(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111667217.4 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 苏州电力设计 研究院有限公司 地址 215000 江苏省苏州市南环东路10号 (72)发明人 崔鲁　顾少平　杨阳　李鑫　 周林康　王勇　王慧　孙国平　 卢小钟　孙杰　耿莲　尤盛强　 (74)专利代理 机构 苏州创元专利商标事务所有 限公司 3210 3 专利代理师 孙仿卫 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 7/90(2017.01) G06T 5/00(2006.01) (54)发明名称 基于三维激光点云的变电站施工机械路径 规划方法和系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于三维激光点云的变电 站施工机械路径规划方法， 其包括以下步骤： 步 骤1： 获取变电站的待测区域的实际扩建现场目 标数据； 步骤2： 对实际扩建现场目标数据进行处 理， 生成实际扩建现场的三维激光点云模型， 并 计算得到实际扩建现场中施工机械的坐标、 两两 施工机械间的尺寸及参数； 步骤3： 对实际扩建现 场中施工机械的坐标、 两两施工机械间的尺寸及 参数进行曲面重构造型， 得到实际扩建现场对应 的虚拟扩建现场； 步骤4： 基于虚拟扩建现场进行 实际扩建现场中物体的添加， 并对两两物体进行 安全距离标注， 进而按照最优路径原则得到不同 施工器械的最佳作业路径。 本发 明能够对施工机 械路径进行合理规划， 保障变电站改扩建顺利、 安全地进行。 权利要求书3页 说明书7页 附图1页 CN 114494583 A 2022.05.13 CN 114494583 A 1.一种基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法， 其特征在于： 所述变电站 施工机械路径规划方法包括以下步骤： 步骤1： 对变电站的待测区域进行全景扫描， 获取所述待测区域三维点云数据作为实际 扩建现场目标 数据； 步骤2： 对所述实际扩建现场目标数据进行处理， 根据所述实际扩建现场目标数据生成 实际扩建现场的三维激光点云模型， 并计算得到实际扩建现场中施工机械的坐标、 两两施 工机械间的尺寸及参数； 步骤3： 对所述实际扩建现场中施工机械的坐标、 两两施工机械间的尺寸及参数进行曲 面重构造型， 得到所述实际扩建现场对应的虚拟扩建现场； 步骤4： 基于所述虚拟扩建现场进行所述实际扩建现场中物体的添加， 并对两两所述物 体进行安全距离标注， 进而按照最优路径原则进 行适应性匹配而得到不同所述施工器械的 最佳作业路径。 2.根据权利要求1所述的基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法， 其特征 在于： 所述步骤2中， 对所述实际扩建现场目标数据进行处理前， 对所述实际扩建现场目标 数据进行识别提取， 包括以下步骤： 步骤1‑1： 基于Retinex算法对所述实际扩建现场目标数据进行多尺度Retinex色彩图 像增强， 得到还原或者增强的色彩图像； 步骤1‑2： 将获取的所述还原或者增强的色彩图像转换到HSV色彩空间模型， 以单独提 取色调分量 不变的图像信息， 并分离易受环境干扰而 进行亮度分量自改变的图像信息； 步骤1‑3： 基于已知的目标色调取值分布对所述色调分量不变的图像信息进行二值化 处理。 3.根据权利要求2所述的基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法， 其特征 在于： 所述步骤1 ‑1中， 先进行单通道色彩图像增强， 再通过对 单通道Retinex输出的加权求 和进行多尺度Reti nex色彩图像增强。 4.根据权利要求3所述的基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法， 其特征 在于： 单通道色彩图像增强的计算公式为： Ri(x,y)＝logPi(x,y)‑log[G(x,y)*Pi(x,y)] 其中， Pi(x,y)和Ri(x,y)分别为第i个通道上输入图像在(x,y)位置处的像素值和 Retinex增强后在相应位置的输出值， G(x,y)为满足类高斯分布的卷积核， 字符 “*”为卷积 运算符， G(x,y)的表达式为： 式中， (x2+y2)为高斯环 形分布空间的尺度固定常数， σ 为标准差， K为用于使高斯分布概 率和为1的调节系数， 如下式所示： ∫ ∫G(x2+y2)dxdy＝1 对单通道Reti nex输出的加权求和的计算公式为： 其中， 为第i个通道的MSR输出， wn是第n个尺度的加权值， Rni是第n个尺度中第i个权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114494583 A 2通道的Reti nex输出， N 为尺度的个数。 5.根据权利要求2所述的基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法， 其特征 在于： 所述步骤1 ‑3中， 进行二值化处理的方法为： 将落在目标色调区域的像素点赋最大值 白色， 其他点赋最小值 黑色： 其中， P(x,y)为像素值， Hue(x,y)为所述色调分量不变的图像信息对应位置的色调值， 和 分别为第n个连续色调区间的最大值和最小值。 6.根据权利要求1所述的基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法， 其特征 在于： 所述 步骤2中， 对所述实际扩建现场目标 数据进行处 理包括以下步骤： 步骤2‑1： 采用由上而下的方法重建生成多边形几何模型， 免疫所述实际扩建现场目标 数据中的激光 点云数据在其扫描时产生的缺损值； 步骤2‑2： 噪声去除， 删除除所述激光点云数据中目标扫描对象外的数据， 以用于剔除 因环境干扰而产生的额外数据； 步骤2‑3： 多视对齐， 以目标扫描对象表面布设的同名控制点为依据， 对所述目标扫描 对象进行多视角、 多方位的多次扫描； 步骤2‑4， 采用平均精简法或距离精简法对包含所述目标扫描对象的激光点云数据进 行精简处 理， 得到不影响曲面重构造型且同时具 备精简度的数据。 7.根据权利要求6所述的基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法， 其特征 在于： 所述步骤2中， 计算得到实际扩建现场中施工机械的坐标、 两两施工机械间的尺寸及 参数的方法为： 以获取的目标数据进 行集合， 形成点云数据集合， 并遍历点云数据集合中的 点， 对其中的每个点进行局部曲面拟合， 重建出几何和拓扑真实的局部三维曲面后进行计 算， 其中， 在对其中的每个点进行局 部曲面拟合时， 使用基于Shepard混合函数实现移动的 最小二乘法进行局部三维曲面的构建。 8.根据权利要求1所述的基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法， 其特征 在于： 所述步骤3中， 基于NURBS方法进行曲面重构造型， 自定义自定义P(u,v)是曲面S上的 任意一点， 则由u， v两个方向的参数 得到的NURBS曲面方程 为： 式中， di,j为离散点S构成的矩阵的控制网格点， wi,j为与di,j相关的一组大于0的权因 子， Ni,k(u)为u方向k次样条基函数， Nj,l(v)为v方向l次样条基函数。 9.根据权利要求1所述的基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划方法， 其特征 在于： 所述步骤4中， 所述最优路径原则包括： 所述施工机械的作业路径的安全距离大于安 规规定的最小安全距离； 选择最短作业路径。 10.一种基于三维激光点云的变电站施工机械路径规划系统， 用于实施如权利要求1至 9中任一项 所述的基于三 维激光点云的变电站施工机械 路径规划方法， 其特征在于： 变电站权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114494583 A 3