本发明提供了一种基于无人机平台的联合成像系统及图像增强融合方法，用于实现热红外倾斜摄影测量，以及热红外图像和可见光图像的实时融合，所述系统包括：飞行单元作为负载平台，快门控制系统控制负载相机的运行，姿态控制系统记录飞行单元运动轨迹和POS数据，机载图传系统用于与地面设备通信，机载计算单元内置图像处理模块用于接收负载相机的输出图像，并进行图像处理与融合。本发明能够快速采集热红外图像和可见光图像，实时获得的热红外特征增强图像能够提高热红外倾斜摄影测量过程中特征点的识别能力，保证构建三维温度场模型的成功率与精准度。