Πώς δημιουργούνται τα σχέδια καμουφλάζ στις στρατιωτικές στολές;

Η προέλευση του καμουφλάζ

Πρώτα, πρέπει να κατανοήσουμε τη γέννηση του καμουφλάζ. Γιατί υπάρχει το καμουφλάζ;
Camouflage, γνωστό ως "military camouflage" στα αγγλικά, σημαίνει κυριολεκτικά "στρατιωτική μεταμφίεση". Είναι ένα απαραίτητο τακτικό συστατικό στις σύγχρονες στρατιωτικές επιχειρήσεις.
Ως εκ τούτου, όπως υποδηλώνει το όνομα, το καμουφλάζ χρησιμοποιείται για μεταμφίεση. Εφαρμόστηκε για πρώτη φορά σε στρατιωτικές στολές για να μειώσει την πιθανότητα εντοπισμού στρατιωτών, ενισχύοντας έτσι τις ικανότητές τους επιβίωσης στο πεδίο της μάχης. Το καμουφλάζ είναι μια από τις πιο βασικές στρατιωτικές τεχνολογίες καμουφλάζ και το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο μέσο για την αντιμετώπιση των συστημάτων αναγνώρισης και επίθεσης με όπλα υψηλής τεχνολογίας. Ο κύριος σκοπός του είναι να ελαχιστοποιήσει τις χαρακτηριστικές διαφορές μεταξύ του στόχου και του περιβάλλοντος φόντου όσον αφορά τα οπτικά, τα θερμικά υπέρυθρα, τα κύματα ραντάρ κ.λπ., καθιστώντας δύσκολη την ανίχνευση και τη διάκριση των οργάνων αναγνώρισης.
Ως βασική μέθοδος αναγνώρισης, η οπτική αναγνώριση καθιστά εξαιρετικά σημαντική τη μελέτη των τεχνολογιών καμουφλάζ έναντι της οπτικής ανίχνευσης. Στη στρατιωτική έρευνα, η μελέτη της τεχνολογίας καμουφλάζ είναι ένα κρίσιμο θέμα. Η τεχνολογία καμουφλάζ αποτελείται από τεχνολογία καμουφλάζ οθόνης, παραπλανητική τεχνολογία καμουφλάζ και τεχνολογία καμουφλάζ ζωγραφικής. Με χρονολογική σειρά, η τεχνολογία καμουφλάζ ζωγραφικής έχει εξελιχθεί από το αρχικό προστατευτικό καμουφλάζ σε ανατρεπτικό καμουφλάζ και τελικά στο πιο πρόσφατο ψηφιακό καμουφλάζ.
Πλέον, τα όπλα, ο εξοπλισμός και οι στρατιωτικές στολές της χώρας μας έχουν ουσιαστικά αναβαθμιστεί από το παραδοσιακό καμουφλάζ σε ψηφιακό καμουφλάζ. Ας μιλήσουμε για το ψηφιακό καμουφλάζ.
Γιατί είναι αυτό;

Στα συστήματα μάχης εδάφους, το πρώιμο αποτρεπτικό καμουφλάζ μπορούσε να προσαρμοστεί μόνο σε σχετικά απλά υπόβαθρα. Επί του παρόντος, για να αντισταθεί στην οπτική αναγνώριση σε κοντινότερες αποστάσεις και στην αναγνώριση απεικόνισης από όργανα υψηλής ανάλυσης-, έχει αντικατασταθεί σταδιακά από το ψηφιακό καμουφλάζ. Το ψηφιακό καμουφλάζ αποτελείται από μονάδες εικονοστοιχείων διαφορετικών χρωμάτων διατεταγμένες σύμφωνα με ορισμένα μοτίβα, το οποίο ενσωματώνει καλύτερα τις αρχές απεικόνισης των πινέλων εικονοστοιχείων υπολογιστή και τα χαρακτηριστικά οπτικής αντίληψης του ανθρώπινου ματιού.
Στο φόντο διαφόρων πραγματικών περιβαλλόντων, τα ακανόνιστα περιγράμματα των άκρων αντικειμένων όπως κλαδιά, φύλλα και χαλίκι στο φόντο είναι πιο κατακερματισμένα και θολά-χαρακτηριστικά που ευθυγραμμίζονται με αυτά του ψηφιακού καμουφλάζ. Ως αποτέλεσμα, το ψηφιακό καμουφλάζ μπορεί πιο εύκολα να μπερδέψει το ανθρώπινο μάτι, επιτρέποντας στα αντικείμενα να ενωθούν με το περιβάλλον.
Για παράδειγμα: Ρίξτε μια ματιά στα άρματα μάχης Leopard 2A4 του Νορβηγικού Στρατού που διεξάγουν ασκήσεις σε χιονισμένες περιοχές.... Προσπαθήστε να τα εντοπίσετε.

Έτσι, με απλά λόγια, το ψηφιακό καμουφλάζ είναι απλώς ένα σωρό μπλοκ χρώματος (μπλοκ εικονοστοιχείων) που δημιουργούνται με το συνδυασμό και την τακτοποίησή τους υπό ορισμένες συνθήκες.

Ως απαραίτητο τακτικό συστατικό στις σύγχρονες στρατιωτικές επιχειρήσεις, κάθε χώρα έχει διεξαγάγει εκτενή έρευνα σχετικά με το σχεδιασμό μοτίβων καμουφλάζ με βάση τις δικές της συνθήκες. Συμπτωματικά, συνάντησα έναν ιστότοπο του "Κέντρου Τεχνολογίας Άμυνας του Υπουργείου ΗΠΑ" (άγνωστης γνησιότητας), όπου βρέθηκαν 5.814 έγγραφα ανοιχτής-πρόσβασης που συζητούσαν τον σχεδιασμό καμουφλάζ....

Ωστόσο, σχετικά λίγα από αυτά τα έγγραφα ήταν πραγματικά διαθέσιμα για λήψη, επειδή:

Ούτε έχω διαβάσει προσεκτικά όλες τις εφημερίδες, οπότε μπορώ μόνο να περιγράψω κατά προσέγγιση τις σχεδιαστικές ιδέες του καμουφλάζ όπως τις καταλαβαίνω. Οι επαγγελματίες σε σχετικούς τομείς είναι ευπρόσδεκτοι να επισημαίνουν τυχόν σφάλματα.

Τρεις αρχές σχεδιασμού καμουφλάζ

Τα μοτίβα του ψηφιακού καμουφλάζ σχεδιάζονται σύμφωνα με αυτές τις τρεις αρχές:

1.Μοτίβα-πολλαπλής κλίμακας: Προσθέστε στοιχεία υψηλής-συχνότητας για να κρυφτείτε κατά τη διάρκεια παρατήρησης από κοντά-του εύρους.

2.Αποχρωματισμός: Δημιουργήστε νέα χρώματα αναμειγνύοντας δύο χρώματα. (Η αρχή της ανάμειξης χρωμάτων)

3. Εφέ άκρων: Τροποποίηση του οπτικού εφέ των άκρων. (Για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα της θολότητας των ορίων)

Ιδέες για Σχεδιασμό Καμουφλάζ

(Αυτή η ενότητα βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στη βιβλιογραφία)

Ο σχεδιασμός καμουφλάζ εξαρτάται από την πτυχή από την οποία ξεκινά κανείς και η διαδικασία σχεδιασμού πρέπει επίσης να συνδυαστεί με συγκεκριμένα σενάρια χρήσης. Τα πρώτα σχέδια ψηφιακών καμουφλάζ εμφανίστηκαν τη δεκαετία του 1970 και εκείνη την εποχή, η έρευνα ήταν ακόμη επικεντρωμένη σε θεωρητικές πτυχές. Μερικοί ξένοι ειδικοί και μελετητές μελέτησαν το σχέδιο καμουφλάζ και τη διάταξη των μοτίβων καμουφλάζ σε συνδυασμό με την οπτική ψυχολογία. Η Ιαπωνία σχεδίασε έναν τύπο γραμμικού καμουφλάζ σε συνδυασμό με ειδικά υλικά για να αποφύγει τον εντοπισμό από συσκευές νυχτερινής- υπέρυθρης όρασης. Επί του παρόντος, η έρευνα πολλών ξένων μελετητών συνδυάζει κυρίως τη σχεδίαση βιονικού καμουφλάζ με τη σχεδίαση ψηφιακού καμουφλάζ, μεταβαίνοντας από τη σχεδίαση καμουφλάζ για σταθερά αντικείμενα σε αυτήν για κινούμενα αντικείμενα...

Εσωτερικά, η τρέχουσα έρευνα για το σχεδιασμό καμουφλάζ επικεντρώνεται κυρίως στον ψηφιακό σχεδιασμό καμουφλάζ από την οπτική της επιστήμης των υπολογιστών και της ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας, εστιάζοντας κυρίως σε πτυχές όπως η δημιουργία χρωμάτων καμουφλάζ, η διάταξη των μονάδων καμουφλάζ και η αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας του καμουφλάζ. Τα βήματα για τη δημιουργία ψηφιακού καμουφλάζ είναι τα εξής:

1.Προεπεξεργαστείτε την εικόνα φόντου καμουφλάζ.

2. Εξάγετε τα κύρια χρώματα του φόντου καμουφλάζ.

3.Σχεδιάστε το μέγεθος και τη διάταξη των μονάδων καμουφλάζ.

4.Δημιουργήστε το ψηφιακό μοτίβο καμουφλάζ.

Στη διαδικασία σχεδιασμού ψηφιακού καμουφλάζ, η κύρια εστίαση είναι στον σχεδιασμό μονάδων ψηφιακής καμουφλάζ. Ο σχεδιασμός των ψηφιακών μονάδων καμουφλάζ περιλαμβάνει στοιχεία όπως το χρώμα των ψηφιακών μονάδων καμουφλάζ, τον τρόπο διάταξης των μονάδων καμουφλάζ, το μέγεθος των μονάδων καμουφλάζ και το σχήμα των μονάδων καμουφλάζ, μεταξύ άλλων.

Συνοψίζοντας, το χρώμα των μονάδων καμουφλάζ δημιουργείται με βάση τα κύρια χρώματα του φόντου όπου βρίσκεται το αντικείμενο που θα καμουφλαριστεί. Ορισμένοι τρόποι διάταξης των μονάδων καμουφλάζ σχεδιάζονται σύμφωνα με την κατανομή των χρωμάτων του φόντου, ενώ άλλοι σχεδιάζονται χρησιμοποιώντας μαθηματικές μεθόδους, όπως η τυχαία διάταξη. το μέγεθος των μονάδων καμουφλάζ έχει σχεδιαστεί με βάση την ελάχιστη ανάλυση του ανθρώπινου ματιού και την αρχή της ανάμειξης χρωμάτων. και το σχήμα του καμουφλάζ έχει σχεδιαστεί σύμφωνα με την απαίτηση ότι τα περιγράμματα των άκρων του μπορούν να συνδυάζονται με το περιβάλλον φόντο.

Έτσι, όπως αναφέρθηκε, ο σχεδιασμός του καμουφλάζ πρέπει να βασίζεται σε συγκεκριμένα σενάρια χρήσης-και γι' αυτό έχουμε διάφορους τύπους όπως θαλάσσιο καμουφλάζ, καμουφλάζ ερήμου, καμουφλάζ ζούγκλας κ.λπ. Αυτό αντιστοιχεί στα δύο πρώτα βήματα για τη δημιουργία ψηφιακού καμουφλάζ:

1.Προεπεξεργασία της εικόνας φόντου καμουφλάζ.

2. Εξαγωγή των κύριων χρωμάτων του φόντου καμουφλάζ.

Με άλλα λόγια, περιλαμβάνει εξαγωγή συγκεκριμένων σεναρίων χρήσης, επιλογή αντιπροσωπευτικών μοτίβων φόντου με τυπικά εποχιακά και γεωγραφικά χαρακτηριστικά, μετατροπή του χρωματικού χώρου (σε χρωματικό χώρο που συμμορφώνεται με τα χαρακτηριστικά της ανθρώπινης οπτικής αντίληψης) και στη συνέχεια εξαγωγή των κύριων χρωμάτων ως βασικών χρωμάτων για απόδοση ψηφιακού καμουφλάζ.

1.Εξαγωγή βασικών χρωμάτων και πληροφοριών μπαλωμάτων:

Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, ο αλγόριθμος ομαδοποίησης μέσου K{0}}χρησιμοποιείται συνήθως για την εξαγωγή των κύριων χρωμάτων του φόντου. Υπάρχουν επίσης και άλλες μέθοδοι, όπως ο ασαφής αλγόριθμος ομαδοποίησης μέσων C-. Ένα κρίσιμο σημείο κατά τη χρήση του αλγόριθμου ομαδοποίησης K{4}}means είναι η επιλογή των αρχικών κέντρων συμπλέγματος και υπάρχουν διάφορες μέθοδοι που αναφέρονται στη βιβλιογραφία, όπως η ιεραρχική ομαδοποίηση (αν αυτοί οι όροι είναι ασαφείς, μη διστάσετε να τους αναζητήσετε στο Bing). Εκτός από την εξαγωγή των κύριων χρωμάτων, υπάρχει επίσης ο αρχικός χάρτης κατανομής συμπλέγματος της εικόνας φόντου (ένας χάρτης κατανομής χρωμάτων μεμονωμένων-pixel, π.χ. πληροφορίες ενημέρωσης κώδικα).

Αξίζει να αναφέρουμε ότι το καμουφλάζ δεν χρησιμοποιεί γενικά περισσότερα από 5 χρώματα. Το ψηφιακό καμουφλάζ της Κίνας χρησιμοποιεί συνήθως τέσσερα χρώματα (;). Αυτά ονομάζονται κυρίαρχα χρώματα στρατιωτικών προτύπων, επομένως μετά την εξαγωγή των κύριων χρωμάτων, πρέπει να αντικατασταθούν με κυρίαρχα χρώματα στρατιωτικών προτύπων που είναι πιο κοντά στα κύρια χρώματα του φόντου.

Αφού εξαγάγουμε τα κύρια χρώματα του φόντου και τον αρχικό χάρτη κατανομής συμπλέγματος της εικόνας φόντου, πρέπει να προσδιορίσουμε τον στόχο του καμουφλάζ, δηλαδή την απόσταση ανίχνευσης και το μέγεθος του σχήματος του αντικειμένου που πρόκειται να καμουφλαριστεί. Ο λόγος είναι ότι όταν το βλέπει κανείς με γυμνό μάτι ή το καταγράφει μια κάμερα, όσο μεγαλύτερο είναι το μπλοκ των εικονοστοιχείων, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση στην οποία το αντικείμενο γίνεται ασαφές. Αυτό είναι ένα θέμα απεικόνισης. Όσο μεγαλύτερο είναι το σχήμα του αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερα θα πρέπει να είναι τα μπλοκ εικονοστοιχείων, κάτι που αρκεί για να θολώσει τα όρια του αντικειμένου.

Κάπως έτσι: (Τα μπλοκ παραλλαγής στις στρατιωτικές στολές είναι μικρά· αυτά που βρίσκονται πίσω (πιθανώς-αυτοπροωθούμενα οβιδοβόλα;) είναι μεγαλύτερα· και οι εκτοξευτές πυραύλων πιο πίσω χρησιμοποιούν παραδοσιακό καμουφλάζ που προκαλεί αναστάτωση...)

2.TΤο μέγεθος των μονάδων ψηφιακής καμουφλάζ προσδιορίζεται ως εξής:
Υπό την προϋπόθεση μιας σταθερής απόστασης ανίχνευσης, η ελάχιστη απόσταση που μπορεί να διακρίνει το ανθρώπινο μάτι χρησιμοποιείται ως δείκτης μέτρησης. Το μέγεθος των μονάδων ψηφιακής καμουφλάζ πρέπει να είναι μικρότερο ή ίσο με αυτήν την ελάχιστη διακριτή απόσταση. Μόνο με αυτόν τον τρόπο μπορεί το ψηφιακό καμουφλάζ να παράγει ένα αποτέλεσμα ανάμειξης χρωμάτων όταν ο παρατηρητής το βλέπει σε απόσταση ανίχνευσης που είναι πιο κοντά από την προηγούμενη.
Συγκεκριμένοι μαθηματικοί υπολογισμοί παραλείπονται. Υπό την προϋπόθεση ότι η συγκεκριμένη απόσταση ανίχνευσης είναι D, η ελάχιστη απόσταση που διακρίνεται από το ανθρώπινο μάτι:

Ακολουθεί ένας πίνακας εμπειρικών τιμών για ελάχιστα μεγέθη που προέρχονται από παραδοσιακές μεθόδους σχεδιασμού καμουφλάζ:

3.Ο ΔρωΜοτίβα καμουφλάζ
Με τις παραπάνω προετοιμασίες, μπορούμε τώρα να αρχίσουμε να σχεδιάζουμε το καμουφλάζ!
Στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να πραγματοποιήσουμε εκ νέου-ομαδοποίηση στον αρχικό χάρτη κατανομής συμπλέγματος της εικόνας φόντου: αφού έχουμε καθορίσει το μέγεθος των μονάδων καμουφλάζ, μπορούμε να ξεκινήσουμε τον υπολογισμό. Μια ψηφιακή μονάδα καμουφλάζ περιέχει pixel διαφόρων χρωμάτων. Υπολογίζουμε τον μέσο όρο αυτών των τιμών pixel και γεμίζουμε αυτήν την ψηφιακή μονάδα με το κύριο χρώμα (που έχει ήδη αντικατασταθεί με το αντίστοιχο κυρίαρχο χρώμα στρατιωτικού προτύπου) που είναι πιο κοντά στο χρώμα αυτού του μέσου όρου (όχι το ίδιο το μέσο χρώμα). Με αυτόν τον τρόπο, όλες οι ψηφιακές μονάδες συνδυάζονται για να δημιουργήσουν την τελική ψηφιακή εικόνα καμουφλάζ. Τέλος, είναι "ραμμένο-" σύμφωνα με το σχήμα του προς καμουφλάζ αντικειμένου, με αποτέλεσμα το τελικό ψηφιακό καμουφλάζ που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ζωγραφική.
Αυτή η διαδικασία είναι στην πραγματικότητα παρόμοια με την προσθήκη ενός μωσαϊκού σε μια φωτογραφία στο Photoshop.
Φυσικά, δεν αρκούμαστε μόνο σε αυτό. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, στον τρέχοντα σχεδιασμό καμουφλάζ, για να επιτρέπεται στον περιορισμένο αριθμό χρωμάτων να προσομοιώνουν καλύτερα τα οπτικά εφέ φωτός και σκιάς στο περιβάλλον φόντου κατά τη διάρκεια του καμουφλάζ, η λεγόμενη-αρχή της μίξης χρωμάτων χρησιμοποιείται για την κοπή ψηφιακών μονάδων. Ποια είναι η αρχή της ανάμειξης χρωμάτων; Με απλά λόγια, όταν τα δει κανείς από κοντά, εμφανίζονται ως μπλοκ διαφορετικών χρωμάτων. όταν τα βλέπει κανείς από απόσταση, οπτικά, επειδή δεν μπορούν να διακριθούν, συμβαίνει ανάμειξη χρωμάτων και υπέρθεση, με αποτέλεσμα να φαίνεται σαν να παράγεται νέο χρώμα.
Φυσικά, αυτή η προσέγγιση δεν λειτουργεί για όλους τους τύπους καμουφλάζ. Για παράδειγμα, καμουφλάζ ερήμου: σε περιβάλλοντα φόντου με κυρίως μονότονα χρώματα, όπως έρημοι και χιονοδρόμια, το γέμισμα των μονάδων καμουφλάζ χρησιμοποιεί συχνά τυχαία γέμιση.
Αυτό είναι το αρχικά σχεδιασμένο μοτίβο καμουφλάζ και, στη συνέχεια, είναι απαραίτητο να αξιολογηθεί το εφέ καμουφλάζ αυτής της εικόνας.

4. Αξιολόγηση της απόδοσης καμουφλάζ
Στην πραγματικότητα, η αξιολόγηση της απόδοσης του καμουφλάζ είναι αρκετά απλή: σε μια συγκεκριμένη απόσταση, μπορεί κανείς να διακρίνει το περίγραμμα του αντικειμένου; Αυτός είναι ο πυρήνας του. Γενικά, για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται διάφοροι βελτιωμένοι και προηγμένοι αλγόριθμοι ανίχνευσης ακμών. Εάν το περίγραμμα είναι σαφές, η απόδοση του καμουφλάζ είναι προφανώς κακή.
Μετά την αξιολόγηση, εάν δεν πληροί τις απαιτήσεις, την αναθεωρούμε,-αξιολογούμε ξανά και επαναλαμβάνουμε τη διαδικασία μέχρι να επιτευχθεί ένα ικανοποιητικό αποτέλεσμα.

5. Μια τελική περίληψη
Αυτό που συζητήθηκε παραπάνω αφορά μόνο το σχεδιασμό καμουφλάζ-που βασίζεται σε υπολογιστή. Οι βασικές αρχές ισχύουν και για τον πραγματικό-κόσμο σχεδιασμό καμουφλάζ, αλλά με τις ολοένα και πιο διαφορετικές μεθόδους ανίχνευσης στον σύγχρονο πόλεμο, ο σχεδιασμός καμουφλάζ δεν αφορά πλέον μόνο τη δημιουργία μοτίβων. Για παράδειγμα, οι στρατιωτικές στολές καμουφλάζ με ρίγες ψηφιακής κάλυψης της Ιαπωνίας λαμβάνουν υπόψη τον συνδυασμό υφασμάτινου υλικού και σχεδίου, γεγονός που καθιστά δυσκολότερο τον εντοπισμό τους υπό υπέρυθρες συσκευές νυχτερινής-όρασης.
Επιπλέον, τα σχήματα των ψηφιακών μονάδων καμουφλάζ δεν περιορίζονται σε τετράγωνα-υπάρχουν επίσης τρίγωνα, παραλληλόγραμμα, εξάγωνα και άλλα. Γι' αυτό τα μοτίβα καμουφλάζ ορισμένων χωρών φαίνονται διαφορετικά. κάθε έθνος έχει τις δικές του σχεδιαστικές εκτιμήσεις.
Υπάρχει πραγματικά μεγάλη τεχνογνωσία που εμπλέκεται στο σχεδιασμό καμουφλάζ!
Δικαίωμα; Όσον αφορά τις μαθηματικές πτυχές εδώ, δεν έχω αναφέρει ούτε μια λέξη για τα μαθηματικά. Βλέπω; Αν θέλετε να ελέγξετε τους συγκεκριμένους αλγόριθμους, θα πρέπει να τους αναζητήσετε μόνοι σας-είναι όλοι μαθηματικά... Τα μαθηματικά, στην πραγματικότητα, είναι πραγματικά συναρπαστικά, ξέρετε;