Il-Kriterji ta 'Johnson g?al Sejbien u Rikonoxximent ta' Imma?ini Termali

Sfond storiku: Fl-a??ar tas-snin 1950, John W. Johnson tal-Armata ta 'l-Istati Uniti mexxa esperimenti pijunieri bil-lejl - Intensifikaturi tal-imma?ni tal-vista biex jikkwantifikaw kemm hemm b?onn ta' dettall tal-imma?ini g?al diversi kompiti vi?wali (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia). Fil-karta tieg?u tal-1958 "Anali?i tas-Sistemi li Jiffurmaw l-Imma?ini", Johnson irrapporta limiti empiri?i (f'linja ta 'pari fuq mira) me?tie?a g?al kompiti differenti (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia) (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia). Dan sar mag?ruf b?ala Il-kriterji ta 'Johnson- Irrivoluzzjona d-disinn tas-sensuri billi ppermetta lill-in?iniera jbassru kemm jista 'jkun' il bog?od mira, rikonoxxuta, jew identifikata f'kundizzjonijiet mog?tija (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia) (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia). Bl-u?u ta 'dawn il-kriterji, bosta mudelli ta' tbassir ?ew ?viluppati aktar tard biex jivvalutaw il-prestazzjoni tas-sensuri f'kundizzjonijiet operattivi differenti (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia) (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia).

Kompiti ta 'skoperta, rikonoxximent u identifikazzjoni (DRI)

Il-kriterji ta 'Johnson jiddefinixxu tliet primarji kompiti vi?wali:

• Sejbien: L-osservatur sempli?ement jinnota li o??ett huwa pre?enti. (F'dan il-livell, wie?ed jista 'jara biss "blob" jew bidla fix-xena.) Johnson sab li l-iskoperta me?tie?a dwarha 1.0 ± 0.25 pari tal-linja madwar mira (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia).

• Rikonoxximent: L-osservatur jista 'jg?id it-tip ?enerali ta' o??ett (pere?empju, jiddistingwi persuna minn vettura). Dan jirrikjedi aktar dettall - ori?inarjament dwar 4.0 ± 0.8 pari tal-linja (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia).

• Identifikazzjoni: L-osservatur jista 'jidentifika l-o??ett spe?ifiku (e?. Mudell ta' vettura partikolari jew persuna spe?ifika). Din hija l-ag?ar kompitu, li te?tie? dwar 6.4 ± 1.5 pari tal-linja (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia).

(Johnson innota wkoll pass ta '"orjentazzjoni" intermedju fi ~ 1.4 line pari (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia), i?da diskussjonijiet moderni spiss jiffokaw fuq il-kompiti DRI.) F'termini ta 'in?inerija prattika, par ta' linja wa?da jikkorrispondi g?al madwar ?ew? pixel ta 'imma?ini madwar il-mira (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia). Fl-ispe?ifikazzjonijiet moderni tal-imma?ini termali, dawn il-limiti huma spiss arrotondati g?al 1, 3, u 6 ?ikli g?al 50% probabbiltà li twettaq il-kompitu (X'inhu DRI, u x'inhu bba?at fuq il-kalkolu?).

(Art tal-vettur tas-siluwett tal-bniedem b'xejn - Ni??el 17,246+ ikoni tas-siluwett tal-bniedem u grafika - Pixabay) Figura: Mira ta 'Bniedem - forma ta?t osservazzjoni. Fi Firxa 'l bog?od, il-mira tipprodu?i biss siluwett skur (bi??ejjed g?all-iskoperta); Hekk kif ti?died ir-ri?oluzzjoni (jew il-prossimità), jo?or?u karatteristi?i tal-wi?? u tal-?wejje?, li jippermettu r-rikonoxximent u fl-a??ar mill-a??ar identifikazzjoni. Il-kriterji ta 'Johnson jikkwantifikaw kemm hemm b?onn ta' pari ta 'dettall f'kull stadju (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia) (X'inhu DRI, u x'inhu bba?at fuq il-kalkolu?).

Il-Kriterji ta 'Johnson (Limiti ta' Ri?oluzzjoni)

Il-kriterji ori?inali ta 'Johnson ?afna drabi huma mqassra kif ?ej g?al rata ta' su??ess ta '50% ta' kull kompitu (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia):

• Sejbien (pre?enza tal-o??ett): ~ 1.0 par tal-linja fuq il-mira (50% probabbiltà) (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia).

• Rikonoxximent (klassi ta 'o??ett): ~ 4.0 pari tal-linja fuq il-mira (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia).

• Identifikazzjoni (o??ett spe?ifiku): ~ 6.4 pari tal-linja fuq il-mira (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia).

Dawn il-valuri jassumu mira g?olja - kuntrast fl-isfond u osservatur ideali. (Kull par tal-linja huwa daqs ?ew? pixel tas-sensuri, g?alhekk e.g. par tal-linja 1.0 ≈ 2 pixel mal-wisa 'tal-mira (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia).X'inhu DRI, u x'inhu bba?at fuq il-kalkolu?). Pere?empju, linja gwida tan-NATO tu?a madwar ?iklu wie?ed g?all-iskoperta, 3 g?ar-rikonoxximent, u 6 g?all-identifikazzjoni (X'inhu DRI, u x'inhu bba?at fuq il-kalkolu?). (L-Armata ta 'l-Istati Uniti a??ornata Takkwista Kriterji sa?ansitra ju?aw 0.75, 1.5, 3, u 6 ?ikli biex jindunaw, jikklassifikaw, jirrikonoxxu, jidentifikaw, jirriflettu kompiti raffinati (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson).)

Il-kriterji ta 'Johnson ?afna drabi huma espressi probabilistikament: mog?tija N ?ikli fuq il-mira, hemm probabbiltà korrispondenti li twettaq korrettament kull kompitu (?eneralment sigmoid - b?al, b'50% fil-limiti tabulati). Madankollu, huwa l-aktar u?at b?ala "regola ?enerali" li g?andha x'taqsam ma 'ri?oluzzjoni me?tie?a mal-kompitu.

Ba?i Matematika (Ri?oluzzjoni u Firxa)

Il Numru ta '?ikli ri?olvibbli Madwar mira tiddependi fuq id-daqs, il-firxa, l-ottika tas-sensuri u d-daqs tal-pixel tal-mira. G?al pinhole sempli?i jew mudell ta 'lenti rqiqa (?g?ir - approssimazzjoni tal-angolu), wie?ed isib (Anali?i tas-Sistema ta 'Imma?ini Fundamentali g?al Vetturi Awtonomi):

fejn n huwa n-numru ta '?ikli fuq il-mira, h_o huwa d-daqs karatteristiku tal-mira (M), f huwa t-tul fokali tal-lenti (l-istess unitajiet b?al pixel pitch), p huwa l-pitch tal-pixel (distanza bejn ?entri tal-pixel), u R hija l-firxa g?all-mira. Din il-formula taqbad effetti intuwittivi: mira akbar (jew tul fokali itwal) ti?died n, filwaqt li pixel ikbar jew firxa itwal jonqos n (Anali?i tas-Sistema ta 'Imma?ini Fundamentali g?al Vetturi Awtonomi). Jekk N I?-?ikli huma me?tie?a (mit-tabella ta 'Johnson) g?al ?ertu kompitu, firxa ta 'sejbien jista 'jissolvew b?ala

Pere?empju, irduppjar tad-daqs tal-mira jew it-tul fokali jirdoppja l-firxa ta 'skoperta g?al fiss N (Anali?i tas-Sistema ta 'Imma?ini Fundamentali g?al Vetturi Awtonomi). Bl-istess mod, bin-nofs il-pitch tal-pixel (i.e. ri?oluzzjoni tas-sensuri og?la) jirdoppja l-firxa. Dawn il-formuli spiss jintu?aw minn folji tal-kamera termali - folji biex ji?u stmati d / r / i firxiet ta?t kondizzjonijiet ideali.

Fatturi li jaffettwaw il-firxa tad-detezzjoni

Il-formula tal-firxa sempli?i hawn fuq tassumi kuntrast perfett u kundizzjonijiet ?ari. Fil-prattika, ?afna fatturi jinfluwenzaw il-firxa tad-detezzjoni u r-rikonoxximent:

• Daqs u kuntrast fil-mira: Miri akbar (og?la jew usa ') huma vi?ibbli f'distanzi akbar; Bl-istess mod, mira b'kuntrast infra-a?mar og?la (e?. Hotter vs cooler mill-isfond) hija aktar fa?li biex tiskopri. G?al kameras termali, suppo?izzjoni komuni hija differenza fit-temperatura ta '～2 ° C mill-isfond g?al skoperta affidabbli. ?g?ar jew baxx - Il-miri tal-kuntrast je?tie?u aktar ?ikli (u g?alhekk meded eqreb).

• Ri?oluzzjoni tas-Sensor u Ottika: Kif indikat, pixel ifjen (i?g?ar p) u tul fokali itwal f ?ieda fil-firxa. Ukoll, il-funzjoni tat-trasferiment tal-modulazzjoni tas-senser (MTF) u l-kwalità ottika jaffettwaw kemm id-dettall ji?i trasferit. Fi kliem Johnson, Ottika A?jar (MTF og?la) tnaqqas b'mod effettiv i?-?ikli me?tie?a g?al kompitu partikolari (Anali?i tas-Sistema ta 'Imma?ini Fundamentali g?al Vetturi Awtonomi).

• Kundizzjonijiet Atmosferi?i: L-atmosferi reali jtaffu s-sinjali infra-a?mar. L-effetti ta 'xita, ?par, jew trab jistg?u jnaqqsu sew il-firxa. Mudelli sempli?i ju?aw il-li?i tal-birra (f_t = exp (- r / l_r)) biex tikkalkula t-trasmissjoni fit-tul ta 'mew?a (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson). Studji empiri?i juru ?-?par u t-temp tqil jista 'jbaxxi drastikament il-probabbiltà ta' skoperta, anke fl-IR (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson). L-IR termali tbati inqas mill-fwar tal-ilma minn dawl vi?ibbli, i?da t-temp avvers g?adu jqassar b'mod sinifikanti (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson) (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson).

• Imbarazz fl-isfond: Sfond g?oli - imbarazz jag?mel is-sejbien aktar diffi?li. L-esperimenti juru li fix-xeni ta '"imbarazz baxx" ta' Johnson jistg?u jkunu ?g?ar daqs ~ 0.5 ?ikli g?all-iskoperta, i?da f'xeni ta '"imbarazz g?oli" fuq 2.5 ?ikli jistg?u jkunu me?tie?a g?al 50% ta' skoperta (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson). Fil-prattika, sfond camouflaged jew vi?walment kumpless ?afna drabi jirrikjedi kuntrast jew ri?oluzzjoni fil-mira sew 'il fuq mill-minimu vojt ta' Johnson.

• Sinjal - sa - proporzjon tal-?oss (SNR) u ?oss tas-senser: Ditekters termali g?andhom ?oss (NETD) u firxa dinamika limitata. Firma termali dg?ajfa jew ?oss ta 'senser g?oli jg?olli b'mod effettiv i?-?ikli me?tie?a. Studji jenfasizzaw li SNR baxx ja?ixxi b?al ??ajpar: jiddegrada l-kwalità tal-imma?ini u jnaqqas il-firxa effettiva (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson).

Flimkien, dawn il-fatturi jfissru li l-kriterji ta 'Johnson jag?tu firxiet idealizzati. Kull kalkolu prattiku g?andu jinkludi trasmittanza atmosferika, kuntrast fil-mira, ?oss tas-sensuri, e??. Pere?empju, Leonardo DRS jinnota li l-formuli ta 'Johnson jassumu "?afna sinjal" (kuntrast tajjeb u ?oss baxx) u arja ?ara. B'mod ?enerali, ekwazzjoni ta 'firxa realistika timmultiplika l-formula sempli?i permezz ta' terminu ta 'vi?ibilità jew trasmissjoni biex tag?ti kont ta' atmosfera.

Kalkoli ta 'e?empju

Bl-u?u tal-formuli ta 'hawn fuq, wie?ed jista' jistma l-firxiet D / R / I g?al kamera u mira partikolari. Pere?empju:

• E?empju: Persuna ta '2m tall (h_o = 2m) imma?inati minn kamera termali bi f = 50mm u pitch tal-pixel p = 20μm (= 0.02mm). Bl-u?u ta '1 - Limitu ta?-?iklu ta' Johnson g?all-iskoperta,

  $$R _ {\ rm det} = \ frac {2 \, \ text {m} \ darbiet 50 \, \ text {mm}} {2 \ darbiet 0.02 \, \ text {mm} \ darbiet 1}}} madwar 2500 \ \ \ \ \ {m}.$$

  G?al rikonoxximent (≈3 ?ikli) u identifikazzjoni (≈6 ?ikli), il-meded isiru ≈833m u ≈417m rispettivament (minn $ r \ propto1 / n $).

• E?empju tal-Manifattur: Nota ta 'applikazzjoni ta' Leonardo DRS tag?ti mira umana (dimensjoni kritika ~ 0.95m) u kamera b'17μm pixel u tul fokali ta '16.75mm. G?all-kompitu ta 'rikonoxximent ta?-?iklu 3 -, huma jikkalkulaw firxa ta' skoperta ta '50% ta' madwar 157m. (Bl-istess numri, il-formula tag?na tag?ti $ r \ appross (0.95 \ darbiet 16.75) / (2 \ Times0.017 \ Times3) \ Approx157 $ m, li tqabbel l-e?empju tag?hom.)

• Valuri tipi?i: F'kundizzjonijiet ideali (kuntrast tajjeb, arja ?ara), ir-regola ta 'Johnson - ta' thumb ibassar is-sejbien ta 'bniedem li jo?ro? fuq l-ordni ta' ftit kilometri. Pere?empju, sors wie?ed jikkwota ~ 2000m sejbien, ~ 667M rikonoxximent, u ~ 333M identifikazzjoni g?al persuna 1.8m (X'inhu DRI, u x'inhu bba?at fuq il-kalkolu?).

Dawn l-e?empji juru kif il-kriterji ta 'Johnson jistg?u ji?u applikati direttament ma' aritmetika sempli?i. Il-firxiet attwali fil-prattika huma spiss aktar baxxi min?abba l-fatturi msemmija hawn fuq.

Applikazzjonijiet

Il-kriterji ta 'Johnson jintu?aw ?afna fit-tfassil u l-evalwazzjoni Sistemi ta 'imma?ini termali Madwar ?afna oqsma:

• Militari u Difi?a: Spe?ifikazzjonijiet tas-sensuri g?al-Lejl - Skopijiet tal-Vi?joni, Sights Termali, u Sorveljanza ?afna drabi jelenkaw il-firxiet D / R / I bba?ati fuq il-kriterji ta 'Johnson (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia). L-akkwist u r-rikonoxximent fil-mira (?abib vs foe) bil-lejl jiddependu fuq dawn l-istimi. ?afna manwali tal-qasam u dokumenti ta 'akkwist jirreferu l-1 - 3 - 6 Regola - ta' thumb g?all-arma - sights IR immuntati.

• Tiftix u Salvata?? / Sigurtà: Kameras termali li jin?ammu fl-idejn jew immuntati u?ati biex isibu persuni mitlufa, jew jimmonitorjaw il-perimetri, ju?aw ukoll il-metri?i DRI. Pere?empju, timijiet ta 'salvata?? jistg?u je?tie?u kamera li tista' tiskopri bniedem f'1km u tag?raf f'400m. Il-kriterji ta 'Johnson jipprovdu linja ba?i g?al spe?ifikazzjonijiet b?al dawn.

• Sorveljanza u Infurzar tal-Li?i: Patrol tal-fruntiera, monitora?? tal-?ajja selva??a, u sistemi ta 'skoperta ta' intru?joni ju?aw dawn il-kriterji biex ibassru kemm 'il bog?od senser jista' jtella 'persuna jew vettura bil-lejl. (Xi standards jifformalizzaw il-kompiti ta 'Johnson; e?. In-NATO tu?a D, R, I Klassifikazzjonijiet fir-Rekwi?iti tal-Imma?ini.)

F'kull ka?, il-kriterji ta 'Johnson jg?in biex jittradu?u parametri tas-sensuri (ri?oluzzjoni, ottika, daqs tal-pixel) f'metrika tal-prestazzjoni intuwittiva (firxa biex tiskopri jew tidentifika mira tipika).

Limitazzjonijiet u adattamenti moderni

Minkejja l-utilità tag?ha, il-kriterji ta 'Johnson g?andhom importanti limitazzjonijiet- Huwa mudell empiriku u idealizzat li j?alli ?afna effetti reali - dinjija:

• Kundizzjonijiet Simplifikati: Huwa jassumi sfond uniformi, kuntrast immirat abbundanti, u osservatur tal-bir - kalibrat. Ma jag?tix kont g?all-imbarazz jew il-kamufla??. Fil-prattika, mira fuq sfond kumpless tista 'te?tie? aktar ri?oluzzjoni mill-valuri nominali ta' Johnson (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson).

• Jinjora l-effetti ambjentali: Il-kriterji ori?inali ma jinkludux it-temp jew l-attenwazzjoni atmosferika. Studji jenfasizzaw dan L-ebda mudell sempli?i jaqbad bis-s?i? l-effetti ta?-?par, ix-xita u d-du??an (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson) (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson). Sistemi moderni spiss jimmultiplikaw b'terminu ta 'trasmissjoni atmosferika jew ju?aw mudelli ta' vi?ibilità empirika.

• Fatturi umani: Ix-xog?ol ta 'Johnson u?a ftit osservaturi m?arr?a f'kundizzjonijiet ikkontrollati; Jinjora varjazzjonijiet fit-ta?ri? ta 'osservaturi, attenzjoni, g?eja, e??. Jista' jkun hemm differenzi sinifikanti bejn individwi fil-probabbiltà ta 'skoperta attwali (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson).

• Sinjal u pro?essar: Il-mudell jittratta l-imma?ni b?allikieku limitat biss mill-?eometrija (pixel u ottika). Ma jinkorporax ?oss tas-sensuri (NETD), firxa dinamika, jew titjib fl-ippro?essar tal-imma?ini. Kull algoritmi ta 'tqaxxir jew tal-vidjow abbord jistg?u jtejbu ri?oluzzjoni effettiva, ji?ifieri kameras reali ?afna drabi jaqb?u l-limiti vojta ta' Johnson.

• Fokus tal-Probabbiltà: Il-kriterji huma definiti g?al ~ 50% probabbiltà. Huma ma jiddeskrivux kif il-prestazzjoni titjieb b'aktar ri?oluzzjoni lil hinn mil-limitu, u lanqas ma jaqbdu foloz - rati ta 'allarm jew kurvi ROC.

Min?abba dawn il-lakuni, il-mudelli ta 'prestazzjoni ta' medda moderna jestendu l-appro?? ta 'Johnson. Pere?empju, l-Armata ta 'l-Istati Uniti Takkwista Il-metodolo?ija ta??usta r-rekwi?iti ta?-?iklu (0.75 ?ikli g?all-iskoperta, e??.) Ibba?ati fuq ittestjar aktar estensiv (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson). ?afna g?odod ta 'anali?i issa jintegraw mudelli MTF, SNR u atmosferi?i b'mod espli?itu. U?ud jinkludu attenwazzjoni tal-birra-lambert (b?al fil J - Movie/T - Met Mudelli (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson)) jew metri?i tal-imbarazz. O?rajn jissostitwixxu limiti iebsin bit-teorija tal-iskoperta statistika (e.g. bl-u?u ta 'kurvi karatteristi?i operattivi tar-ri?evitur). Madankollu, il-kriterji ta 'Johnson jibqg?u kun?ett fundamentali u l-ewwel gwida tal-ordni malajr g?all-firxa tal-imma?ini termali.

Fil-qosor, Il-kriterji ta 'Johnson jg?aqqdu r-ri?oluzzjoni spazjali ta' senser infra-a?mar mal-kompiti pratti?i li tara mira. Billi tesprimi d-detezzjoni, ir-rikonoxximent, u l-identifikazzjoni f'termini ta '"pari ta' linja fuq il-mira," tipprovdi lill-in?iniera mod sempli?i biex tikkalkula kemm kamera partikolari tista 'twettaq kull kompitu f'kundizzjonijiet ideali (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia) (Anali?i tas-Sistema ta 'Imma?ini Fundamentali g?al Vetturi Awtonomi). Filwaqt li wie?ed g?andu jag?ti rendikont ta 'fatturi dinjija reali f'kull disinn dettaljat, il-kriterji ta' Johnson g?adhom jirfdu l-iktar spe?ifikazzjonijiet tal-kamera termali u stimi tal-prestazzjoni llum (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia) (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson).

Sorsi: Id-definizzjonijiet u l-valuri ewlenin huma mix-xog?ol ori?inali ta 'Johnson (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia) u sommarji fil-letteratura (Kriterji ta 'Johnson - Wikipedia) (X'inhu DRI, u x'inhu bba?at fuq il-kalkolu?). Kalkoli tal-firxa ta 'sejbien isegwu l-formuli rqaq tal-lenti fl-anali?i tal-imma?ini (Anali?i tas-Sistema ta 'Imma?ini Fundamentali g?al Vetturi Awtonomi). L-effetti ambjentali u ta 'l-imbarazz huma dokumentati fi studji ta' segwitu (up (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson) (Storja u Evoluzzjoni tal-Kriterji ta 'Johnson). E?empji u suppo?izzjonijiet pratti?i ji?u minn manifatturi u rapporti tekni?i (X'inhu DRI, u x'inhu bba?at fuq il-kalkolu?).