蔣學(xué)金

摘要：針對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境，需要采用良好的技術(shù)對(duì)其進(jìn)行圖像的收集和處理，從而為災(zāi)后重建、修復(fù)工作的順利進(jìn)行提供良好的前提條件。無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)適應(yīng)了當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展情況，積極應(yīng)用了多種新型的技術(shù)手段，全面提高了對(duì)地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境成像的效果和水平。該文主要從使用無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)對(duì)處理地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的重要性入手，針對(duì)影響無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)發(fā)揮效果的重要因素進(jìn)行全面的分析和介紹，從而詳細(xì)分析了無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)中的去噪技術(shù)，無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)中有霧影像清晰化技術(shù)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；復(fù)雜環(huán)境；無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)；要點(diǎn)；分析

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）21-0167-02

現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)在不斷地創(chuàng)新和進(jìn)步當(dāng)中，能夠用于多種觀測(cè)的信息技術(shù)、遙感技術(shù)在不斷地更新中，為更好進(jìn)行地理環(huán)境的觀測(cè)工作提供了良好的前提條件。無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)就是在這樣的技術(shù)背景下不斷發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)，這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)勢(shì)和作用，能夠?qū)?fù)雜環(huán)境進(jìn)行迅速成像，并對(duì)收集到的圖像進(jìn)行及時(shí)有效的處理工作。當(dāng)前發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的情況較多，給人民的生產(chǎn)生活造成不利的影響，需要及時(shí)采取有效措施進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害后的重建和修復(fù)工作，這就需要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害實(shí)際環(huán)境進(jìn)行充分全面的了解和掌握，從而為順利進(jìn)行災(zāi)后救援工作做好前提準(zhǔn)備。使用先進(jìn)新型的技術(shù)，能夠有效提高對(duì)地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的影像處理效果，從而為災(zāi)后重建、處理的相關(guān)工作創(chuàng)造良好的條件。

1 使用無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)對(duì)處理地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的重要性

我國(guó)的地質(zhì)災(zāi)害情況較多，當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生之后，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和救援，能夠全面降低災(zāi)害的不利影響。在對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中國(guó)，使用傳統(tǒng)的應(yīng)急監(jiān)測(cè)成像手段是不能夠滿足實(shí)際的需求的，常規(guī)的航空遙感手段和遙感衛(wèi)星無(wú)法全面收集到地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的全部信息，針對(duì)一些復(fù)雜程度較高的區(qū)域，無(wú)法及時(shí)進(jìn)行成像處理，給救援重建工作造成了較大困擾。很多應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境下監(jiān)測(cè)成像的技術(shù)手段都存在機(jī)械振動(dòng)情況較為明顯、光照效果不好以及監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍較小的問(wèn)題，導(dǎo)致成像的效果較差，主要表現(xiàn)在：形成的影像有畸變現(xiàn)象、影響不夠清晰、拼接效果不好以及航帶排列不夠整齊等方面。無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)是當(dāng)前重要的成像技術(shù)，積極彌補(bǔ)和改善了原有遙感技術(shù)的不足之處，綜合應(yīng)用了多種現(xiàn)代技術(shù)的手段，對(duì)復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行成像處理的效率更高，成果更好。使用無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行成像處理，具有良好的現(xiàn)實(shí)意義。無(wú)人機(jī)影像在進(jìn)行航拍傳輸?shù)倪^(guò)程中，如果噪聲的影響過(guò)大，將會(huì)影響到最后的成像效果，因而當(dāng)前使用的無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)將這方面進(jìn)行了充分的控制，從而提高了成效的準(zhǔn)確性和精度性[1]。

2 影響無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)發(fā)揮效果的重要因素

無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)在正常的使用過(guò)程中，因?yàn)榉N種因素的存在，影響到了實(shí)際的成像效果，無(wú)法對(duì)地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的各種情況進(jìn)行全方位的分析和說(shuō)明，從而會(huì)影響到具體的災(zāi)后重建工作，給后續(xù)的處理工作造成十分不利的影響。無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)的使用實(shí)踐表明，影響無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)發(fā)揮實(shí)際效果的因素主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，相對(duì)運(yùn)動(dòng)之間的變化。無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程中，是使用航拍的手法進(jìn)行的，因而和實(shí)地災(zāi)后環(huán)境之間是存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)變化的，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況會(huì)給無(wú)人機(jī)影像的成像效果造成一定的影響[2]。第二，鏡頭失焦的情況。當(dāng)無(wú)人機(jī)在進(jìn)行成像處理的時(shí)候，因?yàn)楹娇掌黠w行的速度不夠穩(wěn)定，從而給無(wú)人機(jī)的成像帶來(lái)一定困擾，同時(shí)還會(huì)給后續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理帶來(lái)一定難度，不利于后續(xù)的災(zāi)后處理工作。第三，漏拍問(wèn)題的存在。當(dāng)無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中對(duì)地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境進(jìn)行成像處理的時(shí)候，容易受到風(fēng)向的影響，這種情況在很多地區(qū)都有出現(xiàn)，尤其是發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)本身的地質(zhì)狀況就不夠良好，風(fēng)速較大，導(dǎo)致飛行器出現(xiàn)漏拍的問(wèn)題，影響到無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)正常作用的有效發(fā)揮，不利于災(zāi)后重建工作的順利進(jìn)行[3]。第三，拼接效果不夠好。想要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的全部情況進(jìn)行充分全面的掌握，就需要對(duì)當(dāng)?shù)氐姆椒矫婷孢M(jìn)行成像處理，但是在使用無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)進(jìn)行處理的時(shí)候，往往不能夠僅通過(guò)一副畫面就形成所有的地理圖像，而是需要對(duì)不同方位不同狀態(tài)下的地理環(huán)境進(jìn)行成像，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拼接，從而形成完整的災(zāi)后地理環(huán)境圖。這種方法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)橛跋竦臄?shù)據(jù)較大，需要進(jìn)行壓縮后傳輸，在這個(gè)過(guò)程中容易出現(xiàn)一些噪聲增大的情況，并且圖像會(huì)失去本真，從而給地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的全景圖造成不利影響[4]。

3 無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)中的去噪技術(shù)

3.1 建立無(wú)人機(jī)影像的噪聲模型

無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)中傳感器的高分辨率數(shù)碼相機(jī)容易受到外部環(huán)境的影響，比如說(shuō)說(shuō)溫度過(guò)高、有雜質(zhì)存在等方面，即使并沒(méi)有光照直接照射到像素之上，也會(huì)導(dǎo)致像素單元出現(xiàn)暗電流，從而引發(fā)暗電流噪聲的存在，給傳感器的正常使用造成了嚴(yán)重影響。外部環(huán)境中的光照對(duì)比度越高，對(duì)于想象的亮度和色度造成的影響就越為明顯。針對(duì)這一問(wèn)題，需要及時(shí)進(jìn)行圖像去噪的處理，才能夠有效改善影響的視覺(jué)效果質(zhì)量，并且給后續(xù)高分辨率的目標(biāo)識(shí)別工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5]。建立起無(wú)人機(jī)影像的噪聲模型，從模型的角度出發(fā)，逐步提升無(wú)人機(jī)影像處理系統(tǒng)的整體適應(yīng)能力。影像退化模型，是無(wú)人機(jī)影像噪聲模型中的常見(jiàn)模型。成像系統(tǒng)和通訊信道這些不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題的存在，給影像的生成和傳輸造成影響，容易導(dǎo)致圖像的退化。在建立無(wú)人機(jī)影像噪聲模型的過(guò)程中，首先需要對(duì)噪聲的分布模型進(jìn)行分析。噪聲分布模型主要是將噪聲作為獨(dú)立的空間坐標(biāo)，它和圖像本身的概率分布情況無(wú)關(guān)，對(duì)噪聲分布的情況進(jìn)行描述。其次想要更好的去除噪聲的影響，需要使用數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)分布的方式對(duì)噪聲的分布情況進(jìn)行描述，其中還需要使用到隨機(jī)變量的概率密度函數(shù)，這種方法能夠有效解決瑞利噪聲分布和脈沖噪聲分布的問(wèn)題[6]。

3.2 建立起良好的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

在對(duì)地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的相關(guān)情況進(jìn)行成像處理的過(guò)程中，需要對(duì)圖像的成像效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，這就需要建立起良好的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。從人眼的視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行感受得出的結(jié)論是主觀性的評(píng)價(jià)，主要針對(duì)的是圖像的整體清晰度、紋理呈現(xiàn)度等方面，這種根據(jù)人的主觀性進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)符合一般人的觀念，但是沒(méi)有準(zhǔn)確的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，容易給圖像質(zhì)量造成不利影響。因而采用數(shù)學(xué)模型的方式進(jìn)行圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)已經(jīng)成為當(dāng)前主要的評(píng)價(jià)范式，具有良好的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)圖像的質(zhì)量進(jìn)行指標(biāo)的量化處理，從而對(duì)去噪后的圖像與參考圖像之間的相似度進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終得出圖像的質(zhì)量評(píng)判結(jié)果[7]。

4 無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)中有霧影像清晰化的研究

地質(zhì)災(zāi)害通常都是伴隨著較為惡劣的天氣出現(xiàn)的，并且在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，十分容易出現(xiàn)有霧的天氣狀況，如何在有霧的天氣保證無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)得到的影像是清晰無(wú)障礙的，是眾多科學(xué)研究者不斷探討的問(wèn)題之一。使用大氣散射模型，對(duì)天氣因素中進(jìn)行去霧清晰化的方式具有良好的實(shí)際效果，在當(dāng)前無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中十分常見(jiàn)。大氣散射模型主要是當(dāng)成像設(shè)備在接收物體光線的過(guò)程中，將霧的傳播強(qiáng)度進(jìn)行了有效降低，從而使得成像傳感器收到的信號(hào)能量也有所降低。無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)進(jìn)行有霧影像清晰化的研究，主要應(yīng)用的是暗通道理論，這種理論在實(shí)際使用的時(shí)候，能夠?qū)㈧F進(jìn)行有效去除，從而進(jìn)行后續(xù)的成像工作。自適應(yīng)引導(dǎo)濾波的圖像清晰化方式，能夠通過(guò)大氣光對(duì)圖像的影響，對(duì)圖像進(jìn)行全面的恢復(fù)，從而提高無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)的效果。濾波技術(shù)在實(shí)際的使用中有兩種表現(xiàn)類型，分別是局部濾波和全局濾波。引導(dǎo)濾波能夠控制有霧的天氣狀況，從而將有霧天氣下的影像進(jìn)行清晰化的處理，從而提高無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)的處理效果[8]。

5 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)，綜合了多種技術(shù)，改進(jìn)和完善了遙感航空器的不足之處，成為當(dāng)前成像、信息數(shù)據(jù)處理的重要技術(shù)手段，將其應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的成像工作中，能夠起到良好的實(shí)際作用。無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)在實(shí)際使用的過(guò)程中，需要不斷改進(jìn)當(dāng)前的技術(shù)手段，從而增強(qiáng)該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際使用效果，保證地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜環(huán)境的成像效果能夠達(dá)到相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)進(jìn)行研究，主要是從去噪技術(shù)和有霧清晰化處理技術(shù)兩方面進(jìn)行的，同時(shí)還需要對(duì)收集形成的圖像進(jìn)行有效拼接，增強(qiáng)無(wú)人機(jī)影像快速處理技術(shù)的實(shí)際使用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 金鼎堅(jiān)， 支曉棟， 王建超， 等. 面向地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的無(wú)人機(jī)遙感影像處理軟件比較[J]. 國(guó)土資源遙感， 2016，28（1）：183-189.

[2] 劉春，萬(wàn)紅，李巍岳，等. 基于無(wú)人機(jī)影像的大型滑坡區(qū)域精細(xì)地形構(gòu)建研究[J]. 井岡山大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2015，36（1）：1-7.

[3] 武繼峰， 武晴晴， 張凱南，等. 低空攝影測(cè)量與機(jī)載LiDAR技術(shù)融合的交通干線地質(zhì)災(zāi)害快速應(yīng)急研究[J]. 測(cè)繪通報(bào)， 2015（S1）：202-205.

[4] 陳思思. 無(wú)人機(jī)航攝系統(tǒng)及其在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急救援中的應(yīng)用[J]. 資源與人居環(huán)境， 2015（5）：18-20.

[5] 王俊偉， 簡(jiǎn)季， 陳思思. 無(wú)人機(jī)載紅外載荷在應(yīng)急測(cè)繪保障中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J]. 紅外， 2015， 36（2）：1-7.

[6] 何敏， 劉智華. 無(wú)人機(jī)紅外傳感器改制及數(shù)據(jù)獲取研究[J]. 測(cè)繪科學(xué)， 2015， 40（9）：48-52.

[7] 田建宏， 高生飛， 張萍， 等. 無(wú)人機(jī)低空航拍遙感在應(yīng)急測(cè)繪保障中的應(yīng)用[J]. 甘肅科技， 2015，31（4）：49-51.

[8] 楊小鳳， 曹云剛， 馮薪朗， 等. 基于無(wú)人機(jī)高分影像的七盤溝泥石流風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[J]. 災(zāi)害學(xué)， 2016，31（2）：207-212.