四年一剑 他们破解了一个无人机遥感应用难题

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日前，电子科技大学资源与环境学院（以下简称资环学院）定量遥感团队在“无人机热红外遥感”方面取得重要研究进展，并于国际摄影测量与遥感协会ISPRS会刊上发表学术论文。资环学院教授周纪为通讯作者，电子科技大学为论文第一署名单位。

取得这一进展，并非一日之功，该团队前后钻研了四年之久。在2019-2020年两年时间内，每年5月份到10月份，论文一作、博士研究生孟令宣都要与课题组同门师弟师妹一起，带上专业的相机、无人机等实验器材，前往西北黑河流域进行遥感数据采集工作。在得到的数千组数据的基础上，孟令宣选择了热红外与可见光图像配准研究方向，因为图像配准是诸多后续应用的基础。

所谓图像配准，是指把图像的点对应起来。多镜头的位置不同导致其拍摄的图像之间存在偏差，孟令宣所要做的，便是将这些偏移的点更准确地对应在相同的像素位置。孟令宣在三个站点的数据中各抽取了150张、傍晚和夜间拍摄的150张，共600张数据作为测试集，进行图像配准。

配准工作并没有看上去那么轻松。热红外和可见光图像之间存在着明显的辐射间隙、形状间隙和纹理间隙，这使得传统基于区域的方法不能同时满足位置的精度和鲁棒性，而基于图像金字塔的方法计算成本较高。

为此，孟令宣不断摸索，构建了一种新的配准方法，利用相似度图聚合的思想来同时提升影像间对应点的鲁棒性和准确性，有效克服了特征匹配方法中关键点重复率低和模板匹配方法中定位精度低的问题，成功实现了无人机热红外与可见光影像间亚像素级的配准精度。经过测试，该配准方法在不同地面场景和光照条件下均达到最优表现。

该研究成果有效地解决了无人机遥感同时获取高配准精度多源遥感影像的难题，保证了多源遥感影像的协同使用。不仅如此，据孟令宣介绍，该成果正在接受应急管理部国家自然灾害防治研究院的相关应用论证，希望能在管涌问题上得到突破。该成果同时还在中国科学院西北生态环境资源研究院等单位得到应用，相关无人机遥感影像已通过国家青藏高原科学数据中心公开发布。

管涌检测作为老大难问题，其检测方法一直有待突破。单纯使用遥感影像，无法准确判定渗水的位置，在遥感影像确定的模糊范围内，通过借助热红外影像观察到温度差异，二者通过图像配准，便可以定位到管涌的具体位置。两者的匹配精度越准确，管涌的具体位置就越具体，耗费的人财物力就越小。孟令宣的方法被国家自然灾害防治研究所相关人员注意到，在与团队取得联系之后，其方法很快被应用到关于管涌检测领域。

除管涌检测以外，孟令宣在论文检索中发现他的研究成果也可以应用在监控和瓦斯检测等方面，他研究的热红外、可见光图像配准是遥感领域里的基础工作，在定量遥感反演和图像信息提取等方面具有广泛的应用潜力。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2022.08.018