(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 202210819933.8 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 北京国电富 通科技发展 有限责任公 司 地址 100070 北京市丰台区南四环西路18 8 号六区14 号楼 (72)发明人 赵科毅　徐善军　任书楠　郭俊龙　 张铜　张杨　孙霄伟　杜婧　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. G06V 10/762(2022.01) G06V 10/74(2022.01) (54)发明名称 一种基于固态激光雷达点云对悬式绝缘子 串上绝缘子片组的识别定位方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于固态激光雷达点云 对悬式绝缘子串上绝缘子片组的识别定位方法， 包括以下步骤： 固态雷达点 云预处理； 点 云聚类； 对点云簇Q1中每一簇点云qi进行特征计算， 包括 拟合圆圆心坐标qci， 拟合圆半径qri， 所在平面 法向量qni； 绝缘子片点云筛选。 本发明利用特征 提取的技术手段筛选出点云中的悬式绝缘子片 组， 并计算出其在空间中的位姿， 解决了在点云 形状与模板相似度低的情况下无法应用传统的 模板匹配方法进行悬式绝缘子的识别定位问题， 为后续作业的开展提供了 重要的感知方案 。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115170852 A 2022.10.11 CN 115170852 A 1.一种基于 固态激光雷达点云对悬式绝缘子串上绝缘子片组 的识别定位方法， 其特征 在于， 包括以下步骤： S1、 固态雷达点云预处 理； S2、 点云聚类 S2‑1、 通过欧式聚类保留密集实体点云， 去除非 实体无效噪点， 得到点云P1； S2‑2、 计算点云P1中所有点的法线， N1＝{ni|i＝1,2…s1}， 其中s1为点云P1的大小； S2‑3、 通过法线过滤， 保留面向雷达的实体表面点云， 即法线向量ni(nix， niy， niz)中的X 向分量nix＜0； S2‑4、 再次通过欧式聚类得到点云集 合； S2‑5、 通过计算集合内点云簇的质心， 按距离雷达由近及远的顺序进行排序， 其中将雷 达扫描方向上距离小于阈值且质心距离小于绝缘子片直径的点云簇合并为同一点云簇， 最 终得到待筛点云簇集 合Q1＝{qi|i＝1,2·sq1}， 其中sq1为点云簇集 合的大小； S3、 对点云簇Q1中每一簇点云qi进行特征计算， 包括拟合圆圆心坐标qci， 拟合圆半径 qri， 所在平面法向量qni； S4、 绝缘子片点云筛 选 S4‑1、 遍历所有点云簇qi， 筛选出符合待识别 绝缘子片特征的点云簇集合， 并按距离雷 达由近及远的顺序进行排序， 得到绝 缘子片点云簇集 合Qv； S4‑2、 计算绝缘子片点云簇集合Qv中相邻绝缘子片(qi,qi+1)的中心(qci,qci+1)之间的 欧式距离， 按阈值dp合并属于同一绝缘子片组的点云簇并记首片绝缘子的位姿(qci,qni)为 该组绝缘子 的位姿， 其中dp参考目标绝缘子两片之间的距离设定， 最终得到所有符合条件 的绝缘子片组。 2.根据权利要求1所述的基于 固态激光雷达点云对悬式绝缘子串上绝缘子片组 的识别 定位方法， 其特征在于： S1 中具体通过点云裁剪去除识别目标范围外的点云； 体素过滤降采 样， 去除体素内重复点。 3.根据权利要求1所述的基于 固态激光雷达点云对悬式绝缘子串上绝缘子片组 的识别 定位方法， 其特 征在于， S3包括以下步骤： S3‑1、 计算点云法线Nq＝{nm|m＝1,2·sqi}， 其中sqi为点云簇qi的大小； S3‑2、 通过法线夹角阈值提取出实体表面边界点云Pb， 当点法线向量nm与kb个临近点的 法线向量{n1…nk}的夹角均大于阈值150 °时则认为该点为边界点， 其中kb为边界提取算法 可调参数； S3‑3、 将边界点云Pb投影至YZ平面， 得到 YZ平面上的二维边界点云Pb’； S3‑4、 以二维边界点云Pb’的Z向最高点Pzmax为起点， 通过KD ‑Tree寻找相 邻点， 分别生长 Y+方向与Y ‑方向的上边界点云， 提取原点云Pb上的对应点得到实体表面上边界点云Pbu； S3‑5、 通过随机采样法拟合上边界点云Pbu所处平面， 得到法向量qni， 并将上边界点云 投影至该平面， 再旋转至XY平面， 得到2D点云Pbupr； S3‑6、 对点云Pbupr通过最小二乘拟合圆， 得到圆心qcpr以及绝缘子片半径qri； S3‑7、 将投影平面圆心qcpr转换回上边界点云所在平面后得到绝 缘子片圆心位置qci。 4.根据权利要求3所述的基于 固态激光雷达点云对悬式绝缘子串上绝缘子片组 的识别 定位方法， 其特征在于： S3 ‑7中qci＝Ti*qcpr， 其中Ti为单位向量(0,0,1)到法向量qni的转换权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115170852 A 2矩阵。 5.根据权利要求1所述的基于 固态激光雷达点云对悬式绝缘子串上绝缘子片组 的识别 定位方法， 其特征在于： S 4‑1中， 拟合圆半径接近目标绝缘子片半径， 即qri∈[0.8R,R]， R为 目标测绝缘子片实际半径， 同时点云拟合系数nf/nq＞0.9， 其中nq为点云簇qi中的点数， nf为 符合目标测绝缘子片尺寸的点云数， 计算方法为使用以绝缘子片直径2R为长和宽， 绝缘子 片厚度D为厚度的包围框 裁切点云簇qi得到点云簇qif＝{pm|m＝1,2…nf}； 绝缘子片点云簇集 合Qv＝{qi|i＝1,2…sv}， 其中sv为符合筛 选条件的点云簇个数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115170852 A 3