Long-range UAV Thermal Geo-localization with Satellite Imagery

要約

無人航空機（UAV）のナビゲーションにおいて、全地球測位システム（GPS）に代わる有効な手段として、カメラや熱センサーなどのオンボードセンサーが登場しています。GPSは信号損失やスプーフィングの問題があるため、研究者は衛星画像を使用したビジュアルジオローカリゼーション（VG）などのカメラベースの技術を研究しています。さらに、低照度環境での長距離UAV飛行には、熱ジオローカライゼーション（TG）が重要となっています。本論文では、衛星画像を用いた新しい熱地理定位フレームワークを提案する。このフレームワークは、熱画像と衛星画像のペアの利用可能性が限られていることに対処するために、複数のドメイン適応手法を含む。実験結果は、自己相似的な特徴が不明瞭な熱画像においても、信頼性の高い熱地理定位性能を実現する提案アプローチの有効性を示している。UAVに搭載して収集した実データで本アプローチを評価した。また、衛星画像を用いた熱地理定位のための、衛星と熱のペア画像とペアでない衛星画像のデータセットであるコードと⾵を公開します。我々の知る限り、長距離飛行における衛星画像を用いた熱地理定位法を提案したのは本研究が初めてである。

要約(オリジナル)

Onboard sensors, such as cameras and thermal sensors, have emerged as effective alternatives to Global Positioning System (GPS) for geo-localization in Unmanned Aerial Vehicle (UAV) navigation. Since GPS can suffer from signal loss and spoofing problems, researchers have explored camera-based techniques such as Visual Geo-localization (VG) using satellite imagery. Additionally, thermal geo-localization (TG) has become crucial for long-range UAV flights in low-illumination environments. This paper proposes a novel thermal geo-localization framework using satellite imagery, which includes multiple domain adaptation methods to address the limited availability of paired thermal and satellite images. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed approach in achieving reliable thermal geo-localization performance, even in thermal images with indistinct self-similar features. We evaluate our approach on real data collected onboard a UAV. We also release the code and \textit{Boson-nighttime}, a dataset of paired satellite-thermal and unpaired satellite images for thermal geo-localization with satellite imagery. To the best of our knowledge, this work is the first to propose a thermal geo-localization method using satellite imagery in long-range flights.

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