1.一种高压电缆接头表面凹凸不平整缺陷检测方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:投射激光至电缆表面,对激光线进行拍摄,基于拍摄的画面得到电缆表面三维点云数据;步骤2:基于所得到的电缆表面三维点云数据,采用Kd-Tree进行临近点搜索;步骤3:对所述三维点云数据中的点云的坐标进行映射,并计算点p i 与相邻点p i-1 ,p i+1 的投影到直线后的梯度值,将所述梯度值与预设的阈值进行对比,确定点p i 是否为噪点;步骤4:将去除噪点后的三维点云数据进行迭代残差拟合,对电缆表面曲线的精确拟合建模,得到电缆表面的曲线模型;步骤5:基于拟合建模后的曲线,提取每条曲线上的缺陷点;所述步骤1包括如下步骤:投射激光至电缆表面,所述激光与所述电缆表面形成激光曲线,相机对所述激光曲线进行拍摄;提取所拍摄的激光曲线图像中的激光中心线,再根据如下公式得到高压电缆表面的激光三维点云轮廓:F(x,y,z)=0A=λQ;式中:F为标定得到的光平面方程,A为相机坐标系下的点,Q表示图像坐标系下的点,系数λ为 其中z c 表示为重建三维点的深度值,f为相机焦距;移动所述相机和激光投射器,形成多条激光线三维轮廓,再基于三维点云拼接对电缆整体实现三维重建;所述步骤3包括以下步骤:步骤3.1:将点云数据中的点云P按照在X轴上的值的大小进行有序化排序;步骤3.2:将X轴上的第一点和最后一个点构成直线l;步骤3.3:按照顺序依次计算点p i 到所述直线l的距离,记作d i ;步骤3.4:计算所述点p i 与相邻点p i-1 ,p i+1 的投影到直线l的梯度值Δp i-1 ,Δp i+1 ;步骤3.5:若‖Δp i-1 ·Δp i+1 ‖≥α的点即为噪点,其中α为设定的阈值。
2.根据权利要求1所述的高压电缆接头表面凹凸不平整缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤2包括如下步骤:步骤2.1:所述三维点云数据中两个数据点位于二维空间中,分别对X和Y轴方向的数据点计算方差 和 式中:x n 表示第n个数据点在X轴上的值;y n 表示第n个数据点在Y轴上的值; 表示所有数据点在X轴上的平均值; 表示所有数据点在Y轴方向上的平均值;步骤2.2:建立Kd-Tree,并基于建立的Kd-Tree找到离搜索节点最近的节点。
3.根据权利要求2所述的高压电缆接头表面凹凸不平整缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤2.2包括如下步骤:基于所建立的Kd-Tree计算查找路径上其他节点空间中点与所述搜索节点,计算距离小于临近节点到所述搜索节点的值,若其他子空间存在最临近节点的,则跳转到该子空间,重复上述搜索过程,直至找出最临近点,具体计算公式如下:
4.根据权利要求3所述的高压电缆接头表面凹凸不平整缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤4中所述的迭代残差拟合包括如下步骤:根据光平面方程得到平面法向量 基于法向量 和Z轴单位向量 确定旋转矩阵R,通过旋转矩阵R使点云P旋转得到点云P ′ :P ′ =R·P;所述点云P ′ 中所有点的Z轴值是相等的,对点云P ′ 中的所有点的Z轴值进行最小二乘拟合;所以P ′ 中的点,通过如下公式得到:F(s,t)=s·t=ax 2 +bxy+cy 2 +dx+ey+f=0;式中:系数向量s=[a,b,c,d,e,f] T ;参数向量t=[x 2 ,xy,y 2 ,x,y,1] T ;F(s,t)为当前点云的椭圆表达式;通过最小二乘法对系数s进行识别:E=‖sT‖ 2 =0;式中:T=[t 1 ,t 2 ,…,t n ] T 是由点云P ′ 中的点p i 确定,i=1,2,…,n;所述拟合的点不能构成一个完整的椭圆时,对系数s进行约束,当b 2 -4ac=1保证F(s,t)始终为椭圆;点在第一次拟合后的残差值为r 1 ,选择残差值小于阈值α的点形成新的点云P ″ ,对点云P ″ 进行最小二乘拟合并计算所述P ′ 中的点在第二次拟合的残差值r 2 ;通过o 12 =‖r 1 -r 2 ‖表示二次拟合间的偏移量,循环上述操作直到o i-1,i <β时,得到电缆表面的曲线模型,β为迭代终止偏移。
5.根据权利要求1所述的高压电缆接头表面凹凸不平整缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤5包括以下步骤:基于所述曲线模型,通过设定的残差筛选阈值,筛选出残差绝对值大于残差筛选阈值的点,得到缺陷点;利用Kd-Tree临近点搜索,计算所有临近点的平均距离,在所述平均距离的阈值之外的点,则在数据中去除;对提取的缺陷点进行最近邻聚类,所述缺陷点到平面的距离与所预设的阈值做比较,若距离小于所预设的阈值,则得到所述缺陷点的最近邻聚类;进而实现电缆中间接头上的凹陷和凸包不平整缺陷区域的提取。