Ako sa vytvárajú maskovacie vzory na vojenských uniformách?

Pôvod kamufláže

Po prvé, musíme pochopiť zrod kamufláže. Prečo existuje kamufláž?
Kamufláž, v angličtine známa ako „vojenská kamufláž“, doslova znamená „vojenský prestroj“. Je to nenahraditeľná taktická súčasť moderných vojenských operácií.
Preto, ako už názov napovedá, na maskovanie sa používa maskovanie. Prvýkrát bol aplikovaný na vojenské uniformy, aby sa znížila pravdepodobnosť odhalenia vojakov, čím sa zlepšila ich schopnosť prežiť na bojisku. Kamufláž je jednou z najzákladnejších vojenských maskovacích technológií a najčastejšie používaným prostriedkom na boj proti špičkovým-technickým prieskumným a zbraňovým útočným systémom. Jeho hlavným účelom je minimalizovať charakteristické rozdiely medzi cieľom a okolitým pozadím z hľadiska optiky, tepelného infračerveného žiarenia, radarových vĺn atď., čo sťažuje detekciu a rozlíšenie prieskumných prístrojov.
Vizuálny prieskum ako základná metóda prieskumu robí štúdium maskovacích technológií proti vizuálnej detekcii mimoriadne dôležitým. Vo vojenskom výskume je štúdium maskovacej techniky kľúčovou témou. Technológia kamufláže pozostáva z technológie maskovania obrazovky, technológie klamnej kamufláže a technológie maskovania. V chronologickom poradí sa technológia maskovania vyvinula od počiatočnej ochrannej kamufláže k rušivému maskovaniu a nakoniec k najnovšej digitálnej kamufláži.
Teraz sa zbrane, vybavenie a vojenské uniformy našej krajiny v podstate zmenili z tradičnej kamufláže na digitálnu kamufláž. Poďme sa baviť o digitálnej kamufláži.
prečo je to tak?

V pozemných bojových systémoch sa skorá rušivá kamufláž mohla prispôsobiť len relatívne jednoduchým pozadiam. V súčasnosti ju postupne nahrádza digitálna kamufláž, aby odolala vizuálnemu prieskumu na bližšiu vzdialenosť a zobrazovaciemu prieskumu pomocou prístrojov s vysokým-rozlíšením. Digitálna kamufláž sa skladá z pixelových jednotiek rôznych farieb usporiadaných podľa určitých vzorov, ktoré lepšie integrujú zobrazovacie princípy počítačových pixelových matríc a charakteristiky vizuálneho vnímania ľudského oka.
Na pozadí rôznych skutočných prostredí sú nepravidelné okrajové obrysy objektov, ako sú konáre, lístie a štrk v pozadí, viac fragmentované a rozmazané-charakteristiky, ktoré sú v súlade s charakteristikami digitálnej kamufláže. Výsledkom je, že digitálna kamufláž môže ľahšie zmiasť ľudské oko a umožní objektom splynúť s prostredím.
Napríklad: Pozrite sa na tanky Leopard 2A4 nórskej armády, ktoré vykonávajú cvičenia v zasnežených oblastiach... Skúste si ich všimnúť.

Zjednodušene povedané, digitálna kamufláž je len zhluk farebných blokov (pixelových blokov) vytvorených ich kombináciou a usporiadaním za určitých podmienok.

Každá krajina, ktorá je nevyhnutnou taktickou súčasťou moderných vojenských operácií, vykonala rozsiahly výskum dizajnu maskovacích vzorov na základe vlastných okolností. Zhodou okolností som narazil na webovú stránku „Technologického centra obrany amerického ministerstva obrany“ (neznámej pravosti), kde sa našlo 5 814 dokumentov s otvoreným-prístupom pojednávajúcich o maskovacom dizajne....

Relatívne málo z týchto dokumentov však bolo skutočne dostupných na stiahnutie, pretože:

Ani ja som nečítal pozorne všetky články, takže môžem len zhruba načrtnúť dizajnové nápady kamufláže, ako im rozumiem. Odborníci v príbuzných oblastiach sú vítaní, ak upozornia na akékoľvek chyby.

Tri princípy kamuflážneho dizajnu

Vzory digitálnej kamufláže sú navrhnuté v súlade s týmito tromi princípmi:

1.Vzory vo viacerých mierkach: Pridajte vysoko-frekvenčné prvky, aby ste sa skryli počas pozorovania na blízko-.

2. Rozklad farieb: Vytvorte nové farby zmiešaním dvoch farieb. (Princíp miešania farieb)

3.Efekt hrán: Upravte vizuálny efekt hrán. (Na dosiahnutie efektu rozmazania hraníc)

Nápady na kamuflážny dizajn

(Táto časť je z veľkej časti založená na literatúre)

Dizajn kamufláže závisí od toho, z ktorého aspektu sa vychádza, a proces navrhovania musí byť tiež kombinovaný so špecifickými scenármi použitia. Najskoršie návrhy digitálnych kamufláží vznikli v 70. rokoch minulého storočia a v tom čase sa výskum stále sústreďoval na teoretické aspekty. Niektorí zahraniční odborníci a vedci študovali maskovací dizajn a usporiadanie maskovacích vzorov v kombinácii s vizuálnou psychológiou. Japonsko navrhlo typ lineárnej kamufláže v kombinácii so špeciálnymi materiálmi, aby sa zabránilo detekcii pomocou infračervených zariadení na nočné-videnie. V súčasnosti výskum mnohých zahraničných vedcov kombinuje najmä bionický kamuflážny dizajn s digitálnym kamuflážnym dizajnom, ktorý prechádza od kamuflážneho dizajnu pre stacionárne objekty k dizajnu pre pohybujúce sa objekty...

V domácom prostredí sa súčasný výskum kamuflážneho dizajnu zameriava najmä na dizajn digitálneho maskovania z pohľadu informatiky a digitálneho spracovania obrazu, pričom sa primárne sústreďuje na aspekty, ako je generovanie farieb maskovacích jednotiek, usporiadanie maskovacích jednotiek a hodnotenie účinnosti maskovania. Kroky na generovanie digitálnej kamufláže sú nasledovné:

1.Predspracujte obrázok na maskovacom pozadí;

2.Extrahujte hlavné farby kamuflážneho pozadia;

3. Navrhnite veľkosť a usporiadanie maskovacích jednotiek;

4. Vytvorte digitálny kamuflážny vzor.

V procese navrhovania digitálnej kamufláže sa hlavný dôraz kladie na dizajn digitálnych maskovacích jednotiek. Dizajn digitálnych kamuflážnych jednotiek zahŕňa prvky ako farba digitálnych maskovacích jednotiek, spôsob usporiadania maskovacích jednotiek, veľkosť maskovacích jednotiek a tvar maskovacích jednotiek.

Aby sme to zhrnuli, farba maskovacích jednotiek sa generuje na základe hlavných farieb pozadia, kde sa nachádza objekt, ktorý sa má maskovať; niektoré režimy usporiadania maskovacích jednotiek sú navrhnuté podľa rozloženia farieb pozadia, zatiaľ čo iné sú navrhnuté pomocou matematických metód, ako je náhodné usporiadanie; veľkosť maskovacích jednotiek je navrhnutá na základe minimálneho rozlíšenia ľudského oka a princípu miešania farieb; a tvar kamufláže je navrhnutý podľa požiadavky, aby jej okrajové obrysy splývali s okolitým pozadím.

Ako už bolo spomenuté, dizajn kamufláže musí vychádzať zo špecifických scenárov použitia-preto máme rôzne typy, ako napríklad námornú kamufláž, púštnu kamufláž, džungľovú kamufláž atď. To zodpovedá prvým dvom krokom pri vytváraní digitálnej kamufláže:

1.Predspracovanie obrázka na pozadí maskovania;

2. Extrahovanie hlavných farieb kamuflážneho pozadia.

Inými slovami, zahŕňa extrahovanie konkrétnych scenárov použitia, výber reprezentatívnych vzorov pozadia s typickými sezónnymi a geografickými charakteristikami, konverziu farebného priestoru (na farebný priestor, ktorý zodpovedá charakteristikám ľudského vizuálneho vnímania) a potom extrahovanie hlavných farieb ako základných farieb na vykreslenie digitálnej kamufláže.

1. Extrakcia hlavných farieb a informácií o opravách:

Podľa literatúry sa na extrakciu hlavných farieb pozadia bežne používa klastrovací algoritmus K-means. Existujú aj iné metódy, ako napríklad algoritmus fuzzy C-prostriedkov zhlukovania. Rozhodujúcim bodom pri použití algoritmu klastrovania K-means je výber počiatočných centier klastrov a v literatúre sú uvedené rôzne metódy, ako je hierarchické klastrovanie (ak sú tieto pojmy nejasné, môžete si ich vyhľadať na Bingu). Okrem extrahovania hlavných farieb existuje aj počiatočná mapa distribúcie zhlukov obrázka na pozadí (jedno-pixelová mapa distribúcie farieb, tj informácie o záplate).

Stojí za zmienku, že kamufláž vo všeobecnosti nepoužíva viac ako 5 farieb. Čínska digitálna kamufláž zvyčajne používa štyri farby (?). Tieto sa nazývajú vojenské štandardné dominantné farby, takže po extrakcii hlavných farieb je potrebné ich nahradiť vojenskými štandardnými dominantnými farbami, ktoré sú najbližšie k hlavným farbám pozadia.

Po extrakcii hlavných farieb pozadia a počiatočnej mapy distribúcie zhlukov obrázka na pozadí musíme určiť cieľ kamufláže, tj vzdialenosť detekcie a veľkosť tvaru objektu, ktorý sa má maskovať. Dôvodom je, že pri pohľade voľným okom alebo zachytení kamerou, čím väčšie sú bloky pixelov, tým väčšia je vzdialenosť, pri ktorej sa objekt stáva nezreteľným. Toto je problém so zobrazovaním. Čím väčší je tvar objektu, tým väčšie by mali byť bloky pixelov, čo je dostatočné na rozmazanie hraníc objektu.

Asi takto: (Maskacie bloky na vojenských uniformách sú malé; tie na tých vzadu (pravdepodobne samohybné húfnice?) sú väčšie; a odpaľovacie zariadenia rakiet ďalej vzadu používajú tradičnú rušivú kamufláž...)

2.TVeľkosť jednotiek digitálnej kamufláže sa určuje takto:
Za podmienok pevnej detekčnej vzdialenosti sa ako index merania používa minimálna vzdialenosť rozlíšiteľná ľudským okom. Veľkosť jednotiek digitálnej kamufláže musí byť menšia alebo rovná tejto minimálnej rozlíšiteľnej vzdialenosti. Iba týmto spôsobom môže digitálna kamufláž vytvoriť efekt miešania farieb, keď ju pozorovateľ pozoruje v detekčnej vzdialenosti, ktorá je bližšia ako predchádzajúca.
Špecifické matematické výpočty sú vynechané. Za podmienky, že špecifická detekčná vzdialenosť je D, minimálna vzdialenosť rozlíšiteľná ľudským okom:

Tu je tabuľka empirických hodnôt pre minimálne veľkosti odvodené od tradičných metód maskovania:

3.Drachkamuflážne vzory
S prípravami uvedenými vyššie môžeme teraz začať kresliť kamufláž!
Ďalej je potrebné vykonať opätovné zhlukovanie na počiatočnej mape distribúcie zhlukov na obrázku na pozadí: keďže sme určili veľkosť maskovacích jednotiek, môžeme začať s výpočtom. Digitálna kamuflážna jednotka obsahuje pixely niekoľkých farieb; vypočítame priemer týchto hodnôt pixelov a vyplníme túto digitálnu jednotku hlavnou farbou (už nahradenou zodpovedajúcou vojenskou štandardnou dominantnou farbou), ktorá je najbližšie k farbe tohto priemeru (nie samotnej priemernej farbe). Týmto spôsobom sa kombinujú všetky digitálne jednotky, aby sa vytvoril konečný digitálny kamuflážny obraz. Nakoniec je to „šité na mieru“ podľa tvaru objektu, ktorý sa má maskovať, výsledkom čoho je finálna digitálna kamufláž, ktorú možno použiť na maľovanie.
Tento proces je vlastne podobný pridávaniu mozaiky do fotografie vo Photoshope.
Samozrejme, len s týmto sa neuspokojíme. Podľa literatúry sa v súčasnom maskovacom dizajne, aby sa umožnilo obmedzenému počtu farieb lepšie simulovať vizuálne efekty svetla a tieňa v prostredí pozadia počas maskovania, na rezanie digitálnych jednotiek -tzv. princíp miešania farieb. Aký je princíp miešania farieb? Jednoducho povedané, pri pohľade zblízka sa javia ako bloky rôznych farieb; pri pohľade z diaľky, vizuálne, pretože ich nemožno rozlíšiť, dochádza k miešaniu a superpozícii farieb, takže to vyzerá, akoby sa vyrábala nová farba.
Prirodzene, tento prístup nefunguje pre všetky typy kamufláže. Napríklad maskovanie púšte: v prostrediach pozadia s väčšinou monotónnymi farbami, ako sú púšte a snehové polia, sa pri plnení maskovacích jednotiek často používa náhodné vypĺňanie.
Toto je pôvodne nakreslený maskovací vzor a ďalej je potrebné vyhodnotiť maskovací efekt tohto obrázku.

4. Hodnotenie kamuflážneho výkonu
V skutočnosti je hodnotenie výkonu maskovania celkom jednoduché: v určitej vzdialenosti je možné rozoznať obrys objektu? To je jadro toho. Vo všeobecnosti sa na tento účel používajú rôzne vylepšené a pokročilé algoritmy detekcie hrán. Ak je obrys jasný, výkon maskovania je zjavne slabý.
Ak po vyhodnotení nespĺňa požiadavky, zrevidujeme ho, prehodnotíme{0}}a postup opakujeme, kým nedosiahneme uspokojivý výsledok.

5. Záverečné zhrnutie
To, o čom sme hovorili vyššie, sa týka iba počítačového{0}}kamuflážneho dizajnu. Základné princípy platia aj pre dizajn maskovania v skutočnom-svete, ale s čoraz rozmanitejšími metódami detekcie v modernom boji už dizajn maskovania nie je len o vytváraní vzorov. Napríklad japonské pruhované digitálne maskovacie vojenské uniformy zohľadňujú kombináciu látkového materiálu a vzoru, čo sťažuje ich rozpoznanie pod infračerveným-zariadením na nočné videnie.
Navyše, tvary digitálnych maskovacích jednotiek nie sú obmedzené na štvorce{0}}sú tu tiež trojuholníky, rovnobežníky, šesťuholníky a ďalšie. Preto maskovacie vzory niektorých krajín vyzerajú inak; každý národ má svoj vlastný dizajn.
V dizajne kamufláže je skutočne veľa odborných znalostí!
správne? Pokiaľ ide o matematické aspekty, nespomenul som ani slovo o matematike. Vidíš? Ak chcete vyskúšať konkrétne algoritmy, budete si ich musieť vyhľadať sami-všetko je to matematika... Matematika je v skutočnosti naozaj fascinujúca, viete?