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小波阈值法矿山遥感成像系统设计研究

2019/07/12 阅读:

摘要:传统的遥感成像系统存在着成像精确度低的问题,为了让成像系统更加完善,引入小波阈值法,分别对矿山遥感信息成像系统进行硬件和软件设计。在传统硬件方面选择运行速率更高的DSP芯片,采用可编程控制器对芯片进行数据元控制,并对光谱仪进行波长排序整改,在硬件设计的基础之上通过对电磁波进行采集处理,运用小波阈值法进行矿山成像。通过系统检测得出结果:小波阈值法矿山遥感信息成像系统比传统遥感成像方法精确度更高,由此可见此方法更加完善。

关键词:小波阈值法;遥感技术;图像处理;成像系统设计

我国是矿产资源大国之一,地域辽阔、地形多样,矿产地区多位于盆地、丘陵等地势复杂地区,当前的矿山工作的调查区域范围大、深度广,要求的工作程序技术难度大并且成本也很高,这就为我们的矿产开发开采工作带来很大难度[1]。针对遥感技术目前在矿山中的应用,把小波阈值法运用到矿山遥感信息成像系统之中。小波阈值法在遥感技术的应用之中有图像处理、语言合成、信号采集以及故障检测等功能,简单来说就是一种更加详细多元化。因此我们要研究基于小波阈值法矿山遥感信息成像系统设计方法。

1系统硬件设计

在设计矿山遥感信息成像系统时,主要的硬件设备为芯片、控制器以及光谱仪,通过这些硬件处理采集到的有效信号,实现数字化成像。(1)DSP芯片设计。当前的矿山勘探及开采主要运用到遥感技术,DSP芯片作为遥感信息制图成像技术中的核心,它主要就是将收集到的各项数据进行处理。由于DSP芯片计算迅速,接受信号能力强,可以精确对有效信号进行多步骤计算,可见它是系统设计中的重要组成部分。因此要选择的芯片型号为TMS320DM6446,以此作为遥感成像系统的数字信号处理核心。(2)可编程控制器设计。由于DSP芯片以及其他相关硬件设备在数据处理时会产生大量的计算程序,对此需要功能更加强大的可编程控制器即PLC进行程序控制[2]。从可编程控制器的电源、CPU的使用量、存储器空间以及输入输出接口这几个方面对控制器进行程序设计,再将PLC与计算机和传感仪相连接,通过设计好的控制器程序对DSP处理的数字信号进行控制。(3)成像光谱仪设计。光谱仪由棱镜或衍射光栅构成,通过运用光谱仪采集测量区域的表面光线,将光线分解并按照波长排列,以此将实际物体进行制图。这里就要采用型号为solaar-929的光谱仪。

2系统软件设计

在硬件设施保证的情况下,对于矿山遥感信息成像系统进行软件设计,通过软件来进行制图成像。软件系统的实施流程如下图1所示。遥感信息成像大致步骤如上图1所示,根据上述工作流程,设计软件控制系统。(1)采集电磁波。系统软件设计中,对于采集有效数据是十分重要的。因此采集电磁波信号是软件设计工作的第一步。制定一个采集程序,对所要成像的区域进行区域划分,定制数据采集点,收集对岩心、矿山资源深度、渗透度等数据反射的电磁波,将得到的数据分层记录,做好类别区分。再将这些数据进行信息化处理,将影像数据进行校正、投影区域合并,将其合成完整影像。(2)小波阈值法成像。将得到影像电磁波信号进行计算。假设电磁波信号为Xi,样点数量为n,遥感信号为Yi,函数公式如下所示:公式中随着样点的数量n变化和遥感信号Yi的波值变动,得到电磁波信号Xi,将得到结果进行检测,无效数据重新集成处理,再对它的信息识别效率进行计算,公式如下:公式中x为信息量,s为识别能力,据此求出成像的信息识别率,当F≥95%时,证明识别成功。将上述得到有效数据进行成像处理,设定遥感分辨率中影像总数目为T,每个像素元为P,设定参数为j,则函数公式如下所示:通过成像数据Q随着参数j的变动不断变化,根据像素元得到成像数集,按照此数集通过传感器进行信息成像。当Q≥94.5%时,说明成像精确度达到预计要求,进行证明此系统设计有效,得到的结果更加精确,由此设计完成。

3系统测

为了更好的检测小波阈值法矿山遥感信息成像系统设计的有效性,对它的性能进行系统检测,检测它的成像精确程度。在此操作平台的基础之上,设置系统测试参数,要求信息量满足10GB、20GB、30GB、40GB和50GB,同时保证系统内存大于16GB,工作频次保持450MHz,对此展开测试。测试结果如下表1所示。通过系统测试得到上述表1中的结果,根据表1可知文中所提出的小波阈值法成像系统与传统遥感成像系统相比,在5个不同信息量参数中,文中所提出的系统成像精确率均高于传统遥感系统成像率,平均值更是高出4.42%,由此可见此小波阈值法的遥感信息成像系统更有效。

4结语

在国家科技发展水平不断提高的今天,对于矿山勘探开采技术的需求也在不断增加,因此创新技术是当下矿产结构发展的重要前提。小波阈值法在遥感信息成像系统设计中提高了成像的精确度,让计算结果更加贴近现实,使得矿山工作顺利开展。但遥感信息技术中小波阈值法的应用还不够广泛,还要加大推行力度。

参考文献

[1]杜春梅,冀志刚,张琛.基于小波阈值法的矿山遥感图像非局部均值去噪[J].金属矿山,2017,32(3):116-120.

[2]张元军.基于双边滤波与小波阈值法的矿区遥感图像处理[J].金属矿山,2017,64(9):170-173.

作者:张月娟 王凤舞 单位:甘肃省定西市临洮农业学校

小波阈值法矿山遥感成像系统设计研究

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