(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 202210450832.8 (22)申请日 2022.04.26 (71)申请人 北京中关村智连安全科 学研究院有 限公司 地址 100000 北京市延庆区妫水 北街5号院 5号楼1-2层101(中关村延庆园) (72)发明人 李文娟　张忠诚　冀树伟　闫亭亭　 王东东　吕凤晨　焦健　 (74)专利代理 机构 北京沁优知识产权代理有限 公司 11684 专利代理师 郭衍飞 (51)Int.Cl. G06V 20/17(2022.01) G06V 10/74(2022.01) G06V 10/764(2022.01) (54)发明名称 一种基于激光点云的无人机航线有效性验 证方法 (57)摘要 本发明涉及无人机航迹验证技术领域， 公开 了一种基于激光点云的无人机航线有效性验证 方法， 包括如下步骤： 转换实飞航迹经纬度坐标 为UTM坐标； 匹配与实飞航迹中杆塔塔型对应的 三维点云杆塔； 确定三维点云杆塔的照片成像范 围； 验证模拟航迹的有效性； 通过建立与实际航 迹中杆塔匹配的三维点云模型， 在三维点云模型 中模拟航迹飞行巡检， 拍摄模型照片， 对照片进 行有效评价， 并生成评价报告， 通过在三维模型 中模拟航迹飞行巡检， 分析模拟照片 的有效性， 可以判断实飞航迹的安全性和准确性， 同时检验 了飞手的精细化巡 检实飞能力。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114842358 A 2022.08.02 CN 114842358 A 1.一种基于 激光点云的无 人机航线 有效性验证方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 转换实飞航迹经纬度坐标为U TM坐标； 匹配与实 飞航迹中杆塔 塔型对应的三维点云杆塔； 确定三维点云杆塔的照片成像范围； 验证模拟航迹的有效性。 2.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的无人机航线有效性验证方法， 其特征在 于， 所述实 飞航迹采用jso n格式， 将 json格式的经纬度坐标转换为U TM坐标。 3.根据权利要求2所述的一种基于激光点云的无人机航线有效性验证方法， 其特征在 于， 所述匹配与实 飞航迹中杆塔 塔型对应的三维点云杆塔具体包括以下步骤： 转换实际拍摄杆塔台账、 航迹文件的经纬度坐标为UTM坐标， 和点云杆塔模型、 点云杆 塔模型台账的坐标格式相同； 计算点云杆塔与实际杆塔位置偏移数据， 依所述偏移数据平 移所述点云杆塔位置； 旋转点云杆塔以匹配实际杆塔通道方向。 4.根据权利要求3所述的一种基于激光点云的无人机航线有效性验证方法， 其特征在 于， 所述旋转 点云杆塔以匹配实际杆塔通道方向， 具体包括以下步骤： 依据实际大号侧坐标与实际小号侧坐标计算实际的杆塔通道向量； 依据点云大号侧坐标与点云小号侧坐标计算 点云杆塔通道向量； 计算实际杆塔以及点云杆塔通道向量长度； 计算实际的杆塔向量与点云杆塔向量的夹角α 的余弦值， 使用反余弦公式求得最终的 夹角angle1； 结合图形学旋转矩阵， 按照夹角旋转整个点云模型， 以使三维点云杆塔匹配实 际航迹 方向与位置 。 5.根据权利要求4所述的一种基于激光点云的无人机航线有效性验证方法， 其特征在 于， 所述确定三维点云杆塔的照片成像范围包括如下步骤： 已知实际的拍摄位置， 相机与正北的水平夹角、 相机参数以及拍摄俯仰角； 依据图形学转换矩阵算法结合相机与正北的水平夹角， 拍摄俯仰角计算得到转换矩阵 matrix， 相对正北(0,1,0)旋转得到最终相机朝向 向量； 计算相机朝向向量与相机指向拍摄点的向量的夹角的余弦值， 反余弦公式得到夹角 angle2； 计算目标点到拍摄中心的距离以及目标点距相机位置的深度值。 6.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的无人机航线有效性验证方法， 其特征在 于， 确定三 维点云杆塔的照 片成像范围后， 还包括杆塔部件的单体化命名， 基于点云自动分 类技术， 对杆塔部件进行单体化命名， 命名部件包括杆塔、 地线、 绝缘子、 绝缘子导线端、 绝 缘子横担端。 7.根据权利要求6所述的一种基于激光点云的无人机航线有效性验证方法， 其特征在 于， 通过所述对杆塔部件进 行单体化命名， 计算得到杆塔、 塔头、 塔身、 塔基的拍摄目标点位 置， 具体包括以下步骤： 计算杆塔分类点云， 得到杆塔中心点(centerX,centerY)， 并取最高点作为塔顶topZ， 最低点作为塔底bot tomZ；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114842358 A 2塔全貌拍摄位置坐标为： (centerX,centerY,(bot tomZ+topZ)/2)； 塔头拍摄位置坐标为： (centerX,centerY,t_max Z‑(t_maxZ‑t_minZ)/4) 塔身拍摄位置坐标为： (centerX,centerY,((bottomZ+topZ)/2 ‑bottomZ)/3*2+ bottomZ) 塔基拍摄位置坐标为： (centerX,centerY,bot tomZ)。 8.根据权利要求6所述的一种基于激光点云的无人机航线有效性验证方法， 其特征在 于， 通过地线单体化结果， 判断左右地线拍摄目标点位置； 通过绝缘子单体化结果， 判断绝 缘子、 绝缘子导线 端和绝缘子横担端的拍摄部位。 9.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的无人机航线有效性验证方法， 其特征在 于， 进行模拟航迹有效性验证， 若航迹撞塔， 则飞手实际巡检航迹不合格， 停止模拟验证； 若 航线未撞塔， 依据导入的巡检航线， 对杆塔点云进行模拟巡检拍照， 得到验证成果照片； 对 成果照片依据成像范围内的主 要单体命名。 10.根据权利要求9所述的一种基于激光点云的无人机航线有 效性验证方法， 其特征在 于， 对比模拟拍摄数量与标准拍摄数量， 输出拍摄点位漏拍率报告； 判断拍摄照片的有效 性， 计算巡检照片有效比率， 输出照 片有效评价报告； 对比已拍摄照 片中拍摄的单体部位是 否包含所有标准拍摄部位， 对拍摄照片根据捕获的单体内容命名， 并输出拍摄目标名称报 告。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114842358 A 3