15、基于无人机的视觉与热成像融合目标跟踪技术

基于无人机的视觉与热成像融合目标跟踪技术

1. 引言

无人机（UAV）是一种无需飞行员登机即可飞行的飞行器，具有远程控制、半自主、自主或多种能力组合的特点。它在众多领域都有广泛应用，尤其是在图像处理方面，特别是监视和侦察领域备受关注。

无人机配备了成像传感器平台，可远程控制、半自主或自主运行。该平台可能包括小型或中型的静态视频或摄像机、热成像或红外摄像系统、机载激光雷达（LIDAR）系统，或它们的组合。这些不同类型的相机都是有效的传感器工具，具有便携、轻便和可机载的特点。

热成像图像相对于视觉图像具有显著优势。热成像不依赖光照，其输出是物体热辐射的投影，这使得物体的有效分割成为可能，从而提高了无人机的监视效果。随着新型成像传感器的发展，将所有成像源进行有意义的组合变得至关重要。视觉和热成像输出的图像融合为目标跟踪增添了新的维度，提高了在烟雾、雾气和多云条件下的目标跟踪能力，消除了因背景颜色相同而导致目标难以察觉的问题，提供了互补信息。在无人机的控制层面，可以感知到代表融合数据的整体系统。

2. 热成像技术

热成像利用黑体辐射定律，无需可见光即可收集信息。热成像相机检测电磁光谱中红外（IR）范围内的辐射（3 - 6 µm 和 8 - 14 µm）。

可见光相机使用电荷耦合器件（CCD）和互补金属氧化物半导体（CMOS）传感器，只能检测近红外（NIR）光谱中的非热部分。而热成像相机则使用专门的焦平面阵列（FPAs），对中长波红外波长做出响应。

冷却和非冷却热成像相机在观测距离上存在差异。冷却相机系统成本较高，但在许多情况下，其观测范围通常比非冷却系统更长。在长距离热成像应用中，冷却相机系统表现更佳，特