CN104966310B - 一种迷彩伪装效果评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种迷彩伪装效果评价方法，它包括以下步骤：制作人形的不同姿态轮廓的迷彩素材照片；制作各类不同的背景素材照片；将迷彩素材照片随机插入到背景素材照片中预置的4～8个搜索位置之一，制成待评价照片；选取观察者，并使得每一位观察者熟悉实验过程；使每一观察者在规定的时间内判断待评价照片中的人形的不同姿态轮廓是何种姿态，并将判断结果反馈给计算机，计算机分别计算观察者对每一种待评价迷彩在不同背景环境中判断正确率平均值和反应时间平均值，当某种待评价迷彩在某种背景环境中的判断正确率低，反应时间平均值长，则该种待评价迷彩在该种环境背景中的伪装效果好；反之则伪装效果差。本发明不但操作简单、成本低、适用背景广，而且既能有效提高实验结果准确性，又能有效增加实验结果的全面性。

Description

一种迷彩伪装效果评价方法

技术领域

本发明涉及一种伪装效果评价方法，特别是涉及一种迷彩伪装效果评价方法。

背景技术

现代武器装备的快速发展，导致了“发现即被摧毁”。迷彩伪装作为全世界各国军队的通用作战伪装，其伪装效果，直接关系到作战人员的战场生存能力。可见光侦察是现代战场上单兵侦察最基本、最常用的手段。评价迷彩在可见光侦察手段下的伪装效果，是迷彩服设计和评估的主要依据之一。

目前，迷彩伪装效果评价方法主要有实地测试和实验室测试两大类。国家军用标准《GJB 452.3-1988伪装服光学伪装性能及其检验方法伪装服发现概率试验方法》规定了实地测试的迷彩服伪装效果检验方法。该方法具有一定的准确性，但是存在如下缺点：一是场景是特定的，而实际使用中，迷彩服需要在各种不同特定背景下提供伪装；二是需要众多的受试者，配合人员众多，实验一次的成本较高，不适合在设计阶段对迷彩服进行筛选评价；三是该方法为野外测试，容易受到外界光照、能见度、天气状态等的影响而导致误差。

实验室测试的迷彩服伪装效果评价方法可以分为两类。一类是利用计算机程序，提取迷彩伪装与背景的明度、纹理、几何特性等图像相关性参数，并根据不同的算法建立评价模型，通过计算和比较迷彩伪装与背景的相似度、特征波形等，对迷彩伪装效果进行评价；另一类是从人类视觉特性或心理学特性出发，建立图像评估模型，评价迷彩伪装与背景的差异。这些评价方法大多具有以下缺点：一是采用计算机算法对迷彩伪装和背景的特性进行模拟和评估，缺少观察人员通过视觉系统的观察和主观评价，这和战场上人眼是观察主体的伪装效果评价存在显著不同；二是不同研究者采用的算法、选取的图像相关性参数不同，不同参数的权重不同，对结果评价影响较大；三是研究者一般比较的是迷彩伪装和特定背景的部分图像相关性参数，缺少全局性的比较。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种迷彩伪装效果评价方法，不但操作简单、成本低，而且既能够有效提高评价结果准确性，又能够有效增加评价结果的全面性。

为实现上述技术目的，本发明采取以下技术方案：一种迷彩伪装效果评价方法，其包括以下步骤：(1)将每一种待评价的迷彩分别制成人形的不同姿态轮廓的素材照片，人形的不同姿态包括人形站姿和人形蹲姿；(2)分别拍摄或者从已有照片中选取具有典型环境特征的不同种类的背景照片，不同种类的背景照片包括林地背景、荒漠背景和城市背景的照片，并在每张背景照片中选定用于放置人形的不同姿态轮廓的搜索位置，通过图像处理软件将每张背景照片制成具有4～8个搜索位置的背景素材照片；(3)将步骤(1)制成的每一种待评价迷彩的人形的不同姿态轮廓的素材照片通过图像处理软件分别随机插入到步骤(2)制成的背景素材照片的某一搜索位置当中，其中，每一种类背景照片所制成的每一姿态的待评价照片的数量在40张以上；(4)选取40～100名视力大于1.0、色觉、知觉正常的18～30周岁成年观察者，并通过设定的练习实验使得每一位观察者熟悉实验的操作过程，练习实验由6张～15张练习实验照片组成，所选用的迷彩素材和背景素材均与待评价照片中的迷彩以及背景素材不同；(5)待评价照片按照随机排列的顺序出现在计算机屏幕上，使得每一观察者在规定的时间内判断待评价照片中的人形的不同姿态轮廓是何种姿态，并将判断结果反馈给计算机内的评价系统，评价系统分别计算观察者对每一种待评价迷彩在不同背景环境中判断的正确率平均值和反应时间平均值，当某一种待评价迷彩在某种背景环境中的判断正确率低，反应时间平均值长，说明该种待评价迷彩在该种环境背景中的伪装效果好；反之，则伪装效果差。

所述步骤(1)的具体实现方式为：自然光照射充足时，先以相同的拍摄距离和拍摄参数分别拍摄每一种待评价迷彩面料和待拍摄人员的站姿以及蹲姿的照片，再通过图像处理软件分别提取出人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓，并通过图像处理软件分别将每一种待评价迷彩面料照片与人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓照片进行合成，得到合成有每一种待评价迷彩的人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的素材照片。

所述步骤(1)的具体实现方式为：自然光照射充足时，分别拍摄待拍摄人员穿每一种待评价迷彩服的站姿和蹲姿照片，并通过图像处理软件剪裁得到每一种待评价迷彩的人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的素材照片。

所述步骤(3)人形的不同姿态轮廓的素材照片被背景素材照片中的背景物体遮挡的面积比例不超过人形的不同姿态轮廓素材照片整体面积的三分之一；迷彩素材照片大小和背景素材照片大小与实际比例相同，迷彩素材照片的像素和亮度和背景素材照片的像素和亮度相同。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过图像处理软件制作多种迷彩素材与多种背景素材合成的待评价照片，使观察者通过计算机进行评价实验，不但操作简单、成本低，而且既有效提高了评价结果准确性，又有效增加了评价结果的全面性。2、本发明由于制作人形站姿和人形蹲姿的迷彩素材与实际情况接近程度较好，观察者通过判断人形轮廓的姿势，能更加准确有效地反映迷彩伪装的效果。3、本发明在进行评价实验之前设置练习实验，使观察人员经过练习实验后能够很好地熟悉实验操作，进一步有效提高了评价实验结果的准确性。本发明操作简单、成本低、可靠性好、评价全面，可以广泛应用于迷彩伪装效果的评价中。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明的迷彩伪装效果评价方法，其包括以下步骤：

1、将每一种待评价的迷彩分别制成人形的不同姿态轮廓的素材照片，具体可以通过两种方式实现：

第一种方式：自然光照射充足时，先以相同的拍摄距离和拍摄参数分别拍摄每一种待评价迷彩面料和待拍摄人员的站姿以及蹲姿的照片，再通过图像处理软件分别提取出人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓，并通过图像处理软件分别将每一种待评价迷彩面料照片与人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓照片进行合成，得到合成有每一种待评价迷彩的人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的素材照片；本方式在具体实施时为使得评价结果更加准确，有如下要求：

(1)采用较高分辨率的数码照相机分别拍摄表面无明显褶皱的每一种待评价的迷彩面料的照片，其中，拍摄距离在1m～3m范围内，以能拍摄迷彩的一个完整花型为准，且照相机与迷彩面料垂直，拍摄照片不能有反光；

(2)待拍摄人员的身高需在170cm～190cm之间，在拍摄每张照片时，均需要待拍摄人员双手置于身前，背对镜头；需实地测量迷彩一个完整花型的长度和宽度以及待拍摄人员的形体轮廓参数，如肩宽和身高，并按照实地测量的待拍摄人员的形体轮廓参数，利用图像处理软件裁剪相同尺寸的迷彩面料贴在待拍摄人员的人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓上，即保证迷彩面料照片上的图案斑块的面积和待拍摄人员站姿或蹲姿照片的人形轮廓的比例与实际相同；

第二种方式：自然光照射充足时，分别拍摄待拍摄人员穿每一种待评价迷彩服的站姿和蹲姿照片，并通过图像处理软件剪裁得到每一种待评价迷彩的人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的素材照片；本方式在具体实施时为使得评价结果更加准确，有如下要求：

采用较高分辨率的数码照相机以相同的拍摄距离和拍摄参数分别拍摄表面无明显褶皱的同一待拍摄人员分别穿每一种待评价迷彩服的站姿和蹲姿照片，其中，为了避免未着装部位在照片上出现，需使待拍摄人员背对相机，将头低至胸前，双手置于身前；

2、分别拍摄或者从已有照片中选取具有典型环境特征的不同种类的背景照片，不同种类的背景照片包括林地背景、荒漠背景和城市背景的照片，并在每张背景照片中选定用于放置人形的不同姿态轮廓的搜索位置，通过图像处理软件将每张背景照片制成具有4～8个搜索位置的背景素材照片；本步骤在具体实施时为使得评价结果更加准确，有如下要求：

(1)自然光照射充足时，需采用较高分辨率的数码照相机，以相同的拍摄参数，并使得相机镜头与水平面夹角在-30°～30°之间，中远距离分别拍摄具有典型环境特征的10张以上的背景照片，其中，背景照片不能有反光；

(2)所有搜索位置应位于背景素材照片中部，且保证每一搜索位置周围应有典型的背景物体；

3、将步骤1制成的每一种待评价迷彩的人形的不同姿态轮廓的素材照片通过图像处理软件分别随机插入到步骤2制成的背景素材照片的某一搜索位置当中，其中，每一种类背景照片所制成的每一姿态的待评价照片的数量在40张以上，最终制成300张～1800张的待评价照片；本步骤在具体实施时为使得评价结果更加准确，有如下要求：

需保证人形的不同姿态的素材照片被背景素材照片中的背景物体遮挡的面积比例不超过人形的不同姿态的素材照片整体面积的三分之一；需在保证迷彩素材照片大小和背景照片大小符合实际比例前提下，通过图像处理软件将背景素材和迷彩素材的像素和亮度调整为相同值；

4、选取40～100名视力大于1.0、色觉、知觉正常的18～30周岁成年观察者，并通过设定的练习实验使得每一位观察者熟悉实验的操作过程，练习实验由6张～15张练习实验照片组成，所选用的迷彩素材和背景素材均与待评价照片中的迷彩以及背景素材不同；

5、待评价照片按照随机排列的顺序出现在计算机屏幕上，使得每一观察者在规定的时间内判断待评价照片中的人形的不同姿态轮廓是何种姿态，并将判断结果反馈给计算机内的评价系统，评价系统分别计算观察者对每一种待评价迷彩在不同背景环境中判断的正确率平均值和反应时间平均值，根据视觉注意机制和视觉知觉，当某一种待评价迷彩在某种背景环境中的判断正确率低，反应时间平均值长，说明该种待评价迷彩在该种环境背景中的伪装效果好；反之，则伪装效果差；其中，判断正确率为判断正确人数与观察者人数的比值，反应时间为观察者从看到待评价照片到做出判断所用的时间；本步骤在具体实施时为使得评价结果更加准确，有如下要求：

计算机屏幕为17吋至19吋的CRT屏幕，色彩显示正常，分辨率1024×768，刷新频率85Hz～120Hz；观察者与屏幕平视，距离50cm～60cm，在规定的时间内判断人形的不同姿态轮廓是何种姿态，并通过键盘或鼠标按键反馈给计算机评价系统；每张待评价照片的判断时限均相同，若超出判断时限，则评价系统判断为错误；实验过程中应根据待评价照片的数量安排几次短时间休息，实验过程中观察者之间不得进行交流。

在一个优选的实施例中，图像处理软件可以采用photoshop。

下面结合具体实施例对本发明的迷彩服伪装效果评价方法进行详细说明：

实施例1

1、自然光照射充足时，采用佳能60D相机分别拍摄15种迷彩面料和待拍摄人员的人形站姿以及蹲姿的照片，拍摄距离为1.5m，相机镜头与迷彩面料垂直，标准镜头，不变焦，照片无反光；迷彩面料A1～A6为林地类型迷彩，A7～A9为多地形迷彩，A10～A15为荒漠类型迷彩；通过photoshop剪裁出人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓照片，并与每一种迷彩面料合成后制成人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的素材照片；

2、采用佳能60D相机中远距离、标准镜头、不变焦矩、分别实地拍摄30张林地背景照片和30张荒漠背景照片，并在每张背景照片中选定用于放置人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的搜索位置，通过图像软件将每张背景照片制成具有4个搜索位置的背景素材照片；

3、通过photoshop分别调整人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓素材照片的尺寸、像素和亮度后，随机插入到背景素材照片的某一搜索位置中制成900张待评价照片，其中，人形站姿轮廓的待评价照片和人形蹲姿轮廓的待评价照片各450张；

4、选取40名18岁～27岁的视力大于1.0，色觉、知觉正常的观察者,其中，男观察者和女观察者各20名，并通过设定的练习实验使得每一位观察者熟悉实验的操作过程，练习实验由12张练习实验照片组成，练习实验照片以黑色剪影作为迷彩素材，以雪地环境作为背景；

5、评价实验分成3个部分，每部分300张测试照片，每两个部分间休息2分钟，待评价照片按照随机排列的顺序出现在计算机屏幕上，观察者与屏幕平视，距离50cm～60cm，在5s的时间内判断待评价照片中的人形轮廓是人形站姿轮廓还是人形蹲姿轮廓，并将判断结果反馈给计算机内的评价系统，评价系统对判断结果数据进行处理计算，得到每一背景环境中的判断正确率平均值和反应时间平均值：

表1实施例1评价结果

表2实施例1判断正确率总体平均值与反应时间总体平均值

结论：林地迷彩在林地背景下判断正确率总体平均值最低，反应时间总体平均值最长；多地形迷彩在荒漠背景和林地背景下的判断正确率总体平均值均居中、在林地背景和荒漠背景下的反应时间总体平均值也基本居中；荒漠迷彩在荒漠背景下判断正确率总体平均值最低，反应时间总体平均值最长。

实施例2

1、自然光照射充足时，采用佳能60D相机分别拍摄待拍摄人员分别穿14种迷彩服的站姿和蹲姿照片，待拍摄人员背对镜头，头部低垂，双手置于身前，拍摄距离5m，待拍摄人员位于平地，相机镜头水平，标准镜头，不变焦，照片无反光；迷彩服B1～B6为林地类型迷彩，B7～B8为多地形迷彩，B9～B14为荒漠类型迷彩；通过photoshop剪裁出人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的素材照片；

2、采用佳能60D相机中远距离、标准镜头、不变焦矩、分别实地拍摄40张城市背景照片、40张林地背景照片和40张荒漠背景照片，并在每张背景照片中选定用于放置人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的搜索位置，通过图像软件将每张背景照片制成具有6个搜索位置的背景素材照片；

3、通过photoshop分别调整人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓素材照片的尺寸、像素和亮度后，随机插入到背景素材照片中的某一搜索位置中制成1680张待评价照片，其中，人形站姿轮廓的待评价照片和人形蹲姿轮廓的待评价照片各650张；

4、选取80名18岁～27岁的视力大于1.0，色觉、知觉正常的男性观察者，并通过设定的练习实验使得每一位观察者熟悉实验的操作过程，练习实验由10张练习实验照片组成，练习实验照片以黑色剪影作为迷彩素材，以雪地环境作为背景；

5、评价实验分成6个部分，每部分280张测试照片，每两个部分间休息2分钟，待评价照片按照随机排列的顺序出现在计算机屏幕上，观察者与屏幕平视，距离50cm～60cm，在1.5s的时间内判断待评价照片中的人形轮廓是人形站姿轮廓还是人形蹲姿轮廓，并将判断结果反馈给计算机内的评价系统，评价系统件对判断结果数据进行处理计算，得到每一背景环境中的判断正确率平均值和反应时间平均值：

表3实施例2评价结果

表4实施例2判断正确率总体平均值与反应时间总体平均值

结论：林地迷彩在林地背景下判断正确率总体平均值最低，反应时间总体平均值最长；多地形迷彩在荒漠背景和林地背景下的判断正确率总体平均值均居中、且正确率和林地迷彩在林地的正确率差值更小，在林地背景和荒漠背景下的反应时间总体平均值也基本居中、且和林地迷彩在林地背景的反应时间差值更小；荒漠迷彩在荒漠背景下判断正确率总体平均值最低，反应时总体平均值最长；多地形迷彩在城市背景下的判断正确率总体平均值最低，反应时间总体平均值居中。

实施例3

1、自然光照射充足时，采用佳能60D相机分别拍摄待拍摄人员分别穿10种迷彩服后的站姿和蹲姿照片，待拍摄人员背对镜头，头部低垂，双手置于身前，拍摄距离10m，待拍摄人员位于平地，相机镜头水平，标准镜头，不变焦，照片无反光；迷彩服C1～C4为林地类型迷彩，C5～C6为多地形迷彩，C7～C10为荒漠类型迷彩；通过photoshop剪裁出人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的素材照片；

2、采用佳能60D相机中远距离、标准镜头、不变焦矩、分别实地拍摄50张林地背景照片和50张荒漠背景照片，并在每张背景照片中选定放置人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的搜索位置，通过图像软件将每张背景照片制成具有5个搜索位置的背景素材照片；

3、通过photoshop分别调整人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓素材照片的尺寸、像素和亮度后，随机插入到背景素材照片的某一搜索位置中制成1000张待评价照片，其中，人形站姿轮廓的待评价照片和人形蹲姿轮廓的待评价照片各500张；

4、选取100名18岁～27岁的视力大于1.0，色觉、知觉正常的男性观察者，并通过设定的练习实验使得每一位观察者熟悉实验的操作过程，练习实验由10张练习实验照片组成，练习实验照片以黑色剪影作为迷彩素材，以雪地环境作为背景；

5、评价实验分成5个部分，每部分200张测试照片，每两个部分间休息2分钟，待评价照片按照随机排列的顺序出现在计算机屏幕上，观察者与屏幕平视，距离50cm～60cm，在2.5s的时间内判断待评价照片中的人形轮廓是人形站姿轮廓还是人形蹲姿轮廓，并将判断结果反馈给计算机内的评价系统，评价系统对判断结果数据进行处理计算，得到每一背景环境中的判断正确率平均值和反应时间平均值；

6、在林地和荒漠实地背景下对迷彩服的伪装效果进行实地实验，实地实验按照《GJB 452.3-1988伪装服光学伪装性能及其检验方法伪装服发现概率试验方法》规定的方法进行，观察者人数10人，林地类型和荒漠类型各选择6个观察点；

表6实施例3评价结果

表7实施例3判断正确率总体平均值与反应时间总体平均值

比较实施例3实验结果，本发明所得迷彩伪装效果好坏的顺序与实地观察实验迷彩服发现概率的高低顺序相同，与实际情况也相符。

结论：林地迷彩在林地背景下判断正确率总体平均值最低，反应时总体平均值最长；多地形迷彩在荒漠背景和林地背景下的判断正确率总体平均值均居中，在林地背景和荒漠背景下的反应时间总体平均值也基本居中；荒漠迷彩在荒漠背景下判断正确率总体平均值最低，反应时总体平均值最长。

上述实施例仅用于说明本发明，其中各方法的实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种迷彩伪装效果评价方法，其包括以下步骤：

(1)将每一种待评价的迷彩分别制成人形的不同姿态轮廓的素材照片，人形的不同姿态包括人形站姿和人形蹲姿；

(2)分别拍摄或者从已有照片中选取具有典型环境特征的不同种类的背景照片，不同种类的背景照片包括林地背景、荒漠背景和城市背景的照片，并在每张背景照片中选定用于放置人形的不同姿态轮廓的搜索位置，通过图像处理软件将每张背景照片制成具有4～8个搜索位置的背景素材照片；

(3)将步骤(1)制成的每一种待评价迷彩的人形的不同姿态轮廓的素材照片通过图像处理软件分别随机插入到步骤(2)制成的背景素材照片的某一搜索位置当中，其中，每一种类背景照片所制成的每一姿态的待评价照片的数量在40张以上；

(4)选取40～100名视力大于1.0、色觉、知觉正常的18～30周岁成年观察者，并通过设定的练习实验使得每一位观察者熟悉实验的操作过程，练习实验由6张～15张练习实验照片组成，所选用的迷彩素材和背景素材均与待评价照片中的迷彩以及背景素材不同；

(5)待评价照片按照随机排列的顺序出现在计算机屏幕上，使得每一观察者在规定的时间内判断待评价照片中的人形的不同姿态轮廓是何种姿态，并将判断结果反馈给计算机内的评价系统，评价系统分别计算观察者对每一种待评价迷彩在不同背景环境中判断的正确率平均值和反应时间平均值，当某一种待评价迷彩在某种背景环境中的判断正确率低，反应时间平均值长，说明该种待评价迷彩在该种环境背景中的伪装效果好；反之，则伪装效果差。

2.如权利要求1所述一种迷彩伪装效果评价方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体实现方式为：

自然光照射充足时，先以相同的拍摄距离和拍摄参数分别拍摄每一种待评价迷彩面料和待拍摄人员的站姿以及蹲姿的照片，再通过图像处理软件分别提取出人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓，并通过图像处理软件分别将每一种待评价迷彩面料照片与人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓照片进行合成，得到合成有每一种待评价迷彩的人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的素材照片。

3.如权利要求1所述一种迷彩伪装效果评价方法，其特征在于：所述步骤(1)的具体实现方式为：

自然光照射充足时，分别拍摄待拍摄人员穿每一种待评价迷彩服的站姿和蹲姿照片，并通过图像处理软件剪裁得到每一种待评价迷彩的人形站姿轮廓和人形蹲姿轮廓的素材照片。

4.如权利要求2所述一种迷彩伪装效果评价方法，其特征在于：所述步骤(3)人形的不同姿态轮廓的素材照片被背景素材照片中的背景物体遮挡的面积比例不超过人形的不同姿态轮廓素材照片整体面积的三分之一；迷彩素材照片大小和背景素材照片大小与实际比例相同，迷彩素材照片的像素和背景素材照片的像素相同，且迷彩素材照片的亮度和背景素材照片的亮度也相同。