Johnson's kritearia foar thermyske ?fbyldingsdeteksje en erkenning

Histoaryske eftergr?n: Yn 'e lette jierren 1950 fierde John W. Johnson fan' e U.S.-leger eksperiminten mei nacht - Vision-?fbylding yntensyften om te kwantifisearjen hoefolle ?fbyldingsdetail nedich is foar ferskate fisuele taken (Johnson's kritearia - Wikipedia. Yn syn 1958 papier "Analyse fan ?fbylding foarme systemen", Johnson rapporteare empiryske drompels (yn rigelpearen op in doel) fereaske foar ferskate taken (Johnson's kritearia - Wikipedia) (Johnson's kritearia - Wikipedia. Dit waard bekend as Johnson's kritearia. It revolutioneare sensor?ntwerp troch it tastean fan yngenieurs om te foarsizzen hoe fier fuort is in doel koe wurde sjoen, erkend, of identifisearre wurde, identifisearre ?nder j?n betingsten (Johnson's kritearia - Wikipedia) (Johnson's kritearia - Wikipedia. Mei help fan dizze kritearia waarden in protte foarsizzende modellen letter ?ntwikkele om sensorprestaasje te beoardieljen ?nder ferskate operasjonele omstannichheden (Johnson's kritearia - Wikipedia) (Johnson's kritearia - Wikipedia).

Deteksje, erkenning, en identifikaasje (Dri) Taken

De kritearia fan Johnson definieart trije primêr VISANUAL TASKS:

• Deteksje: De waarnimmer merkt gewoan dat in objekt oanwêzich is. (Op dit nivo, kin men allinich in "blob" sjen of feroarje yn 'e sêne.) Johnson f?n dat detection nedich is 1.0 ± 0,25 rigelparren oer in doel (Johnson's kritearia - Wikipedia).

• Erkenning: De waarnimmer kin it algemiene soarte objekt fertelle (bygelyks, ?nderskiede fan in persoan út in auto). Dit fereasket mear detail - oarspronklik oer 4,0 ± 0,8 Line pearen (Johnson's kritearia - Wikipedia).

• Identifikaasje: De waarnimmer kin it spesifike objekt identifisearje (bgl. In bepaalde auto-model as in spesifike persoan). Dit is de hurdste taak, fereasket oer 6.4 ± 1,5 line pearen (Johnson's kritearia - Wikipedia).

(Johnson merkte ek in tuskentiidske "ori?ntaasje" Stap by ~ 1,4 line pearen (Johnson's kritearia - Wikipedia), mar moderne besprekken fokusje faaks op 'e DRI-taken.) Yn' e praktyske technyk betingsten komt ien rigelpaar oerien mei twa ?fbyldingsspixels oer it doel (Johnson's kritearia - Wikipedia. Yn moderne thermyske imagingspesifikaasjes wurde dizze drompels faak r?n 1, 3, en 6 syklusen Foar 50% kans op it útfieren fan 'e taak (Wat is Dri, en wêr is it basearre op foar berekkening?).

(Fergese man Silhouette Vector Art - Download 17.246+ Man Silhouette-ikoanen en Graphics - Pixabay) Stal: In minsklik - foarme doelwyt ?nder observaasje. By fier berik, it doel produseart allinich in tsjustere silhouet (gen?ch foar deteksje); As resolúsje (as tichtby nimt ta, nimt gesichts- en kleanfunksjes út, ynskeakelje, ynskeakelje erkenning en úteinlik folsleine identifikaasje. Johnson's kritearia kwantifiseart hoefolle line-pearen fan details nedich binne by elke etappe (Johnson's kritearia - Wikipedia) (Wat is Dri, en wêr is it basearre op foar berekkening?).

Johnson's kritearia (resolúsje drompels)

De orizjinele kritearia fan Johnson wurdt faak gearfette as folget foar in 50% súksespersintaazje fan elke taak (Johnson's kritearia - Wikipedia):

• Deteksje (oanwêzigens foar objekt): ~ 1.0 Line-pear op doel (50% kans) (Johnson's kritearia - Wikipedia).

• Erkenning (Klasse fan objekt): ~ 4,0 line pearen op doel (Johnson's kritearia - Wikipedia).

• Identifikaasje (spesifyk objekt): ~ 6.4 Line pearen op doel (Johnson's kritearia - Wikipedia).

Dizze wearden oannimme Hege doel - Eftergr?nkontrast en in ideale waarnimmer. (Elk line-pear is gelyk oan twa sensorpixels, dus bgl. 1.0-line-pear ≈ 2 piksels oer de doelbreedte (Johnson's kritearia - Wikipedia).) MAAN SYSTEMS SIPS SIMPIFIKE "DRI" NUMBERS FAN 1 - 3 - 6 CYCLES (LINE PAARS) FOAR DEMENTING - ENEENDING - IDENTIFICE, respektivelik (Wat is Dri, en wêr is it basearre op foar berekkening?. Bygelyks in NATO-RUGELID br?kt sawat 1 syklus 1 syklus foar deteksje, 3 foar erkenning, en 6 foar identifikaasje (Wat is Dri, en wêr is it basearre op foar berekkening?. (De Amerikaanske leger is bywurke Oantuge Kritearia br?ke sels 0,75, 1,5, 1,5, 3, en 6 syklusen om te detektearjen, klassifisearje, erkenne, identifisearje, identifisearje, identifisearje, identifisearje, wjerspegelje, reflektearje (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia.)

Johnson's kritearia wurdt faaks probabilistysk útdrukt: j?n N Cycles op doel, d'r is in oerienkommende kans op korrekt elke taak út te fieren (meastentiids Sigmoid - Lykas, mei 50% by de tabuleare drompels). It wurdt lykwols meast br?kt as in "regel fan thumb" relatearre fereaske fereaske resolúsje nei de taak.

Wiskundige basis (resolúsje en berik)

De Oantal resolvable syklusen Oer in doel hinget ?f fan 'e grutte fan it doel, berik, sensor-optyk, en pixelgrutte. Foar in ienfaldige pinhole as tinne lensmodel (lyts - hoeke-approximaasje), ien fynt (F?nsume ferbyldingsysteem analyse foar autonome auto's):

wêr n is it oantal syklusen op it doel, H_O Is de karakteristike grutte fan it doel (m), f is de lens fokale lingte (deselde ienheden as pixel fjild), p is de pixel-toanhichte (?fstan tusken pixel sintra), en R is it berik foar it doel. Dizze formule opnommen yntu?tive effekten: in grutter doel (as langere fokale lingte) nimt ta n, wylst in gruttere pixel as langer berik nimt n (F?nsume ferbyldingsysteem analyse foar autonome auto's. As N CYCLES binne fereaske (fan it tafel fan Johnson) foar in bepaalde taak, de Deteksjes Range kin wurde oplost as

Bygelyks, ferd?belje de doelgrutte as de fokale lingte ferd?belet it detectie-berik foar in fêst N (F?nsume ferbyldingsysteem analyse foar autonome auto's. Likemin, de piksel pitch halce (I.E. Hegere sensor-resolúsje) ferd?bet it berik. Dizze formules wurde faak br?kt troch thermyske kamera-spec - Sheets om d / r / i farieart te skatten.

Faktoaren dy't ynfloed hawwe op detectieberik

De hjirboppe ienfaldige berik fan 'e ienfaldige berik oannimt perfekte kontrast en wiskje betingsten. Yn 'e praktyk beynfloedzje in soad faktoaren deteksje en erkenningberik:

• Doel grutte en kontrast: Grutter (heger as breder) doelen binne sichtber by gruttere ?fstannen; Likemin is in doel mei hegere ynfraread kontrast (bgl. Hotter vs koeler dan eftergr?n) is makliker te detektearjen. Foar Thermyske kamera's is in mienskiplik oanname is in mienskiplik assosjear foar in ~2 ° C temperatuerferskil fan eftergr?n foar betroubere deteksje. Lytse as leech - Kontrast-doelen fereaskje mear syklusen (dus tichterby ranen).

• SENSOR Resolution & Optics: Lykas oanj?n, finer piksels (lytser p) en langere fokale lingte f Fergrutsje berik. Ek, de Modulation-funksje fan 'e Sensor (MTF) en de optyske kwaliteit hat ynfloed op wat goed detail wurdt oerdroegen. Yn 'e wurden fan Johnson, bettere Optics (heger MTF) ferminderje effektyf de fereaske syklusen foar in bepaalde taak (F?nsume ferbyldingsysteem analyse foar autonome auto's).

• Atmosfearyske betingsten: Echte Atmosfearen fergoede ynfrareare sinjalen. Effekten fan rein, mist, as stof kin skerp ferminderje berik. Ienfaldige modellen br?ke it wet fan bier (f_t = exp (- r / l_r)) Om oerdracht te berekkenjen by golflingte (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia. Empiryske stúdzjes foar mist en swier waar kinne drastysk ferdrandigend ferlinging kans, sels yn ir (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia. Thermale ir lijt minder fan wetterdamp dan sichtber ljocht, mar negatyf waar KORTSJES RJOCHT Signifikant (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia) (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia).

• Eftergr?n rommel: In hege - Clutter Eftergr?n makket deteksjehalder fan deteksje. Eksperiminten litte sjen dat yn 'e sênes fan' e lege clockes fan Johnson sa lyts binne as ~ 0,5 CYCLES, mar yn '"Great" CASCLES MEI FOARTE MEI FOAR 50% KASJES MEI FOAR 50% (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia. Yn 'e praktyk fereasket in kamouflêze as visueel komplekse eftergr?n faaks doelkrêft of resolúsje, goed boppe it bleate minimum fan Johnson.

• Sinjaal - Nei - Noise Ratio (SNR) en Sensor-l?d: Thermyske detectors hawwe l?d (netd) en beheind dynamyk berik. In swakke thermyske hantekening as hege sensor-l?d ferheffend effektyf de nedige syklusen ferheget. Stúdzjes beklamje dat lege snr hannelet as blur: it degradeart ?fbyldingskwaliteit en fermindert effektyf berik (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia).

Tegearre betsjutte dizze faktoaren dy't Johnson's kritearia fan Johnson idealisearre berik jouwe. Elke praktyske berekkening moat atmosfearyske oerdracht omfetsje, doelgroep, doel, Sensor-l?d omfetsje bygelyks de Formulas fan Jeannardo-Notes "In soad kontrast" (goed kontrast en lege loft. Yn 't algemien fermannichfaldigje in realistyske berikfergeliking dy't de ienfaldige formule fermannichfaldiget troch in sichtberens- of oerdrachtstermyn te krijen om te ferantwurdzjen foar sfear.

Foarbyldberjochten

Mei de boppesteande formules br?ke, kin men D / R / i rane skatte foar in bepaalde kamera en doel. Bygelyks:

• Foarbyld: In 2m hege persoan (H_O = 2m) foarsteld troch in thermyske kamera mei f = 50mm en pixel toanhichte p = 20μm (= 0,02mm). Mei help fan Johnson's 1 - Cycle-drompel foar deteksje,

  $$R_{\rm det} = \frac{2\,\text{m} \times 50\,\text{mm}}{2 \times 0.02\,\text{mm} \times 1} \approx 2500\ \text{m}.$$

  Foar erkenning (≈3 CYCLES) en identifikaasje (≈6 CYCLES), wurde de Ranges respektivelik ≈733m en ≈417m respektivelik ≈717m (s?nt $ r \ Propto1 / N $)

• Makker Foarm: In leonardo drs applikaasje-notysje jout in minsklik doel (krityske dimensje ~ 0,95m) en in kamera mei 17μm piksels en 16,75mm-fokale lingte. Foar de 3 - Rykrescricing-taak, berekkenje se in 50% deteksjeberik fan sawat 157 miljoen. (Mei deselde getallen leveret ús formule $ r \ sawat (0,95 \ \ tiden 16.75) / (2 \ times0.017 \ times3) \ sawat15 $ m, oerienkomme mei har foarbyld.)

• Typyske wearden: Yn ideale omstannichheden (goede kontrast, heldere loft), de regel fan Johnson - fan - To-proef datse opspoarstan fan in minske út 'e folchoarder fan in pear kilometer. Bygelyks ien boarne cites ~ 2000m deteksje, ~ 666m erkenning, en ~ 333m identifikaasje foar in 1.8 miljoen persoan (Wat is Dri, en wêr is it basearre op foar berekkening?).

Dizze foarbylden litte sjen hoe't Johnson's kritearia direkt kin wurde tapast mei ienfaldige aritmetyk. Eigentlike berik yn 'e praktyk binne faak leger fanwege de hjirboppe neamde faktoaren.

Oanfregaasjes

Johnson's kritearia wurdt breed br?kt yn ?ntwerp en evaluearje termyske ?fbyldingssystemen oer in protte fjilden:

• Militêr en definsje: Sensorspesifikaasjes foar nacht - Fisy-scopes, termyske sights, en tafal, en surveilen dy't faak list d / r / i farieare op basis fan Johnson's kritearia (Johnson's kritearia - Wikipedia. Doel oanwinst en erkenning (freon vs Foe) nachts fertrouwe op dizze skattingen. In protte fjildlieding fan fjildliedingen en oankeapdokuminten referinsje de 1 - 3 - 6 regel - Fan - Tomme foar wapen - Monteard ir sights.

• Sykje en rêding / befeiliging: Handheld as monteare thermyske kamera's dy't br?kt wurde om ferlern persoanen te finen, of monitor perimeter br?ke ek Dri Metrics. Bygelyks, rêdingsteams kinne in kamera fereaskje dat kin oantoane in minske by 1km en weromkenne by 400m. De kritearia fan Johnson biedt in basisline foar sokke spesifikaasjes.

• Tafersjoch en wet hanthavenjen: Border Patrol, Wildlife Monitoring, en ynbraakdeteksje-systemen br?ke dizze kritearia om te foarsizzen hoe fier fuort in sensor in persoan as auto nachts kin ophelje. (Guon noarmen formalisearje de Johnson TASKS; F.. Pato br?kt D, R, I-klassifikaasjes yn ferbyldingseasken.)

Yn elk gefal helpt Johnson's kritearia Sensor-parameters oer te oersetten (resolúsje, optyk, pixelgrutte) yn in yntu?tyf prestaasjesmet (berik om in typysk doel te detektearjen of te identifisearjen).

Beheining en moderne oanpassingen

Nettsjinsteande it nuttichheid hat Johnson's kritearia wichtich beheinings. It is in empirysk, idealisearre model dat in protte echte - wrede effekten ?fmakket:

• Ferienfaldige betingsten: It giet derfan oannimt in unifoarme eftergr?n, ample doelstellings, en in boarne - kalibreare waarnimmer. It ferantwurdet net foar rommel of kamouflage. Yn 'e praktyk kin in doel tsjin in komplekse eftergr?n mear resolúsje fereaskje dan de nominale wearden fan Johnson (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia).

• Negeart miljeu-effekten: De orizjinele kritearia omfetsje gjin waar of atmosfearyske oandwaning. Stúdzjes beklamje dat gjin ienfaldich model FOLLE KINSTELLEN MAIN, RAIN, EN GROEKE EFFENS (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia) (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia. Moderne systemen fermannichfaldigje faaks troch in atmosfearyske oerdrachtperioade of br?k empiryske sichtmodellen.

• Human Factors: It wurk fan Johnson br?kte in pear oplate waarnimmers ?nder kontroleare omstannichheden; It negeart fariaasjes yn waarnimmer omlieding, oandacht, wurgens, ensfh. D'r kin wichtige ferskillen wêze tusken persoanen yn werklike deteksje kans (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia).

• Sinjaal en ferwurkjen: It model behannelet de ?fbylding as allinich beheind troch geometry (piksels en optyk). It omfettet gjin sensorgelok (NETD), dynamysk berik, as ?fbyldingsferwurking ferbetteringen. Elke oan board skerp as fideo-algoritms kinne effektive resolúsje ferbetterje, betsjutting echte kamera's faaks oerbleaune de bleate Johnson-limiten.

• Wierskynlik fokus: De kritearia wurde definieare foar ~ 50% kans. Se beskriuwe net hoe't prestaasjes ferbettert mei mear resolúsje b?ten drompel, en dat se falske net falle - Alarm tariven as ROC-kurven.

Fanwegen dizze gatten, wreidzje moderne berik fan 'e oanfraach fan moderne berik dy't Johnson's oanpak ?fr?n. Bygelyks, de Amerikaanske leger Oantuge Metodology oanpast de fytseasken (0,75 fytsen foar deteksje, ensfh.) Basearre op mear wiidweidiger testen (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia. In protte analyse-ark yntegrearje no MTF, SNR en Atmosferyske modellen eksplisyt. Guon omfetsje bier-lambert ANDENUSE (lykas yn J - Movie/T - moete Modellen (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia)) as rommel metriken. Oaren ferfange hurde drompels mei statistyske deteksje teory (bgl. Mei help fan ?ntfanger dy't karakteristike kurven br?ke). Dochs bliuwt fan 'e kritearia fan Johnson in fakturasjonele konsept en in rappe earste - Bestelgids foar termyske imaging berik.

Yn gearfetting, De kritearia fan Johnson links de romtlike resolúsje fan in ynfraread sensor nei de praktyske taken fan it sjen fan in doel. Troch deteksje út te drukken, erkenning, en identifikaasje yn termen fan "line-pearen op doelstelling," biedt it yngenieurs in rjochte manier om te berekkenjen hoe fier in bepaalde kamera elke taak ?nderfiere ?nder ideale omstannichheden kinne útfiere ?nder ideale omstannichhedenJohnson's kritearia - Wikipedia) (F?nsume ferbyldingsysteem analyse foar autonome auto's. Wylst men moat ferantwurdzje foar echte - Wraldfaktoaren yn elk detaillearre ?ntwerp ?nderpannen, ?nder de kritearia fan Johnson seach de measte thermyske kamera-spesifikaasjes en op 'e prestaasjes skattingen (Johnson's kritearia - Wikipedia) (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia).

Boarnen: Kaai definysjes en wearden binne fan it orizjinele wurk fan Johnson (Johnson's kritearia - Wikipedia) en gearfettingen yn 'e literatuer (Johnson's kritearia - Wikipedia) (Wat is Dri, en wêr is it basearre op foar berekkening?. Berekkeningen fan detection folgje de tinne - Lens formules folgje yn imaging analyse (F?nsume ferbyldingsysteem analyse foar autonome auto's. Miljeu- en rommel-effekten wurde dokuminteare yn follow - UP-stúdzjes (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia) (Skiednis en Evolúsje fan 'e Johnson-kritearia. Praktyske foarbylden en oannames komme út fabrikanten en technyske rapporten (Wat is Dri, en wêr is it basearre op foar berekkening?).