Johnsonek irudien detekzio eta aitorpen termikorako irizpideak

Hondo Historikoa: 1950eko hamarkadaren amaieran, AEBetako John W. Johnson-ek.Johnsonen irizpideak - Wikipedia). 1958ko paperean"Irudien eratzeko sistemak aztertzea", Johnsonek atalase enpirikoen berri eman zuen (lerro bikoteka xede batean) zeregin desberdinetarako beharrezkoa da (Johnsonen irizpideak - Wikipedia) (Johnsonen irizpideak - Wikipedia). Hori Johnsonen irizpide gisa ezagutzen zen. Sentsoreen diseinua iraultzen zuen ingeniari xede bat aurreikusteko, aitortu edo identifikatutako baldintzetan (aitortzen edo identifikatu ahal izateko)Johnsonen irizpideak - Wikipedia) (Johnsonen irizpideak - Wikipedia). Irizpide hauek erabiliz, iragarpen eredu ugari garatu ziren sentsoreen errendimendua operazio baldintza desberdinetan (Johnsonen irizpideak - Wikipedia) (Johnsonen irizpideak - Wikipedia).

Detekzioa, aitorpena eta identifikazioa (dri) zereginak

Johnsonen irizpideak Ikus-entzunezko hiru zeregin nagusiak definitzen ditu:

• Detekzioa: behatzaileak objektu bat presente dagoela jakinarazten du. (Maila honetan, "blob" edo eszenan aldaketa bat baino ez da ikus liteke.) Johnsonek aurkitu zuen detekzio hori1.0 ± 0,25 Line bikotexede baten bidez (Johnsonen irizpideak - Wikipedia).

• Aitorpena: behatzaileak objektu mota orokorra esan dezake (adibidez, pertsona bat ibilgailu batetik bereiztea). Horrek xehetasun gehiago behar ditu - jatorriz4.0 ± 0,8 Line bikote(Johnsonen irizpideak - Wikipedia).

• Identifikazioa: behatzaileak objektu espezifikoa (adibidez ibilgailu eredu jakin bat edo pertsona jakin bat) identifikatu dezake. Hau da zereginik gogorrena, beharrezkoa izatea6,4 ± 1,5 lerro bikote(Johnsonen irizpideak - Wikipedia).

(Johnson-ek ere "orientazio" urratsa eman zuen ~ 1,4 lerroko bikoteetan (Johnsonen irizpideak - Wikipedia), baina eztabaida modernoak askotan dri zereginetan oinarritzen dira.) Ingeniaritza termino praktikoetan, lerro bakarreko bikotea xede osoan bi irudi pixeli dagokio (Johnsonen irizpideak - Wikipedia). Irudi termikoko zehaztapen modernoetan, atalase hauek 1, 3 eta 6 ziklo biribildu ohi dira zeregina burutzeko% 50erako (Zer da Dri, eta zer da kalkulatzeko oinarritzat?).

(Free Man Silueta Vector Art - Deskargatu 17.246+ MAN Siluetaren ikonoak eta grafikoak - Pixabay)Irudia:Gizakia - itxurako xede bat behaketan. Urrutiko barrutian, helburuak silueta iluna (detekzio nahikoa) soilik sortzen du; Ebazpen gisa (edo gertutasuna) handitzen da, aurpegiko eta arropa funtzioak azaleratzen dira, aitorpena eta azken identifikazio osoa ahalbidetuz. Johnson-en irizpideak zenbat lerroko pare behar diren kuantifikatzen du etapa bakoitzean (Johnsonen irizpideak - Wikipedia) (Zer da Dri, eta zer da kalkulatzeko oinarritzat?).

Johnsonen irizpideak (bereizmenaren atalaseak)

Johnsonen jatorrizko irizpideak maiz laburbiltzen dira zeregin bakoitzaren% 50eko arrakasta tasa (Johnsonen irizpideak - Wikipedia):

• Detekzioa (objektuaren presentzia): ~ 1.0 lerro bikotea xedearekin (% 50 probabilitatea) (Johnsonen irizpideak - Wikipedia).

• Aitorpena (objektu klasea): ~ 4.0 lerroko bikoteak xedeari (Johnsonen irizpideak - Wikipedia).

• Identifikazioa (objektu espezifikoa): ~ 6.4 Line bikoteak xedeari (Johnsonen irizpideak - Wikipedia).

Balio horiek helburu altua onartzen dute - Atzeko planoaren kontrastea eta behatzaile aproposa. (Lerro bikote bakoitzak bi sentsore pixel berdintzen ditu, beraz, 1.0.0 lerro bikotea ≈ 2 pixel xede zabalera zeharkatzen du (Johnsonen irizpideak - Wikipedia).) Sistema askok 1 - 3 - 6 ziklo (lerro bikote) sinplifikatzen dituzte hautemateko - aitorpena - identifikazioa (hurrenez hurren)Zer da Dri, eta zer da kalkulatzeko oinarritzat?). Adibidez, NATOren gidaliburu batek gutxi gorabehera 1 ziklo erabiltzen ditu hautemateko, 3 aitortzeko eta 6 identifikatzeko (Zer da Dri, eta zer da kalkulatzeko oinarritzat?). (U.S. Armadaren eguneratzeak eskuratutako irizpideak 0,75, 1,5, 3 eta 6 ziklo ere erabiltzen ditu, detektatzeko, sailkatzeko, aitortzeko, identifikatzeko, hausnarketak egiteko (Johnson irizpideen historia eta bilakaera).)

Johnsonen irizpideak askotan probabilistikoki adierazten dira: emandakoNZikloaren gainean, zeregin bakoitza behar bezala burutzeko dagokion probabilitatea dago (normalean sigmoidea - antzekoa da,% 50arekin tabulatutako atalasetan). Hala ere, zeregina behar den ebazpenarekin erlazionatutako "arau" gisa erabiltzen da.

Oinarri matematikoa (bereizmena eta barrutia)

Xede baten zeharkako ziklo kopuruaren kopurua xedeen tamaina, barrutia, sentsorearen optika eta pixeleko tamaina dira. Pinhole edo lente meheen eredu sinplea (txikia - angelu gutxi gorabehera), aurkitzen da (Ibilgailu autonomoen oinarrizko irudien sistemaren azterketa):

nonnHelburuaren ziklo kopurua da,h_oxedearen tamaina (m) tamaina da,flentearen luzera fokala (unitate berberak pixeleko zelaia bezalakoak dira),pPixel zelaia (pixel zentroen arteko distantzia da), etaRhelburua da helbururako. Formula honek ondorio intuitiboak harrapatzen ditu: xede handiagoa (edo luzera fokal luzeagoa) handitzen dan, pixel handiagoa edo luzera handiagoa gutxitzen den bitarteann(Ibilgailu autonomoen oinarrizko irudien sistemaren azterketa). Baldin ba ...NZikloak behar dira (Johnsonen mahaitik) zeregin jakin baterako, detekzio-barrutia konpon daiteke

Adibidez, xede tamaina bikoiztuz edo foku luzera bikoiztu egiten da detekzio-tartea finkatzekoN(Ibilgailu autonomoen oinarrizko irudien sistemaren azterketa). Era berean, pixeleko zelaia erdibitu (hau da, sentsoreen bereizmen handiagoa) barrutia bikoizten du. Formula hauek kamera termikoko espezieak erabiltzen dituzte maiz, fitxa d / r / i estimatzeko baldintza ezin hobeak dira.

Detekzio-barruti eragiten duten faktoreak

Goiko barruti sinpleak kontraste eta baldintza garbiak ditu bere gain hartzen. Praktikan, faktore askok eragina dute detekzioa eta aitorpen-tartea:

• Xedearen tamaina eta kontrastea: helburu handiagoak (altuagoak edo zabalagoak) distantzia handiagoetan ikus daitezke; Era berean, infragorri kontraste handiagoa duen xede bat (adibidez, atzeko planoa baino freskoagoa da) errazago antzematen da. Kamera termikoetarako, hipotesi arrunta ~2 oC-ko tenperatura aldea da atzealdean hautemateko fidagarria izateko. Txikiagoa edo baxua - kontraste-helburuak ziklo gehiago behar dira (beraz, gertuko barrutiak).

• Sentsorearen ebazpena eta optika: adierazitako moduan, pixel finagoak (txikiagoak)p) eta luzera fokal luzeagoafHanditu barrutia. Era berean, sentsorearen modulazio transferentziaren funtzioa (MTF) eta kalitate optikoaren inguruko xehetasunak transferitzen dira. Johnsonen hitzetan, optiko hobeak (MTF handiagoa) modu eraginkorrean murrizten dira zeregin jakin baterako (Ibilgailu autonomoen oinarrizko irudien sistemaren azterketa).

• Baldintza atmosferikoak: Benetako atmosferak infragorriko seinaleak azaltzen ditu. Euri, lainoen edo hautsaren eraginak nabarmen murriztu daitezke. Eredu sinpleek garagardoaren legea erabiltzen dute (f_t = exp (- r / l_r)) transmisioa uhin-luzera kalkulatzeko (Johnson irizpideen historia eta bilakaera). Ikasketa enpirikoek lainoa eta eguraldi astunak detektatzeko probabilitatea murriztu dezakete, IR-n ereJohnson irizpideen historia eta bilakaera). IR termikoak argi ikusgarriak baino ur-lurrunarengandik gutxiago sufritu du, baina eguraldi kaltegarriak nabarmen laburtzen duJohnson irizpideen historia eta bilakaera) (Johnson irizpideen historia eta bilakaera).

• Atzeko planoaren trasteak: altua - traste-aurrekariak hautematea zailagoa da. Esperimentuek erakusten dute Johnson-en atalaseak ~ 0,5 ziklo bezain txikiak izan daitezkeela, baina "traste altuak" 2,5 ziklo baino gehiagoko eszenak% 50 detektatzeko (Johnson irizpideen historia eta bilakaera). Praktikan, atzeko plano kamuflatu edo ikusmen konplexuak maiz joateko kontrastea edo bereizmena behar du Johnsonen gutxieneko biluziaren gainetik.

• Seinalea - to - Zarataren erlazioa (SNR) eta sentsorearen zarata: detektagailu termikoek zarata (Netd) dute eta barruti dinamiko mugatua dute. Sinadura termiko ahul batek edo sentsore zaratatsuak modu eraginkorrean behar diren zikloak planteatzen ditu. Ikerketek azpimarratzen dute SNR baxuak lausotzen dituela: irudien kalitatea degradatzen du eta barruti eraginkorra murrizten du (Johnson irizpideen historia eta bilakaera).

Elkarrekin faktore horiek esan nahi dute Johnsonen irizpideak barruti idealizatuak ematen dituztela. Edozein kalkulu praktiko transmisio atmosferikoa, xede kontrastea, sentsore zarata eta abar sartu behar dira, adibidez, Leonardo Drs-ek adierazi du Johnson-en formulak "seinale asko" suposatzen duela (kontraste handia eta zarata baxua) eta aire garbia. Oro har, sorta errealista ekuazioak formula sinplea biderkatzen du ikusgarritasun edo transmisio termino baten bidez giroa kontatzeko.

Adibidez kalkuluak

Goiko formulak erabiliz, D / R / i estimatu daiteke kamera eta xede jakin baterako. Adibidez:

• Adibidea:2M pertsona altu (h_o= 2m) kamera termiko batek irudiaf= 50mm eta pixeleko zelaiap= 20μm (= 0,02mm). Johnson's 1 - Zikloaren atalasea hautemateko,

  $$R _ \ {\ 2 \, \ testua {mm} \ aldiz 50 \, \ test {mm}} {2 \ aldiz 0.02}, \ testua {mm} \ aldiz 1} \ \ Gutxi gorabehera 2500 \ \ testu {m}.$$

  Aitortzeko (≈3 zikloak) eta identifikazioa (≈6 zikloak), barrutiak ≈833m eta ≈417m dira hurrenez hurren ($ r \ propto1 / n $ $).

• Fabrikatzailearen adibidea:Leonardo Drs aplikazio oharrak giza xede bat (dimentsio kritikoa ~ 0,95m) eta 17 μm-ko pixelekin eta 16,75 mm-ko luzera duen kamera ematen du. 3 - Zikloaren aitorpen zereginetarako, 157m inguru% 50 detektatzeko aukera dute. (Zenbaki berdinekin, gure formulak $ r \ gutxi gorabehera (0,95 \ aldiz 16,75) / (2 \ Times0.017 \ Times3) \ gutxi gorabehera, adibidea betetzen dute.)

• Balio tipikoak:Baldintza idealetan (kontraste ona, aire garbia), Johnsonen araua - Of - Thumb-ek gizakia antzematea aurreikusten du kilometro gutxiren buruan. Adibidez, iturri bat aipatzen da ~ 2000m detekzioa, ~ 667M aitorpena eta ~ ~ 333 milioi identifikazioa 1,8 milioi pertsonako (Zer da Dri, eta zer da kalkulatzeko oinarritzat?).

Adibide hauek erakusten dute nola aplika daitekeen Johnsonen irizpideak aritmetika sinplearekin. Praktikako benetako barrutiak maiz txikiagoak dira aipatutako faktoreengatik.

Eska

Johnsonen irizpideak oso erabiliak dira irudi termiko sistemak diseinatzeko eta ebaluatzeko arlo askotan:

• Militarra eta defentsa: Gaueko sentsorearen zehaztapenak - Ikuspegi-esparruak, ikuspegi termikoak eta zaintza sarritan, D / R / i zerrendak Johnsonen irizpideetan oinarrituta (Johnsonen irizpideak - Wikipedia). Target Erosketa eta Aitorpena (lagun vs Foe) gauez oinarritzen da estimazio horietan. Eremu eskuliburu eta kontratazio dokumentu askok erreferentzia 1 - 3 - 6 araua - Of - thumb for Creams - Muntatutako IR ikusiak.

• Bilaketa eta erreskatea / segurtasuna: eskuko edo muntatutako kamera termiko muntatuak galdutako pertsonak aurkitzeko edo perimetro kontrolatzeko erabiltzen ziren, DRI metrikoak ere erabiltzen ditu. Adibidez, erreskate taldeek ahal duten kamera behar duteantzemangizakia 1 km-ra etaaitortu400 m-tan. Johnsonen irizpideak oinarrizko zehaztapenetarako oinarria eskaintzen du.

• Zaintza eta legea betearaztea: mugako patruilak, faunaren jarraipena eta intrusioak hautemateko sistemek irizpide hauek erabiltzen dituzte sentsore batek gauez pertsona edo ibilgailua nola jaso dezakeen aurreikusteko irizpide hauek. (Estandar batzuk Johnson zereginak formalizatzen dituzte; E.G. NATOk D, R, I irudien eskakizunetan sailkapenak erabiltzen ditu.)

Kasu bakoitzean, Johnsonen irizpideak sentsoreen parametroak (ebazpena, optika, pixeleko tamaina) itzultzen laguntzen du Errendimendu Intuitiboaren metrika batean (helburu tipikoa antzemateko edo identifikatzeko tartea).

Mugak eta egokitzapen modernoak

Erabilgarritasuna izan arren, Johnsonen irizpideak muga garrantzitsuak ditu. Eredu enpirikoa eta idealizatua da, benetakoak - Munduko efektuak:

• Baldintza sinplifikatuak: aurrekari uniformea, xede kontraste zabala eta putzu bat - behatzaile kalibratua da. Ez du trasteak edo kamuflajeak kontatzen. Praktikan, aurrekari konplexu baten aurkako helburu batek Johnsonen balio nominalak baino bereizmen handiagoa izan dezake (Johnson irizpideen historia eta bilakaera).

• Ingurumen-efektuak alde batera uzten ditu: jatorrizko irizpideak ez ditu eguraldi edo atmosferako attenea barne hartzen. Ikerketek azpimarratzen dute eredu sinple batek ez duela laino, euria eta kea efektuak erabat harrapatzen (Johnson irizpideen historia eta bilakaera) (Johnson irizpideen historia eta bilakaera). Sistema modernoek askotan biderkadura atmosferiko batek biderkatzen dituzte edo ikusgarritasun enpirikoko ereduak erabiltzen dituzte.

• Giza faktoreak: Johnson-en lanak behatzaile trebatu batzuk erabili zituen kontrolatutako baldintzetan; Behatzaileen prestakuntza, arreta, nekea eta abarren aldaketak baztertzen ditu.Johnson irizpideen historia eta bilakaera).

• Seinalea eta prozesamendua: ereduak irudia geometria (pixel eta optikoak) soilik mugatuta bezala tratatzen du. Ez du sentsore zarata (Netd), barruti dinamikoa edo irudiak prozesatzeko hobekuntzak barne hartzen ditu. Ontziko zorroztatze edo bideo algoritmoek bereizmen eraginkorra hobetu dezakete, esan nahi du benetako kamerak askotan Johnsonen mugak biluzik gainditzen ditu.

• Probabilitatearen ikuspegia: irizpideak% 50 probabilitateetarako definitzen dira. Ez dute deskribatzen errendimendua nola hobetzen den bereizmen gehiagorekin atalasetik haratago, ezta faltsua - alarma-tasak edo roc kurbak.

Hutsune horiengatik, sorta modernoen errendimendu ereduak Johnsonen planteamendua zabaltzen du. Adibidez, AEBetako armadaren eskuraketa metodologiak zikloaren baldintzak (0,75 zikloetarako detekziorako, etab.) Doitzen ditu proba zabalagoetan oinarrituta (Johnson irizpideen historia eta bilakaera). Analisi tresna askok MTF, SNR eta atmosferiko ereduak modu esplizituan integratzen dituzte. Batzuek garagardo lambertaren attenea (j - film / t - METak)Johnson irizpideen historia eta bilakaera)) edo traste neurriak. Beste batzuek atalase gogorrak ordezkatzen dituzte detekzio estatistikoko teoriarekin (E.G. hartzailearen funtzionamendu-kurbak erabiliz). Hala ere, Johnsonen irizpideak fundazio kontzeptua eta lehen azkarra izaten jarraitzen du - Irudi termikoaren gida.

Laburbilduz, Johnsonen irizpideak infragorri sentsore baten bereizmen espaziala xede bat ikusteko zeregin praktikoetara lotzen du. "Line bikoteak xedeari buruz" detekzioa, aitortza eta identifikazioa adieraziz, ingeniariek modu erraz bat eskaintzen diete kamera jakin batek baldintza ezin hobean nola egin dezakeen.Johnsonen irizpideak - Wikipedia) (Ibilgailu autonomoen oinarrizko irudien sistemaren azterketa). Diseinu zehatz batean munduko faktoreak izan behar diren bitartean, Johnsonen irizpideak oraindik kameraren zehaztapen termikoen eta errendimenduaren kalkuluen azpimarratzen du (Johnsonen irizpideak - Wikipedia) (Johnson irizpideen historia eta bilakaera).

Iturriak: funtsezko definizioak eta balioak Johnsonen jatorrizko lanarenak dira (Johnsonen irizpideak - Wikipedia) eta literaturaren laburpenak (Johnsonen irizpideak - Wikipedia) (Zer da Dri, eta zer da kalkulatzeko oinarritzat?). Detekzio-barrutien kalkuluak Jarraitu irudien analisian (lentearen formulak)Ibilgailu autonomoen oinarrizko irudien sistemaren azterketa). Ingurumen eta trastalen efektuak jarraitzean dokumentatuta daudeJohnson irizpideen historia eta bilakaera) (Johnson irizpideen historia eta bilakaera). Adibide praktikoak eta hipotesiak fabrikatzaile eta txosten teknikoetatik datoz (Zer da Dri, eta zer da kalkulatzeko oinarritzat?).