基于三維點云的變電站設備分類識別研究.pdf

1、電力工業(yè)的迅猛發(fā)展對變電站建設提出更高要求，而變電站數(shù)字重構是其監(jiān)控和診斷的重要內(nèi)容。以變電站設備的外形輪廓及姿態(tài)信息為基礎，對現(xiàn)有變電站建立數(shù)字重構模型，能夠反應變電站設備空間位置信息的真實情況，便于變電站的升級維護以及布局的調(diào)整，同時可根據(jù)需要為變電站的重建提供更準確的依據(jù)。
　　電氣設備的分類識別是變電站數(shù)字重構的關鍵技術，其識別數(shù)據(jù)來源于三維激光點云。通過三維激光掃描儀獲取變電站設備外形的三維點云數(shù)據(jù)，使得利用變電站設備的

2、外形特征對設備進行分類識別成為可能。同時，實現(xiàn)變電站設備的自動分類識別對變電站大規(guī)模三維自動數(shù)字重構有著基礎支撐作用。
　　本文研究了變電站三維設備的特征提取、分類識別以及姿態(tài)估計等問題，主要研究的內(nèi)容如下。
　　(1)論述了三維激光掃描系統(tǒng)的工作原理以及變電站設備點云的獲取以及預處理過程。
　　(2)研究了基于三維點云的變電站設備特征提取原理及方法，提取了設備的分層投影面積特征，利用主成分分析法對變電站設備點云的法向

3、量特征進行提取，同時提取了設備的投影面積、投影密度、灰度、包絡體積等，為設備的分類識別奠定了良好的基礎。
　　(3)對支持向量機、神經(jīng)網(wǎng)絡以及距離分類算法進行了比較分析，由于提取變電站設備三維點云的特征達數(shù)百維，應用距離分類器實現(xiàn)變電站設備的分類識別較為簡單，所以設計了基于距離分類算法的三維電氣設備分類識別方法。提出了粒子群算法的一種改進算法，并利用該算法對距離分類器中輸入權重進行優(yōu)化，提高設備的分類識別精度。
　　(4)利

4、用體積匹配法對變電站設備的姿態(tài)進行估計，為變電站自動三維數(shù)字重構提供設備的姿態(tài)位置信息。同時，在MATLAB環(huán)境中創(chuàng)建了一個實驗仿真平臺，對變電站設備的分類識別過程進行較為直觀的演示。
　　利用本文研究的基于三維點云的變電站設備分類識別算法，對12類共222個變電站設備進行了點云數(shù)據(jù)分析和研究，提取了設備的識別特征，并進行了分類識別仿真測試。結果表明，該算法實現(xiàn)了對變電站設備的自動識別分類以及姿態(tài)估計，為變電站的自動數(shù)字重構奠定了