CN108195358A - 基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法，包含，步骤1)测站点位置与扫描路线布设；步骤2)标靶位置布设；步骤3）获取输电线路的三维激光扫描点云数据；步骤4）获取输电线路场地的全景及全方位图像：步骤5）获取输电线路电气设备的全景及全方位图像。本发明优点在于：通过三维扫描技术、全景全方位彩色拍摄技术、数字近景摄影测量技术以及便携式手持扫描技术的综合利用，来共同实现对输电线路的数据采集，既有效保证了数据采集的全面性、真实性，同时又保证了高质量影像数据的获取，为后期影像色彩调整、正射纠正纹理映射等节省了时间，提高了作业效率，更为基于无人机巡视仿真培训系统的仿真效果提供了保障。

Description

基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法

技术领域

本发明涉及一种电网输电线路数据的采集方法，具体的说是涉及基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法。

背景技术

当前，无人机技术在电网系统已经具有一定规模的普及，特别是在输电线路巡检专业得到了广泛应用。当利用无人机搭载可见光、红外热像仪、紫外成像仪等设备后，可以开展配电线路通道和设备的精细化巡检；当利用无人机搭载高清摄影相机、3D扫描仪等设备后，可以建立配电线路及所在地形的三维模型。通过无人机获取的配电线路多维度运行参数，可以为配电专业的运行管理和培训提供更加有力的技术支撑。

目前的电网系统中，多采用消费级无人机进行巡检作业，虽然消费级无人机的市场价格已进入普通消费者可接受区间，用实物进行基本操作培训的成本也有所下降，但因作业对象是配电运行线路，一旦遇到突发或特殊情况或无人机操作人员误操作而导致无人机失控的话，会对电网的运行安全造成非常巨大的威胁，很有可能会带来难以估量的损失。

故而，开发一套符合生产实际情况的无人机巡视仿真培训系统，是非常有必要的；一方面，它可以让操作人员在作业前进行模拟训练，提高无人机巡视作业操控技能的同时又避免了由于特殊情况处置不当而造成的人员、电网线路或无人机的不必要损失；另一方面，它可作为无人机巡视技能培训评价业务的重要参考依据。

然而要想开发出真正符合生产实际情况的无人机巡视仿真培训系统，获取真实电网输电线路的空间位置信息及视觉外观信息是关键，它关系到是否能从真正意见上达到利用虚拟仿真技术来模拟出真实场景中的输电线路的运作情况，以及达到实现无人机巡视操作技能培训及掌握的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法，用以解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法，包含以下步骤：

步骤1，测站点位置与扫描路线布设：

1.1）根据实际的无人机巡视场地及输电线路特点，规划好扫描路线；

1.2）根据规划好的扫描路线以及扫描仪的最大扫描视角范围及扫描精度要求，划分好扫描区域，并依照划分好的区域布设扫描仪架设的测量站点位置；

步骤2，标靶位置布设：

2.1）根据步骤1划分好的若干个扫描区域，将预布设的标靶按照划分的若干扫描区域划进行分组，并按分好的组别给每个标靶编上编号；

2.2）按照每个标靶至少被两个相邻扫描站点获取到、任意三个标靶点不在同一条线上、任意四个以上标靶不在同一个平面、相邻两个扫描站点之间至少有 三个标靶作为定位以及同一组标靶相互之间距离应大致相同且距离扫描仪的距离在标靶拟合有效距离范围内的原则，布设好标靶位置，并布置好标靶；

步骤3，获取输电线路的三维激光扫描点云数据：

3.1）先利用三维激光扫描仪整体扫描出输电线路场地的三维激光扫描影像，确定输电线路场地的空间坐标；

3.2）再以其他区域、间隔来分批进行局部加密扫描，确保在扫描精度与范围之间达到扫描区域的点云数据全方位获取；

步骤4，获取输电线路场地的全景及全方位图像：

4.1）通过三维激光扫描仪自带的真彩色相机拍摄输电线路场地的全景图像；

4.2）安装步骤1中划分的扫描区域和测量站点，分批此利用三维激光扫描仪自带的真彩色相机拍摄输电线路场地局部的场景图像；

步骤5，获取输电线路电气设备的全景及全方位图像：

5.1）通过三维激光扫描仪自带的真彩色相机拍摄输电线路设备的全景图像；

5.2）根据不同的被扫描输电线路中各电气设备自身特点，在设备表面均匀布满扫描编码点；

5.3）根据布设的扫描编码点，通过数字近景摄影测量仪与便携式手持扫描仪，在设备的不同位置拍摄多角度序列图像，并保持相邻图像之间公共区域≥60%。

进一步，所述步骤4中，在获取输电线路场地的局部场景图像时的具体做法为：

4.2.1）根据所需拍摄场地影像的不同，使三维激光扫描仪自带的真彩色相机与被射距离保持大致相同；

4.2.2）调整相机的光圈、快门参数，使之在拍摄不同场地影像时保持不变；

4.2.3）在无阴影和光照均匀的条件下，进行场地影像数据的采集，并在场地影像数据采集过程中，使相邻影像之间一定的重叠度。

进一步，所述步骤4.2.3）中的相邻影像之间的重叠度≥60%。

进一步，所述步骤5中，在获取设备的不同位置拍摄多角度序列图像的具体做法为：

5.3.1）根据所需拍设备不同以及同一设备不同位置摄影像的不同，使三维激光扫描仪自带的真彩色相机与被射距离保持大致相同；

5.3.2）调整相机的光圈、快门参数，使之在拍摄不同设备影像及不同位置的设备影像时保持不变；

5.3.3）在无阴影和光照均匀的条件下，进行设备影像数据的采集，并在设备影像数据采集过程中，使相邻设备影像之间有一定的重叠度。

进一步，所述步骤5.3.3）中的相邻影像之间的重叠度≥60%。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）可针对输电线路的实际情况，通过三维扫描技术、全景全方位彩色拍摄技术、数字近景摄影测量技术以及便携式手持扫描技术的综合利用，充分发挥各自的特点来共同实现对输电线路的数据采集，即保证了采集数据的全面性、真实性，又保证了采集数据的精准性，为基于无人机巡视仿真培训系统的仿真效果提供了保障；

（2）在拍摄设备或场地影像时，通过在相邻影像之间设置一定的重叠度，方便了后期影像融合和拼接，保证了高质量的影像数据获取，为后期影像色彩调整、正射纠正纹理映射等节省很多时间，大大提高了作业效率。

附图说明

图1 为本发明基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明是如何实施的。

如图1所示，本发明提供的基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法，含以下步骤：

步骤1，测站点位置与扫描路线布设：

1.1）根据实际的无人机巡视场地及输电线路特点，规划好扫描路线；

1.2）根据规划好的扫描路线以及扫描仪的最大扫描视角范围及扫描精度要求，划分好扫描区域，并依照划分好的区域布设扫描仪架设的测量站点位置；

步骤2，标靶位置布设：

2.1）根据步骤1划分好的若干个扫描区域，将预布设的标靶按照划分的若干扫描区域划进行分组，并按分好的组别给每个标靶编上编号；

2.2）按照每个标靶至少被两个相邻扫描站点获取到、任意三个标靶点不在同一条线上、任意四个以上标靶不在同一个平面、相邻两个扫描站点之间至少有 三个标靶作为定位以及同一组标靶相互之间距离应大致相同且距离扫描仪的距离在标靶拟合有效距离范围内的原则，布设好标靶位置，并布置好标靶；

步骤3，获取输电线路的三维激光扫描点云数据：

3.1）先利用三维激光扫描仪整体扫描出输电线路场地的三维激光扫描影像，确定输电线路场地的空间坐标；

3.2）再以其他区域、间隔来分批进行局部加密扫描，确保在扫描精度与范围之间达到扫描区域的点云数据全方位获取；

步骤4，获取输电线路场地的全景及全方位图像：

4.1）通过三维激光扫描仪自带的真彩色相机拍摄输电线路场地的全景图像；

4.2）安装步骤1中划分的扫描区域和测量站点，分批此利用三维激光扫描仪自带的真彩色相机拍摄输电线路场地局部的场景图像；

步骤5，获取输电线路电气设备的全景及全方位图像：

5.1）通过三维激光扫描仪自带的真彩色相机拍摄输电线路设备的全景图像；

5.2）根据不同的被扫描输电线路中各电气设备自身特点，在设备表面均匀布满扫描编码点；

5.3）根据布设的扫描编码点，通过数字近景摄影测量仪与便携式手持扫描仪，在设备的不同位置拍摄多角度序列图像，并保持相邻图像之间公共区域≥60%。

其中，步骤4中，在获取输电线路场地的局部场景图像时的具体做法为：

4.2.1）根据所需拍摄场地影像的不同，使三维激光扫描仪自带的真彩色相机与被射距离保持大致相同；

4.2.2）调整相机的光圈、快门参数，使之在拍摄不同场地影像时保持不变；

4.2.3）在无阴影和光照均匀的条件下，进行场地影像数据的采集，并在场地影像数据采集过程中，使相邻影像之间一定的重叠度。

其中，步骤4.2.3）中的相邻影像之间的重叠度≥60%。

其中，步骤5中，在获取设备的不同位置拍摄多角度序列图像的具体做法为：

5.3.1）根据所需拍设备不同以及同一设备不同位置摄影像的不同，使三维激光扫描仪自带的真彩色相机与被射距离保持大致相同；

5.3.2）调整相机的光圈、快门参数，使之在拍摄不同设备影像及不同位置的设备影像时保持不变；

5.3.3）在无阴影和光照均匀的条件下，进行设备影像数据的采集，并在设备影像数据采集过程中，使相邻设备影像之间有一定的重叠度。

其中，步骤5.3.3）中的相邻影像之间的重叠度≥60%。

最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1，测站点位置与扫描路线布设：

1.1）根据实际的无人机巡视场地及输电线路特点，规划好扫描路线；

1.2）根据规划好的扫描路线以及扫描仪的最大扫描视角范围及扫描精度要求，划分好扫描区域，并依照划分好的区域布设扫描仪架设的测量站点位置；

步骤2，标靶位置布设：

2.1）根据步骤1划分好的若干个扫描区域，将预布设的标靶按照划分的若干扫描区域划进行分组，并按分好的组别给每个标靶编上编号；

2.2）按照每个标靶至少被两个相邻扫描站点获取到、任意三个标靶点不在同一条线上、任意四个以上标靶不在同一个平面、相邻两个扫描站点之间至少有 三个标靶作为定位以及同一组标靶相互之间距离应大致相同且距离扫描仪的距离在标靶拟合有效距离范围内的原则，布设好标靶位置，并布置好标靶；

步骤3，获取输电线路的三维激光扫描点云数据：

3.1）先利用三维激光扫描仪整体扫描出输电线路场地的三维激光扫描影像，确定输电线路场地的空间坐标；

3.2）再以其他区域、间隔来分批进行局部加密扫描，确保在扫描精度与范围之间达到扫描区域的点云数据全方位获取；

步骤4，获取输电线路场地的全景及全方位图像：

4.1）通过三维激光扫描仪自带的真彩色相机拍摄输电线路场地的全景图像；

4.2）安装步骤1中划分的扫描区域和测量站点，分批此利用三维激光扫描仪自带的真彩色相机拍摄输电线路场地局部的场景图像；

步骤5，获取输电线路电气设备的全景及全方位图像：

5.1）通过三维激光扫描仪自带的真彩色相机拍摄输电线路设备的全景图像；

5.2）根据不同的被扫描输电线路中各电气设备自身特点，在设备表面均匀布满扫描编码点；

5.3）根据布设的扫描编码点，通过数字近景摄影测量仪与便携式手持扫描仪，在设备的不同位置拍摄多角度序列图像，并保持相邻图像之间公共区域≥60%。

2.根据权利要求1所述的基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法，其特征在于，所述步骤4中，在获取输电线路场地的局部场景图像时的具体做法为：

4.2.1）根据所需拍摄场地影像的不同，使三维激光扫描仪自带的真彩色相机与被射距离保持大致相同；

4.2.2）调整相机的光圈、快门参数，使之在拍摄不同场地影像时保持不变；

4.2.3）在无阴影和光照均匀的条件下，进行场地影像数据的采集，并在场地影像数据采集过程中，使相邻影像之间一定的重叠度。

3.根据权利要求2所述的基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法，其特征在于，所述步骤4.2.3）中的相邻影像之间的重叠度≥60%。

4.根据权利要求1所述的基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法，其特征在于，所述步骤5中，在获取设备的不同位置拍摄多角度序列图像的具体做法为：

5.3.1）根据所需拍设备不同以及同一设备不同位置摄影像的不同，使三维激光扫描仪自带的真彩色相机与被射距离保持大致相同；

5.3.2）调整相机的光圈、快门参数，使之在拍摄不同设备影像及不同位置的设备影像时保持不变；

5.3.3）在无阴影和光照均匀的条件下，进行设备影像数据的采集，并在设备影像数据采集过程中，使相邻设备影像之间有一定的重叠度。

5.根据权利要求4所述的基于无人机巡视仿真培训系统的输电线路数据采集方法，其特征在于，所述步骤5.3.3）中的相邻影像之间的重叠度≥60%。