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专利号: 2024116380841
申请人: 华北理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1. 一种基于点云数据的无人机电力线巡检异常检测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:A、数据采集 获取输电塔的三维点云空间位置信息及颜色信息B、数据预处理

C、绝缘子链目标分割

D、绝缘子链平面拟合与投影

D1、使用最小二乘法拟合绝缘子链的点云数据,生成绝缘子链的轴向平面方程z=ax+by+c;

D2、将拟合后的三维点云数据投影到二维图像平面上,生成平面投影的点云二维图像;

D3、在生成二维投影图像后,统计每个区间中的点云数据量,利用生成的二维投影数据创建分布直方图数据序列;

E、时序异常检测

E1:生成时间序列

沿着绝缘子链的轴向方向,对点云数据进行分段,生成等间隔的区间,对于每个区间i,统计点云数据在该区间的最大值 和最小值 ,并计算差值 ,通过这个差值,生成每个区间的直方图数据序列,将每个区间的 差值数据按顺序排列,形成一个完整的时间序列;

E2:构建结合绝缘子链几何特征的时序异常检测模型,建立OneClass SVM进行序列检测基于生成的时间序列作为训练数据,构建时序异常检测模型,使用OneClass SVM作为异常检测的核心算法,使用径向基函数RBF作为核函数,其形式为:其中,γ=0.001,γ是核参数,控制了核函

数的幅度宽度;训练完成后,将新的时间序列输入到OneClass SVM模型中进行检测,通过计算每个点相对于超平面的距离,若距离超过一定的阈值,则该点被判定为异常点;

E3:确定连续异常区间

若多个异常点出现在相邻的区间内,将这些异常点组合成连续的异常区间,筛选出包含多个异常点的区间,统计公式为: > ,其中 是一个设定的最小阈值,表示每个连续区间至少包含的异常点数量,筛选出异常点数量大于阈值的区间,作为潜在的异常残缺位置;

E4:异常点三维复原与标记

通过步骤D中的投影方程:z=ax+by+c将二维平面中的异常点映射回绝缘子链的三维空间坐标,确定绝缘子链中自爆绝缘子的具体位置;确定每个异常点的三维坐标后,将这些异常点标记在输电塔的三维点云模型中,并生成异常报告。

2. 根据权利要求1所述的基于点云数据的无人机电力线巡检异常检测方法,其特征在于,步骤A中使用搭载有Intel D435i深度相机和T265惯性导航相机的无人机,对输电塔进行全方位扫描。

3.根据权利要求1所述的基于点云数据的无人机电力线巡检异常检测方法,其特征在于,步骤B中包括:B1、对点云数据进行滤波处理,滤波处理使用高斯滤波技术,以去除点云数据中的噪声和误差点,同时保持重要的边缘信息;

B2、对点云数据进行降采样处理,采用体素网格降采样方法,通过减少数据点的密度来减少计算负荷,同时保持点云数据的结构特征;

B3、对多次采集的点云数据进行配准处理,消除不同位置扫描数据之间的误差。

4.根据权利要求1所述的基于点云数据的无人机电力线巡检异常检测方法,其特征在于,步骤C中包括:C1、根据绝缘子链在点云中的颜色特征,识别并分割出绝缘子链;

C2、通过绝缘子链的几何形态特征进行进一步的分割,使点云数据仅包含绝缘子链的点云。

5.根据权利要求1所述的基于点云数据的无人机电力线巡检异常检测方法,其特征在于,步骤D1中的最小二乘法拟合步骤:首先,通过从点云数据中提取绝缘子链的坐标点集,构造出线性方程组:Ax=b其中,A为系数矩阵,x为待求解的系数向量,b为常数向量,基于以下线性关系,构造具体的方程组: 接着,对上述方程组进行求解,得到平面方程的系数a、b和c:最后生成绝缘子链的轴向平面方程z=ax+by+c。