Kritè Johnson pou deteksyon tèmik ak rekonesans

Istorik background: Nan fen ane 1950 yo, John W. Johnson nan Lame Ameriken an te fè eksperyans pyonye ak lannwit - Vizyon imaj intensifiers pou quantifier konbyen detay imaj ki nesesè pou divès kalite travay vizyèl (Kritè Johnson - Wikipedia). Nan papye 1958 li "Analiz de imaj fòme sistèm", Johnson rapòte limit anpirik (nan pè liy sou yon sib) obligatwa pou travay diferan (Kritè Johnson - Wikipedia) (Kritè Johnson - Wikipedia). Sa a te vin rekonèt kòm Kritè Johnson la. Li revolusyone konsepsyon Capteur pa pèmèt enjenyè yo predi ki jan lwen yon sib ta ka wè, rekonèt, oswa idantifye nan bay kondisyon (Kritè Johnson - Wikipedia) (Kritè Johnson - Wikipedia). Sèvi ak kritè sa yo, anpil modèl prediksyon yo te pita devlope nan pousantaj pèfòmans Capteur nan diferan kondisyon operasyonèl (Kritè Johnson - Wikipedia) (Kritè Johnson - Wikipedia).

Deteksyon, rekonesans, ak idantifikasyon (DRI) travay

Kritè Johnson la defini twa prensipal Travay vizyèl:

• Deteksyon: Obsèvatè a tou senpleman remake ke yon objè ki prezan. (Nan nivo sa a, yon sèl ta ka sèlman wè yon "pate" oswa chanjman nan sèn nan.) Johnson te jwenn ke deteksyon yo mande sou 1.0 ± 0.25 pè liy atravè yon sib (Kritè Johnson - Wikipedia).

• Rekonesans: Obsèvatè a ka di kalite jeneral objè a (pa egzanp, distenge yon moun ki sòti nan yon machin). Sa mande plis detay - orijinal sou 4.0 ± 0.8 pè liy (Kritè Johnson - Wikipedia).

• Idantifikasyon: Obsèvatè a ka idantifye objè espesifik la (eg, yon modèl machin patikilye oswa yon moun espesifik). Sa a se travay ki pi difisil, ki egzije sou 6.4 ± 1.5 pè liy (Kritè Johnson - Wikipedia).

(Johnson tou te note yon entèmedyè "oryantasyon" etap nan ~ 1.4 pè liy (Kritè Johnson - Wikipedia), men diskisyon modèn souvan konsantre sou travay yo DRI.) Nan tèm jeni pratik, yon sèl pè liy koresponn ak sou de piksèl imaj atravè sib la (Kritè Johnson - Wikipedia). Nan modèn espesifikasyon D 'tèmik, papòt sa yo yo souvan awondi 1, 3, ak 6 sik pou 50% pwobabilite pou fè travay la (Ki sa ki DRI, e ki sa li baze sou pou kalkil?).

(Gratis moun silwèt vektè atizay - Download 17,246+ Man Silhouette Icons & Graphics - Pixabay) Figi: Yon moun ki gen fòm sib anba obsèvasyon. A byen lwen ranje, sib la sèlman pwodui yon silwèt nwa (ase pou deteksyon); Kòm rezolisyon (oswa pwoksimite) ogmante, vizaj ak rad karakteristik pwezante, pèmèt rekonesans ak finalman idantifikasyon plen. Kritè Johnson la quantifies konbyen pè liy detay yo bezwen nan chak etap (Kritè Johnson - Wikipedia) (Ki sa ki DRI, e ki sa li baze sou pou kalkil?).

Kritè Johnson (Limit Rezolisyon)

Kritè orijinal Johnson yo souvan rezime jan sa a pou yon pousantaj siksè 50% nan chak travay (Kritè Johnson - Wikipedia):

• Deteksyon (prezans objè): ~ 1.0 liy pè sou sib (50% pwobabilite) (Kritè Johnson - Wikipedia).

• Rekonesans (klas objè): ~ 4.0 liy pè sou sib (Kritè Johnson - Wikipedia).

• Idantifikasyon (objè espesifik): ~ 6.4 pè liy sou sib (Kritè Johnson - Wikipedia).

Valè sa yo asime segondè sib - kontras background ak yon obsèvatè ideyal. (Chak pè liy egal de piksèl Capteur, kidonk eg, 1.0 liy pè ≈ 2 piksèl atravè lajè a sib (Kritè Johnson - Wikipedia).) Anpil sistèm site senplifye "DRI" nimewo nan 1 - 3 - 6 sik (pè liy) pou deteksyon - rekonesans - idantifikasyon, respektivman (Ki sa ki DRI, e ki sa li baze sou pou kalkil?). Pou egzanp, yon gid OTAN itilize apeprè 1 sik pou deteksyon, 3 pou rekonesans, ak 6 pou idantifikasyon (Ki sa ki DRI, e ki sa li baze sou pou kalkil?). (Lame Ameriken an mete ajou Akeri Kritè menm itilize 0.75, 1.5, 3, ak 6 sik pou detekte, klasifye, rekonèt, idantifye, reflete travay rafine (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson).)

Kritè Johnson la souvan eksprime probabilistically: Bay N Sik sou sib, gen yon pwobabilite korespondan nan kòrèkteman fè chak travay (anjeneral sigmoid - tankou, ak 50% nan papòt yo tabulated). Sepandan, li se pi souvan itilize kòm yon "règ nan gwo pous" ki gen rapò rezolisyon obligatwa nan travay la.

Baz matematik (rezolisyon ak ranje)

A Kantite sik rezolab Atravè yon sib depann sou gwosè sib la, ranje, optik Capteur, ak gwosè pixel. Pou yon modèl senp oswa modèl lantiy mens (ti - apwoksimasyon ang), yon sèl jwenn (Fondamantal analiz sistèm D 'pou machin otonòm):

kikote n se kantite sik sou sib la, h_o se gwosè karakteristik sib la (M), f se lantiy longè fokal la (menm inite tankou pixel anplasman), p se anplasman an pixel (distans ant sant pixel), ak R se ranje a nan sib la. Fòmil sa a kaptire efè entwisyon: yon pi gwo sib (oswa pi long longè fokal) ogmante n, pandan y ap yon pixel pi gwo oswa pi long ranje diminye n (Fondamantal analiz sistèm D 'pou machin otonòm). Si N Sik yo gen obligasyon (ki soti nan tablo Johnson la) pou yon travay sèten, la ranje deteksyon ka rezoud kòm

Pou egzanp, double gwosè a sib oswa longè a fokal double ranje a deteksyon pou yon fiks N (Fondamantal analiz sistèm D 'pou machin otonòm). Menm jan an tou, halving anplasman an pixel (sa vle di pi wo rezolisyon Capteur) double ranje a. Fòmil sa yo souvan itilize pa kamera tèmik spec - fèy papye yo estime d/r/mwen chenn nan kondisyon ideyal.

Faktè ki afekte ranje deteksyon

Fòmil la ranje senp pi wo a sipoze kontras pafè ak kondisyon klè. Nan pratik, anpil faktè enfliyanse deteksyon ak ranje rekonesans:

• Gwosè sib ak kontras: Pi gwo (pi wo oswa pi laj) objektif yo vizib nan pi gwo distans; Menm jan tou, yon sib ki gen pi wo kontras enfrawouj (eg, cho vs pi fre pase background) se pi fasil yo detekte. Pou kamera tèmik, yon sipozisyon komen se yon ～2 ° C diferans tanperati ki soti nan background pou deteksyon serye. Ki pi piti oswa ba - objektif kontras mande pou plis sik (konsa pi pre chenn).

• Rezolisyon Capteur & optik: Kòm endike, piksèl sibtilite (pi piti p) ak pi long longè fokal f ogmante ranje. Epitou, fonksyon transfè modulasyon Capteur a (MTF) ak bon jan kalite a optik afekte ki jan byen detay transfere. Nan mo Johnson lan, pi bon optik (pi wo MTF) efektivman diminye sik yo mande yo pou yon travay bay (Fondamantal analiz sistèm D 'pou machin otonòm).

• Kondisyon atmosferik: Atmosfè reyèl diminye siyal enfrawouj. Efè lapli, bwouya, oswa pousyè ka sevè diminye ranje. Modèl senp itilize lwa byè a (f_t = exp (- r/l_r)) Pou kalkile transmisyon nan longèdonn (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson). Etid anpirik montre bwouya ak move tan ka byen wo pi ba pwobabilite deteksyon, menm nan IR (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson). IR tèmik soufri mwens soti nan vapè dlo pase limyè vizib, men move tan negatif toujou diminye ranje siyifikativman (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson) (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson).

• Dezord background: Yon segondè - background dezord fè deteksyon pi rèd. Eksperyans yo montre ke nan "Low dezord" sèn papòt Johnson a ka tankou ti kòm ~ 0.5 sik pou deteksyon, men nan "segondè dezord" sèn sou 2.5 sik ka nesesè pou 50% deteksyon (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson). Nan pratik, yon background kamouflay oswa vizyèlman konplèks souvan mande pou kontras sib oswa rezolisyon byen pi wo a minimòm fè Johnson la.

• Siyal - a - rapò bri (SNR) ak Capteur bri: Detektè tèmik gen bri (NETD) ak limite ranje dinamik. Yon siyati fèb tèmik oswa bri segondè Capteur efektivman ogmante sik ki nesesè yo. Etid mete aksan sou ki ba SNR aji tankou flou: li degrad bon jan kalite imaj ak diminye ranje efikas (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson).

Ansanm, faktè sa yo vle di ke kritè Johnson bay chenn idealize. Nenpòt kalkil pratik dwe gen ladan transmisyon atmosferik, kontras sib, bri Capteur, elatriye Pou egzanp, Leonardo DRS nòt ki fòmil Johnson a asime "anpil nan siyal" (bon kontras ak bri ki ba) ak lè klè. An jeneral, yon ekwasyon ranje reyalis miltipliye fòmil la senp pa yon vizibilite oswa tèm transmisyon kont pou atmosfè.

Egzanp Kalkil

Sèvi ak fòmil ki anwo yo, yon moun ka estime D/R/mwen chenn pou yon kamera bay ak sib. Pou egzanp:

• Egzanp: Yon moun ki gen 2m (h_o = 2m) imaje pa yon kamera tèmik ak f = 50mm ak pixel anplasman p = 20μm (= 0.02mm). Sèvi ak Johnson's 1 - Limit sik pou deteksyon,

  $$R _ {rm det} = frac {2, tèks {m} fwa 50, tèks {mm}} {2 fwa 0.02, tèks {mm} fwa 1} apeprè 2500 tèks {m}.$$

  Pou rekonesans (≈3 sik) ak idantifikasyon (≈6 sik), chenn yo vin ≈833m ak ≈417m respektivman (depi $ R Propto1/N $).

• Egzanp manifakti: Yon nòt aplikasyon Leonardo DRS bay yon sib imen (dimansyon kritik ~ 0.95m) ak yon kamera ak 17μm piksèl ak 16.75mm longè fokal. Pou travay la rekonesans 3 - sik, yo kalkile yon seri deteksyon 50% nan sou 157m. (Avèk menm nimewo yo, fòmil nou an bay $ R approx (0.95 fwa 16.75)/(2 Times0.017 Times3) approx157 $ M, matche egzanp yo.)

• Valè tipik: Nan kondisyon ideyal (bon kontras, lè klè), règ Johnson - nan - gwo pous predi deteksyon nan yon moun soti nan sou lòd la nan yon kilomèt kèk. Pou egzanp, yon sèl sous site ~ 2000m deteksyon, ~ 667m rekonesans, ak ~ 333m idantifikasyon pou yon moun 1.8m (Ki sa ki DRI, e ki sa li baze sou pou kalkil?).

Egzanp sa yo montre ki jan kritè Johnson a ka dirèkteman aplike ak aritmetik senp. Chenn aktyèl nan pratik yo souvan pi ba akòz faktè sa yo mansyone pi wo a.

Aplikasyon

Kritè Johnson la lajman itilize nan konsepsyon ak evalye sistèm tèmik D ' atravè anpil jaden:

• Militè ak defans: Espesifikasyon Capteur pou lannwit - domèn vizyon, aklè tèmik, ak siveyans souvan lis d/r/mwen chenn ki baze sou kritè Johnson a (Kritè Johnson - Wikipedia). Sib akizisyon ak rekonesans (zanmi vs lènmi) nan mitan lannwit konte sou estimasyon sa yo. Anpil manyèl jaden ak dokiman akizisyon referans a 1 - 3 - 6 règ - nan - gwo pous pou zam - monte aklè IR.

• Rechèch ak sekou / sekirite: Pòtatif oswa monte kamera tèmik itilize yo jwenn moun ki pèdi, oswa kontwole perimèt, tou itilize DRI mesures. Pou egzanp, ekip sekou ka mande pou yon kamera ki kapab dekouvri yon moun nan 1km ak rekonèt nan 400m. Kritè Johnson lan bay yon debaz pou espesifikasyon sa yo.

• Siveyans ak lapolis: Patwouy fwontyè, siveyans bèt sovaj, ak sistèm deteksyon entrizyon itilize kritè sa yo predi ki jan lwen yon Capteur ka ranmase yon moun oswa machin nan mitan lannwit. (Kèk estanda formalize travay Johnson yo; eg, NATO NATO itilize D, R, mwen klasifikasyon nan kondisyon D '.)

Nan chak ka, kritè Johnson la ede tradui paramèt Capteur (rezolisyon, optik, gwosè pixel) nan yon metrik pèfòmans entwisyon (ranje yo detekte oswa idantifye yon sib tipik).

Limit ak adaptasyon modèn

Malgre itilite li yo, kritè Johnson la gen enpòtan limit. Li se yon anpirik, modèl idealize ki omete anpil reyèl - Efè Mondyal:

• Kondisyon senplifye: Li sipoze yon background inifòm, kontras sib ase, ak yon obsèvatè byen - kalibre. Li pa kont pou dezord oswa kamouflaj. Nan pratik, yon sib kont yon background konplèks ka mande pou plis rezolisyon pase valè nominal Johnson la (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson).

• Inyore efè anviwònman: Kritè orijinal yo pa enkli move tan oswa atmosferik atenuasyon. Etid mete aksan sou sa Pa gen modèl senp Fully kaptire bwouya, lapli, ak efè lafimen (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson) (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson). Sistèm modèn souvan miltipliye pa yon tèm transmisyon atmosferik oswa itilize modèl vizibilite anpirik.

• Faktè imen: Travay Johnson te itilize kèk obsèvatè ki resevwa fòmasyon nan kondisyon kontwole yo; Li inyore varyasyon nan fòmasyon obsèvatè, atansyon, fatig, elatriye kapab genyen diferans enpòtan ant moun ki nan pwobabilite deteksyon aktyèl (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson).

• Siyal ak pwosesis: Modèl la trete imaj la kòm si limite sèlman pa jeyometri (piksèl ak optik). Li pa enkòpore bri Capteur (NETD), ranje dinamik, oswa amelyorasyon pwosesis imaj. Nenpòt ki bor file oswa algoritm videyo ka amelyore rezolisyon efikas, sa vle di kamera reyèl souvan pèfòme limit yo fè Johnson.

• Pwobabilite konsantre: Kritè yo defini pou ~ 50% pwobabilite. Yo pa dekri kijan pèfòmans amelyore ak plis rezolisyon pi lwen pase papòt, ni yo pran fo - pousantaj alam oswa koub ROC.

Paske nan twou vid sa yo, modèl pèfòmans modèn ranje pwolonje apwòch Johnson la. Pou egzanp, Lame Ameriken an Akeri Metodoloji ajiste kondisyon yo sik (0.75 sik pou deteksyon, elatriye) ki baze sou plis tès vaste (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson). Anpil zouti analiz kounye a entegre MTF, SNR ak modèl atmosferik klèman. Gen kèk ki gen ladan atenuasyon byè -byè (tankou nan J - fim/T - te rankontre modèl (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson)) oswa mesures dezord. Gen lòt ki ranplase papòt difisil ak teyori deteksyon estatistik (eg, lè l sèvi avèk reseptè fonksyònman koub karakteristik). Sepandan, kritè Johnson la rete yon konsèp fondamantal ak yon rapid premye - Gid lòd nan seri tèmik D '.

An rezime, Kritè Johnson la lyen rezolisyon an espasyal nan yon Capteur enfrawouj nan travay yo pratik nan wè yon sib. Pa eksprime deteksyon, rekonesans, ak idantifikasyon an tèm de "pè liy sou sib," li bay enjenyè yon fason senp yo kalkile ki jan lwen yon kamera bay ka fè chak travay nan kondisyon ideyal (Kritè Johnson - Wikipedia) (Fondamantal analiz sistèm D 'pou machin otonòm). Pandan ke youn dwe kont pou reyèlKritè Johnson - Wikipedia) (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson).

Sous: Definisyon kle yo ak valè yo soti nan travay orijinal Johnson lan (Kritè Johnson - Wikipedia) ak rezime nan literati a (Kritè Johnson - Wikipedia) (Ki sa ki DRI, e ki sa li baze sou pou kalkil?). Kalkil ranje deteksyon swiv fòmil yo lantiy mens nan analiz D '(Fondamantal analiz sistèm D 'pou machin otonòm). Efè anviwònman ak dezord yo dokimante nan swiv - Up etid (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson) (Istwa ak Evolisyon nan kritè yo Johnson). Egzanp pratik ak sipozisyon soti nan manifaktirè yo ak rapò teknik (Ki sa ki DRI, e ki sa li baze sou pou kalkil?).