基于無人機航拍的礦山地質測繪圖像分辨率系統研究

（安徽省地勘局第一水文工程地質勘查院，安徽 蚌埠 233000）

礦產資源是我國經濟發展的重要支柱之一，隨著礦區開采難度在增加對礦山測繪技術提出了更高的要求。礦山開采屬于地下性工作，危險系數較高，并且對環境的破壞較大，在礦山開采之前，對礦山測繪是非常重要的。目前，無人機[1]的應用逐漸從軍事領域拓寬到民用領域，利用無人機航拍可以幫助人們完成很多不同類型的任務，能應用無人機航拍技術進行礦山地質測繪，提高礦山地質測繪的效率。無人機航拍是通過無線電遙控設備或者遠程計算機操控的設備，其操空簡單，使用成本較低，在礦山測繪中有一定的應用意義。但是隨著圖像技術的快速發展，無人機航拍對圖像的分辨率要求也越來越高，在高分辨率的圖像中，礦山地質結構復雜，形狀多樣，并且受背景的干擾較大，目標與背景之間存在邊界不清晰的問題，對礦山地質測繪中圖像的高分辨率要求是目前亟需解決的難點，基于此，提出基于無人機航拍的礦山地質測繪圖像分辨率系統設計。本次主要對硬件中的圖像采集模塊和圖像存儲模塊進行了設計，通過這兩個模塊實現對測繪圖像的采集和對圖像的存儲，并為提高分辨率，提出遙感數據融合新算法，將高分辨率圖像與低分辨率圖像進行融合，實現了圖像的高分辨率要求。通過對基于無人機航拍的礦山地質測繪圖像分辨率系統的硬件和軟件設計，大大提高了圖像的分辨率，為礦山測繪提供清晰的圖像信息，推動了礦山開采行業的發展，促進我國經濟的進步。

1 礦山地質測繪圖像分辨率系統硬件設計

本次設計的礦山地質測繪圖像分辨率系統硬件主要包括采集模塊、圖像處理模塊[2]、存儲器模塊、電源管理模塊等等，此次主要對圖像采集模塊和存儲器模塊進行設計。

1.1 圖像采集模塊設計

采用HDFUI高清數碼相機模塊，該圖像采集模塊能夠將采集到的圖像轉換為數字圖像，展現方式更加直觀，并且能夠對測繪到的圖像進行實時采集，非常適合無人機裝配，很好的完成本系統需求的圖像采集工作。

1.2 圖像存儲模塊設計

在進行礦山地質測繪時，首先要將測繪的圖像進行存儲，然后在進行處理，因為礦山地質數據類型眾多且數據量較大，配置DHUGFI存儲器，該存儲器模塊訪問速度較快，滿足礦山測繪采集數據的大容量需求。在使用該存儲器之前，需要將存儲器設置時鐘，在進行發送操作和數據讀取操作時以該時鐘為基準，保證存儲的數據不丟失，該存儲器能夠實現對任何地址進行數據讀寫，保證圖像數據存儲的準確性。

2 礦山地質測繪圖像分辨率系統軟件設計

為得到高分辨率圖像，提出遙感數據融合新算法，其原理是利用高分辨率的圖像提高低分辨率的圖像，將高分辨率圖像與低分辨率圖像進行融合，以滿足圖像的高分辨率[3]要求。首先對采集到的數據進行處理與分析，平滑掉所有尺寸小于確定的DFUIGH頻率的高頻部分，將采集到的圖像中的高頻與低頻圖像進行融合，為了更好的具有平移不變形的圖像小波分解，引入小波算法，計算公式如下：

在上述公式計算完成的基礎上，將圖像進行主分量變換，變換過程中，得到一組新的分量，其中t為不同波段的低分辨率圖像，為更好的對主分量進行融合，用圖像的相關矩陣代替圖像的協方差矩陣，以參考圖像對高分辨率圖像進行直方圖匹配得到高分辨率的圖像，計算公式為：

公式（2）中，f代表代替圖像，qi代表高分辨率圖像，y代表融合因子，此次計算不做定向分析。

在上述公式計算完成的基礎上，能夠提高礦山地質測繪圖像的分辨率，有效將低分辨率有高分辨率的圖像有效的融合，提高了整體圖像的分辨率，以此完成了基于無人機航拍的礦山地質測繪圖像分辨率系統的軟件設計。

3 實驗對比分析

上述實驗只是從理論上證明了此次設計的礦山地質測繪圖像分辨率系統的有效性，為保證該系統具有一定的實際應用意義，對其進行實際應用。同時，將傳統的礦山地質測繪圖像分辨率系統與本文設計的系統進行對比以保證實驗的嚴謹性，實驗環境設置為某地礦山，采用同樣裝置的無人機，和相同的礦山地質條件，使用兩種方法分別對此處礦山地質進行測繪，主要對比兩種方法礦山地質測繪圖像分辨率高低情況，對比結果如下圖。

分析圖1可知，傳統的礦山地質測繪圖像分辨率系統在進行礦山地質測繪時，圖像分辨率較低，不能對礦山地質測繪的圖像精準分析，而本文設計的方法在進行礦山地質測繪時，圖像分辨率較高，能夠對復雜的礦山地質圖像進行有效處理，為工作人員提供基本的礦山地質圖像信息，通過上述實驗基本能夠證明此次設計的圖像分辨率系統的有效性，說明該方法具有一定的實際應用意義。

圖1 圖像分辨率對比

4 結語

綜上所述，礦山地質測繪圖像分辨率系統能夠提高找礦速度，能為工作人員提供基本的礦山地質基本信息，但是目前礦山地質測繪的圖像分辨率較低，影響了礦山地質測繪的準確程度。基于此，本文設計了一種基于無人機航拍的礦山地質測繪圖像分辨率的系統，通過對圖像分辨率系統的硬件設計和軟件設計，實現了對礦山圖像數據的有效采集和存儲，并通過軟件設計，有效將高分辨率圖像與低分辨率圖像相融合，提高了礦山地質測繪圖像的分辨率，為工作人員提供了更加精準的礦山地質信息，推動礦山行業的發展，促進國家的進步。