﻿ 海上目标可见光波段伪装效果评估方法
 舰船科学技术  2021, Vol. 43 Issue (7): 158-161    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2021.07.032 PDF

1. 中国人民解放军92857部队，北京 100161;
2. 北京理工大学，北京 100081

Research on the evaluation method of camouflage in visible light band for marine targets
GUO Feng1, FENG Yun-peng2, LIU Rui-jie1, LI Xin1
1. No. 92857 Unit of PLA, Beijing 100161, China;
2. Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Abstract: Visible light concealment technic has used to prevent warship come to light by vision, and the camouflage impact would much more all right along with technic evolution.The author analysed visible light concealment technic, ways and means, and camouflage impact, seted up evaluating means and model to visible light concealment camouflage impact of aim on the sea.
Key words: concealment technic     visible light concealment     deceptive multicolor
0 引　言

1 可见光波段伪装方法

1.1 目标整体设计控制特征信号方法

1.2 控制目标亮度对比度方法

 图 1 可见光探测机理示意图 Fig. 1 Schematic diagram of visible light detection mechanism
1.3 目标外表面处理方法

1）迷彩隐身

2）智能伪装涂层

 图 2 蓝绿激光雷达探潜系统工作示意及成像示例 Fig. 2 The example of blue-green lidar submarine detection system
2 可见光波段探测模型

2.1 主要探测参数

 $\delta = 1.22\lambda /D{\text，}$ (1)
 $d = 2.44\lambda f'/D{\text。}$ (2)

1）分辨率

2）视场

2.2 作用距离

1）空间分辨率计算模型

 $\frac{H}{{2{N_e}R}} \geqslant \theta {\text{。}}$ (3)

2）探测器感光探测

 ${M_1} = \int\nolimits_{0.38}^{0.76} {E(\lambda ){\rm d}\lambda } = 593.1\;{ \rm W}/{{\rm m}^3}{\text{。}}$ (4)

 ${E_1} = \frac{{\rho {M_1}LW\cos {\theta _1}\cos {\theta _2}}}{{{R^2}}}{\text，}$ (5)

 $\phi = S{E_1}{\tau _0} = \frac{{S\rho {M_1}LW{\tau _0}\cos {\theta _1}\cos {\theta _2}}}{{{R^2}}}{\text，}$ (6)

 ${\phi _1} = S{E_1}{\tau _0} = \frac{{S\rho {M_1}LW{\tau _0}\cos {\theta _1}\cos {\theta _2}}}{{16{a^2}{R^2}}}{\text，}$ (7)

Φ1不小于CCD所能响应的最低照度Φmin时，目标才能被探测。一般的CCD 探测器的最低辐照度为10−2～10−3，则探测器最低照度影响下的对目标的极限探测距离为：

 $R = \sqrt {\frac{{{\text{π}} \rho {\tau _0}LW{M_1}{D^2}\cos {\theta _1}\cos {\theta _2}}}{{64{a^2}{\phi _{\min }}}}} {\text。}$ (8)
3 海上可见光伪装效果评估方法

 图 3 海上目标可见光波段伪装效果评估框图 Fig. 3 The evaluation of the camouflage effect of marine targets in the visible light band

 图 4 船型迷彩伪装目标示意图 Fig. 4 Schematic diagram of ship camouflage camouflage target
3.1 图像颜色相似度评估

CIELAB空间只适用于评价孤立的均匀色块，仅采用CIELAB颜色空间无法准确地评价复杂图像在色彩上的差异。为了模拟人眼观察效果，需采用人眼对比度敏感函数（Contrast Sensitivity Functions，CSF）描述视觉的空间特性，有研究提出基于S-CIELAB模型[5]的海面舰艇的图像颜色相似度算法。将输入的目标和背景图像剪裁为同样像素尺寸，将输入图像由RGB空间转换到三维坐标空间，再对输入进行色彩分离，根据人眼视觉特性将图像分离为亮度图像（黑–白图像）和对比色图像（红–绿图像、黄–蓝图像）。对图像进行S-CIELAB空间滤波，再进行颜色空间转换，进而根据CIE 1976中的算法，可获取目标和背景的 ${{{{L}}}}^{\mathrm{*}}{{{{a}}}}^{\mathrm{*}}{{{{b}}}}^{\mathrm{*}}$ 值。

 $ICS(i)= \sqrt{({\Delta L}^{\mathrm{*}}{{(i)}^{2}+\Delta a}^{\mathrm{*}}{(i)}^{2}+\Delta {b}^{\mathrm{*}}{(i)}^{2})} {\text{。}}$ (9)

 $ICSM=\frac{1}{N}\sum _{j=1}^{N}ICS(i) {\text{，}}$ (10)
 $ICSI=\sqrt{\frac{1}{N}\sum _{j=1}^{N}{(ICS(i)-ICSM)}^{2}} {\text{。}}$ (11)

3.2 边缘纹理相似度评估

 ${G}{M}{S}({i})=\frac{2{G}_{b}(i){G}_{c}(i)}{{{G}_{b}}^{2}(i)+{{G}_{c}}^{2}(i)} {\text，}$ (12)

GMS函数进行均方根处理，得到梯度结构相似度偏差为：

 $GMSD=\sqrt{\frac{1}{N}\sum _{i=1}^{N}{(\mathrm{G}\mathrm{M}\mathrm{S}(\mathrm{i})-\mathrm{G}\mathrm{M}\mathrm{S}\mathrm{M})}^{2}}{\text。}$ (13)

3.3 综合伪装效果评估模型

ICSI通过目标和背景的颜色相似性来评价伪装效果的好坏，GMSD则通过目标和背景的边缘纹理特征来评价伪装效果的优劣，将两者相互结合可对目标的迷彩伪装效果进行更全面、精确的评价。为了更准确反映图像特点，应综合评估2个评价指标的影响，并采用熵权法计算评价指标ICSIGMSD的相应权重 ${\omega }_{ICSI}$ ${\omega }_{GMSD}$ ，进而将2个指标加权求和，得到海上目标可见光波段的伪装效果综合评估结果：

 $OVERALL={\omega }_{ICSI}ICSI+{\omega }_{GMSD}GMSD {\text。}$ (14)
4 结　语

 [1] 侯振宁. 舰艇隐身技术的发展现状[J]. 舰艇电子对抗, 2000(2): 19-23. [2] 李艇, 付云鹏, 杨卫英. 水面舰艇红外隐身总体设计分析[J]. 红外技术, 2020, 42(2): 134-138. [3] 徐杰. 舰艇隐身技术[J]. 舰艇电子工程, 2010, 30(6): 6-8. [4] 周梁, 田武. 隐身技术的发展趋势[J]. 国外科技动态, 2001(2): 27-29. [5] JOE L C, CHI-CHAN C, BOR-SHONG L, et al. Developing and evaluating a target-background similarity metric for camouflage detection[J]. Plos One, 2014, 9(2): 87310. DOI:10.1371/journal.pone.0087310 [6] ZHANG X. Spatial extension to CIELAB for digital color image reproduction[C]//Society for Information Display Symposium Technical Digest, 1996.