基于无人机航拍的矿山地质测绘图像分辨率系统研究

（安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽 蚌埠 233000）

矿产资源是我国经济发展的重要支柱之一，随着矿区开采难度在增加对矿山测绘技术提出了更高的要求。矿山开采属于地下性工作，危险系数较高，并且对环境的破坏较大，在矿山开采之前，对矿山测绘是非常重要的。目前，无人机[1]的应用逐渐从军事领域拓宽到民用领域，利用无人机航拍可以帮助人们完成很多不同类型的任务，能应用无人机航拍技术进行矿山地质测绘，提高矿山地质测绘的效率。无人机航拍是通过无线电遥控设备或者远程计算机操控的设备，其操空简单，使用成本较低，在矿山测绘中有一定的应用意义。但是随着图像技术的快速发展，无人机航拍对图像的分辨率要求也越来越高，在高分辨率的图像中，矿山地质结构复杂，形状多样，并且受背景的干扰较大，目标与背景之间存在边界不清晰的问题，对矿山地质测绘中图像的高分辨率要求是目前亟需解决的难点，基于此，提出基于无人机航拍的矿山地质测绘图像分辨率系统设计。本次主要对硬件中的图像采集模块和图像存储模块进行了设计，通过这两个模块实现对测绘图像的采集和对图像的存储，并为提高分辨率，提出遥感数据融合新算法，将高分辨率图像与低分辨率图像进行融合，实现了图像的高分辨率要求。通过对基于无人机航拍的矿山地质测绘图像分辨率系统的硬件和软件设计，大大提高了图像的分辨率，为矿山测绘提供清晰的图像信息，推动了矿山开采行业的发展，促进我国经济的进步。

1 矿山地质测绘图像分辨率系统硬件设计

本次设计的矿山地质测绘图像分辨率系统硬件主要包括采集模块、图像处理模块[2]、存储器模块、电源管理模块等等，此次主要对图像采集模块和存储器模块进行设计。

1.1 图像采集模块设计

采用HDFUI高清数码相机模块，该图像采集模块能够将采集到的图像转换为数字图像，展现方式更加直观，并且能够对测绘到的图像进行实时采集，非常适合无人机装配，很好的完成本系统需求的图像采集工作。

1.2 图像存储模块设计

在进行矿山地质测绘时，首先要将测绘的图像进行存储，然后在进行处理，因为矿山地质数据类型众多且数据量较大，配置DHUGFI存储器，该存储器模块访问速度较快，满足矿山测绘采集数据的大容量需求。在使用该存储器之前，需要将存储器设置时钟，在进行发送操作和数据读取操作时以该时钟为基准，保证存储的数据不丢失，该存储器能够实现对任何地址进行数据读写，保证图像数据存储的准确性。

2 矿山地质测绘图像分辨率系统软件设计

为得到高分辨率图像，提出遥感数据融合新算法，其原理是利用高分辨率的图像提高低分辨率的图像，将高分辨率图像与低分辨率图像进行融合，以满足图像的高分辨率[3]要求。首先对采集到的数据进行处理与分析，平滑掉所有尺寸小于确定的DFUIGH频率的高频部分，将采集到的图像中的高频与低频图像进行融合，为了更好的具有平移不变形的图像小波分解，引入小波算法，计算公式如下：

在上述公式计算完成的基础上，将图像进行主分量变换，变换过程中，得到一组新的分量，其中t为不同波段的低分辨率图像，为更好的对主分量进行融合，用图像的相关矩阵代替图像的协方差矩阵，以参考图像对高分辨率图像进行直方图匹配得到高分辨率的图像，计算公式为：

公式（2）中，f代表代替图像，qi代表高分辨率图像，y代表融合因子，此次计算不做定向分析。

在上述公式计算完成的基础上，能够提高矿山地质测绘图像的分辨率，有效将低分辨率有高分辨率的图像有效的融合，提高了整体图像的分辨率，以此完成了基于无人机航拍的矿山地质测绘图像分辨率系统的软件设计。

3 实验对比分析

上述实验只是从理论上证明了此次设计的矿山地质测绘图像分辨率系统的有效性，为保证该系统具有一定的实际应用意义，对其进行实际应用。同时，将传统的矿山地质测绘图像分辨率系统与本文设计的系统进行对比以保证实验的严谨性，实验环境设置为某地矿山，采用同样装置的无人机，和相同的矿山地质条件，使用两种方法分别对此处矿山地质进行测绘，主要对比两种方法矿山地质测绘图像分辨率高低情况，对比结果如下图。

分析图1可知，传统的矿山地质测绘图像分辨率系统在进行矿山地质测绘时，图像分辨率较低，不能对矿山地质测绘的图像精准分析，而本文设计的方法在进行矿山地质测绘时，图像分辨率较高，能够对复杂的矿山地质图像进行有效处理，为工作人员提供基本的矿山地质图像信息，通过上述实验基本能够证明此次设计的图像分辨率系统的有效性，说明该方法具有一定的实际应用意义。

图1 图像分辨率对比

4 结语

综上所述，矿山地质测绘图像分辨率系统能够提高找矿速度，能为工作人员提供基本的矿山地质基本信息，但是目前矿山地质测绘的图像分辨率较低，影响了矿山地质测绘的准确程度。基于此，本文设计了一种基于无人机航拍的矿山地质测绘图像分辨率的系统，通过对图像分辨率系统的硬件设计和软件设计，实现了对矿山图像数据的有效采集和存储，并通过软件设计，有效将高分辨率图像与低分辨率图像相融合，提高了矿山地质测绘图像的分辨率，为工作人员提供了更加精准的矿山地质信息，推动矿山行业的发展，促进国家的进步。