(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 202210234386.7 (22)申请日 2022.03.09 (71)申请人 国网湖北省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 430077 湖北省武汉市洪山区徐 东大 街227号 申请人 中国地质大 学 （武汉） 　 国网湖北省电力有限公司荆门供电 公司 (72)发明人 简旭　李劲彬　汪涛　陈隽　陈鑫　 贺文朋　王行澳　吴传奇　文雅钦　 皮志军　罗皓文　赵灿　查阿龙　 陈文豪　 (74)专利代理 机构 武汉楚天专利事务所 421 13 专利代理师 胡盛登(51)Int.Cl. G06V 20/10(2022.01) G06V 10/22(2022.01) G06V 10/25(2022.01) G06V 10/26(2022.01) G06V 10/50(2022.01) G06V 10/762(2022.01) G06V 10/764(2022.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种基于激光雷达和云台的点云采集系统 及绝缘子识别定位方法 (57)摘要 本申请涉及一种基于激光雷达和云台的点 云采集系统及绝缘子识别定位方法， 点云采集系 统， 包括激光雷达、 计算机以及云台， 所述激光雷 达垂直安放在云台的正中心； 所述计算机分别连 接激光雷达和云台； 所述计算机通过ROS驱动激 光雷达进行扫描， 计算机同时驱动云台进行固定 角度的匀速旋转， 从而实现对于整个场景的扫 描； 扫描之后激光雷达将扫描得到的点云数据通 过以太网协议传送给计算机， 以供后续的处理。 本申请直接采用三维点云进行绝缘子的识别， 在 完成识别任务的同时还能直接输出绝缘子的空 间坐标信息， 处 理速度更 快， 针对性更强。 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 CN 114627374 A 2022.06.14 CN 114627374 A 1.一种基于激光雷达和云台的点云采集系统， 其特征在于， 包括激光雷达(1)、 计算机 (2)以及云台(3)， 所述激光雷达(1)垂直 安放在云台(3)的正中心； 所述计算机(2)分别连接 激光雷达(1)和云台(3)； 所述计算机(1)通过ROS驱动激光雷达(1)进行扫描， 计算机(1)同时驱动云台(3)进行 固定角度的匀速旋转， 从而实现对于整个场景的扫描； 扫描之后激光雷达(1)将扫描 得到的 点云数据通过以太网协议传送给计算机(2)， 以供后续的处 理。 2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和云台的点云采集系统， 其特征在于， 所述 激光雷达(1)为3 60度激光雷达， 所述激光雷达(1)和云台(3)均为圆盘型 结构。 3.一种基于 激光雷达和云台的绝 缘子识别定位方法， 其特 征在于， 包括以下 具体步骤： 启动激光雷达和云台， 对大 范围场景进行扫描； 基于先验知识对扫描得到的点云进行 滤波， 得到感兴趣区域； 利用区域 生长法对感兴趣区域 点云进行聚类分析， 得到不同的聚类簇； 计算不同聚类簇的视点 直方图特 征； 计算不同聚类簇 视点直方图特 征与绝缘子模板的欧式距离； 通过给定阈值完成绝 缘子的识别与定位， 并在扫描得到的场景中进行显示。 4.根据权利要求3所述的一种基于激光雷达和云台的绝缘子识别定位方法， 其特征在 于， 所述对扫描得到的点云进 行滤波， 得到感兴趣区域的具体方法为， 通过直通滤波的方法 先对原始点云进行处理， 直通滤波的方法基于点云坐标系建立一个通道， 将通道外的点云 进行滤除而仅保留通道内的点云， 通道内的点云所表示的就是感兴趣区域。 5.根据权利要求4所述的一种基于激光雷达和云台的绝缘子识别定位方法， 其特征在 于， 所述利用区域生长法对感兴趣区域点云进行聚类 分析， 得到不同的聚类簇具体为， 采用 基于区域生长的分割算法， 通过对点云中所有点计算 曲率并进行排序， 选取曲率最小的点 作为初始种子点， 然后设计一个空的种子点序列和空的聚类数组， 并设置种子点搜索的领 域点数目大小， 以初始种子点开始搜索， 如果领域点法线与当前种子点法线夹角阈值小于 给定的阈值则将领域点加入当前聚类数组中， 然后检查当前领域点的曲率， 如果 曲率小于 给定阈值则将领域点加入种子点序列并删除当前种子点， 以新的种子点继续生长， 直至种 子点序列为空， 一个区域 生长完成， 最后对剩余 点重复上述操作， 直到所有点遍历完成。 6.根据权利要求5所述的一种基于激光雷达和云台的绝缘子识别定位方法， 其特征在 于， 所述通过给定阈值完成绝缘子的识别与定位， 并在扫描得到的场景中进行显示， 其中绝 缘子的识别具体为， 通过对聚类簇进 行遍历， 计算每一个聚类点云的视点直方图特征， 并将 其与绝缘子模板的视点直方图特征进行欧氏距离计算， 如果欧式距离小于给定阈值， 则认 为该聚类点云为 绝缘子。 7.根据权利要求6所述的一种基于激光雷达和云台的绝缘子识别定位方法， 其特征在 于， 所述绝缘子的定位并在扫描得到的场景中进行显示具体为， 对识别为绝缘子的聚类点 云利用包围盒进行包络， 计算其在点云坐标系下中心 点的坐标， 并在原始点云中进 行显示， 从而实现绝 缘子的定位与显示。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114627374 A 2一种基于激光雷达和云台的点 云采集系统及绝缘子识别定位 方法 技术领域 [0001]本申请涉及 绝缘子识别定位技术领域， 具体涉及 一种基于激光雷达和云台的点云 采集系统及绝 缘子识别定位方法。 背景技术 [0002]绝缘子在变电站、 输电线等领域中起着支撑导线和绝缘的作用， 因此要求它具有 良好的机械性能与电气性能。 由于绝缘子在运行过程中长期承受冷热变化， 机械应力、 大气 污染等作用， 因此需要定期对绝缘子进行检修与清洗以保证其运行 的可靠性。 但是人工带 电作业的方式对于操作人员的技术水平和熟练程度、 气候条件及安全防护用具等要求高， 机器人带电检修与 清洗成为了电网技术 发展的趋势， 其首先要解决 的问题就是在绝缘子在 作业空间里的识别与定位问题。 [0003]现有的绝缘子识别方法以图像为媒介， 通过图像处理算法来识别图像中的绝缘子 信息， 但是很难直接给出绝缘子的空间位置信息， 需要利用其它方法来求解绝缘子的空间 位置信息从而引导机器人 的运动， 计算复杂度大。 而在其他领域的绝缘子识别与定位中则 有采用深度学习方法， 但是深度学习方法需要大量的样本数据进 行训练， 耗费成本大， 并且 也难以直接 输出绝缘子的空间位置信息 。 发明内容 [0004]本申请实施例的目的在于提供一种基于激光雷达和云台的点云采集系统及绝缘 子识别定位方法， 直接采用三维点云进行绝缘子的识别， 在完成识别任务的同时还能直接 输出绝缘子的空间坐标信息， 处 理速度更 快， 针对性更强。 [0005]为实现上述目的， 本申请提供如下技 术方案： [0006]第一方面， 本申请实施例提供一种基于激光雷达和 云台的点云采集系统， 包括激 光雷达、 计算机以及云台， [0007]所述激光雷达垂直 安放在云台的正中心； [0008]所述计算机分别连接 激光雷达和云台； [0009]所述计算机通过ROS驱动激光雷达进行扫描， 计算机同时驱动云台进行固定角度 的匀速旋转， 从而实现对于整个场景 的扫描； 扫描之后激光雷达将扫描得到的点云数据通 过以太网协议传送给计算机， 以供后续的处 理。 [0010]所述激光雷达为3 60度激光雷达， 所述激光雷达和云台均为圆盘型 结构。 [0011]第二方面， 本申请实施例提供一种基于激光雷达和 云台的绝缘子识别定位方法， 包括以下 具体步骤： [0012]启动激光雷达和云台， 对大 范围场景进行扫描； [0013]基于先验知识对扫描得到的点云进行 滤波， 得到感兴趣区域； [0014]利用区域 生长法对感兴趣区域 点云进行聚类分析， 得到不同的聚类簇；说　明　书 1/5 页 3 CN 114627374 A 3