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原文传递一种基于无人机的输电线路的安全检测方法

专利名称：	一种基于无人机的输电线路的安全检测方法
摘要：	本发明公开一种基于无人机的输电线路的安全检测方法，包括：控制无人机沿输电线路飞行，且采集输电线路沿线的点云数据、照片、红外图像和紫外图像；获取点云数据分别对应的照片、红外图像和紫外图像的像素点的坐标，且确定坐标分别对应的照片、红外图像和紫外图像的像素点的属性；将点云数据划分为不同种类的检测物点云数据，检测物的种类包括：通过识别算法识别的植被、导线、巡检的输电线路以外的输电线路的电力线、绝缘子、杆塔，以及，通过人工识别的各类检测物；根据不同种类的点云数据，以及点云数据分别对应的照片、红外图像和紫外图像的各像素点的属性，对输电线路进行安全检测。本发明实现了数据的综合应用，检测效率高，且检测范围广。
专利类型：	发明专利
申请人：	国网宁夏电力有限公司电力科学研究院
发明人：	韩利;张庆霞;夏绪卫;肖清明;吴杨;方济中;李晔;秦鹏;刘启飞
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T15:00:00+0805
申请号：	CN201911361466.3
公开号：	CN111157530A
代理机构：	北京润泽恒知识产权代理有限公司
代理人：	莎日娜
分类号：	G01N21/88;G06K9/00;H02G1/02;G;H;G01;G06;H02;G01N;G06K;H02G;G01N21;G06K9;H02G1;G01N21/88;G06K9/00;H02G1/02
申请人地址：	750001 宁夏回族自治区银川市金凤区黄河东路716号
主权项：	1.一种基于无人机的输电线路的安全检测方法，其特征在于，包括：控制无人机沿输电线路飞行，且采集所述输电线路沿线的点云数据、照片、红外图像和紫外图像；获取所述点云数据分别对应的所述照片、所述红外图像和所述紫外图像的像素点的坐标，且确定所述坐标分别对应的所述照片、所述红外图像和所述紫外图像的像素点的属性；将所述点云数据划分为不同种类的检测物点云数据，其中，所述检测物的种类包括：通过识别算法识别的植被、导线、巡检的输电线路以外的输电线路的电力线、绝缘子、杆塔，以及，通过人工识别的各类检测物；根据不同种类的所述点云数据，以及所述点云数据分别对应的所述照片、所述红外图像和所述紫外图像的各像素点的属性，对所述输电线路进行安全检测。 2.根据权利要求1所述的安全检测方法，其特征在于，所述将点云数据划分为不同种类的检测物点云数据的步骤，包括：从所述点云数据中人工筛选出对应人工识别的各类检测物的点云数据；通过识别算法将所述筛选后的所述点云数据分别识别为对应植被、导线、巡检的输电线路以外的输电线路的电力线、绝缘子和杆塔的点云数据。 3.根据权利要求2所述的安全检测算法，其特征在于，所述通过识别算法将所述筛选后的所述点云数据分别识别为对应植被、导线、巡检的输电线路以外的输电线路的电力线、绝缘子和杆塔的点云数据的步骤，包括：将所述筛选后的所述点云数据划分为地面点云数据和非地面点云数据；根据杆塔坐标，将每一档内的所述非地面点云数据划分为备用杆塔点云数据和待判断点云数据，其中，每一档内的所述非地面点云数据为两个所述杆塔及两个所述杆塔之间的输电走廊的所述非地面点云数据；将每一档内的所述待判断点云数据划分为至少一个连通区域；根据每一档内的每一所述连通区域的所述待判断点云数据的数量，将每一档内的每一所述连通区域的所述待判断点云数据确定为植被点云数据、小物点云数据及未知连通区域的待判断点云数据；根据每一档内的所述未知连通区域的待判断点云数据对应的温度和投影，将每一档内的所述未知连通区域的待判断点云数据确定为导线点云数据或巡检的输电线路以外的输电线路的电力线点云数据；根据每一档内的所述备用杆塔点云数据对应的温度，将每一档内的所述备用杆塔点云数据确定为植被点云数据、杆塔点云数据或绝缘子点云数据。 4.根据权利要求3所述的安全检测方法，其特征在于，所述将每一档内的所述非地面点云数据划分为备用杆塔点云数据和待判断点云数据的步骤，包括：获取每一档的两个杆塔坐标；将每一档内的所述非地面点云数据中的杆塔坐标及所述杆塔坐标周围第一预设距离内的所有所述非地面点云数据删除，得到剩余的所述非地面点云数据作为每一档内的所述待判断点云数据；将每一档内的所述删除的所述非地面点云数据作为每一档内的备用杆塔点云数据。 5.根据权利要求3所述的安全检测方法，其特征在于，所述将每一档内的所述待判断点云数据划分为至少一个连通区域的步骤，包括：将每一档内的所述待判断点云数据进行聚类，得到每一档内的至少一个所述连通区域，其中，每一所述连通区域内的相邻两个所述待判断点云数据之间的欧式距离小于第二预设距离。 6.根据权利要求3所述的安全检测方法，其特征在于，所述将每一档内的每一所述连通区域的所述待判断点云数据确定为植被点云数据、小物点云数据及未知连通区域的待判断点云数据的步骤，包括：确定每一档内的每一所述连通区域的所述待判断点云数据的数量；将所述待判断点云数据的数量最多的连通区域的所述待判断点云数据确定为植被点云数据；将所述待判断点云数据的数量小于预设数量的连通区域的所述待判断点云数据确定为小物点云数据；将除所述植被点云数据和所述小物点云数据以外的其他待判断点云数据对应的连通区域确定为未知连通区域。 7.根据权利要求3所述的安全检测方法，其特征在于，所述将每一档内的所述未知连通区域的待判断点云数据确定为导线点云数据或巡检的输电线路以外的输电线路的电力线点云数据的步骤，包括：判断每一档内的一所述未知连通区域的所述待判断点云数据是否满足第一条件；其中，所述第一条件包括：一所述未知连通区域的预设比例的所述待判断点云数据对应的温度大于第一预设温度；一所述未知连通区域的所述待判断点云数据在所述水平面的投影线为直线，且与所属的一档内的两个杆塔之间的连线的夹角小于预设角度；以及，一所述未知连通区域的所述待判断点云数据在竖直平面的投影线近似为抛物线，所述竖直平面沿所述未知连通区域所属的一档内的两个杆塔之间的连线延伸；若每一档内的一所述未知连通区域的所述待判断点云数据满足所述第一条件，则确定每一档内的一所述未知连通区域的所述待判断点云数据为导线点云数据；若每一档内的一所述未知连通区域的所述待判断点云数据不满足所述第一条件，则获取每一档内的一所述未知连通区域的超过第一预设温度的待判断点云数据；判断每一档内的一所述未知连通区域的超过第一预设温度的待判断点云数据是否满足第二条件，其中，所述第二条件包括：一所述未知连通区域的超过第一预设温度的待判断点云数据在水平面的投影点与所属的一档内的所述导线点云数据在水平面的一投影线之间的距离小于第三距离；以及，一所述未知连通区域的超过第一预设温度的待判断点云数据在所述竖直平面的投影点与所属的一档内的所述导线点云数据在所述竖直平面的一投影线上的相同横坐标的投影点之间的高差的绝对值小于第四距离；若每一档内的一所述未知连通区域的超过第一预设温度的待判断点云数据满足所述第二条件，则确定每一档内的一所述未知连通区域的超过第一预设温度的待判断点云数据为导线点云数据；若每一档内的一所述未知连通区域的所述待判断点云数据既不满足第一条件，也不满足第二条件，则确定每一档内的一所述未知连通区域的所述待判断点云数据为巡检的输电线路以外的输电线路的电力线点云数。 8.根据权利要求3所述的安全检测方法，其特征在于，所述将每一档内的所述备用杆塔点云数据确定为植被点云数据、杆塔点云数据或绝缘子点云数据的步骤，包括：以0℃为基点，每隔第二预设温度，划分为一个第一预设温度区间；对于采集的所有点云数据，按照所述点云数据对应的温度将所述点云数据归入不同的第一预设温度区间；若所述第一预设温度区间内的所述点云数据的数量最大，则将该第一预设温度区间确定为第二预设温度区间；若每一档内的所述备用杆塔点云数据对应的温度位于第二预设温度区间内，则将位于第二预设温度区间内的所述备用杆塔点云数据确定为植被点云数据。 9.根据权利要求8所述的安全检测方法，其特征在于，所述将每一档内的所述备用杆塔点云数据确定为植被点云数据、杆塔点云数据或绝缘子点云数据的步骤，还包括：以0℃为基点，每隔第三预设温度，划分为一个第三预设温度区间；统计每一第三预设温度区间内的每一档内的所述备用杆塔点云数据的数量；若在连续的第三预设温度区间内均具有所述备用杆塔点云数据，则将连续的第三预设温度区间内的所述备用杆塔点云数据的数量加和，得到一连续的第三预设温度区间内的所述备用杆塔点云数据的总数量；若一连续的第三预设温度区间内的所述备用杆塔点云数据的总数量最大，则确定该连续的第三预设温度区间内的所述备用杆塔点云数据为杆塔点云数据；将每一档内的所述备用杆塔点云数据中除确定的植被点云数据和杆塔点云数据以外的其他备用杆塔点云数据确定为绝缘子点云数据。 10.根据权利要求1所述的安全检测方法，其特征在于，所述获取所述点云数据分别对应的所述照片、所述红外图像和所述紫外图像的像素点的坐标的步骤，包括：按照转换方程获取所述点云数据分别对应的所述照片、所述红外图像和所述紫外图像的像素点的坐标；其中，所述转换方程包括：其中，b1＝cosωsink，b2＝cosωcosk，b3＝-sinω，(XA，YA，ZA)表示所述点云数据；若所述转换方程用于所述照片，则(XS，YS，ZS)表示相机在采集所述照片时的三维坐标，表示相机对应的旁向倾角，ω表示相机对应的航向倾角，k表示相机对应的相片旋角，f表示相机的焦距；若所述转换方程用于所述红外图像，则(XS，YS，ZS)表示红外相机在采集所述红外图像时的三维坐标，表示红外相机对应的旁向倾角，ω表示红外相机对应的航向倾角，k表示红外相机对应的相片旋角，f表示红外相机的焦距；若所述转换方程用于所述紫外图像，则(XS，YS，ZS)表示紫外相机在采集所述紫外图像时的三维坐标，表示紫外相机对应的旁向倾角，ω表示紫外相机对应的航向倾角，k表示紫外相机对应的相片旋角，f表示紫外相机的焦距。
所属类别：	发明专利