点云退化条件下靶球鲁棒拟合及其在电力基础设施测量中的应用

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0809

测绘通报 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (8): 55-61.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0809

点云退化条件下靶球鲁棒拟合及其在电力基础设施测量中的应用

徐浩轩¹, 毛庆洲¹, 张旭¹, 冯志强², 吴安磊³, 李德洋⁴

1. 武汉大学遥感信息工程学院, 湖北武汉 430079;
2. 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院, 湖北武汉 430077;
3. 武汉珞珈伊云光电技术有限公司, 湖北武汉 430223;
4. 北京数字绿土科技股份有限公司, 北京 100085

收稿日期:2024-09-12 出版日期:2025-08-25 发布日期:2025-09-02
通讯作者: 毛庆洲。E-mail:qzhmao@whu.edu.cn E-mail:qzhmao@whu.edu.cn
作者简介:徐浩轩(1997—),男,博士,研究方向为点云数据处理与工程测量。E-mail:haoxuan_xu@whu.edu.cn
基金资助:
国家电网公司总部科技项目(5500-202222137A-1-1-ZN)

Spherical target robust fitting under point cloud degradation and its application in power infrastructure measurement

XU Haoxuan¹, MAO Qingzhou¹, ZHANG Xu¹, FENG Zhiqiang², WU Anlei³, LI Deyang⁴

1. School of Remote Sensing and Information Engineering, Wuhan University, Wuhan 430079, China;
2. State Grid Hubei Electric Power Company Electric Power Research Institute, Wuhan 430077, China;
3. Wuhan Luojia Yiyun Optoelectronic Technology Co., Ltd., Wuhan 430223, China;
4. Beijing GreenValley Technology Co., Ltd., Beijing 100085, China

Received:2024-09-12 Online:2025-08-25 Published:2025-09-02

摘要/Abstract

摘要： 靶球被广泛应用于地面三维激光扫描点云配准拼接任务。为了探究现有靶球鲁棒拟合方法在点云退化条件下的适用性,使用多种鲁棒拟合方法,在不同距离(10～120 m)、不同球面完整度(10%～50%)条件下,对两种规格的靶球点云进行测试,以多次测量的平均靶球半径、球面拟合精度、球心内符合距离为指标,对鲁棒拟合方法效果进行评估。结果表明,入射角定权的方案对大半径靶球拟合效果好;距离定权的方案对小半径靶球拟合效果好,距离定权的选权迭代方案在70 m内可将拟合误差控制在毫米级;40%～50%完整度的靶球能用于70 m范围内的高精度配准任务,30%～40%完整度的靶球仅用于50 m内的配准任务,低于20%完整度的靶球无法使用。多站电力基础设施点云配准结果进一步证明了相关结论。

关键词: 靶球鲁棒拟合, 点云退化, 点云配准, 电力基础设施

Abstract: Spherical targets are used commonly for point cloud registrations collected by terrestrial laser scanning.To research the applicability of existing methods for robust spherical targets fitting under degradation conditions,four targets with two radii are used to test multiple robust fitting methods at different distances (10～120 m)and integrities (10%～50%).The average radius,spherical fitting accuracy,and distances between fitted center are used as indicators to evaluate the effectiveness of robust fitting methods.The results show that the methods based on angle weighting has the best effect on the larger spherical target,while the method with distance weighting has better effect on the smaller.IGGⅢ method with distance weighting controls the fitting errors under centimeter level in the range of 70 m.Spherical targets with a completeness of 40%～50% can be used for high-precision registration within a range of 70 m,while 50 m for completeness of 30%～40%.The targets with completeness below 20% cannot be used.The registration result of power infrastructure with 4 directions of views further confirms the above conclusion.

Key words: spherical target robust fitting, point cloud degradation, point cloud registration, power infrastructure measurement

中图分类号:

P258

徐浩轩, 毛庆洲, 张旭, 冯志强, 吴安磊, 李德洋. 点云退化条件下靶球鲁棒拟合及其在电力基础设施测量中的应用[J]. 测绘通报, 2025, 0(8): 55-61.

XU Haoxuan, MAO Qingzhou, ZHANG Xu, FENG Zhiqiang, WU Anlei, LI Deyang. Spherical target robust fitting under point cloud degradation and its application in power infrastructure measurement[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2025, 0(8): 55-61.

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Spherical target robust fitting under point cloud degradation and its application in power infrastructure measurement

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