特種車輛迷彩偽裝交互式數(shù)據(jù)庫的建立與研究

王藝

摘要：本文著重研究特種車輛變形/數(shù)碼迷彩數(shù)據(jù)庫。針對我國復(fù)雜的地形地貌和環(huán)境變化，現(xiàn)有的迷彩色彩體系尚需完善，為此結(jié)合第一代迷彩色彩標(biāo)準(zhǔn)，研究制作出一套新的變形/數(shù)碼迷彩數(shù)據(jù)圖庫，將不同地區(qū)、氣候、季節(jié)對應(yīng)的不同迷彩更加細(xì)化，色彩比例更加合理，以適用于我國各種地形、天氣等環(huán)境現(xiàn)狀，提供相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的參照。

關(guān)鍵詞：交互式數(shù)據(jù)庫；數(shù)字迷彩；偽裝技術(shù)

戰(zhàn)術(shù)車輛在執(zhí)行任務(wù)中會面臨不同的季節(jié)、環(huán)境、地貌和地況等諸多復(fù)雜的情況，迷彩涂裝偽裝的根本法則和目的是使戰(zhàn)術(shù)車輛與不同的環(huán)境和地貌的顏色差別達(dá)到最低限度，從而滿足其隱蔽性要求。本研究通過特種車輛機(jī)器人柔性智能涂裝技術(shù)與系統(tǒng)，達(dá)到高級偽裝效果和實(shí)現(xiàn)緊急情況快速涂裝，主要從以下方面進(jìn)行研究：

根據(jù)不同季節(jié)、環(huán)境、地貌、地況等諸多復(fù)雜因素，迷彩斑點(diǎn)單元形狀、尺寸、色彩要進(jìn)行相應(yīng)變化。本研究根據(jù)各地區(qū)不同地域條件和環(huán)境因素，進(jìn)行與之相匹配的迷彩偽裝研究。加入在不同天氣變化、特種樹木掩蓋、臨時(shí)場景等微觀情況、微弱變化下的具體特征，實(shí)現(xiàn)高級偽裝效果。積累不同地域不同環(huán)境因素下的研究數(shù)據(jù)，整合成為能夠快速投入使用的變形迷彩數(shù)據(jù)庫信息。

1.項(xiàng)目具體研究方法

利用CMF框架結(jié)構(gòu)，在Visual Studio平臺上通過計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的運(yùn)用，使用OpenGL生成基于國家迷彩標(biāo)準(zhǔn)的特種車輛外觀迷彩圖案，將三維模型通過C++導(dǎo)入程序中，使迷彩圖案與三維模型結(jié)合產(chǎn)生效果圖，同時(shí)使用C++實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)功能，最終生成特種車輛的數(shù)字化涂裝方案。

2.項(xiàng)目具體研究目標(biāo)

本研究通過數(shù)字化迷彩圖形程序的制作與迷彩數(shù)據(jù)庫的建立，實(shí)現(xiàn)緊急情況下特種車輛迷彩圖案的快速自動生成，且所形成的迷彩圖案能與背景高度融合，達(dá)到高級偽裝效果。

3.主要研究內(nèi)容

3.1適用于我國各種地形、環(huán)境、季節(jié)等背景的特種車輛變形/數(shù)碼迷彩數(shù)據(jù)庫。

3.1.1基于HIS空間色彩體系制作相關(guān)的迷彩顏色。

根據(jù)不同地區(qū)的地域性差異以及天氣季節(jié)的變化，調(diào)整迷彩顏色的Hue色調(diào)、Intension強(qiáng)度及Saturation 飽和度等，繪制出與背景顏色匹配的迷彩顏色?？偨Y(jié)迷彩偽裝應(yīng)用地點(diǎn)的詳細(xì)特征后，將國家標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)（GJB 4004-2000）輸入迷彩偽裝數(shù)據(jù)庫，得到與之相匹配的迷彩斑點(diǎn)單元形狀、尺寸和色彩。

3.1.2基于平面構(gòu)成原理制作迷彩圖案。

基于平面構(gòu)成原理制作不規(guī)則的曲線輪廓以及網(wǎng)格狀圖案，使中間色斑點(diǎn)與對比色斑點(diǎn)在裝備上交錯(cuò)配置，設(shè)計(jì)相關(guān)迷彩斑點(diǎn)使其在800～3000m的目視距離下實(shí)現(xiàn)隱蔽功能。

3.2借助Visual Studio平臺，利用MCF框架制作出特種車輛涂裝方案自動生成的相關(guān)程序。

3.2.1基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的迷彩圖形自動生成。

根據(jù)國家迷彩標(biāo)準(zhǔn)，軍方需求與作戰(zhàn)環(huán)境，選擇與之相匹配的顏色種類與顏色比例等設(shè)計(jì)參數(shù)作為輸入端的限定條件，利用OpenGL，調(diào)用相關(guān)隨機(jī)函數(shù)生成與之對應(yīng)的迷彩圖形。

3.2.2基于C++計(jì)算機(jī)語言的三維模型導(dǎo)入程序。

將特種車輛的三維模型利用C++讀取頂點(diǎn)、面片等轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)語言導(dǎo)入程序中，與生成的迷彩圖形結(jié)合得到附有迷彩圖案的三維模型，即特種車輛涂裝方案。

3.2.3基于C語言的功能實(shí)現(xiàn)。

利用C語言對整個(gè)程序的功能進(jìn)行把控，提升程序操作的可用性，讓涂裝方案的生成更加快捷方便，增加人機(jī)交互界面的實(shí)用性。具體如圖所示。

3.3偽裝涂料的功能性。

3.3.1涂料特點(diǎn)需求

涂料為適合緊急情況發(fā)生，應(yīng)具備易干、易覆蓋性質(zhì)，色彩保持程度應(yīng)至少達(dá)到一年，方可達(dá)到軍需要求。

3.3.2涂料原料的選用

傳統(tǒng)迷彩偽裝涂料存在以下一些不足：

a.附著力不高，易出現(xiàn)開裂、翹皮和分層脫落現(xiàn)象；

b.抗壓和耐磨性能不好，難以承受大負(fù)荷裝備的反復(fù)碾壓；

c.抗紫外線能力不強(qiáng)，易褪色；

d.耐酸堿能力不強(qiáng)。由此導(dǎo)致迷彩涂料在使用很短時(shí)間后就需要重新涂刷，既浪費(fèi)人力物力，又容易暴露重要目標(biāo)。

3.3.3多功能涂料偽裝效果的影響因素

涂層發(fā)射率不僅與原漆性能有關(guān)，而且還與成膜后涂層的表面狀態(tài)有關(guān)。具體來說，涂層的輻射特性與其透過性、反射性、表面粗糙度以及環(huán)境的溫/濕度、基底涂層等因素有密切關(guān)系。在特定條件下，這些因素甚至?xí)ν繉拥陌l(fā)射率有非常重要的影響。

4.項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)

提出一種利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)自動生成迷彩圖案的技術(shù)方法，此技術(shù)不同于傳統(tǒng)人工設(shè)計(jì)迷彩圖案的方法，它通過C++讀取特種車輛三維模型數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)快速自動生成前后左右頂五個(gè)面的數(shù)字化涂裝方案，并且在國家迷彩標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，保證迷彩圖形生成多樣化，提高圖案設(shè)計(jì)效率。

5.考核指標(biāo)及評測手段/方法：

迷彩圖案自動生成范圍不小于10.0m×3.5m×3.0m；在國家迷彩標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，保證迷彩圖形生成的多樣化，且能夠與背景高度融合，在800～3000m的目視距離下實(shí)現(xiàn)隱蔽功能；迷彩圖案自動生成效率較人工設(shè)計(jì)迷彩圖案效率提升10倍以上。（一輛車的迷彩圖案自動生成時(shí)間不超過3～4小時(shí)，人工設(shè)計(jì)迷彩圖案大約3～4天。）