CN114332848B - 点云标注方法、装置及服务器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种点云标注方法、装置及服务器，包括：获取待标注的点云数据，并对点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象；其中，单体化对象包括电塔对象、绝缘子对象、地线挂点对象中的一种或多种；将单体化对象划分为多个对象组合，并确定每个对象组合的标注优先级；其中，对象组合中电塔对象的数量为一个，绝缘子对象和地线挂点对象的数量均为至少一个，绝缘子对象和地线挂点对象均属于电塔对象；按照标注优先级，分别提取每个对象组合中每个单体化对象的属性特征；基于每个单体化对象的属性特征，对点云数据进行标注得到点云标注结果。本发明可以显著提高点云标注的自动化水平，从而有效提高点云标注的效率。

Description

点云标注方法、装置及服务器

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其是涉及一种点云标注方法、装置及服务器。

背景技术

随着无人机智能化水平越来越高，电力巡检行业成为无人机无人化巡检的重要应用场景。无人机使用激光雷达对真实世界扫描，经过激光点云处理，即可构建精准的三维实景地图。利用三维实景地图，工作人员就可以足不出户，用无人机对室外的高压输电线路实现精细化巡检。目前，电力线激光点云处理包含点云数据解算、点云去噪和降采样、电力线拟合、电力线点云分割、电力线点云标注等多个过程，其中，电力线点云标注仍然以人工整理点云数据为主，人工参与时间较长，通常工作人员一天只能标注20至30级杆塔，导致电力线点云标注的效率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种点云标注方法、装置及服务器，可以显著提高点云标注的自动化水平，从而有效提高点云标注的效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种点云标注方法，包括：获取待标注的点云数据，并对所述点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象；其中，所述单体化对象包括电塔对象、绝缘子对象、地线挂点对象中的一种或多种；将所述单体化对象划分为多个对象组合，并确定每个所述对象组合的标注优先级；其中，所述对象组合中所述电塔对象的数量为一个，所述绝缘子对象和所述地线挂点对象的数量均为至少一个，所述绝缘子对象和所述地线挂点对象均属于所述电塔对象；按照所述标注优先级，分别提取每个所述对象组合中每个所述单体化对象的属性特征；基于每个所述单体化对象的属性特征，对所述点云数据进行标注得到点云标注结果。

在一种实施方式中，所述对所述点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象的步骤，包括：对所述点云数据中电塔类点云进行单体化处理，得到多个电塔对象；对所述点云数据中电力线类点云进行单体化处理，得到多个电力线对象；将所述点云数据中绝缘子类点云和地线挂点类点云，与所述电力线对象进行匹配，确定每个所述电力线对象匹配的所述绝缘子类点云和地线挂点类点云；对于每个所述电力线对象匹配的所述绝缘子类点云和所述地线挂点类点云进行单体化处理，得到每个所述电力线对象匹配的绝缘子对象和地线挂点对象。

在一种实施方式中，所述分别提取每个所述对象组合中每个所述单体化对象的属性特征的步骤，包括：对于每个所述对象组合，提取该对象组合内所述电塔对象的第一属性特征，以及提取该对象组合内每个所述绝缘子对象的第二属性特征，以及提取该对象组合内每个所述地线挂点对象的第三属性特征。

在一种实施方式中，所述提取该对象组合内所述电塔对象的第一属性特征的步骤，包括：对所述电塔对象进行拟合，得到所述电塔对象对应的椭圆模型，并基于所述椭圆模型确定所述电塔对象的高度值；计算所述电塔对象中每个点的坐标平均值，得到所述电塔对象的电塔质心坐标；根据所述电塔对象的电塔质心坐标，确定所述椭圆模型的长轴参数和短轴参数，并在预设坐标系下计算所述长轴参数对应的长轴倾斜角度；其中，所述第一属性特征包括所述高度值、所述质心坐标、所述长轴参数、所述短轴参数和所述长轴倾斜角度中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述提取该对象组合内每个所述绝缘子对象的第二属性特征的步骤，包括：对于该对象组合内每个所述绝缘子对象，确定该绝缘子对象匹配的电力线对象的线路类型；计算该绝缘子对象中每个点坐标的平均值，得到该绝缘子对象的绝缘子质心坐标；从该绝缘子对象包含的点中，选择与所述绝缘子质心坐标距离最远的点作为第一绝缘子挂点，得到第一绝缘子挂点坐标，并选择与所述第一绝缘子挂点距离最远的点作为第二绝缘子挂点，得到第二绝缘子挂点坐标；根据该绝缘子对象的绝缘子倾斜角度，分别确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点的连接点类型；根据所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点，确定所述绝缘子对象的挂点类型；其中，所述第二属性特征包括所述线路类型、所述绝缘子质心坐标、所述第一绝缘子挂点坐标、所述第二绝缘子挂点坐标、所述连接点类型、所述挂点类型中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述根据该绝缘子对象的绝缘子倾斜角度，分别确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点的连接点类型的步骤，包括：当所述绝缘子对象的绝缘子倾斜角度大于预设角度阈值时，判断所述第一绝缘子挂点是否高于所述第二绝缘子挂点；如果是，确定所述第一绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点，以及所述第二绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点；如果否，确定所述第一绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点，以及所述第二绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点；当所述绝缘子对象的绝缘子倾斜角度小于所述预设角度阈值时，确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点的连接点类型均为电力线连接点，并利用临近点搜索算法确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点各自连接的电力线对象。

在一种实施方式中，所述根据所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点，确定所述绝缘子对象的挂点类型的步骤，包括：判断该对象组合内所述电塔对象和该对象组合对应的上一对象组合内所述电塔对象之间是否平行；如果是，计算所述第一绝缘子挂点或所述第二绝缘子挂点，与该对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标之间的第一方向向量；计算该对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标与所述上一对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标之间的第二方向向量；计算所述第一方向向量与所述第二方向向量之间的第一夹角；根据所述第一夹角的余弦值确定所述绝缘子对象的挂点类型。

在一种实施方式中，所述方法还包括：如果该对象组合内所述电塔对象和所述上一对象组合内所述电塔对象之间不平行，计算所述第一绝缘子挂点与该对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标之间的第三方向向量，和所述第二绝缘子挂点与该对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标之间的第四方向向量；计算所述第三方向向量与所述第二方向向量之间的第二夹角，和所述第四方向向量与所述第二方向向量之间的第三夹角；根据所述第二夹角和所述第三夹角之间的大小关系，确定所述绝缘子对象的挂点类型。

在一种实施方式中，所述提取该对象组合内每个所述地线挂点对象的第三属性特征的步骤，包括： 如果所述地线挂点对象的数量为一个，从所述地线挂点对象中选择与所述电塔质心坐标距离最近的点，作为目标地线挂点，得到所述目标地线挂点的地线挂点坐标；如果所述地线挂点对象的数量为两个，对于每个地线挂点对象，从该地线挂点对象中选择与所述电塔质心坐标距离最远的最远点，并选择与所述最远点距离最远的点作为目标地线挂点，得到所述目标地线挂点的地线挂点坐标；其中，所述第三属性特征包括目标地线挂点和所述地线挂点坐标。

第二方面，本发明实施例还提供一种点云标注装置，包括：单体化模块，用于获取待标注的点云数据，并对所述点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象；其中，所述单体化对象包括电塔对象、绝缘子对象、地线挂点对象中的一种或多种；优先级确定模块，用于将所述单体化对象划分为多个对象组合，并确定每个所述对象组合的标注优先级；其中，所述对象组合中所述电塔对象的数量为一个，所述绝缘子对象和所述地线挂点对象的数量均为至少一个，所述绝缘子对象和所述地线挂点对象均属于所述电塔对象；特征提取模块，用于按照所述标注优先级，分别提取每个所述对象组合中每个所述单体化对象的属性特征；标注模块，用于基于每个所述单体化对象的属性特征，对所述点云数据进行标注得到点云标注结果。

第三方面，本发明实施例还提供一种服务器，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现第一方面提供的任一项所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现第一方面提供的任一项所述的方法。

本发明实施例提供的一种点云标注方法、装置及服务器，对获取的点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象（包括电塔对象、绝缘子对象、地线挂点对象中的一种或多种），然后将单体化对象划分为多个对象组合（电塔对象的数量为一个，绝缘子对象和地线挂点对象的数量均为至少一个，绝缘子对象和地线挂点对象均属于电塔对象），并确定每个对象组合的标注优先级，然后按照标注优先级，分别提取每个对象组合中每个单体化对象的属性特征，最后基于每个单体化对象的属性特征，对点云数据进行标注得到点云标注结果。上述方法通过对点云数据进行单体化处理、确定标注优先级、提取属性特征等操作，实现自动化标注点云数据得到点云标注结果，相较于现有技术中人工整理点云数据并进行标注的方式，本发明实施例可以有效提高点云标注的效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种点云标注方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种点云标注方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种两级电塔对象的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种地线挂点的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种点云标注算法的架构图；

图6为本发明实施例提供的另一种点云标注方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的一种点云标注装置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种服务器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，现有电力线点云标注方式存在效率较低的问题，基于此，本发明实施提供了一种点云标注方法、装置及服务器，可以显著提高点云标注的自动化水平，从而有效提高点云标注的效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种点云标注方法进行详细介绍，参见图1所示的一种点云标注方法的流程示意图，该方法主要包括以下步骤S102至步骤S108：

步骤S102，获取待标注的点云数据，并对点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象。其中，单体化对象包括电塔对象、绝缘子对象、地线挂点对象中的一种或多种，单体化处理可以理解为聚类处理；在一种实施方式中，可以获取已分类的点云数据，点云类型包括电塔类型、电力线类型、绝缘子类型、地线挂点类型中的一种或多种，对于每个类型的点云数据，对该类型的点云数据进行聚类处理，从而得到多个点云聚类簇（也即，前述单体化对象）。例如，对于电塔类型的点云数据，对其进行聚类处理可以得到每个电塔对应的点云聚类簇，一个电塔对应的点云聚类簇即为一个电塔对象，同理，对电力线类型的点云数据聚类处理可以得到多个电力线对象，对绝缘子类型的点云数据进行聚类处理可以得到多个绝缘子对象，对地线挂点类型的点云数据进行聚类处理可以得到多个地线挂点。

步骤S104，将单体化对象划分为多个对象组合，并确定每个对象组合的标注优先级。其中，对象组合中电塔对象的数量为一个，绝缘子对象和地线挂点对象的数量均为至少一个，绝缘子对象和地线挂点对象均属于电塔对象。在一种实施方式中，可以根据电力线对象和绝缘子对象之间的距离，确定电力线对象与绝缘子对象之间的匹配关系，例如，将与绝缘子对象距离最近的电力线对象确定为该绝缘子对象匹配的电力线对象，再基于电力线对象与电塔对象之间的连接关系，即可确定绝缘子对象所属的电塔对象，同理可以确定出地线挂点所属的电塔对象，即可得到多个对象组合。另外，对于一整条输电线路，可以预先设置起始坐标，然后根据起始坐标对电塔对象自动进行排序，将电塔排列顺序作为标注优先级。

步骤S106，按照标注优先级，分别提取每个对象组合中每个单体化对象的属性特征。其中，属性特征可以包括电塔对象的第一属性特征、绝缘子对象的第二属性特征、地线挂点对象的第三属性特征，第一属性特征又包括高度值、质心坐标、长轴参数、短轴参数和长轴倾斜角度中的一种或多种，第二属性特征又线路类型、绝缘子质心坐标、第一绝缘子挂点坐标、第二绝缘子挂点坐标、连接点类型、挂点类型中的一种或多种，第三属性特征又包括目标地线挂点和地线挂点坐标。

在一种实施方式中，可以按照标注优先级依次对各个对象组合内的单体化对象进行特征提取，以得到各个对象组合所包含的电塔对象、绝缘子对象、地线挂点对象各自的属性特征。

步骤S108，基于每个单体化对象的属性特征，对点云数据进行标注得到点云标注结果。在一种实施方式中，可以预先配置点云标注标准，点云标注标准可以约定名称方式和标注格式等，然后按照点云标注标准将各个属性特征标注至相应的采样点，即可得到点云标注结果，其中，点云标注结果包括采样点和采样点标注的属性特征。

本发明实施例提供的点云标注方法，通过对点云数据进行单体化处理、确定标注优先级、提取属性特征等操作，实现自动化标注点云数据得到点云标注结果，相较于现有技术中人工整理点云数据并进行标注的方式，本发明实施例可以有效提高点云标注的效率。

为便于对前述步骤S102进行理解，本发明实施例提供了一种对点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象的实施方式，参见如下（1）至（4）：

（1）对点云数据中电塔类点云进行单体化处理，得到多个电塔对象。其中，单体化处理也即聚类处理，在一种实施方式，对电塔类点云数据进行聚类处理，可以得到每个电塔对应的点云聚类簇，一个电塔对应的点云聚类簇即一个电塔对象。

（2）对点云数据中电力线类点云进行单体化处理，得到多个电力线对象。在一种实施方式中，可以对电力线类点云数据进行聚类处理，即可得到每个电力线对应的点云聚类簇，一个电力线对应的点云聚类簇即一个电力线对象。

（3）对点云数据中绝缘子类点云进行单体化处理，得到多个绝缘子对象。在一种实施方式中，可以对绝缘子类点云数据进行聚类处理，即可得到每个绝缘子对应的点云聚类簇，一个绝缘子对应的点云聚类簇即一个绝缘子对象。

（4）对点云数据中地线挂点类点云进行单体化处理，得到多个地线挂点对象。在一种实施方式中，可以对地线挂点类点云数据进行聚类处理，即可得到每个地线挂点对应的点云聚类簇，一个地线挂点对应的点云聚类簇即一个地线挂点对象。

（5）确定每个电力线对象匹配的绝缘子对象和地线挂点对象。在一种实施方式中，可以根据绝缘子对象与电力线对象之间的距离，确定与电力线对象匹配的绝缘子对象，同理可以得到与电力线对象匹配的地线挂点对象。在另一种实施方式中，也可以手动确定电力线对象与绝缘子对象之间的匹配关系，和电力线对象与地线挂点对象之间的匹配关系。

对于前述步骤S106，对于每个对象组合，可以提取该对象组合内电塔对象的第一属性特征，以及提取该对象组合内每个绝缘子对象的第二属性特征，以及提取该对象组合内每个地线挂点对象的第三属性特征。为便于理解，本发明实施例分别提供了提取第一属性特征、提取第二属性特征和提取第三属性特征的实施方式，参见如下方式一至方式三：

方式一，提取该对象组合内电塔对象的第一属性特征，具体可参见如下步骤a1至步骤a3：

步骤a1，对电塔对象进行拟合，得到电塔对象对应的椭圆模型，并基于椭圆模型确定电塔对象的高度值（也可称之为，塔高）。在实际应用中，电塔的基底可以认为被一个椭圆面所覆盖，因此可以将电塔对象拟合为椭圆模型，该椭圆模型实质为椭圆柱，椭圆柱的高即为电塔对象的高度值。在另一种实施方式中，还可以选择电塔对象中最高的点和最低的点，计算两点之间的距离得到电塔对象的高度值。

步骤a2，计算电塔对象中每个点的坐标平均值，得到电塔对象的电塔质心坐标。在一种实施方式中，可以获取电塔对象中每个点的坐标值，并计算所有点的坐标值的平均值，该坐标平均值即为电塔质心坐标。

步骤a3，根据电塔对象的电塔质心坐标，确定椭圆模型的长轴参数和短轴参数，并在预设坐标系下计算长轴参数对应的长轴倾斜角度。在一种实施方式中，可以从电塔对象中选择距离电塔质心坐标最远的两个点，计算两点之间的距离即可得到长轴参数；从电塔对象中选择距离电塔质心坐标最近的两个点，计算两点之间的距离即可得到短轴参数。另外，在预设坐标系下，可以将椭圆模型映射至预设坐标系的XOY平面，确定长轴与X轴或Y轴之间的夹角，该夹角即为长轴倾斜角度。

在确定高度值、电塔质心坐标、长轴参数、短轴参数和长轴倾斜角度等第一属性特征之后，即可按照点云标注标准自动化打印输出电塔对象的第一属性特征。可选的，第一属性特征还可以包括电塔序号。

为便于理解，本发明实施例还提供了电塔自动化标注的应用实例，参见图2所示的另一种点云标注方法的流程示意图，该方法主要包括以下步骤S202至步骤S210：

步骤S202，对电塔类点云进行单体化处理，得到电塔对象。

步骤S204，计算电塔对象的电塔质心坐标。

步骤S206，将电塔对象拟合为椭圆模型，并计算椭圆模型的长轴和/或短轴。

步骤S208，计算长轴倾斜角度。

步骤S210，打印输出电塔质心坐标、长轴、短轴、长轴倾斜角度等第一属性特征。

方式二，提取该对象组合内每个绝缘子对象的第二属性特征，在一种实施方式中，对于每个绝缘子对象，可以识别检测绝缘子对象对应的电力线对象、电塔对象、在当前电塔对象的相对位置、采样点的连接点等，具体可参见如下步骤b1至步骤b5：

步骤b1，对于该对象组合内每个绝缘子对象，确定该绝缘子对象匹配的电力线对象的线路类型。 在一种实施方式中，可以确定出绝缘子对象连接的电力线对象，并得到该电力线对象的线路类型。在一种实施方式中，用户可以预先设置多种线路类型，A相线路、B相线路、C相线路等，在对电力线类点云进行聚类处理后，可以自动识别出每个电力线对象的线路类型。

步骤b2，计算该绝缘子对象中每个点坐标的平均值，得到该绝缘子对象的绝缘子质心坐标。在一种实施方式中，可以获取该绝缘子对象中每个点的坐标值，并计算所有点的坐标值的平均值，该坐标平均值即为绝缘子质心坐标。

步骤b3，从该绝缘子对象包含的点中，选择与绝缘子质心坐标距离最远的点作为第一绝缘子挂点，得到第一绝缘子挂点坐标，并选择与第一绝缘子挂点距离最远的点作为第二绝缘子挂点，得到第二绝缘子挂点坐标。示例性的，计算绝缘子对象中每个点与绝缘子质心坐标质心之间的距离，将距离最大的点作为第一绝缘子挂点P，再计算绝缘子对象中每个点与第一绝缘子挂点之间的距离，将距离最远的点作为第二绝缘子挂点。

步骤b4，根据该绝缘子对象的绝缘子倾斜角度，分别确定第一绝缘子挂点和第二绝缘子挂点的连接点类型。其中，连接点类型包括电塔连接点和电力线连接点，具体可按照如下步骤b4-1至步骤b4-4执行确定连接点类型的步骤：

步骤b4-1，当绝缘子对象的绝缘子倾斜角度大于预设角度阈值时，判断第一绝缘子挂点是否高于第二绝缘子挂点。如果是，执行步骤b4.2；如果否，执行步骤b4-3。示例性的，假设预设角度阈值为45°，则当绝缘子对象与Z轴之间的倾斜角度大于45°时，则认为绝缘子对象更倾向于竖直，因此可以基于绝缘子挂点的高低情况确定连接点类型。

步骤b4-2，确定第一绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点，以及第二绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点。在一种实施方式中，可以直接用Z轴高低判断连接点类型。例如，第一绝缘子挂点较高时，第一绝缘子挂点将与电塔对象连接，也即其连接点类型为电塔连接点，第二绝缘子挂点将与电力线对象连接，也即其连接点类型为电力线连接点。

步骤b4-3，确定第一绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点，以及第二绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点。同理，当第二绝缘子较高时，第一绝缘子挂点将与电力线对象连接，也即其连接点类型为电力线连接点，第二绝缘子挂点将与电塔对象连接，也即其连接点类型为电塔连接点。

步骤b4-4，当绝缘子对象的绝缘子倾斜角度小于预设角度阈值时，确定第一绝缘子挂点和第二绝缘子挂点的连接点类型均为电力线连接点，并利用临近点搜索算法确定第一绝缘子挂点和第二绝缘子挂点各自连接的电力线对象。示例性的，假设预设角度阈值为45°，则当绝缘子对象与Z轴之间的倾斜角度小于45°时，则认为绝缘子对象更倾向于水平，说明第一绝缘子对象和第二绝缘子对象均与电力线对象连接，也即两者的连接点类型均为电力线类型，此时可以利用临近点搜索算法判断两个绝缘子挂点各自连接的电力线对象。

步骤b5，根据第一绝缘子挂点和第二绝缘子挂点，确定绝缘子对象的挂点类型。其中，挂点类型包括大号侧和小号侧，大号侧也即电塔面向受电端的那档，小号侧也即电塔面向背电端的那档。在一种实施方式中，具体可按照如下步骤b5-1至步骤b5-8执行确定挂点类型的步骤：

步骤b5-1，判断该对象组合内电塔对象和该对象组合对应的上一对象组合内电塔对象之间是否平行。如果是，执行步骤b5-2；如果否，执行步骤b5-6。在一种实施方式中，如果相邻两个电塔对象均不存在拐角，则认为两个电塔对象平行，反之则认为两个电塔对象不平行。

步骤b5-2，计算第一绝缘子挂点或第二绝缘子挂点，与该对象组合内电塔对象的电塔质心坐标之间的第一方向向量。在一种实施方式中，本发明实施例提供了如图3所示的一种两级电塔对象的示意图，其中，子图（a）为一种两级电塔对象平行的示意图，子图（b）为一种两级电塔对象不平行的示意图，子图（c）为另一种两级电塔对象不平行的示意图。请继续参见子图（a），可以从当前电塔对象的电塔质心坐标指向第一绝缘子挂点，得到第一方向向量Vp1，同理，可以从当前电塔对象的电塔质心坐标指向第二绝缘子挂点，得到第一方向向量Vp2（图3中未示出）。

步骤b5-3，计算该对象组合内电塔对象的电塔质心坐标与上一对象组合内电塔对象的电塔质心坐标之间的第二方向向量。请继续参见子图（a），从上一级电塔对象（也即，上一对象组合内电塔对象）的电塔质心坐标指向当前电塔对象的电塔质心坐标，得到第二方向向量V2。

步骤b5-4，计算第一方向向量与第二方向向量之间的第一夹角。请继续参见子图（a），以第一绝缘子挂点为例，第一方向向量Vp1与第二方向向量V2之间的第一夹角记为θ1。另外，以第二绝缘子挂点为例，第一方向向量Vp2与第二方向向量V2之间的第一夹角记为α1。

步骤b5-5，根据第一夹角的余弦值确定绝缘子对象的挂点类型。示例性的，当cosθ1<0（也即，cosα1>0）时，确定第一绝缘子挂点的挂点类型为大号侧，第二绝缘子挂点的挂点类型为小号侧；当cosθ1>0（也即，cosα1<0）时，确定第一绝缘子挂点的挂点类型为小号侧，第二绝缘子挂点的挂点类型为大号侧。

步骤b5-6，计算第一绝缘子挂点与该对象组合内电塔对象的电塔质心坐标之间的第三方向向量，和第二绝缘子挂点与该对象组合内电塔对象的电塔质心坐标之间的第四方向向量。请继续参见子图（b）和子图（c），子图（b）示意出一种cosθ2<0且cosα2<0的情况，子图（c）示意出一种cosθ3>0且cosα3>0的情况。以子图（b）为例，可以从当前电塔对象的电塔质心指向第一绝缘子挂点得到第三向量V3，从当前电塔对象的电塔质心指向第二绝缘子挂点得到第四向量V4，另外，从上一级电塔对象（的电塔质心坐标指向当前电塔对象的电塔质心坐标，得到第二方向向量V2。

步骤b5-7，计算第三方向向量与第二方向向量之间的第二夹角，和第四方向向量与第二方向向量之间的第三夹角。继续以子图（b）为例，第三方向向量V3与第二方向向量V2之间的第二夹角为θ2，第四方向向量V4与第二方向向量V2之间的第三夹角为α2。

步骤b5-8，根据第二夹角和第三夹角之间的大小关系，确定绝缘子对象的挂点类型。继续以子图（b）为例，如果第二夹角为θ2<第三夹角为α2，则第一绝缘子挂点的挂点类型为小号侧，第二绝缘子挂点的挂点类型为大号侧。

方式三，提取该对象组合内每个地线挂点对象的第三属性特征。在一种实施方式中，可以先确定地线挂点数目，对于地线挂点类点云，在当前电塔质心处，搜索离它最近的N个点，然后对这N个点在一定半径范围内聚类，当聚成一类时表明地线挂点数目为1，聚成两类时表明地线挂点数据为2，之后将分别确定目标地线挂点及其地线挂点坐标，具体可参见如下步骤c1至步骤c2：

步骤c1，如果地线挂点对象的数量为一个，从地线挂点对象中选择与电塔质心坐标距离最近的点，作为目标地线挂点，得到目标地线挂点的地线挂点坐标。在实际应用中，当存在一个地线挂点时，将从地线挂点对象中寻找距离电塔质心坐标最远的点作为目标地线挂点。

步骤c2，如果地线挂点对象的数量为两个，对于每个地线挂点对象，从该地线挂点对象中选择与电塔质心坐标距离最远的最远点，并选择与最远点距离最远的点作为目标地线挂点，得到目标地线挂点的地线挂点坐标。参见图4所示的一种地线挂点的示意图，图中标注了两个地线挂点对象。对于一个地线挂点对象，可以先找N个点中距离电塔质心坐标最远的最远点，然后在该地线挂点对象中找距离最远点最远的点作为目标地线挂点，同理可以找到另一个目标地线挂点。

为便于理解，本发明实施例提供了一种点云标注方法的应用实例，本发明实施例以一个对象组合为例，提供了如图5所示的一种点云标注算法的架构图，首先分类点云分别得到电塔类点云和电线/绝缘子类点云，然后进行电塔单体化和电线单体化，在电塔单体化之后可以根据起始坐标确定电塔顺序，进而得到电塔信息（也即，前述第一属性特征），在电线单体化之前可以补线/细化分类，在电线单体化之后可以进行三相/地线匹配，基于三相/地线匹配、电塔顺序、细补绝缘子进行绝缘子单体化，之后基于绝缘子单体化和挂点手动调整进行分相/挂点自动拾取，最后得到绝缘子信息（也即，前述第二属性特征）。其中，补线/细化分类、三相/地线匹配、细补绝缘子和挂点手动调整可以由用户手动操作，以提高点云标注的准确性。

在图5的基础上，本发明实施例还提供了一种针对一整条输电线路的点云标注方法，参见图6所示的另一种点云标注方法的流程示意图，该方法主要包括以下步骤S602至步骤S610：

步骤S602，对电塔类点云 单体化处理得到电塔对象。

步骤S604，对电塔对象进行排序。在一种实施方式中，可以随机选取起始塔上的坐标，对单体化后的电塔进行自动化排序。

步骤S606，对电塔对象进行标注。具体可参见前述实施例，本发明实施例对此不再进行赘述。

步骤S608，对绝缘子对象/地线挂点对象进行标注。具体可参见前述实施例，本发明实施例对此不再进行赘述。

步骤S610，打印输出。

本发明实施例提供的上述点云标注方法，可以实现一天至少可标注100级杆塔，从而极大地节约了人力物力，显著提高了点云标注的工作效率。

对于前述实施例提供的点云标注方法，本发明实施例提供了一种点云标注装置，参见图7所示的一种点云标注装置的结构示意图，该装置主要包括以下部分：

单体化模块702，用于获取待标注的点云数据，并对点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象；其中，单体化对象包括电塔对象、绝缘子对象、地线挂点对象中的一种或多种；

优先级确定模块704，用于将单体化对象划分为多个对象组合，并确定每个对象组合的标注优先级；其中，对象组合中电塔对象的数量为一个，绝缘子对象和地线挂点对象的数量均为至少一个，绝缘子对象和地线挂点对象均属于电塔对象；

特征提取模块706，用于按照标注优先级，分别提取每个对象组合中每个单体化对象的属性特征；

标注模块708，用于基于每个单体化对象的属性特征，对点云数据进行标注得到点云标注结果。

本发明实施例提供的点云标注装置，通过对点云数据进行单体化处理、确定标注优先级、提取属性特征等操作，实现自动化标注点云数据得到点云标注结果，相较于现有技术中人工整理点云数据并进行标注的方式，本发明实施例可以有效提高点云标注的效率。

在一种实施方式中，单体化模块702还用于：对点云数据中电塔类点云进行单体化处理，得到多个电塔对象；对点云数据中电力线类点云进行单体化处理，得到多个电力线对象；将点云数据中绝缘子类点云和地线挂点类点云，与电力线对象进行匹配，确定每个电力线对象匹配的绝缘子类点云和地线挂点类点云；对于每个电力线对象匹配的绝缘子类点云和地线挂点类点云进行单体化处理，得到每个电力线对象匹配的绝缘子对象和地线挂点对象。

在一种实施方式中，特征提取模块706还用于：对于每个对象组合，提取该对象组合内电塔对象的第一属性特征，以及提取该对象组合内每个绝缘子对象的第二属性特征，以及提取该对象组合内每个地线挂点对象的第三属性特征。

在一种实施方式中，特征提取模块706还用于：对电塔对象进行拟合，得到电塔对象对应的椭圆模型，并基于椭圆模型确定电塔对象的高度值；计算电塔对象中每个点的坐标平均值，得到电塔对象的电塔质心坐标；根据电塔对象的电塔质心坐标，确定椭圆模型的长轴参数和短轴参数，并在预设坐标系下计算长轴参数对应的长轴倾斜角度；其中，第一属性特征包括高度值、质心坐标、长轴参数、短轴参数和长轴倾斜角度中的一种或多种。

在一种实施方式中，特征提取模块706还用于：对于该对象组合内每个绝缘子对象，确定该绝缘子对象匹配的电力线对象的线路类型；计算该绝缘子对象中每个点坐标的平均值，得到该绝缘子对象的绝缘子质心坐标；从该绝缘子对象包含的点中，选择与绝缘子质心坐标距离最远的点作为第一绝缘子挂点，得到第一绝缘子挂点坐标，并选择与第一绝缘子挂点距离最远的点作为第二绝缘子挂点，得到第二绝缘子挂点坐标；根据该绝缘子对象的绝缘子倾斜角度，分别确定第一绝缘子挂点和第二绝缘子挂点的连接点类型；根据第一绝缘子挂点和第二绝缘子挂点，确定绝缘子对象的挂点类型；其中，第二属性特征包括线路类型、绝缘子质心坐标、第一绝缘子挂点坐标、第二绝缘子挂点坐标、连接点类型、挂点类型中的一种或多种。

在一种实施方式中，特征提取模块706还用于：当绝缘子对象的绝缘子倾斜角度大于预设角度阈值时，判断第一绝缘子挂点是否高于第二绝缘子挂点；如果是，确定第一绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点，以及第二绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点；如果否，确定第一绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点，以及第二绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点；当绝缘子对象的绝缘子倾斜角度小于预设角度阈值时，确定第一绝缘子挂点和第二绝缘子挂点的连接点类型均为电力线连接点，并利用临近点搜索算法确定第一绝缘子挂点和第二绝缘子挂点各自连接的电力线对象。

在一种实施方式中，特征提取模块706还用于：判断该对象组合内电塔对象和该对象组合对应的上一对象组合内电塔对象之间是否平行；如果是，计算第一绝缘子挂点或第二绝缘子挂点，与该对象组合内电塔对象的电塔质心坐标之间的第一方向向量；计算该对象组合内电塔对象的电塔质心坐标与上一对象组合内电塔对象的电塔质心坐标之间的第二方向向量；计算第一方向向量与第二方向向量之间的第一夹角；根据第一夹角的余弦值确定绝缘子对象的挂点类型。

在一种实施方式中，特征提取模块706还用于：如果该对象组合内电塔对象和上一对象组合内电塔对象之间不平行，计算第一绝缘子挂点与该对象组合内电塔对象的电塔质心坐标之间的第三方向向量，和第二绝缘子挂点与该对象组合内电塔对象的电塔质心坐标之间的第四方向向量；计算第三方向向量与第二方向向量之间的第二夹角，和第四方向向量与第二方向向量之间的第三夹角；根据第二夹角和第三夹角之间的大小关系，确定绝缘子对象的挂点类型。

在一种实施方式中，特征提取模块706还用于： 如果地线挂点对象的数量为一个，从地线挂点对象中选择与电塔质心坐标距离最近的点，作为目标地线挂点，得到目标地线挂点的地线挂点坐标；如果地线挂点对象的数量为两个，对于每个地线挂点对象，从该地线挂点对象中选择与电塔质心坐标距离最远的最远点，并选择与最远点距离最远的点作为目标地线挂点，得到目标地线挂点的地线挂点坐标；其中，第三属性特征包括目标地线挂点和地线挂点坐标。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

本发明实施例提供了一种服务器，具体的，该服务器包括处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被所述处理器运行时执行如上所述实施方式的任一项所述的方法 。

图8为本发明实施例提供的一种服务器的结构示意图，该服务器100包括：处理器80，存储器81，总线82和通信接口83，所述处理器80、通信接口83和存储器81通过总线82连接；处理器80用于执行存储器81中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器81可能包含高速随机存取存储器（RAM，Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口83（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线82可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器81用于存储程序，所述处理器80在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器80中，或者由处理器80实现。

处理器80可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器80中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器80可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器81，处理器80读取存储器81中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例所提供的可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种点云标注方法，其特征在于，包括：

获取待标注的点云数据，并对所述点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象；其中，所述单体化对象包括电塔对象、绝缘子对象、地线挂点对象中的一种或多种；

将所述单体化对象划分为多个对象组合，并确定每个所述对象组合的标注优先级；其中，所述对象组合中所述电塔对象的数量为一个，所述绝缘子对象和所述地线挂点对象的数量均为至少一个，所述绝缘子对象和所述地线挂点对象均属于所述电塔对象；

按照所述标注优先级，分别提取每个所述对象组合中每个所述单体化对象的属性特征；

基于每个所述单体化对象的属性特征，对所述点云数据进行标注得到点云标注结果；

所述分别提取每个所述对象组合中每个所述单体化对象的属性特征的步骤，包括：对于每个所述对象组合，提取该对象组合内所述电塔对象的第一属性特征，以及提取该对象组合内每个所述绝缘子对象的第二属性特征，以及提取该对象组合内每个所述地线挂点对象的第三属性特征；

所述提取该对象组合内每个所述绝缘子对象的第二属性特征的步骤，包括：对于该对象组合内每个所述绝缘子对象，确定该绝缘子对象匹配的电力线对象的线路类型；计算该绝缘子对象中每个点坐标的平均值，得到该绝缘子对象的绝缘子质心坐标；从该绝缘子对象包含的点中，选择与所述绝缘子质心坐标距离最远的点作为第一绝缘子挂点，得到第一绝缘子挂点坐标，并选择与所述第一绝缘子挂点距离最远的点作为第二绝缘子挂点，得到第二绝缘子挂点坐标；根据该绝缘子对象的绝缘子倾斜角度，分别确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点的连接点类型；根据所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点，确定所述绝缘子对象的挂点类型；其中，所述第二属性特征包括所述线路类型、所述绝缘子质心坐标、所述第一绝缘子挂点坐标、所述第二绝缘子挂点坐标、所述连接点类型、所述挂点类型中的一种或多种；

所述根据该绝缘子对象的绝缘子倾斜角度，分别确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点的连接点类型的步骤，包括：当所述绝缘子对象的绝缘子倾斜角度大于预设角度阈值时，判断所述第一绝缘子挂点是否高于所述第二绝缘子挂点；如果是，确定所述第一绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点，以及所述第二绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点；如果否，确定所述第一绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点，以及所述第二绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点；当所述绝缘子对象的绝缘子倾斜角度小于所述预设角度阈值时，确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点的连接点类型均为电力线连接点，并利用临近点搜索算法确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点各自连接的电力线对象。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取该对象组合内所述电塔对象的第一属性特征的步骤，包括：

对所述电塔对象进行拟合，得到所述电塔对象对应的椭圆模型，并基于所述椭圆模型确定所述电塔对象的高度值；

计算所述电塔对象中每个点的坐标平均值，得到所述电塔对象的电塔质心坐标；

根据所述电塔对象的电塔质心坐标，确定所述椭圆模型的长轴参数和短轴参数，并在预设坐标系下计算所述长轴参数对应的长轴倾斜角度；

其中，所述第一属性特征包括所述高度值、所述质心坐标、所述长轴参数、所述短轴参数和所述长轴倾斜角度中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点，确定所述绝缘子对象的挂点类型的步骤，包括：

判断该对象组合内所述电塔对象和该对象组合对应的上一对象组合内所述电塔对象之间是否平行；

如果是，计算所述第一绝缘子挂点或所述第二绝缘子挂点，与该对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标之间的第一方向向量；

计算该对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标与所述上一对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标之间的第二方向向量；

计算所述第一方向向量与所述第二方向向量之间的第一夹角；

根据所述第一夹角的余弦值确定所述绝缘子对象的挂点类型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果该对象组合内所述电塔对象和所述上一对象组合内所述电塔对象之间不平行，计算所述第一绝缘子挂点与该对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标之间的第三方向向量，和所述第二绝缘子挂点与该对象组合内所述电塔对象的电塔质心坐标之间的第四方向向量；

计算所述第三方向向量与所述第二方向向量之间的第二夹角，和所述第四方向向量与所述第二方向向量之间的第三夹角；

根据所述第二夹角和所述第三夹角之间的大小关系，确定所述绝缘子对象的挂点类型。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提取该对象组合内每个所述地线挂点对象的第三属性特征的步骤，包括：

如果所述地线挂点对象的数量为一个，从所述地线挂点对象中选择与所述电塔质心坐标距离最近的点，作为目标地线挂点，得到所述目标地线挂点的地线挂点坐标；

如果所述地线挂点对象的数量为两个，对于每个地线挂点对象，从该地线挂点对象中选择与所述电塔质心坐标距离最远的最远点，并选择与所述最远点距离最远的点作为目标地线挂点，得到所述目标地线挂点的地线挂点坐标；

其中，所述第三属性特征包括目标地线挂点和所述地线挂点坐标。

6.一种点云标注装置，其特征在于，包括：

单体化模块，用于获取待标注的点云数据，并对所述点云数据进行单体化处理得到多个单体化对象；其中，所述单体化对象包括电塔对象、绝缘子对象、地线挂点对象中的一种或多种；

优先级确定模块，用于将所述单体化对象划分为多个对象组合，并确定每个所述对象组合的标注优先级；其中，所述对象组合中所述电塔对象的数量为一个，所述绝缘子对象和所述地线挂点对象的数量均为至少一个，所述绝缘子对象和所述地线挂点对象均属于所述电塔对象；

特征提取模块，用于按照所述标注优先级，分别提取每个所述对象组合中每个所述单体化对象的属性特征；

标注模块，用于基于每个所述单体化对象的属性特征，对所述点云数据进行标注得到点云标注结果；

所述特征提取模块还用于：对于每个所述对象组合，提取该对象组合内所述电塔对象的第一属性特征，以及提取该对象组合内每个所述绝缘子对象的第二属性特征，以及提取该对象组合内每个所述地线挂点对象的第三属性特征；

所述特征提取模块还用于：对于该对象组合内每个所述绝缘子对象，确定该绝缘子对象匹配的电力线对象的线路类型；计算该绝缘子对象中每个点坐标的平均值，得到该绝缘子对象的绝缘子质心坐标；从该绝缘子对象包含的点中，选择与所述绝缘子质心坐标距离最远的点作为第一绝缘子挂点，得到第一绝缘子挂点坐标，并选择与所述第一绝缘子挂点距离最远的点作为第二绝缘子挂点，得到第二绝缘子挂点坐标；根据该绝缘子对象的绝缘子倾斜角度，分别确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点的连接点类型；根据所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点，确定所述绝缘子对象的挂点类型；其中，所述第二属性特征包括所述线路类型、所述绝缘子质心坐标、所述第一绝缘子挂点坐标、所述第二绝缘子挂点坐标、所述连接点类型、所述挂点类型中的一种或多种；

所述特征提取模块还用于：当所述绝缘子对象的绝缘子倾斜角度大于预设角度阈值时，判断所述第一绝缘子挂点是否高于所述第二绝缘子挂点；如果是，确定所述第一绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点，以及所述第二绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点；如果否，确定所述第一绝缘子挂点的连接点类型为电力线连接点，以及所述第二绝缘子挂点的连接点类型为电塔连接点；当所述绝缘子对象的绝缘子倾斜角度小于所述预设角度阈值时，确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点的连接点类型均为电力线连接点，并利用临近点搜索算法确定所述第一绝缘子挂点和所述第二绝缘子挂点各自连接的电力线对象。

7.一种服务器，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至5任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，计算机可执行指令促使处理器实现权利要求1至5任一项所述的方法。

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