及早发现森林火灾对于减少火灾影响至关重要。配备先进摄像头和人工智能 (AI) 的无人机可以为消防员提供宝贵的时间来快速做出反应。随着全球变暖导致森林火灾风险增加，这种能力变得越来越重要。

欧洲森林火灾信息系统 (EFFIS) 的一项研究发现，森林火灾占全球二氧化碳排放量的 20%。仅在2022年，德国的火灾就烧毁了近4,300公顷森林，释放了约739,000吨二氧化碳。这些火灾造成了广泛的环境和经济损失。   

来自埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学的跨学科研究团队旨在利用无人机改进森林火灾的早期检测，以最大限度地减少此类火灾的影响。“越早发现森林火灾，消防部门就能越快地控制住火灾，从而将损失降至最低，”Leon Seidel 解释说。他是 Evolonic 研究项目团队的成员，该团队自 2018 年以来一直在开发用于森林火灾探测的远程无人机和传感器系统，已经建造并测试了四架处于不同开发阶段的无人机 (UAV) 原型。

Evolonic 开发的无人机可以飞行长达 100 公里的预定义路线，以检测潜在的森林火灾。

SVS-Vistek 的机器视觉

Seidel 指出，无人机的视觉系统在实现高图像质量，尤其是大动态范围方面面临挑战。此外，该系统需要体积小、重量轻，以满足无人机航程和飞行时间的性能要求。与板载 Nvidia Jetson 计算机的兼容性也是相机的必要考虑因素。

“对于最初的原型，我们使用了相机和计算硬件功能较弱的多旋翼和无人机，”Seidel 回忆道。“当时，由于动态范围较低，具有较小传感器的摄像机通常难以可靠地检测烟雾，尤其是在具有挑战性的照明条件下。其他相机在实时控制方面存在问题，或者图像传输存在明显的延迟。这些因素使火灾现场的定位更具挑战性。

在参观了德国纽伦堡的 PCIM 2023 贸易展览会后，这种情况有所改善，Seidel 的一位同事与工业相机制造商 SVS-Vistek 的 DACH 销售经理 Christian Schaarschmidt 进行了交谈。“我发现使用无人机和视觉系统进行森林火灾探测的想法很吸引人，并且确信我们的相机系列非常适合这一目的，”Schaarschmidt 说。

在与 SVS-Vistek 的进一步讨论中，证实了 exo267CU3 USB3 Vision 彩色相机适用于无人机。该相机拥有 8.8 MP 的分辨率、索尼像素尺寸为 3.45 x 3.45 μm 的IMX267LQR全局快门 CMOS 传感器，以及 50 x 50 x 43 毫米的紧凑外壳尺寸，重量仅为 138 克。它满足无人机的所有要求。exo267CU3 的帧速率要求也不是问题：它可以捕捉到大约 32 帧/秒。SVS-Vistek 为 Evolonic 最强大的无人机提供了完整的图像采集系统，包括一个特殊的 Infinity Focus C 接口镜头。

SVS-Vistek 的 exo267CU3 USB3 Vision 彩色相机可确保 Evolonic 无人机的完美图像，并且只有在去除无人机的外皮时才能看到。

“这种相机和镜头的组合是最佳选择，因为它的传感器大、重量轻，以及良好的软件支持（包括 ARM64）和与 Nvidia Jetson 的轻松连接，”Seidel 高兴地说。“与以前的版本相比，配备该系统的无人机对火源和烟雾的早期检测率明显更高。当在各种照明和温度条件下使用时，摄像头系统的质量尤其明显，而户外的照明和温度条件可能会有很大差异。

Evolonic 团队使用无人机进行森林火灾探测

有了该系统，无人机对火源的早期检测率比之前的版本高得多。增强的摄像头质量还有助于无人机在不同户外条件下有效运行，例如不同的光线和温度。

2023年夏天，Evolonic无人机在弗兰肯和萨克森-安哈尔特州的一次大型森林火灾演习中进行了测试。该团队对扩大应用范围以包括巴伐利亚州甚至整个德国持乐观态度。该团队的目标是最终制造出能够预测火势蔓延的全自动无人机。