α，φ，θ，d〉；其中，α为n_i与v轴夹角，n_i为p_i的法线；θ为n_i在uw平面上的投影与u轴的夹角；d＝||p_i‑p₀||₂，d为p₀和p_i之间的欧式距离；φ为n₀与p₀、p_i两点连线之间的夹角；3)计算点云点的离散程度η；其计算公式为：$\eta =\frac{1}{j}\underset{i=1}{\overset{j}{\Sigma }}[{(x_i-x_0)}^2+{(y_i-y_0)}^2+{(z_i-z_0)}^2];$其中，x_i、y_i、z_i为p_i的三维坐标点；x₀、y₀、z₀为p₀的三维坐标点；4)计算最大平均距离其计算公式为：$\overline{d_{\max }}=\frac{1}{k}\underset{i^{\prime }=1}{\overset{k}{\Sigma }}{d}_{i^{\prime }\max };$其中，i′＝0，1，…，k，k为点云中点的总数；d_i′max为离第i′个点p_i′最远的点的距离；5)计算最小平均距离其计算公式为：$\overline{d_{\min }}=\frac{1}{k}\underset{i^{\prime }=1}{\overset{k}{\Sigma }}{d}_{i^{\prime }\min };$d_i′min为离第i′个点p_i′最近的点的距离。