夜间无人机航拍图像目标检测与跟踪方法研究进展

视觉目标检测与跟踪技术已在白天场景中取得显著突破，为无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）在智能领域的广泛应用提供了强大支撑。然而，这些方法在夜间场景下往往表现不佳，检测与跟踪精度显著下降。夜间作为无人机应用中不可或缺的场景，其复杂性与挑战性凸显了开展针对夜间无人机航拍图像目标检测与跟踪研究的必要性和现实意义。针对夜间无人机目标航拍图像检测与跟踪技术的现状及发展趋势，本文分析了感知能力有限、可视化特征不足、硬件平台资源受限以及复杂成像条件等因素所带来的挑战。从夜间无人机航拍图像目标检测研究出发，综述了夜间图像增强、域适应学习、多模态感知融合和轻量化模型等方法的研究进展。在夜间无人机航拍图像目标跟踪方面，重点综述了基于深度学习的五类范式，包括先增强后跟踪、域自适应、视觉提示学习、课程学习和多模态融合，系统总结了相关方法的优缺点及所应对的挑战。随后，介绍了夜间及全天候无人机航拍图像目标检测与跟踪常用的评价指标与典型数据集，并在构建的夜间无人机车辆目标检测集DroneVehicle-Night上进行性能评估与对比分析；同时，从VisDrone2019的测试集中筛选昼夜样本，对现有检测方法的夜间适应性进行了对比测试；此外，还汇总了包含四类跟踪范式在内的20种算法在夜间无人机航拍图像目标跟踪数据集UAVDark135与NAT2021上的性能评估结果。最后，对夜间无人机航拍图像目标检测与跟踪未来的发展方向进行了展望，为该领域的后续研究提供参考。本文实验所用到的算法、构建的数据集已经汇总至https：//github.com/bsfsf/DroneVehicle-Night和https：//doi.org/10.57760/sciencedb.32435以便后续研究者使用。