本发明涉及计算机视觉，具体为一种基于点云数据的配电网设备模型重建方法及系统。
背景技术：
1、电力系统包括输电线路设备和配电线路设备，配电网设备的分布广，由于配电网设备暴露在野外，经受外界影响，导致配电网设备容易出现故障。配电网设备的不均衡布置，导致较高的网络损耗和不平衡的电力供应。通过对配电网设备的重建，能够实现配电网的可视化管理，便于工作人员了解配电网的运行状态，及时发现问题并进行处理，从而提升管理水平；可以为配电网的智能化发展提供基础数据支持。例如，可以将模型重建后的配电网设备数据接入到智能化系统中，实现远程监控和控制，从而提高工作效率和安全性。配电网设备模型重建对于提高供电可靠性、优化配电网运行、提升管理水平、促进智能化发展和辅助决策支持都具有重要意义。
2、基于点云数据的设备重建主要存在以下缺点：现有的设备重建精度不高：受到数据采集设备、数据处理方法等因素的影响，在某些环境下，加强干扰、高温、粉尘等恶劣条件下，点云数据的采集和重建不准确导致重建效果差，缺少对于重建过程的评估和预警。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的设备重建方法存在评估准确率不高，点云数据的采集和重建不准确，受其他因素影响程度高，以及缺少对于重建过程的评估和预警的问题。
3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于点云数据的配电网设备模型重建方法，包括通过3d测量设备获取配电网设备的点云数据；通过统计滤波去除点云数据中噪声点；根据配准算法对多视角的工件点云数据进行配准处理，将点云配准到同一个坐标系下，输出配电网设备表面完整三维信息；评估配准效果，基于评估的配准效果预警管理人员；利用深度学习网络学习点云中的三维信息，输出配电网设备的三维模型；基于点云数据的质量、配准效果和重建结果，评估配电网设备模型的重建效果
4、作为本发明所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法的一种优选方案，其中：所述通过3d测量设备获取配电网设备的点云数据包括采集设备外形和结构特征点、关键组件和接口点、尺寸和位置信息、材质和表面属性、周围环境特征点、损坏或磨损区域。
5、作为本发明所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法的一种优选方案，其中：所述通过统计滤波去除点云数据中噪声点包括收集配电网设备的体积sv，对点云数据质量的评估，表示为：
6、
7、其中，dz表示点云数据的质量指数，ds为点云数量，dm为点云密度，dz为点云噪声，dc为点云垂直度。
8、作为本发明所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法的一种优选方案，其中：所述根据配准算法对多视角的工件点云数据进行配准处理，将点云配准到同一个坐标系下，输出配电网设备表面完整三维信息包括从多视角的点云数据中提取关键点；
9、所述关键点包括点、线、面特征中的一种或多种，根据实际需求进行选择；
10、分别输出关键点的特征描述子，特征描述子通过计算点云数据的统计特征、几何特征、纹理特征获取；
11、结合特征描述子在多视角点云数据中的坐标位置，以两者之间特征和位置的相似度为基础，初步估计对应点对；
12、通过设置阈值、使用ransac算法方法去除对配准错误的对应点对；
13、利用配准正确对应关系来估算刚体变换，完成配准，通过最小二乘法方法输出变换矩阵；
14、所述刚体变换包括旋转和平移；
15、将源点云数据应用变换矩阵，输出与目标点云数据对齐的点云数据。
16、作为本发明所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法的一种优选方案，其中：所述评估配准效果，基于评估的配准效果预警管理人员包括将采集的点云配准到同一坐标系下后，获取配电网设备模型的检测点l，通过三维坐标获取检测点到坐标系原点的配准欧氏距离；
17、通过实地探测，获取检测点对应实体的参照点s，获取参照点到坐标系原点的实际欧式距离；
18、基于检测点与参照点相对于坐标原点的欧氏距离获取检测点的相似度参数表示为：
19、
20、其中，z1表示检测点配准精确度参数，δ表示实地探测的偏差系数，δ取值为[0.95-1.05]，osi表示实地探测中第i个参照点到坐标系原点的实际欧氏距离，oli表示配准后点云数据中的第i个检测点到坐标系原点的配准欧氏距离，m1表示有m1个检测点；
21、将采集的点云配准到同一坐标系下后，获取配电网设备模型的检测线，将检测线记为a，输出获检测线的配准精确度参数表示为：
22、
23、其中，z2表示检测线的配准精确度参数，δ表示实地探测的偏差系数，ca、xa、qa表示参照线b的实际长度、斜率、曲率，cb、xb、qb表示检测线a的实际长度、斜率、曲率，θ表示参照线b与检测线a的角度；
24、通过三维坐标获取检测线的位置特征，通过实地探测，获取特征线对应实体的参照线，将参照线记为b，将特征线与参照线的端点对齐，获取检测线与参照线间的角度、线条长度、线条斜率、线条曲率，基于检测线与参照线的角度、线条长度、线条斜率、线条曲率获取检测线的配准相似度参数；
25、将特征面划分为m1个特征点和m2个特征线的组合，基于检测点的配准相似度参数和检测线的配准相似度参数，获取综合配准精确度指数表示为：
26、
27、其中，pz表示综合配准精确度指数，z2j表示第j个特征线的配准精确度参数，w1表示检测点的权重系数，w2表示检测线的权重系数；
28、综合配准精确度指数与预设的精确度指数进行比较，若配准精确度指数低于预设值，向操作人员提示点，需要重新进行配准，更换点云数据，更换点云配准方法，直至配准精确度满足预设要求。
29、作为本发明所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法的一种优选方案，其中：所述利用深度学习网络学习点云中的三维信息，输出配电网设备的三维模型包括重建效果指数的获取，重建效果指数的获取数学模型表示为：
30、
31、其中，cx表示重建效果指数，ds表示点云数量，ymj表示预设模型精确率，ct表示基于点云数据的配电网设备模型重建消耗的时间，cmj表示基于点云数据的配电网设备模型的精确率，f1表示重建时间影响系数，f2表示重建精确度影响系数，0.5＜f1＜1.0，0.5＜f2＜1.0，0.8＜f1+f2＜1.5。
32、作为本发明所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法的一种优选方案，其中：所述基于点云数据的质量、配准效果和重建结果，评估配电网设备模型的重建效果包括输出模型重建质量监测系数：
33、
34、其中，zp表示模型重建质量监测系数。
35、本发明的另外一个目的是提供一种基于点云数据的配电网设备模型重建系统，其能通过点云数据检测点的配准相似度参数和检测线的配准相似度参数，解决了目前的设备重建技术含有评估准确率不高的问题。
36、作为本发明所述的基于点云数据的配电网设备模型重建系统的一种优选方案，其中：包括云数据的获取模块，点云数据的预处理模块，点云数据的配准模块，评估预警模块，三维重建模块，评估重建模块；所述点云数据的获取模块用于通过3d测量设备获取配电网设备的点云数据；所述点云数据的预处理模块用于使用统计滤波方法去除点云数据中的噪声，并评估点云数据质量；所述点云数据的配准模块用于运用配准算法处理点云数据；所述评估预警模块用于获取配电网设备模型的检测点和检测线，输出它配准精确度参数；所述三维重建模块用于利用深度学习网络学习点云中的三维信息，输出配电网设备的三维模型；所述评估重建模块用于基于点云数据的质量、配准效果和重建结果，评估配电网设备模型的重建效果。
37、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序是实现基于点云数据的配电网设备模型重建方法的步骤。
38、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现基于点云数据的配电网设备模型重建方法的步骤。
39、本发明的有益效果：本发明提供的基于点云数据的配电网设备模型重建方法通过获取配电网设备的体积、点云数量、点云密度、点云噪声、点云垂直度评估点云数据的质量，提高精确度基于点云数据检测点的配准相似度参数和检测线的配准相似度参数，获取综合配准质量，优化配准效果，基于预设模型精确率、设备模型重建消耗的时间、点云数据的配电网设备模型的精确率评估设备重建效果，提高效率，改善维护和监测，本发明在精确度、效率以及优化效果方面都取得更加良好的效果。
1.一种基于点云数据的配电网设备模型重建方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法，其特征在于：所述通过3d测量设备获取配电网设备的点云数据包括采集设备外形和结构特征点、关键组件和接口点、尺寸和位置信息、材质和表面属性、周围环境特征点、损坏或磨损区域。
3.如权利要求2所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法，其特征在于：所述通过统计滤波去除点云数据中噪声点包括收集配电网设备的体积sv，对点云数据质量的评估，表示为：
4.如权利要求3所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法，其特征在于：所述根据配准算法对多视角的工件点云数据进行配准处理，将点云配准到同一个坐标系下，输出配电网设备表面完整三维信息包括从多视角的点云数据中提取关键点；
5.如权利要求4所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法，其特征在于：所述评估配准效果，基于评估的配准效果预警管理人员包括将采集的点云配准到同一坐标系下后，获取配电网设备模型的检测点l，通过三维坐标获取检测点到坐标系原点的配准欧氏距离；
6.如权利要求5所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法，其特征在于：所述利用深度学习网络学习点云中的三维信息，输出配电网设备的三维模型包括重建效果指数的获取，重建效果指数的获取数学模型表示为：
7.如权利要求6所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法，其特征在于：所述基于点云数据的质量、配准效果和重建结果，评估配电网设备模型的重建效果包括输出模型重建质量监测系数：
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法的系统，其特征在于：包括点云数据的获取模块，点云数据的预处理模块，点云数据的配准模块，评估预警模块，三维重建模块，评估重建模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的基于点云数据的配电网设备模型重建方法的步骤。
