CN109192055A - 一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法，包括如下步骤：(1)利用即时定位与地图构建技术采集变电站设备铭牌的点云数据，从而获得变电站内设备铭牌的相对位置、尺寸数据；(2)利用全景影像技术，采集变电站内设备铭牌的全景影像数据；(3)将步骤(1)中得到的点云数据与步骤(2)中得到的全景影像数据进行融合处理，获得变电站可量测实景数据；(4)变电站建模，利用实景数据快速匹配铭牌信息，建立铭牌模型。本发明利用slam扫描技术、全景相片技术实现变电站设备铭牌的快速获取建模方法，其数据精度高、获取速度快、大量节约人力、物力，数据可重复利用，共享使用，方便建模人员快速匹配铭牌信息，制作铭牌模型。

Description

一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法
技术领域
本发明属于电力检修技术领域，尤其涉及一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法。
背景技术
变电站是电力传输的重要节点，站内设备数量巨大，设备种类繁多，管理要求非常高，尤其是高电压等级的变电站。通常情况下，变电站所有的设备都贴有不同类型的醒目铭牌，以方便现场人员的生产管理及日常维护工作。铭牌管理是直接高效的管理方式，是一种普遍的管理方式。
三维变电站是随着计算机技术、三维扫描技术的发展而逐步取代二维图纸管理的一种新兴技术，其最大特点是真实还原变电站现场环境，可视化管理变电站设备资产。同时，三维模型制作的技术的发展大幅提高了三维建模的速度，将变电站管理二维平台升级为三维管理平台成为可能。然而，对于大量变电站的三维模型制作中，最为诟病的是大量铭牌的对应工作。传统的做法是利用人工标定，费时费力，严重拖后建模效率，错误率极高，没有可重复利用性。
因此，基于这些问题，提供一种数据精度高、获取速度快、大量节约人力、物力，数据可重复、共享使用，方便建模人员快速匹配铭牌信息，制作铭牌模型的变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种数据精度高、获取速度快、大量节约人力、物力，数据可重复、共享使用，方便建模人员快速匹配铭牌信息，制作铭牌模型的变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明利用slam扫描技术、全景相片技术实现变电站设备铭牌的快速获取建模方法，其数据精度高、获取速度快、大量节约人力、物力，数据可重复利用，共享使用，方便建模人员快速匹配铭牌信息，制作铭牌模型；
2、本发明解决了变电站三维建模过程中，变电站设备铭牌的精确匹配问题，可以复原变电站真实场景，提高变电站三维建模的效率。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例提供的一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法，包括如下步骤：
(1)利用即时定位与地图构建技术采集变电站设备铭牌的点云数据，从而获得变电站内设备铭牌的相对位置、尺寸数据；即时定位与地图构建技术可以快速获取变电站设备铭牌的相对位置与尺寸数据，可采用背包式或推车式。
其中，即时定位与地图构建(SLAM或Simultaneous localization and mapping)是一种概念：希望扫描机器人从未知环境的未知地点出发，在运动过程中通过重复观测到的地图特征(比如，墙角，柱子等)定位自身位置和姿态，再根据自身位置增量式的构建地图，从而达到同时定位和地图构建的目的。基于此概念设计的扫描设备有背包式或推车式，推车式如NAVVIS M3 TROLLEY，背包式如Geoslam三维激光扫描仪。
(2)利用全景影像技术，采集变电站内设备铭牌的全景影像数据，全景影像利用组合六镜头移动拍摄方式，按间隔1-3米进行不间断拍摄照片，经过数据拼接处理，生成高分辨率全景照片数据；
(3)将步骤(1)中得到的点云数据与步骤(2)中得到的全景影像数据进行融合处理，获得变电站可量测实景数据，实景数据可以按1-3米拍摄间隔进行漫游，按实际位置浏览变电站设备铭牌位置，将铭牌信息与贴图纹理对应加载到变电站三维模型中，实现点云数据与全景照片无缝贴合，前端为实景照片，后端加载点云，实现在全景照片中量测尺寸；
需要说明的是，融合处理是指点云数据与全景影像的融合，采集时点云与影像分开采集，点云有三维坐标、物体纹理信息及采集时间信息，全景影像以物体图像特征为主，位置信息较弱，含有采集时间信息；利用采集时间和位置进行初步匹配，再对影像与点云纹理进行精密图像配准，结合三维坐标进行纠正，再将配准后物体特征要素完全匹配的点云与全景影像进行数据融合，使采集的物体既具有点云的高精度三维坐标信息，同时又具备全景影像丰富的图像表现。
(4)变电站建模，利用实景数据快速匹配铭牌信息，建立铭牌模型，三维建模为利用3DMax软件建立精细化变电站三维模型，模型比例1：1；铭牌模型为利用3DMax软件建立精细化变电站设备铭牌三维模型，模型比例1：1。
其中，铭牌模型属于变电站精细建模的一部分，区别于以往的手动建模方式，铭牌是电网资源设备中相对规则的细节构件，是一类尺寸相对固定，规则的矩形构件，能够建立铭牌尺寸及特征规则，预设铭牌自动建模算法，这里基于点云与全景影像匹配融合的成果，利用点云数据的三维坐标，自动提取铭牌长宽或长宽高角点信息构建铭牌白模，以白模为掩膜模板截取全景影像中的铭牌影像纹理，自动捕捉套用，可实现一次算法预设一类尺寸规格铭牌自动建模的效果，相比于人工建模替换纹理重复制作，自动化程度极大提高；在3dmax建模过程中，同时时间铭牌白模自动建模以及基于融合的全景影像实现纹理自动捕捉套用，极大简化此类构件的建模过程，提升建模自动化水平。
需要指出的是，变电站设备铭牌包括：建筑、道路、消防、站房、变压器、GIS设备、电抗器、电容器、避雷器、电压互感器、电流互感器、在线监测箱、汇控柜、断路器、隔离开关、接地刀闸、雨水泵中转控制箱、机构箱、检修电源箱、配电箱、气室压力表箱、视频转接箱、高抗风冷控制箱、风冷控制箱、机器人充电站、检修电源箱。
综上所述，本发明可提供一种数据精度高、获取速度快、大量节约人力、物力，数据可重复、共享使用，方便建模人员快速匹配铭牌信息，制作铭牌模型的变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)利用即时定位与地图构建技术采集变电站设备铭牌的点云数据，从而获得变电站内设备铭牌的相对位置、尺寸数据；
(2)利用全景影像技术，采集变电站内设备铭牌的全景影像数据；
(3)将步骤(1)中得到的点云数据与步骤(2)中得到的全景影像数据进行融合处理，获得变电站可量测实景数据；
(4)变电站建模，利用实景数据快速匹配铭牌信息，建立铭牌模型。
2.根据权利要求1所述的一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的即时定位与地图构建技术可以快速获取变电站设备铭牌的相对位置与尺寸数据，可采用背包式或推车式。
3.根据权利要求1所述的一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法，其特征在于：所述步骤(2)中全景影像利用组合六镜头移动拍摄方式，按间隔1-3米进行不间断拍摄照片，经过数据拼接处理，生成高分辨率全景照片数据。
4.根据权利要求2所述的一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，采集时点云与影像分开采集，点云有三维坐标、物体纹理信息及采集时间信息，全景影像以物体图像特征为主，位置信息较弱，含有采集时间信息；利用采集时间和位置进行初步匹配，再对影像与点云纹理进行精密图像配准，结合三维坐标进行纠正，再将配准后物体特征要素完全匹配的点云与全景影像进行数据融合，使采集的物体既具有点云的高精度三维坐标信息，同时又具备全景影像丰富的图像表现。
5.根据权利要求3所述的一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，三维建模为利用3DMax软件建立精细化变电站三维模型，模型比例1：1；铭牌模型为利用3DMax软件建立精细化变电站设备铭牌三维模型，模型比例1：1。
6.根据权利要求1所述的一种变电站设备铭牌三维模型快速获取匹配的方法，其特征在于：所述变电站设备铭牌包括：建筑、道路、消防、站房、变压器、GIS设备、电抗器、电容器、避雷器、电压互感器、电流互感器、在线监测箱、汇控柜、断路器、隔离开关、接地刀闸、雨水泵中转控制箱、机构箱、检修电源箱、配电箱、气室压力表箱、视频转接箱、高抗风冷控制箱、风冷控制箱、机器人充电站、检修电源箱。
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