一种输电线路点云的三维可视化方法及系统与流程

本发明涉及输电线路数据处理领域，尤其一种输电线路点云的三维可视化方法及系统。

背景技术：

1、近年来，随着我国经济迅猛发展，各行各业对电能的需求不断提升，电网规模不断扩大，对输电线路的规划、设计和维护的要求也越来越高。传统的输电线路设计和管理主要依赖于二维地图和人工测量，这种方法不仅效率低下，而且难以准确反映线路的真实情况。近年来，随着无人机技术和激光雷达技术的发展，大规模点云数据的采集和处理成为了可能，这为城市级输电线路的设计和管理提供了新的解决方案。同时，计算机图形和可视化技术的发展，使得大规模点云数据的三维可视化展示成为了现实，这不仅可以提高设计的效率和准确性，还可以直观地展示线路的实际状况，便于决策和管理。点云数据是一种通过测量仪器得到的产品表面的点数据集合，每个点包含有三维坐标，有些可能还包括颜色信息或者反射强度信息。然而，由于点云数据的规模庞大，处理起来非常困难。因此，如何高效地处理大规模点云数据，将其转换为适合于web可视化的格式具有重要意义。

2、现有的技术主要是通过将点云数据进行分块处理，然后将每一块数据转化为适合于web可视化的格式，通过逐步降低点云数据的分辨率，来实现数据的高效加载和显示。同时，为了提高数据的处理效率，现有的技术还会使用八叉树数据结构来存储点云数据。现有的技术在一定程度上解决了大规模点云数据的处理问题，但仍存在一些问题和缺点。首先，现有的技术在处理大规模点云数据时，往往会遇到内存无法一次加载太大点云数据的问题。其次，由于遮挡、传感器分辨率有限和视角小，通过扫描设备采集的原始点云通常是稀疏、不规则和不完整的，在点云质量方面还有待提高。最后，现有的技术在最终数据适配web渲染的效率方面也存在问题，可能会导致在web上显示的速度较慢，影响用户体验。

技术实现思路

1、本发明提供了一种输电线路点云的三维可视化方法及介质，以解决上述技术问题，有效提高了输电线路点云进行三维可视化的效率。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种输电线路点云的三维可视化方法，包括：

3、获取输电线路的点云数据；

4、对点云数据进行网格划分和分块处理，得到多层点云数据；

5、基于多层点云数据和随机采样方法分层构建点云数据的lod；

6、基于点云数据的lod实现输电线路点云的三维可视化显示。

7、本发明的有益效果为：

8、本发明对获取输电线路的点云数据进行网格划分和分块处理，得到多层点云数据，并且基于多层点云数据和随机采样方法分层构建点云数据的lod，在后续进行三维可视化显示需要数据加载时，解决内存无法一次加载太大点云数据的问题，极大地提高了计算机运行的稳定性和高效性，降低出现计算机渲染崩溃的概率，进而可以有效提高输电线路点云进行三维可视化的效率。

9、作为优选方案，所述对点云数据进行网格划分和分块处理，多层点云数据，包括：

10、获取输电线路中若干个杆塔的坐标；

11、对点云数据进行网格划分，得到若干个初始正方体网格；

12、基于每个杆塔的坐标，分别确定每个杆塔对应的若干个第一初始正方体网格；

13、基于所述若干个初始正方体网格，分别将对应同一个杆塔的若干个第一初始正方体网格进行拼接，得到若干个正方体网格，完成点云数据的网格划分；

14、对若干个正方体网格进行分块处理，得到多层点云数据。

15、本优选方案对点云数据进行网格划分，得到若干个初始正方体网格，然后通过杆塔坐标优化初始正方体网格，具体为通过杆塔坐标判断杆塔落在哪个网格内，若同一个杆塔落在不同的网格内，则对这些网格进行拼接，由此，可以确保杆塔点云数据的完整性，并且本优选方案容易操作，可以简单方便并且准确地对点云数据进行网格划分。

16、作为优选方案，所述对若干个正方体网格进行分块处理，得到多层点云数据，包括：

17、对每一个正方体网格进行局部八叉树构建，以基于预设的局部八叉树层级将每一个正方体网格划分为若干个正方体块；其中，预设的局部八叉树层级为n，n为预设正整数；

18、在第n层级中，依次将每个正方体块的点云数量和第一预设阈值进行比较，对点云数量大于预设阈值的正方体块进行新一层级的局部八叉树构建，直到新一层级中每个正方体块的点云数量小于等于预设阈值，得到多层点云数据。

19、作为优选方案，所述的一种输电线路点云的三维可视化方法，还包括：

20、若当前层级中，所有正方体块的点云数量之和小于第二预设阈值，则将当前层级的所有正方体块合并到上一层级。

21、本优选方案对点云数据进行网格划分后，对若干个正方体网格进行分块处理，其中，通过对每一个正方体网格进行局部八叉树构建，来对点云数据进行层级划分，得到多层点云数据，并且每一层级和每一正方体块中的点云数量均限制在预设阈值内，可以解决现有技术中遇到内存无法一次加载太大点云数据的问题，提高数据加载和处理效率。

22、作为优选方案，在所述完成点云数据的网格划分之后，还包括：

23、对每个正方体网格中的点云数据进行分类，基于分类结果得到导线点云数据、杆塔点云数据和输电线路通道环境目标物点云数据；

24、分别对导线点云数据和杆塔点云数据进行补全，得到补全后的导线点云数据和补全后的杆塔点云数据；

25、将补全后的导线点云数据、补全后的杆塔点云数据和所述输电线路通道环境目标物点云数据进行融合，以对若干个正方体网格进行更新。

26、本优选方案对点云数据进行分类，得到导线点云数据、杆塔点云数据和输电线路通道环境目标物点云数据，通过对点云数据进行补全、融合和更新，以实现点云数据质量的提高，进而提高后续构建点云细节层次lod、渲染效果和三维可视化的效率。

27、作为优选方案，所述分别对导线点云数据和杆塔点云数据进行补全，得到补全后的导线点云数据和补全后的杆塔点云数据，包括：

28、在导线点云数据中，获取每一导线的两个端点及其端点坐标；

29、基于端点坐标确定悬链线方程的初始参数；

30、以导线点云数据和悬链线方程的误差最小为目标构建目标函数；

31、基于目标函数优化悬链线方程的初始参数，得到拟合悬链线方程；

32、基于拟合悬链线方程对导线点云数据进行补全，得到补全后的导线点云数据；

33、基于预设的级联细化点云补全网络对杆塔点云数据进行补全，得到补全后的杆塔点云数据。

34、本优选方案以导线点云数据和悬链线方程的误差最小为目标构建目标函数，基于目标函数优化悬链线方程的初始参数，得到拟合悬链线方程，然后基于拟合悬链线方程对导线点云数据进行补全，并且基于预设的级联细化点云补全网络对杆塔点云数据进行补全，可以获取更密集的点云数据以补全缺失部分的数据，提高点云数据的质量和后续构建点云细节层次lod的效率，以使后续进行输电线路点云数据三维可视化拥有更高的视觉质量。

35、作为优选方案，在所述基于拟合悬链线方程对导线点云数据进行补全，得到补全后的导线点云数据之后，还包括：

36、对补全后的导线点云数据进行平滑处理，以对补全后的导线点云数据进行更新。

37、本优选方案对补全后的导线点云数据进行平滑处理，可以减少数据中的误差和不连续性，提高点云数据质量。

38、作为优选方案，所述基于多层点云数据和随机采样方法分层构建点云数据的lod，包括：

39、在前m层级中，基于输电线路通道环境目标物点云数据构建第一lod；m为小于n的预设正整数；

40、在m层级后，从倒数第二个层级开始到m层级，基于随机采样方法，在每一层级中将每个正方体块的预设数量的点云数据进行保留存储，以构建得到第二lod。

41、作为优选方案，所述基于点云数据的lod实现输电线路点云的三维可视化显示，包括：

42、基于第一lod和第二lod确定每个层级的几何误差，以构建输电线路点云的3dtiles；

43、基于输电线路点云的3dtiles实现输电线路点云的三维可视化显示。

44、上述优选方案在基于多层点云数据的层级构建lod时，在前五层对除了导线点云数据和杆塔点云数据外的输电线路通道环境目标物点云数据构建lod，后几层对所有点云构建lod，以此提高了分层渲染效率，其中，还采用随机采样方法构建点云数据的lod，提高了点云可视化的效率，在不影响三维可视化视觉效果的前提下提高渲染的性能。

45、相应的，为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种输电线路点云的三维可视化系统，包括：获取模块、处理模块、构建模块和可视化模块；

46、其中，所述获取模块用于获取输电线路的点云数据；

47、所述处理模块用于对点云数据进行网格划分和分块处理，得到多层点云数据；

48、所述构建模块用于基于多层点云数据和随机采样方法分层构建点云数据的lod；

49、所述可视化模块用于基于点云数据的lod实现输电线路点云的三维可视化显示。