基于图像处理的伪装效果分析.doc

1、 本科生毕业论文(设计)基于图像处理的伪装效果分析院系名称姓 名学号专业指导教师 年4月15摘 要 而随着科技的进步，对伪装技术的要求也越来越高，特别是迷彩伪装技术，她已经成为一种对抗军事侦察和军事武器攻击的常用方法。迷彩伪装的目的，就是利用染料、涂料等改变和遮蔽目标的图案及颜色，尽量减小目标和背景在特征上的对比度，从而有效的降低其被侦察设备或者观察者发现的概率。迷彩伪装的基础和首要环节就是迷彩设计，在迷彩的设计中，要设计出具有良好伪装效果的迷彩图案，不仅要在迷彩图案的颜色上与实际背景相似，更要体现出背景的纹理特征，也就是在迷彩图案的颜色、形状及分布上都要与军事目标的背景协调一致。关键词：伪装

2、；数字图像特征；边缘特征；颜色相似度；背景特征31Abstract The effect of camouflage can only be played through the correct design of camouflage.In recent years, with the satellite and high-altitude aircraft technology, satellites and reconnaissance aircraft in the military field has been widely used, so the demands of camou

3、flage technology is becoming highers and higher. Especially, camouflage disguise has become the common means which is always used to fight against military reconnaissance and weapons attack systems. The purpose of camouflage is to change the color and shelter of other objectives by using paints and

4、dyes ,and to minimize the characteristics contrast between the target and background ,so that the probability of its surveillance equipment has been reduced. Camouflage design is the foundation and the first link in the technology of design in camouflage aspect . The camouflage not only in color is

5、similar with the background ,but also reflects the shape of the backgrounds characteristics. Namely, the color ,shape, size and distribution of the camouflage should be of coherence with the background.Key Words:Camouflage design; edge detection; military objectives; patch; main color目录1 引言12 伪装研究及内

6、容12.1 图像处理技术在伪装迷彩设计中的应用12.2主要研究内容13 对伪装效果的度量23.1 颜色相似度的度量23.2 纹理相似度的度量24 迷彩设计方法的确定25 算法设计3 5.1 金字塔算法3 5.2 CANNY彩色图象边缘提取算法36 实验结果及比较3 6.1 边缘检测3 6.2 仿真3 6.3 迷彩图案检测3 6.45总结3参考文献8致谢9 1引言 伪装的含义是假装，是用以欺骗别人产生的假象，使其他人无法正确的识别目标的真面目，隐真示假，为欺骗或迷惑对方所采取的各种隐蔽措施；是军队战斗保障的一项重要内容，伪装的基本原理是减小目标与背景在可见光、红外、微波等电磁波波段的散射或辐射特

7、性上的差别，以隐蔽真实面目或降低目标的可探测特性，模拟或扩大目标与背景的这些差别，以构成假目标欺骗对方。伪装分类：一是按军事伪装的运用范围分类，可分为战略伪装、战役伪装、战术伪装；二是按伪装所对付的侦察器材分类，可以分为反雷达侦察伪装、反可见光及红外侦察伪装、反声测伪装。伪装的技术措施主要包括：天然伪装、迷彩伪装、植物伪装、人工遮障伪装、烟幕伪装、假目标伪装、灯火及音响伪装。 伪装的主要作用就是尽可能使目标与背景特性相一致，伪装效果评估就是测量目标与背景、或目标与目标之间识别特征的一致性。对于确定的目标和背景，伪装效果的评估结果应该具有唯一性和可重复性，传统的伪装效果评估主要采用发现概率的因素

8、多，测量和计算困难，误差大；由于该项指标不仅反映伪装作用，还同时受到换进、大气和观察者等其他因素影响，因此，与常规意义上的伪装效果间不存在一一对应关系，对伪装装备研究的指导意义不够明确。伪装效果的评估方法不可能是普适的或是万能的，因此，有必要针对不同的应用背景来开发对应的评估方法。 而随着科技的进步，对伪装技术的要求也越来越高，特别是迷彩伪装技术，她已经成为一种对抗军事侦察和军事武器攻击的常用方法。迷彩伪装的目的，就是利用染料、涂料等改变和遮蔽目标的图案及颜色，尽量减小目标和背景在特征上的对比度，从而有效的降低其被侦察设备或者观察者发现的概率。迷彩伪装的基础和首要环节就是迷彩设计，在迷彩的设计

9、中，要设计出具有良好伪装效果的迷彩图案，不仅要在迷彩图案的颜色上与实际背景相似，更要体现出背景的纹理特征，也就是在迷彩图案的颜色、形状及分布上都要与军事目标的背景协调一致。相对海空背景，典型地面背景的杂波干扰较强，因此，陆军武器装备面临的侦察威胁主要是光学、红外及雷达等波段的成像侦察。不同波段的成像原理有很大的区别，但从数学角度上，成像侦察中目标探测的基本原理是相似的，都是从二维数字矩阵中提取识别目标的特征信息。因此，目标图像特征的提取和分析对伪装效果评估具有重要具有指导意义。 本文正是根据这一需要，提出了一种基于图像处理的伪装迷彩图案生成方法。与传统的手工设计方法相比，本文的设计方法能够使生

10、成的迷彩图案和背景想协调，从而使迷彩伪装的效果更佳。首先，对军事目标的背景图案进行预处理，接着对预处理后的图像采用金字塔图像分割的方法进行分割；其次，对处理过的图像进行彩色Canny边缘检测，得到迷彩图案的版块形状；再次，采用颜色直方图量化的方法得到迷彩图案的主色；最后，根据设计出的迷彩版斑块的形状和迷彩图案的颜色，运用一些外部工具如Photoshop，设计出最终的迷彩图案。实验表明，采用本文方法设计出的迷彩图案，能够较好的与目标背景的周围环境相融合，达到良好的伪装效果。2内容及研究 目前设计方法有两种。一种是传统设计的方法，另一种则是现代的设计方法。传统设计方法，就是有经验的工作人员使用手工

11、绘制的方法设计出迷彩图案。但是通过这种方法设计出来的迷彩伪装图案的人工痕迹非常明显，并且伪装图案会在很长时间内都不会出现很大的变化，这对一些经常需要活动的物体来说是一个巨大的隐患，因为无法使伪装图案完美适合各种复杂背景。更严重的问题是此种设计方法主观性太强，无法客观正确的认识此设计方法设计的伪装效果局限性。随着计算机技术的飞速发展，借助计算机技术来进行迷彩伪装的设计已经成为一种必然趋势。所谓现代的迷彩设计方法，就是运用计算机来进行迷彩的设计和研究，计算机的介入在伪装迷彩的设计上有无可取代的优势。首先，在效率上，计算机介入的方法比传统的设计方法速度要快，这样就使迷彩设计变得相对简单；其次，计算机

12、技术在迷彩设计中能够客观的从背景图像出发，从而避免了传统设计方法中过于主观的缺点，这样伪装迷彩设计的质量就会在根本上得到改变，这在要求精确度非常高的军事领域是非常关键的；最后，计算机的介入让伪装效果在虚拟环境中显现，从而缩小了伪装迷彩的风险。2.1图像处理技术在伪装迷彩设计中的应用近几年来，图像处理技术在军事工程方面也得到非常广泛的应用。在红外图像边缘处理中引入图像处理技术，其中主要是针对红外自动目标识别提出了相关的边缘提取方法，这种方法的主要目的是提取出红外图像中要识别目标的外部周围边缘的详细信息，其中不包括目标外围轮廓以内的细节信息。实验结果显示，文中所提出的算法能够准确地提取红外图像中目

13、标奋斗边缘信息，而且还能够满足红外目标自动识别的实际需求。本文将根据图像处理技术应用于变小迷彩的设计中，根据变形迷彩伪装技术的相关理论知识，结合人类视觉原理，运用数学工具和数字图像处理技术等相关基础理论知识，提供一种有效的、并且可行的变形迷彩伪装技术的设计方案。文献通过运用小波特征系数的方法来计算纹理相似度，从而对军事伪装效果进行评价。实验数据表明，实验小波纹理相似度的方式，科技量化的对迷彩伪装的有效度进行反映，这样得到的伪装效果分析评价的准确性更高。 2.2主要研究内容 本文的主要研究内容包括：首先，利用图像分割中边缘检测技术对背景图像进行边缘特征提取，以其作为迷彩伪装图案版块形状设计的参考

14、；其次，提取背景图像中的主要代表色，用来确定迷彩图案颜色的设计方案；最后结合背景纹理生成与背景相协调的迷彩图案，并对所生成的迷彩图案进行修改检测。即本文的主要分三大部分：背景边缘特征提取、背景主色提取、迷彩图案的生成和伪装效果监测，具体说明如下：背景边缘特征提取：分为两部分，首先，对背景图像进行预处理，以便于提高图像识别的速度和识别的准确率；其次，采用图像分割中的边缘检测方法，将背景图像进行边缘特征提取，得到背景图像的背景斑块图，并且把背景斑块图与迷彩斑块的要求进行毕竟，把最终得到的背景斑块图案作为迷彩斑块形状。 背景主色提取：主要是对背景图像的颜色进行分析，从而得到背景的主要代表颜色，并将得

15、到的背景主要颜色和迷彩军标中轨道的迷彩的标准颜色进行毕竟，从而确定迷彩图案设计中迷彩的颜色。迷彩图案生成和伪装效果监测：在该部分中，首先根据从背景图像分析中得到的迷彩图案版块形状和迷彩图案颜色设计迷彩图案；其次对生成的迷彩图案进行伪装效果检测。3对伪装效果的度量3.1 颜色相似度的度量 表征颜色信息需要选择恰当的色彩空间模型，HSI模型反映颜色的色调（H）、饱和度（S）和亮度（I）三种特征，与人的视觉特性比较接近，更能体现出颜色和亮度的差异，采用HSI模型，背景颜色的分布特征可由基于HSI模型的颜色直方图得到，即统计各种颜色在颜色直方图中出现的频数。为减少运算量，根据人眼的视觉特性将HSI空间的颜色进行量化，归类到较少数目的颜色区间内。文中把HSI空间的值域h、s、i分别按照12、5、5个区间进行量化，量化后的色调、饱和度和亮度值分别为H、S、I。量化完成后，将HSI空间分成L=300个颜色区间，将3个颜色分量H、S、I合成一个特征量Q，即 Q = QsQiH + QiS + I