Jak se generují maskovací vzory na vojenských uniformách?

Původ kamufláže

Nejprve musíme porozumět zrodu kamufláže. Proč existuje kamufláž?
Kamufláž, v angličtině známá jako „vojenská kamufláž“, doslova znamená „vojenský převlek“. Je to nepostradatelná taktická součást moderních vojenských operací.
Proto, jak název napovídá, k maskování se používá maskování. Poprvé byl aplikován na vojenské uniformy, aby se snížila pravděpodobnost odhalení vojáků, čímž se zlepšila jejich schopnost přežití na bojišti. Kamufláž je jednou z nejzákladnějších vojenských maskovacích technologií a nejběžněji používaným prostředkem k boji proti špičkovým -technickým průzkumným a zbraňovým útočným systémům. Jeho hlavním účelem je minimalizovat charakteristické rozdíly mezi cílem a okolním pozadím z hlediska optiky, tepelného infračerveného záření, radarových vln atd., což ztěžuje průzkumným přístrojům detekci a rozlišení.
Vizuální průzkum jako základní průzkumná metoda činí studium maskovacích technologií proti vizuální detekci nesmírně důležité. Ve vojenském výzkumu je studium maskovací technologie zásadním tématem. Technologie kamufláže se skládá z technologie maskování obrazovky, technologie klamné kamufláže a technologie maskování. V chronologickém pořadí se technologie maskování vyvinula od počáteční ochranné kamufláže k rušivé kamufláži a nakonec k nejnovější digitální kamufláži.
Nyní byly zbraně, vybavení a vojenské uniformy naší země v podstatě upgradovány z tradiční kamufláže na digitální kamufláž. Pojďme se bavit o digitální kamufláži.
proč tomu tak je?

V systémech pozemního boje se raná rušivá kamufláž mohla přizpůsobit pouze relativně jednoduchému prostředí. V současné době je postupně nahrazována digitální kamufláž, aby odolala vizuálnímu průzkumu na menší vzdálenosti a zobrazovacímu průzkumu pomocí přístrojů s vysokým-rozlišením. Digitální kamufláž se skládá z pixelových jednotek různých barev uspořádaných podle určitých vzorů, což lépe integruje zobrazovací principy počítačových pixelových matic a charakteristiky vizuálního vnímání lidského oka.
Na pozadí různých reálných prostředí jsou nepravidelné obrysy okrajů objektů, jako jsou větve, listí a štěrk v pozadí, více fragmentované a rozmazané-charakteristiky, které odpovídají charakteristikám digitální kamufláže. Díky tomu může digitální kamufláž snáze zmást lidské oko a umožnit tak objektům splynout s prostředím.
Například: Podívejte se na tanky Leopard 2A4 norské armády provádějící cvičení v zasněžených oblastech... Zkuste je zahlédnout.

Jednoduše řečeno, digitální kamufláž je jen shluk barevných bloků (pixelových bloků) generovaných jejich kombinací a uspořádáním za určitých podmínek.

Jako nepostradatelná taktická součást moderních vojenských operací provedla každá země rozsáhlý výzkum návrhu maskovacích vzorů na základě vlastních okolností. Shodou okolností jsem narazil na webovou stránku "Obranného technologického střediska amerického ministerstva obrany" (neznámé pravosti), kde bylo nalezeno 5 814 dokumentů s otevřeným{5}}přístupem pojednávajících o designu maskování....

Nicméně relativně málo z těchto dokumentů bylo skutečně dostupných ke stažení, protože:

Ani jsem nečetl pečlivě všechny papíry, takže mohu jen zhruba nastínit designové nápady kamufláže, jak jim rozumím. Profesionálové v příbuzných oborech jsou vítáni, aby upozornili na jakékoli chyby.

Tři principy kamuflážního designu

Vzory digitální kamufláže jsou navrženy v souladu s těmito třemi principy:

1.Vzory více-škál: Přidejte vysoko-frekvenční prvky, abyste se skryli během pozorování na blízko-.

2. Rozklad barev: Generujte nové barvy smícháním dvou barev. (Princip míchání barev)

3.Efekt hran: Upravte vizuální efekt hran. (Pro dosažení efektu rozmazání hranic)

Nápady na kamuflážní design

(Tato část je z velké části založena na literatuře)

Návrh kamufláže závisí na tom, ze kterého aspektu se vychází, a proces návrhu musí být také kombinován se specifickými scénáři použití. Nejranější návrhy digitálních kamufláží se objevily v 70. letech minulého století a v té době se výzkum stále soustředil na teoretické aspekty. Někteří zahraniční odborníci a učenci studovali maskovací design a uspořádání maskovacích vzorů v kombinaci s vizuální psychologií. Japonsko navrhlo typ lineární kamufláže v kombinaci se speciálními materiály, aby se zabránilo detekci infračervenými zařízeními pro noční vidění-. V současné době výzkum mnoha zahraničních vědců kombinuje především bionický kamuflážní design s digitálním kamuflážním designem, přičemž přechází od kamuflážního designu pro stacionární objekty k designu pro pohyblivé objekty...

V tuzemsku se současný výzkum kamuflážního designu zaměřuje především na digitální kamuflážní design z pohledu informatiky a digitálního zpracování obrazu, primárně se soustřeďuje na aspekty, jako je generování barev maskovacích jednotek, uspořádání maskovacích jednotek a hodnocení účinnosti maskování. Kroky pro generování digitální kamufláže jsou následující:

1.Předběžně zpracujte obrázek na pozadí kamufláže;

2.Extrahujte hlavní barvy kamuflážního pozadí;

3. Navrhněte velikost a uspořádání maskovacích jednotek;

4.Vygenerujte digitální maskovací vzor.

V procesu navrhování digitální kamufláže je hlavní důraz kladen na design digitálních maskovacích jednotek. Konstrukce digitálních maskovacích jednotek zahrnuje mimo jiné prvky, jako je barva digitálních maskovacích jednotek, způsob uspořádání maskovacích jednotek, velikost maskovacích jednotek a tvar maskovacích jednotek.

Abychom to shrnuli, barva maskovacích jednotek je generována na základě hlavních barev pozadí, kde se nachází objekt, který má být kamuflován; některé režimy uspořádání maskovacích jednotek jsou navrženy podle rozložení barev pozadí, zatímco jiné jsou navrženy pomocí matematických metod, jako je náhodné uspořádání; velikost maskovacích jednotek je navržena na základě minimálního rozlišení lidského oka a principu míchání barev; a tvar kamufláže je navržen podle požadavku, aby její okraje mohly splývat s okolním pozadím.

Jak již bylo řečeno, návrh kamufláže musí vycházet ze specifických scénářů použití-proto máme různé typy, jako je námořní kamufláž, pouštní kamufláž, kamufláž v džungli a tak dále. To odpovídá prvním dvěma krokům při generování digitální kamufláže:

1.Předběžné zpracování obrázku na pozadí kamufláže;

2.Vyjmutí hlavních barev maskovacího pozadí.

Jinými slovy, zahrnuje extrahování konkrétních scénářů použití, výběr reprezentativních vzorů pozadí s typickými sezónními a geografickými charakteristikami, převod barevného prostoru (na barevný prostor, který odpovídá charakteristikám lidského vizuálního vnímání) a poté extrahování hlavních barev jako základních barev pro vykreslení digitální kamufláže.

1. Extrakce hlavních barev a informací o patchi:

Podle literatury se k extrakci hlavních barev pozadí běžně používá shlukovací algoritmus K-means. Existují také další metody, jako je fuzzy C-messcluling algoritmus. Klíčovým bodem při použití algoritmu shlukování K-means je výběr počátečních středů shluků a v literatuře jsou uvedeny různé metody, jako je hierarchické shlukování (pokud jsou tyto pojmy nejasné, můžete si je vyhledat na Bingu). Kromě extrahování hlavních barev existuje také počáteční mapa distribuce clusteru obrázku na pozadí (jedno-pixelová mapa distribuce barev, tj. informace o patchi).

Stojí za zmínku, že kamufláž obecně nepoužívá více než 5 barev. Čínská digitální kamufláž obvykle používá čtyři barvy (?). Tyto barvy se nazývají vojenské standardní dominantní barvy, takže po extrahování hlavních barev je třeba je nahradit vojenskými standardními dominantními barvami, které jsou nejblíže hlavním barvám pozadí.

Po extrahování hlavních barev pozadí a počáteční mapy rozložení shluků obrázku pozadí potřebujeme určit cíl kamufláže, tj. detekční vzdálenost a velikost tvaru objektu, který má být maskován. Důvodem je, že při pozorování pouhým okem nebo zachycení kamerou, čím větší bloky pixelu, tím větší vzdálenost, ve které se objekt stává nezřetelným. Toto je problém se zobrazením. Čím větší je tvar objektu, tím větší by měly být bloky pixelů, což je dostatečné k rozmazání hranic objektu.

Asi takto: (Maskací bloky na vojenských uniformách jsou malé; ty na těch vzadu (pravděpodobně samo{0}}houfnice?) jsou větší; a odpalovací zařízení raket dále vzadu používají tradiční rušivé maskování....)

2.TVelikost jednotek digitální kamufláže se určuje takto:
Za podmínky pevné detekční vzdálenosti se jako index měření používá minimální vzdálenost rozeznatelná lidským okem. Velikost jednotek digitální kamufláže musí být menší nebo rovna této minimální rozlišitelné vzdálenosti. Pouze tímto způsobem může digitální kamufláž vytvořit efekt míchání barev, když ji pozorovatel pozoruje v detekční vzdálenosti, která je blíže než ta předchozí.
Konkrétní matematické výpočty jsou vynechány. Za podmínky, že specifická detekční vzdálenost je D, minimální vzdálenost rozeznatelná lidským okem:

Zde je tabulka empirických hodnot pro minimální velikosti odvozené z tradičních metod návrhu kamufláže:

3.Draukamuflážních vzorů
S výše uvedenými přípravami nyní můžeme začít kreslit kamufláž!
Dále je nutné provést re-shlukování na počáteční mapě rozložení shluků obrázku na pozadí: protože jsme určili velikost maskovacích jednotek, můžeme začít s výpočtem. Digitální maskovací jednotka obsahuje pixely několika barev; vypočítáme průměr těchto hodnot pixelů a naplníme tuto digitální jednotku hlavní barvou (již nahrazenou odpovídající dominantní barvou vojenského standardu), která je nejblíže barvě tohoto průměru (nikoli samotné průměrné barvě). Tímto způsobem jsou všechny digitální jednotky kombinovány za účelem vytvoření konečného digitálního maskovacího obrazu. Nakonec je „na míru-vyroben“ podle tvaru objektu, který má být maskován, a výsledkem je finální digitální kamufláž, kterou lze použít k malování.
Tento proces je vlastně podobný přidávání mozaiky do fotografie ve Photoshopu.
Samozřejmě se nespokojíme jen s tímto. Podle literatury se v současném kamuflážním designu, aby se umožnilo omezenému počtu barev lépe simulovat vizuální efekty světla a stínu v prostředí pozadí během maskování, k řezání digitálních jednotek -takzvaný princip míchání barev. Jaký je princip míchání barev? Jednoduše řečeno, při pohledu zblízka se jeví jako bloky různých barev; při pohledu z dálky, vizuálně, protože je nelze rozlišit, dochází k míchání a superpozici barev, takže to vypadá, jako by se vytvořila nová barva.
Tento přístup přirozeně nefunguje pro všechny typy kamufláže. Například pouštní kamufláž: v prostředích na pozadí s většinou monotónními barvami, jako jsou pouště a sněhová pole, se při plnění maskovacích jednotek často používá náhodné plnění.
Toto je původně nakreslený maskovací vzor a dále je nutné vyhodnotit maskovací efekt tohoto obrázku.

4. Hodnocení výkonu maskování
Ve skutečnosti je hodnocení výkonu maskování docela jednoduché: lze v určité vzdálenosti rozeznat obrys objektu? To je jádro toho všeho. Obecně se pro tento účel používají různé vylepšené a pokročilé algoritmy detekce hran. Pokud je obrys jasný, maskovací výkon je zjevně špatný.
Pokud po vyhodnocení nesplňuje požadavky, zrevidujeme jej, znovu{0}}vyhodnotíme a proces opakujeme, dokud nedosáhneme uspokojivého výsledku.

5. Závěrečné shrnutí
To, co bylo probráno výše, se týká pouze počítačového{0}}designu maskování. Základní principy platí i pro návrh maskování ve skutečném-světě, ale se stále rozmanitějšími metodami detekce v moderním válčení již není návrh maskování jen o vytváření vzorů. Například japonské pruhované digitální maskovací vojenské uniformy berou v úvahu kombinaci látkového materiálu a vzoru, takže je obtížnější detekovat pomocí infračervených zařízení pro noční vidění-.
Navíc tvary digitálních maskovacích jednotek nejsou omezeny na čtverce,{0}}ale také trojúhelníky, rovnoběžníky, šestiúhelníky a další. To je důvod, proč maskovací vzory některých zemí vypadají jinak; každý národ má své vlastní designové úvahy.
V designu maskování je ve skutečnosti velká odbornost!
Právo? Pokud jde o matematické aspekty, nezmínil jsem se o matematice ani slovem. Vidět? Pokud se chcete podívat na konkrétní algoritmy, budete si je muset vyhledat sami-všechny jsou matematika... Matematika je ve skutečnosti opravdu fascinující, víte?