一种用于输电线路的树木生长监测方法及设备与流程

本申请涉及线路防护，尤其涉及一种用于输电线路的树木生长监测方法及设备。

背景技术：

1、输电线路是电网的重要组成部分，架设的高空输电线路，高空输电线路周围常常会有树林或接近树木的区域。树木与导线之间的安全距离不够容易导致线路对树木进行放电，造成输电线路因线路跳闸造成故障停运等事故的发生。在架设输电线路时，可能会对影响输电线路正常运行的树木进行修剪，之后定期进行人工抽检或人工巡检。

2、目前，人工巡检主要是通过无人机进行输电线路附近树木隐患巡检，浪费人力成本，且机载激光雷达设备价格昂贵，通过无人机搭载激光雷达检测树障，成本过高、实时性也不强。如何进行低成本、实时监控输电线路附近的树木隐患，防止树木生长给输电线路带来线路事故，成为亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种用于输电线路的树木生长监测方法及设备，用于低成本、实时监控输电线路附近的树木隐患，防止树木生长给输电线路带来线路事故。

2、一方面，本申请实施例提供了一种用于输电线路的树木生长监测方法，该方法包括：

3、将监控图像输入预设目标分割模型，以获取目标区域图像。其中，目标分割模型通过若干树木样本图像训练得到。目标区域图像至少包括树木区域像素点。通过预设坐标转换矩阵及目标区域图像，确定相应的点云数据中的树木点云空间。相应的点云数据为与监控图像同步采集的。基于树木点云空间及历史树木点云空间，确定相应的树木差异空间。基于被预设分割处理的树木差异空间及树木点云空间，确定输电线路的树木隐患及树木隐患的威胁等级。

4、在本申请的一种实现方式中，根据坐标转换矩阵，确定各树木区域像素点相应的树木点云数据点。坐标转换矩阵通过图像采集设备的内部参数、外部参数得到的坐标转换关系矩阵。坐标转换关系矩阵为监控图像的二维坐标与点云数据的三维坐标的转换关系矩阵。树木点云数据点与树木区域像素点对应于同一对象。将各树木点云数据点对应的点云空间，作为树木点云空间。

5、在本申请的一种实现方式中，通过预设算法，将历史树木点云空间与树木点云空间进行比对，以确定树木点云空间的增量点云空间，为树木差异空间。预设算法为k-d树算法或八叉树算法。增量点云空间与历史树木点云空间的点云交集为空集。

6、在本申请的一种实现方式中，确定增量点云空间的空间增量是否大于相应的第一预设阈值。空间增量至少包括以下一项或多项：体积、高度、长度、宽度。若是，将增量点云空间作为树木差异空间。

7、在本申请的一种实现方式中，通过预设区域生成算法，生成区域生长种子信息。其中，区域生长种子信息至少包括：种子距离、体素距离。根据区域生长种子信息，将点云数据进行分割处理，以确定若干体素网格。根据满足预设条件的各体素网格，确定若干种子点。其中，预设条件为各体素网格的距离小于第二预设阈值且体素网格的体积小于第三预设阈值。根据各种子点的特征相似度，将各种子点进行聚类处理，以确定点云数据。特征相似度包括空间距离相似度、反射率相似度、法向量相似度。

8、在本申请的一种实现方式中，根据输电线路的输电电压等级，生成输电线路的安全监控空间。安全监控空间为距离输电线路预定安全距离的点云空间。确定树木点云空间与安全监控空间的重合点云空间，并按照输电线路轴向方向及预设步长，将重合点云空间分割为若干点云子空间。点云子空间为长方体。点云子空间内部至少包括一个树木点云数据点。确定各点云子空间的至高点坐标。至高点坐标为点云子空间中与地面垂直距离最大的树木点云数据点的坐标。计算至高点坐标与输电线路相应的导线点云数据点的最短距离。根据最短距离与被预设分割处理的树木差异空间，确定树木隐患及匹配相应的威胁等级。树木隐患为树木。

9、在本申请的一种实现方式中，确定被预设分割处理的树木差异空间相应的空间增量。空间增量为预设时间间隔的空间增量。匹配空间增量及最短距离对应的预设威胁等级区间。在得到匹配的相应的威胁等级区间的情况下，确定匹配成功的树木差异空间对应树木，为树木隐患。并根据匹配结果，确定树木隐患的威胁等级。

10、在本申请的一种实现方式中，目标分割模型为mask-rcnn模型。

11、在本申请的一种实现方式中，监控图像来自于设置于输电线路杆塔的图像采集设备。点云数据来自于与图像采集设备一体式设置的激光雷达。

12、另一方面，本申请实施例还提供了一种用于输电线路的树木生长监测设备，该设备包括：

13、至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器。其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：

14、将监控图像输入预设目标分割模型，以获取目标区域图像。其中，目标分割模型通过若干树木样本图像训练得到。目标区域图像至少包括树木区域像素点。通过预设坐标转换矩阵及目标区域图像，确定相应的点云数据中的树木点云空间。相应的点云数据为与监控图像同步采集的。基于树木点云空间及历史树木点云空间，确定相应的树木差异空间。基于被预设分割处理的树木差异空间及树木点云空间，确定输电线路的树木隐患及树木隐患的威胁等级。

15、本申请通过上述方案，能够利用分割后的目标区域图像，确定点云数据中的树木图像，并根据历史记录的点云数据，进一步确定树木对输电线路的威胁程度。从而实现了低成本、实时监控输电线路附近的树木隐患，防止树木生长给输电线路带来线路事故的目的。

16、此外，本申请技术方案，利用激光雷达与图像采集设备结合，能够及时且充分利用图像的稠密信息优势和激光点云精度优势，监测树木生长造成的树木差异空间及树木点云空间对输电线路的威胁程度，同时在一定程度上解决了无人机点云数据更新周期较长的短板，为输电线路通道安全提供更加及时可靠有效的预警信息。

技术特征：

1.一种用于输电线路的树木生长监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，通过预设坐标转换矩阵及所述目标区域图像，确定相应的点云数据中的树木点云空间，具体包括：

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，基于所述树木点云空间及历史树木点云空间，确定相应的树木差异空间，具体包括：

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，确定所述树木点云空间的增量点云空间，为所述树木差异空间，具体包括：

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，通过预设坐标转换矩阵及所述目标区域图像，确定相应的点云数据中的树木点云空间之前，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，基于被预设分割处理的所述树木差异空间及所述树木点云空间，确定输电线路的树木隐患及所述树木隐患的威胁等级，具体包括：

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，根据所述最短距离与被预设分割处理的所述树木差异空间，确定所述树木隐患及匹配相应的所述威胁等级，具体包括：

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述目标分割模型为mask-rcnn模型。

9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述监控图像来自于设置于所述输电线路杆塔的图像采集设备；

10.一种用于输电线路的树木生长监测设备，其特征在于，所述设备包括：

技术总结
本申请提供了一种用于输电线路的树木生长监测方法及设备，该方法将监控图像输入预设目标分割模型，以获取目标区域图像。其中，目标分割模型通过若干树木样本图像训练得到。目标区域图像至少包括树木区域像素点。通过预设坐标转换矩阵及目标区域图像，确定相应的点云数据中的树木点云空间。相应的点云数据为与监控图像同步采集的。基于树木点云空间及历史树木点云空间，确定相应的树木差异空间。基于被预设分割处理的树木差异空间及树木点云空间，确定输电线路的树木隐患及树木隐患的威胁等级。

技术研发人员：刘伟,蔡富东,吕昌峰,刘焕云,汪佳宁,王聪
受保护的技术使用者：山东信通电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7