摘要：在矿山测量方面，应用无人机进行地质测绘尽管能够提高工作效率，却面临图像质量不佳的问题。结合无人机航拍矿山地质测绘技术要求，本文采取模块化设计方法实现了图像分辨率系统设计，利用软硬件加强图像采集和处理，通过融合算法获得高分辨率图像。从系统应用效果来看，能够达到矿山地质测绘要求。
关键词：无人机航拍；矿山地质测绘；图像分辨率系统
引言：无人机航拍能够通过远程遥控实现，受矿山地形的影响不大，可以满足矿山地质测绘工作的高效开展要求。但伴随着测绘技术的发展，矿山地质测绘需要达到更高要求，采用无人机航拍技术则存在图像分辨率不高的问题，导致航拍技术使用受到了限制。研究航拍测绘图像分辨率系统，能够对无人机拍摄的图像进行科学处理，通过提高图像分辨率满足矿山测绘要求，继而使航拍技术取得进一步发展。
1无人机航拍矿山地质测绘技术要求
贵州地区拥有丰富煤矿资源，境内中西部地区多处分布矿山。从地势上来看，西南部较高，山脉当中错落分布河谷、盆地，地质条件复杂，勘测难度较大。受地形因素的影响，难以通过人力进行矿山勘测。采用无人机航拍技术进行矿山地质测绘，利用无人机进行航拍设备的搭载，能够在一周内对2000k㎡范围进行检测，可以提高测绘效率，而分辨率可以精确到10-50cm。对矿山进行地质测绘，需要完成地形、位置等信息勘测。但由于地形复杂、多样，航拍得到的图像可能发生受背景影响的问题，导致拍摄目标与背景间的边界不清，无法满足地质测绘要求。因此实际采用无人机航拍技术进行矿山地质测绘，需要完成图像高分辨率系统设计，通过将不同分辨率的图像融合促使图像分辨率得到提高，继而达到测绘工作要求。
2无人机航拍矿山地质测绘图像分辨率系统设计
2.1总体设计思路
在矿山地质测绘中，采用无人机航拍技术需要通过卫星定位完成相机像控点布设，并利用定位系统进行导航，保证飞行器按照预设航线飞行。完成拍摄任务后，利用专业软件对采集到的图像进行处理，完成可视模型制作。引入三维数据建模，能够高效完成三维空间数据处理，将矿山低质分割成性质不同的岩层，利用得到的数据建立空间复合体[1]。通过空三加密计算，能够消除测量误差，使数据精确性得到提高。因此在航拍系统中，包含导航定位系统、无人机平台、地面站等部分，用于实现无人机飞行控制和数据传输。另外，航拍系统中包含数码相机等数字遥感设备，用于实现数据采集，之后需要将采集到的图像传递至地面站，通过图像处理设备和软件进行实时分析和处理。在设计图像高分辨率系统时，主要针对图像采集和处理部分进行改造，通过模块化设计实现航拍系统更新，通过实现图像的科学处理达到高分辨率要求。从系统总体设计上来看，图像采集主要依靠硬件设备完成，图像处理主要依靠软件，因此还要分别完成图像分辨率系统的软硬件设计，运用遥感数据融合方法使图像分辨率得到提高，继而使矿山测绘的准确度得到提升。
2.2系统硬件设计
在系统硬件设计上，主要包含图像采集模块、存储模块、图像处理模块等。其中，图像采集模块和图像处理模块为主体部分，将对系统功能实现产生直接影响。图像采集模块设计可以依靠硬件配置实现，利用高分辨率影像设备进行图像采集，然后转换为数码图片，达到厘米级别的分辨率。实际可以在CW-007C无人机平台上进行CMOS影像传感器的搭载，分别布置在无人机正下方和前方，拍摄视角分别为竖直方向和与竖直方向呈45°夹角。
镜头直径为35mm，像素能够达到4200万，分辨率为7652-5304。无人机的机身长1.6m，翼展为2.6m，起飞质量最大能够达到12kg，航速为20m/s，飞行高度最高能够达到3000m，拥有较强抗风能力。采用RTK定位方式，能够使无人机在垂直方向上达到10m的定位精度。传感器上配备图像采集卡，能够直接将采集到的信号转化为JEPG格式图像。图像处理模块主要依靠软件实现，可以利用PID控制方式与地面站实现通讯连接，将图像传输至M4700型计算机，硬件采用Intel i6处理器，利用图像处理软件进行实时分析和处理。设计数据存储模块，主要是由于矿山拥有较多地质类型，在航拍过程中将获得大量数据资料，需要先对采集到的图像进行存储。采用DHUGFI存储器，能够提供较大容量，并且实现数据快速存储。通过设置时钟信号，能够定时完成航拍数据的发送和读取，保证数据不会出现丢失问题，能够使数据的准确性得到保证。
2.3系统软件设计
在图像处理模块设计上，需要利用高分辨率图像对低分辨率图像进行融合。针对采集到的图像，需要先将尺寸小于确定频率的高频部分去除。经过预处理后，可以采用小波算法进行图像分解，实现图像主分量变换，得到新的分量。图像协方差矩阵将被相关矩阵代替，通过直方图匹配能够使图像分辨率得到提高。受地面环境变化、镜头曝光时间等各种因素的影响，不同图像叠放时容易出现明显拼接线，目标物体周围则容易出现由配准误差引发的重影，导致图像模糊。采用小波变换方法将图像转换到频率域，然后在不同频段上进行拼接，能够使拼接线被消除。通过平均值融合，能够消除黑影问题。采用融合算法，利用高斯滤波器完成低通滤波，能够得到系列分辨率和尺寸较小的图像，然后对像素值进行加权平均计算，从上至下完成图像内插运算，累计相加实现图像重构。从步骤上来看，需要先对最佳缝合线进行获取，然后进行多分辨率融合拼接。将拼接得到的图像大小当成是标准尺寸，能够得到模板图像[2]。进过配准处理后，对不同分辨率的图像进行几何模型变化，得到的图像经过扩展后，在对应图层上进行融合，然后进行像素值的计算。得到像素点坐标后，可以从最高层进行插值扩展，逐层叠加能够得到融合图像。将采集到图像通过通讯装置传输至地面站，然后利用图像处理软件进行处理，最终能够得到高分辨率图像。
2.4系统应用效果
实际应用系统进行矿山地质测绘，需要将矿山地图当成是测量依据完成航行方向和轨迹的设定。做好航测参数检查后，可以按照《1:500、1:1000、1:2000地形测量规范》完成网点布设。在外业测绘和内业测图中，需要做好矿山高度、宽度等参数的标记，保证测量结果的准确性。在系统应用实验中，还要分别搭载原本的航拍系统和带有图像分辨率系统的航拍系统，通过对获得的矿山测绘图像进行比较确定图像分辨率是否得到了提高。从实验结果来看，采用原本航拍系统进行矿山图像采集，得到的图像分辨率在30%左右，采用图像分辨率系统进行处理，能够使图像分辨率提高至73%。由此可见，单纯采用无人机航拍技术进行矿山地质测绘，将面临图像质量不高的问题，难以满足复杂矿山图像测绘要求。而应用图像分辨率系统进行改造，能够通够图像融合处理完成图像精准分析，继而使图像分辨率得到提高，因此能够在复杂地形矿山测绘工作中使用。
结论：矿山地质测绘工作量较大，引入无人机航拍技术能够提高工作效率，使测绘工作得到快速开展。但在实践应用的过程中，还应解决航拍图像分辨率不高的问题，使航拍工作得以高质量开展。设计图像分辨率系统，在加强航拍图像采集和存储的基础上，运用融合算法提高图像分辨率，能够使图像质量得到提高，达到矿山地质测绘要求，使无人机航拍测绘技术在矿山测量中获得较好应用前景。
参考文献：
[1]李高杰.基于图像识别的无人机导航系统设计[J].农机化研究,2021,43(01):114-118.
[2]卢安毅,贾玉安.基于无人机航拍的矿山地质测绘图像分辨率系统研究[J].世界有色金属,2019(11):13-14.