0 引言
機器視覺(jue)是利用光學系(xi)統、工業數(shu)字(zi)相機和(he)圖像處理工具來模擬人類(lei)視覺(jue)和(he)思維的技術(shu)，旨在賦予機器可媲美人類(lei)的視覺(jue)[1]。視覺(jue)體系(xi)因其非觸摸、速度(du)快、精度(du)高、現場抗干擾能(neng)力(li)強等優點，應用范圍涵(han)蓋(gai)工業、農業、醫藥、軍事、航天、氣象、天文、公安、交通、安全、科研(yan)(yan)等行業，并且還在逐(zhu)步擴大[2]。機器視覺(jue)能(neng)突破人眼在速度(du)、不(bu)可見光范圍的極限，提高武器裝(zhuang)備(bei)信息獲取能(neng)力(li)的自(zi)動化程度(du)，是提高裝(zhuang)備(bei)智能(neng)與(yu)自(zi)動化水(shui)平的關鍵。基(ji)于此，筆者對(dui)機器視覺(jue)技術(shu)在軍事上的應用進行研(yan)(yan)究。
1 機器視(shi)覺技術簡(jian)介
1.1 機器視覺技術的發展史
機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)起點(dian)可(ke)追溯到20世(shi)紀(ji)50年(nian)代以前的(de)(de)圖像(xiang)處理(li)。隨著數(shu)字計算機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)出現，20世(shi)紀(ji)50年(nian)代提出機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)概(gai)念，60年(nian)代隨著計算機(ji)(ji)(ji)技術的(de)(de)迅速發(fa)(fa)展(zhan)開(kai)始3維機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)的(de)(de)研究(jiu)，70年(nian)代真正開(kai)始發(fa)(fa)展(zhan)，80年(nian)代進入發(fa)(fa)展(zhan)正軌(gui)，90年(nian)代發(fa)(fa)展(zhan)趨于成熟，而21世(shi)紀(ji)成為機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)技術大展(zhan)宏圖的(de)(de)世(shi)紀(ji)[3]。新概(gai)念、新技術、新理(li)論(lun)不斷涌現，使得機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)技術處于非常活躍(yue)的(de)(de)研究(jiu)領(ling)域。我國正成為世(shi)界機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)發(fa)(fa)展(zhan)最活躍(yue)的(de)(de)地區之(zhi)一。《中國機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)產業發(fa)(fa)展(zhan)前景(jing)與投資分析報(bao)告》數(shu)據(ju)顯示(shi)，近年(nian)來，全球(qiu)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)行(xing)業發(fa)(fa)展(zhan)迅猛，2015年(nian)，全球(qiu)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)系統及部(bu)件市場規模(mo)達42億美元，預計 2018 年(nian)市場規模(mo)將超(chao)過50億美元[4]。以10年(nian)為界定，機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)過程如表 1所示(shi)。
1.2 機(ji)器視覺原理及組成
機器視覺(jue)系統是通(tong)(tong)過(guo)圖像輸入裝(zhuang)置將被攝取(qu)目(mu)標(biao)獲取(qu)圖像信號，然后傳送給專用的圖像處理單(dan)元，通(tong)(tong)過(guo)數字化圖像進行目(mu)標(biao)尺(chi)寸(cun)、形狀(zhuang)、顏色(se)的判別，進而得出判別結果并據此執行下一步動作控制[5]。
機(ji)器視覺(jue)技術是軟件(jian)和(he)(he)硬件(jian)的結合。硬件(jian)方面包(bao)括相(xiang)機(ji)、圖(tu)像采集模塊和(he)(he)計算機(ji)等；軟件(jian)方面，主要(yao)通(tong)過對圖(tu)像的分(fen)析和(he)(he)處理，實現對待測目標特定參數的檢測和(he)(he)識別。機(ji)器視覺(jue)原(yuan)理及組成(cheng)如圖(tu)1。（圖(tu)1編于文(wen)末）
如今機(ji)器(qi)視(shi)覺(jue)技(ji)(ji)術已經實(shi)現了(le)產(chan)品化(hua)、實(shi)用化(hua)。鏡(jing)頭、高(gao)速相機(ji)、光源、圖(tu)像軟(ruan)件、圖(tu)像采(cai)集、視(shi)覺(jue)處理器(qi)等相關產(chan)品功能日益完善，機(ji)器(qi)視(shi)覺(jue)技(ji)(ji)術在信息化(hua)時代正扮演著(zhu)越來越重(zhong)要的角色[6]。
1.3 機器(qi)視覺的(de)應(ying)用優勢
機器視覺在(zai)(zai)信息獲取(qu)方面具有量大、速優、低成本的優點，在(zai)(zai)軍事領域也具備先天條(tiao)件，其技術應用優勢見表2。機器視覺將在(zai)(zai)軍事領域中充(chong)分發(fa)揮(hui)巨(ju)大的優越性，大幅(fu)提(ti)高(gao)裝(zhuang)備的自(zi)動化(hua)、智能(neng)化(hua)水平。
2 機器視(shi)覺的軍(jun)事應用(yong)
水中機器視覺在軍事領域的應用，將會極大地減少戰時人員投入，提高武器裝備智能化水平，在減少人員傷亡的同時，加強戰場信息獲取能力，擴寬信息的維度和廣度，保證戰場信息獲取的及時性、準確性和處理智能化，更好地對作戰各個過程進行控制，顯著提高軍事效益。
機(ji)器視(shi)覺(jue)具有極高的(de)(de)(de)(de)分辨精度(du)和(he)處理速(su)度(du)，在(zai)諸多(duo)指標上達到(dao)或超(chao)過人眼的(de)(de)(de)(de)視(shi)覺(jue)能力(li)，并可(ke)以(yi)通過紅(hong)外線(xian)、超(chao)聲波、微波專用傳感器成像等處理人體(ti)無(wu)法感知的(de)(de)(de)(de)內容[7]。機(ji)器視(shi)覺(jue)幾乎可(ke)以(yi)適用所有需要人眼的(de)(de)(de)(de)場合，尤其(qi)在(zai)探測不(bu)可(ke)視(shi)物體(ti)及在(zai)戰(zhan)(zhan)場環境惡劣、高度(du)危(wei)險等不(bu)適合、不(bu)需要戰(zhan)(zhan)斗員親(qin)歷(li)的(de)(de)(de)(de)場合，能避免人員參與，防范風險和(he)危(wei)險，同時提高精度(du)和(he)速(su)度(du)，具有極為廣闊的(de)(de)(de)(de)應用前(qian)景(jing)。
2.1 機器視覺軍事領域應(ying)用現狀
在軍事領域，機(ji)器(qi)視(shi)覺的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)極為(wei)廣泛。早在20世紀(ji)80年代，美軍就(jiu)在SDI防(fang)(fang)(fang)御(yu)每個不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)階段(提振、后推動、中(zhong)途和(he)終點)運用(yong)一個或(huo)多(duo)個機(ji)器(qi)視(shi)覺功能來實現防(fang)(fang)(fang)范威脅彈(dan)道導(dao)(dao)彈(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)(fang)(fang)御(yu)[8]。隨(sui)著技術的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)斷發展，從遙感測(ce)繪、航天航空(kong)、武器(qi)檢(jian)測(ce)、武器(qi)制(zhi)導(dao)(dao)、目標探測(ce)、敵我(wo)識(shi)別(bie)到無(wu)人(ren)(ren)機(ji)和(he)無(wu)人(ren)(ren)戰車的(de)(de)(de)(de)(de)駕駛，處(chu)處(chu)都有機(ji)器(qi)視(shi)覺技術的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在。其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)典(dian)型(xing)應(ying)用(yong)主要(yao)有巡航導(dao)(dao)彈(dan)地形(xing)識(shi)別(bie)、側(ce)視(shi)雷(lei)達的(de)(de)(de)(de)(de)地形(xing)偵察、遙控飛(fei)行(xing)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)引導(dao)(dao)、目標的(de)(de)(de)(de)(de)識(shi)別(bie)與制(zhi)導(dao)(dao)、警戒系(xi)統及(ji)自動火炮控制(zhi)、側(ce)視(shi)雷(lei)達的(de)(de)(de)(de)(de)地形(xing)偵察等。
2.1.1 在遙感(gan)測繪中的(de)應用
在衛星遙(yao)感(gan)系(xi)統(tong)中，通(tong)過(guo)(guo)運用(yong)機器(qi)視覺技術分析各種遙(yao)感(gan)圖(tu)像(xiang)(xiang)，進行自動制圖(tu)、衛星圖(tu)像(xiang)(xiang)與地(di)(di)形(xing)(xing)圖(tu)校(xiao)準、自動測(ce)繪(hui)地(di)(di)圖(tu)；通(tong)過(guo)(guo)分析地(di)(di)形(xing)(xing)、地(di)(di)貌的(de)圖(tu)像(xiang)(xiang)及圖(tu)形(xing)(xing)特征，實(shi)現對(dui)地(di)(di)面目標(biao)的(de)自動識別、理解和分類(lei)等；遙(yao)感(gan)系(xi)統(tong)在軍(jun)事偵察(cha)、定位、導(dao)航、指揮等的(de)應用(yong)，使得(de)我國(guo)在軍(jun)事能力(li)和國(guo)家安全上有了大幅(fu)度(du)提升。
2.1.2 在航(hang)空(kong)航(hang)天中的應(ying)用
在航(hang)空航(hang)天(tian)領域，機(ji)器(qi)視覺應用(yong)于飛行器(qi)件的(de)檢測和維修(xiu)、跑道識別(bie)、空中加油(you)識別(bie)定位以及目標(biao)確(que)認引導(dao)等。
文(wen)獻(xian)介(jie)紹了(le)基于機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺的(de)自(zi)動化系(xi)統在軍用飛(fei)機(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)翼(yi)上鉆(zhan)出外部(bu)模具孔(kong)，進(jin)行沉(chen)孔(kong)檢(jian)查的(de)方(fang)法；文(wen)獻(xian)[14]進(jin)行了(le)基于單目機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺的(de)UAV自(zi)主空(kong)中(zhong)加油的(de)實時(shi)水龍頭識(shi)別(bie)(bie)和(he)3D定(ding)位研(yan)究；文(wen)獻(xian)[15]依托機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺解決(jue)了(le)機(ji)(ji)(ji)場(chang)跑道識(shi)別(bie)(bie)的(de)問題；文(wen)獻(xian)[16]介(jie)紹了(le)一(yi)種基于機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺的(de)飛(fei)機(ji)(ji)(ji)對(dui)接(jie)引導和(he)飛(fei)機(ji)(ji)(ji)類型識(shi)別(bie)(bie)的(de)方(fang)法和(he)系(xi)統；文(wen)獻(xian)[17]設計(ji)(ji)了(le)一(yi)種使用計(ji)(ji)算機(ji)(ji)(ji)視(shi)(shi)覺在跑道上基于條紋線的(de)自(zi)動著陸(lu)輔助(zhu)系(xi)統。
2.1.3 在無人裝備中的(de)應用
無(wu)(wu)人(ren)裝(zhuang)備(bei)包括無(wu)(wu)人(ren)機(ji)和無(wu)(wu)人(ren)戰車(che)等，要實(shi)現“無(wu)(wu)人(ren)”，就需(xu)要應用機(ji)器視覺。基(ji)于無(wu)(wu)人(ren)裝(zhuang)備(bei)的偵(zhen)察、自主導航(hang)以及軍事目標的識別也需(xu)要通(tong)過機(ji)器視覺技術(shu)的應用來實(shi)現。
文獻(xian)[18]介紹(shao)了(le)一(yi)種(zhong)在美(mei)(mei)國(guo)國(guo)家自動(dong)(dong)化公(gong)路系(xi)統(automated highway system，AHS)和(he)美(mei)(mei)國(guo)國(guo)防部(bu)高級項目機(ji)(ji)(ji)(ji)構(gou)等(deng)無(wu)(wu)人(ren)(ren)駕(jia)駛航空(kong)、自主公(gong)路導航、越(yue)野(ye)導航和(he)無(wu)(wu)人(ren)(ren)駕(jia)駛飛行(xing)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)目標(biao)檢測(ce)等(deng)領域(yu)獲得成功測(ce)試的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺應(ying)(ying)用方(fang)法(fa)；文獻(xian)[19]研究(jiu)了(le)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)和(he)無(wu)(wu)人(ren)(ren)駕(jia)駛車(che)(che)輛中機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺的(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用，并提(ti)出應(ying)(ying)用機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺的(de)(de)(de)(de)(de)美(mei)(mei)國(guo)陸軍(jun)未來裝甲裝甲系(xi)統；文獻(xian)[20]報(bao)道了(le)美(mei)(mei)國(guo)國(guo)防高級研究(jiu)計劃(hua)署(shu)(defense advanced research projects agency，DARPA)Mind's Eye計劃(hua)要求開(kai)發(fa)無(wu)(wu)人(ren)(ren)駕(jia)駛智能相機(ji)(ji)(ji)(ji)以(yi)(yi)識別物體和(he)動(dong)(dong)作，DARPA尋求一(yi)種(zhong)技術(shu)，改進具有足夠視(shi)(shi)覺智能的(de)(de)(de)(de)(de)無(wu)(wu)人(ren)(ren)地(di)面車(che)(che)輛(unmanned ground vehicles，UGV)，以(yi)(yi)報(bao)告觀察領域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)活動(dong)(dong)；文獻(xian)[21]介紹(shao)了(le)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)(無(wu)(wu)人(ren)(ren)駕(jia)駛航空(kong)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi))在無(wu)(wu)準(zhun)備場地(di)的(de)(de)(de)(de)(de)著(zhu)陸情況下的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用；文獻(xian)[22]公(gong)開(kai)了(le)一(yi)種(zhong)基于機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)視(shi)(shi)覺的(de)(de)(de)(de)(de)無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)定(ding)位著(zhu)陸方(fang)法(fa)和(he)系(xi)統，使(shi)無(wu)(wu)人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)能以(yi)(yi)高精度降(jiang)落或懸停在固(gu)定(ding)；文獻(xian)[23]討論了(le)不(bu)同戰爭領域(yu)中目標(biao)識別技術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)用，總結其發(fa)展方(fang)向并提(ti)出了(le)軍(jun)事(shi)應(ying)(ying)用的(de)(de)(de)(de)(de)實現方(fang)法(fa)。
2.1.4 在武器檢測中的(de)應用
在武器檢(jian)查領域中，研究人(ren)員運(yun)用機器視覺技術(shu)(shu)進行(xing)武器系統(tong)瞄(miao)準、炮管參數(shu)檢(jian)測(ce)、火炮系統(tong)校準、射彈(dan)識(shi)別系統(tong)、自動(dong)戰術(shu)(shu)彈(dan)藥(yao)分類系統(tong)、槍(qiang)械內膛(tang)疵病檢(jian)測(ce)、槍(qiang)彈(dan)表(biao)面質量檢(jian)測(ce)等。
文(wen)(wen)獻(xian)[24]報告(gao)了(le)開發(fa)(fa)用(yong)于評估彈(dan)(dan)道，射彈(dan)(dan)射擊武(wu)器(qi)(qi)系(xi)統(tong)瞄(miao)準精(jing)度的(de)(de)(de)(de)機(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)；文(wen)(wen)獻(xian)[25]中(zhong)LaserDot開發(fa)(fa)出了(le)一種新的(de)(de)(de)(de)機(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)系(xi)統(tong)，用(yong)于移動(dong)機(ji)器(qi)(qi)人的(de)(de)(de)(de)障礙物檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，并在法(fa)國Angers技(ji)術(shu)中(zhong)心(ETAS)的(de)(de)(de)(de)軍(jun)事環境中(zhong)進行(xing)吉普車測(ce)(ce)試；文(wen)(wen)獻(xian)[26]介(jie)紹(shao)了(le)采用(yong)機(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)技(ji)術(shu)對(dui)(dui)火(huo)炮(pao)身(shen)管膛線(xian)參數進行(xing)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)方法(fa)；文(wen)(wen)獻(xian)[27]介(jie)紹(shao)了(le)運用(yong)機(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)技(ji)術(shu)實現對(dui)(dui)槍(qiang)械內(nei)膛疵病的(de)(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)；文(wen)(wen)獻(xian)[28]設計了(le)基于機(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)的(de)(de)(de)(de)目標識(shi)(shi)別(bie)系(xi)統(tong)，并證明該系(xi)統(tong)提高了(le)火(huo)炮(pao)系(xi)統(tong)校準的(de)(de)(de)(de)效率，具(ju)有(you)廣闊的(de)(de)(de)(de)應用(yong)前(qian)景；文(wen)(wen)獻(xian)[29]介(jie)紹(shao)了(le)一種可用(yong)于開發(fa)(fa)射彈(dan)(dan)識(shi)(shi)別(bie)系(xi)統(tong)和自動(dong)戰術(shu)彈(dan)(dan)藥分類系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)(de)機(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)技(ji)術(shu)，可用(yong)于創建許多(duo)其(qi)他檢(jian)(jian)測(ce)(ce)和自動(dong)識(shi)(shi)別(bie)系(xi)統(tong)；文(wen)(wen)獻(xian)[30]進行(xing)了(le)基于機(ji)器(qi)(qi)視(shi)(shi)覺(jue)的(de)(de)(de)(de)槍(qiang)彈(dan)(dan)表面質(zhi)量檢(jian)(jian)測(ce)(ce)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究，并將其(qi)用(yong)于槍(qiang)彈(dan)(dan)質(zhi)量檢(jian)(jian)測(ce)(ce)中(zhong)，不僅實現了(le)槍(qiang)彈(dan)(dan)質(zhi)量的(de)(de)(de)(de)自動(dong)化檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，而(er)且提高了(le)精(jing)度和效率。
2.1.5 在彈(dan)藥測試中的應(ying)用
彈(dan)藥測(ce)試(shi)領域中(zhong)，研究(jiu)人員(yuan)運用(yong)(yong)機器(qi)視覺(jue)技術(shu)進行(xing)彈(dan)藥外觀檢測(ce)、運用(yong)(yong)ICT技術(shu)進行(xing)彈(dan)藥內部探傷、彈(dan)丸飛行(xing)速度及(ji)姿態(tai)的測(ce)試(shi)以及(ji)彈(dan)藥射擊精(jing)度測(ce)試(shi)等。文(wen)獻(xian)[31]研究(jiu)了(le)機器(qi)視覺(jue)技術(shu)在(zai)彈(dan)藥測(ce)試(shi)設(she)備研制工作中(zhong)的應(ying)用(yong)(yong)情況(kuang)，并證明機器(qi)視覺(jue)在(zai)彈(dan)藥測(ce)試(shi)領域技術(shu)大有可為；文(wen)獻(xian)[32]介紹(shao)了(le)一(yi)種采用(yong)(yong)X射線(xian)無損檢測(ce)技術(shu)在(zai)炮彈(dan)識別(bie)中(zhong)的應(ying)用(yong)(yong)，設(she)計了(le)一(yi)種X射線(xian)無損檢測(ce)炮彈(dan)識別(bie)系統；文(wen)獻(xian)[33]介紹(shao)了(le)ICT在(zai)彈(dan)藥檢測(ce)中(zhong)的應(ying)用(yong)(yong)情況(kuang)和應(ying)用(yong)(yong)可行(xing)性(xing)。
在彈藥速度(du)(du)測(ce)量方(fang)面，目前研(yan)究比較多的(de)(de)是炮彈及槍(qiang)彈的(de)(de)速度(du)(du)測(ce)量。如(ru)：文獻(xian)[34]提出(chu)了(le)采用高(gao)速攝像系統對火箭彈離軌(gui)參數進(jin)行測(ce)量的(de)(de)方(fang)法，并給出(chu)了(le)具體的(de)(de)參數計(ji)算(suan)公式(shi)；文獻(xian)[35]介紹了(le)一種基(ji)于(yu)大靶面光(guang)幕靶的(de)(de)小口徑(jing)彈丸(wan)速度(du)(du)測(ce)試(shi)(shi)技(ji)術(shu)；文獻(xian)[36]介紹了(le)一種基(ji)于(yu)六天幕靶彈丸(wan)彈道末端飛(fei)行速度(du)(du)的(de)(de)測(ce)試(shi)(shi)方(fang)法，測(ce)試(shi)(shi)彈道末端彈丸(wan)的(de)(de)速度(du)(du)。
2.1.6 在虛擬訓(xun)練(lian)中的應用
在虛擬訓(xun)練(lian)(lian)中(zhong)的(de)應(ying)用包括(kuo)飛(fei)機駕駛(shi)員訓(xun)練(lian)(lian)、醫(yi)學(xue)手術模擬，戰斗(dou)場景建模、戰場環境(jing)(jing)表示等(deng)，可幫(bang)助士兵(bing)在訓(xun)練(lian)(lian)中(zhong)超越人的(de)生理(li)心理(li)極限、“親臨其境(jing)(jing)”、提高訓(xun)練(lian)(lian)效率。
文(wen)獻(xian)(xian)(xian)(xian)[37]研究了(le)(le)3D立體視覺(jue)對(dui)戰場(chang)可視化或災難響應(ying)等命令和(he)控制的(de)應(ying)用，并進行了(le)(le)實驗，完成了(le)(le)一(yi)些簡單的(de)軍事(shi)(shi)規劃(hua)練習；文(wen)獻(xian)(xian)(xian)(xian)[38]提出使(shi)用立體3D視覺(jue)來(lai)提高軍事(shi)(shi)行動中的(de)情(qing)境(jing)意(yi)識，以提高對(dui)現代軍事(shi)(shi)行動空間(jian)的(de)理解；文(wen)獻(xian)(xian)(xian)(xian)[39]利用3D視覺(jue)進行3維戰術地圖(tu)的(de)全球戰場(chang)解剖；文(wen)獻(xian)(xian)(xian)(xian)[40]介紹(shao)了(le)(le)美國國防(fang)部高級(ji)研究計劃(hua)局開啟的(de)一(yi)項(xiang)(xiang)名為“阿凡(fan)達”的(de)項(xiang)(xiang)目，該項(xiang)(xiang)目旨在大幅提高作戰效率，甚至改(gai)變傳(chuan)統(tong)作戰樣式，其采用的(de)主(zhu)體技術是以機(ji)器(qi)視覺(jue)為基礎的(de)人(ren)工智能(neng)；文(wen)獻(xian)(xian)(xian)(xian)[41]介紹(shao)了(le)(le)一(yi)個關于(yu)使(shi)用3D顯示器(qi)來(lai)幫(bang)助軍方(fang)的(de)遠程操作員(yuan)安全地使(shi)用機(ji)器(qi)人(ren)處置爆炸裝置。
2.1.7 其(qi)他(ta)軍事(shi)應用
除以上應(ying)用外，在軍事領域的其(qi)他(ta)方面，關于機器(qi)視覺的研究也有(you)很多(duo)，比(bi)較典型的有(you)戰爭控制、武器(qi)制導、作戰口糧檢測、軍事視覺系(xi)統等。
1996年(nian)開始，美(mei)國國防高級(ji)研(yan)究計(ji)劃(hua)局(DARPA)主(zhu)導研(yan)制(zhi)了(le)(le)(le)一種可(ke)(ke)應(ying)用(yong)于(yu)(yu)戰(zhan)爭控制(zhi)的(de)(de)視(shi)(shi)(shi)頻監視(shi)(shi)(shi)系統(tong)，可(ke)(ke)在一些惡(e)劣的(de)(de)環境中代替人(ren)力進行(xing)勘測、偵(zhen)查和(he)遠(yuan)程(cheng)監控。文獻(xian)[42-43]介紹了(le)(le)(le)紅外成像制(zhi)導導彈自(zi)動(dong)目(mu)標識別的(de)(de)應(ying)用(yong)現狀(zhuang)，分(fen)析了(le)(le)(le)機(ji)(ji)(ji)器(qi)視(shi)(shi)(shi)覺在精確(que)打擊武(wu)器(qi)應(ying)用(yong)中的(de)(de)關鍵問(wen)題。文獻(xian)[44]探討了(le)(le)(le)軍(jun)事(shi)作戰(zhan)口糧檢測機(ji)(ji)(ji)器(qi)人(ren)與機(ji)(ji)(ji)器(qi)視(shi)(shi)(shi)覺的(de)(de)可(ke)(ke)行(xing)性(xing)，基(ji)于(yu)(yu)模(mo)擬和(he)經(jing)濟分(fen)析，得出基(ji)于(yu)(yu)機(ji)(ji)(ji)器(qi)視(shi)(shi)(shi)覺的(de)(de)MRE袋自(zi)動(dong)檢查在技(ji)(ji)術上和(he)經(jing)濟上都是(shi)可(ke)(ke)行(xing)的(de)(de)結論(lun)。文獻(xian)[45]提出了(le)(le)(le)一種可(ke)(ke)用(yong)于(yu)(yu)各種NASA科(ke)學(xue)任務和(he)軍(jun)事(shi)視(shi)(shi)(shi)覺應(ying)用(yong)的(de)(de)高度(du)集成智能(neng)視(shi)(shi)(shi)覺系統(tong)。文獻(xian)[46]介紹了(le)(le)(le)一種用(yong)于(yu)(yu)苛刻的(de)(de)工業和(he)軍(jun)事(shi)應(ying)用(yong)(如計(ji)算機(ji)(ji)(ji)視(shi)(shi)(shi)覺和(he)自(zi)動(dong)目(mu)標識別)中的(de)(de)成像系統(tong)。美(mei)軍(jun)方(fang)于(yu)(yu)2012年(nian)研(yan)究的(de)(de)一項(xiang)名(ming)叫(jiao)PIXNET的(de)(de)技(ji)(ji)術，把視(shi)(shi)(shi)覺、近紅外和(he)紅外傳感器(qi)合(he)成為一種便攜式設(she)備，可(ke)(ke)用(yong)于(yu)(yu)武(wu)器(qi)的(de)(de)瞄準器(qi)和(he)頭(tou)盔上，并可(ke)(ke)通(tong)過無線網絡與整個(ge)班或排的(de)(de)軍(jun)人(ren)分(fen)享其顯示(shi)系統(tong)上的(de)(de)圖像。文獻(xian)[47]研(yan)究評估了(le)(le)(le)7項(xiang)CV測試(shi)(shi)，將機(ji)(ji)(ji)器(qi)視(shi)(shi)(shi)覺用(yong)于(yu)(yu)軍(jun)事(shi)篩查的(de)(de)彩色視(shi)(shi)(shi)覺測試(shi)(shi)的(de)(de)性(xing)能(neng)比較(jiao)。
2.2 發展前景(jing)
機(ji)(ji)器視(shi)覺(jue)系統對于未來(lai)武(wu)器裝(zhuang)備的(de)(de)自動化、智能化來(lai)說(shuo)是(shi)不可或缺的(de)(de)。虛(xu)擬訓練(lian)、戰場偵察、無人(ren)裝(zhuang)備、精確保障等未來(lai)戰場的(de)(de)新時(shi)(shi)代高(gao)要求，必將(jiang)由機(ji)(ji)器視(shi)覺(jue)為基礎的(de)(de)智能技術(shu)實現突破(po)。在(zai)肯定(ding)機(ji)(ji)器視(shi)覺(jue)軍(jun)事應(ying)用(yong)取得突破(po)的(de)(de)同時(shi)(shi)，也應(ying)看到相應(ying)的(de)(de)應(ying)用(yong)標準還有(you)待進一(yi)步(bu)規范，軍(jun)事發展還有(you)待進一(yi)步(bu)統籌(chou)。最重要的(de)(de)是(shi)需要認清我(wo)(wo)(wo)軍(jun)與(yu)外(wai)軍(jun)在(zai)視(shi)覺(jue)技術(shu)應(ying)用(yong)上的(de)(de)差(cha)(cha)距(ju)還很大(da)，我(wo)(wo)(wo)國民用(yong)與(yu)軍(jun)用(yong)的(de)(de)應(ying)用(yong)深度(du)、廣度(du)差(cha)(cha)距(ju)還很大(da)，亟需我(wo)(wo)(wo)們(men)高(gao)度(du)重視(shi)，大(da)力(li)推進與(yu)發展，縮小差(cha)(cha)距(ju)，為我(wo)(wo)(wo)軍(jun)裝(zhuang)備的(de)(de)高(gao)度(du)智能化奠定(ding)堅實的(de)(de)基礎。
隨著科技的(de)發展及機器視覺(jue)(jue)在(zai)軍事領域應(ying)用范(fan)圍不斷擴大，必將出(chu)現更(geng)多新理論(lun)、新方法、新手段、新設備(bei)，相信不久的(de)將來(lai)，更(geng)加小型化、智能(neng)化、無需網絡的(de)單機視覺(jue)(jue)設備(bei)將會應(ying)運而生(sheng)，它(ta)們能(neng)夠執行各類錯綜復(fu)雜的(de)任務，完全自動(dong)化地(di)運作(zuo)。屆(jie)時(shi)，其(qi)軍用領域應(ying)用也將進一(yi)步擴展。
2.2.1 嵌入式高智(zhi)能化系統(tong)成為趨勢
在未來的(de)(de)機(ji)器(qi)視覺(jue)軍事應用中，嵌(qian)入(ru)(ru)式(shi)系統(tong)(tong)將會扮(ban)演(yan)更(geng)重(zhong)要的(de)(de)角色, 嵌(qian)入(ru)(ru)式(shi)的(de)(de)高(gao)集成(cheng)度、數字化(hua)、實(shi)(shi)時(shi)(shi)化(hua)和(he)智能(neng)化(hua)視覺(jue)系統(tong)(tong)成(cheng)為(wei)趨(qu)勢。機(ji)器(qi)視覺(jue)系統(tong)(tong)逐漸(jian)向高(gao)度集成(cheng)的(de)(de)嵌(qian)入(ru)(ru)式(shi)小型化(hua)邁進(jin)。數字化(hua)是機(ji)器(qi)視覺(jue)發(fa)展的(de)(de)必然趨(qu)勢，精度更(geng)高(gao)，速度更(geng)快，算法也將更(geng)先(xian)進(jin)，機(ji)器(qi)視覺(jue)系統(tong)(tong)的(de)(de)實(shi)(shi)時(shi)(shi)性將更(geng)好，智能(neng)程度也將更(geng)高(gao)。屆時(shi)(shi)，圖(tu)像采集、處理(li)實(shi)(shi)現實(shi)(shi)時(shi)(shi)化(hua)，嵌(qian)入(ru)(ru)式(shi)系統(tong)(tong)將具有更(geng)緊湊的(de)(de)結構、更(geng)低的(de)(de)成(cheng)本和(he)功耗(hao)、更(geng)高(gao)的(de)(de)產品可靠性和(he)更(geng)易(yi)于維護和(he)升級。
軍事領域(yu)(yu)對信(xin)息裝備的(de)成本、處理速度要(yao)求較(jiao)高。采用(yong)嵌入式機器(qi)視覺(jue)系統，可(ke)以不再依(yi)靠計算機，從(cong)而具有極(ji)高的(de)便(bian)(bian)攜性，特(te)別(bie)適(shi)合軍事領域(yu)(yu)的(de)高機動性、應(ying)用(yong)環境的(de)復(fu)雜性特(te)點，有助于(yu)減(jian)輕戰場(chang)負擔，滿足未來戰場(chang)便(bian)(bian)攜性的(de)高要(yao)求。
2.2.2 軍事應用領(ling)域會更加廣闊
首先，隨著功能(neng)增多、性(xing)(xing)能(neng)提升和價格(ge)下降，視(shi)(shi)覺(jue)(jue)系(xi)統的(de)(de)較高(gao)性(xing)(xing)價比將(jiang)(jiang)逐漸上升，也將(jiang)(jiang)得到軍方廣泛認可；其次(ci)，產(chan)品的(de)(de)小(xiao)型(xing)化有利于系(xi)統在裝備有限的(de)(de)空間(jian)內應(ying)用(yong)，在軍事領域的(de)(de)適用(yong)面將(jiang)(jiang)進一步擴(kuo)(kuo)寬；再次(ci)，高(gao)集(ji)成度(du)使得微處理器(qi)和高(gao)性(xing)(xing)能(neng)楨采集(ji)器(qi)更具有智能(neng)性(xing)(xing)，最終實現(xian)“芯片上的(de)(de)視(shi)(shi)覺(jue)(jue)系(xi)統”，有助(zhu)于視(shi)(shi)覺(jue)(jue)技術的(de)(de)軍事應(ying)用(yong)開(kai)發(fa)和擴(kuo)(kuo)展(zhan)。
視覺(jue)系統具有體積小、成本低(di)、拆卸方(fang)(fang)便、可(ke)快速更新的優點，非常適合嵌入在軍事裝備內使(shi)用(yong)。一(yi)旦軍方(fang)(fang)對視覺(jue)技術普遍(bian)需求得到(dao)快速響(xiang)應，機器視覺(jue)在智(zhi)能(neng)化(hua)軍用(yong)裝備領域的應用(yong)必將穩步發展。
2.2.3 高度的標(biao)準化和任(ren)務(wu)針對(dui)性(xing)
軍事領(ling)域(yu)應(ying)用的(de)(de)特殊性(xing)，視(shi)覺(jue)系統(tong)(tong)的(de)(de)專業化(hua)及其(qi)接(jie)口的(de)(de)標(biao)準(zhun)化(hua)需(xu)(xu)求(qiu)催生系統(tong)(tong)的(de)(de)標(biao)準(zhun)化(hua)。作為(wei)軍事領(ling)域(yu)、軍事特定應(ying)用的(de)(de)智(zhi)能(neng)系統(tong)(tong)，因其(qi)需(xu)(xu)求(qiu)比較(jiao)固(gu)定，可以通(tong)過較(jiao)少的(de)(de)硬件(jian)(jian)和(he)軟件(jian)(jian)算(suan)法來構成(cheng)，在(zai)確保(bao)效率相對較(jiao)高又降低成(cheng)本的(de)(de)基(ji)礎上達到專業化(hua)。此(ci)外，由(you)于在(zai)軍事領(ling)域(yu)存在(zai)著大量通(tong)信需(xu)(xu)求(qiu)，視(shi)覺(jue)系統(tong)(tong)的(de)(de)接(jie)口也需(xu)(xu)支持現有(you)的(de)(de)軍用標(biao)準(zhun)化(hua)通(tong)用協議。為(wei)規范視(shi)覺(jue)技術的(de)(de)軍事應(ying)用，提高統(tong)(tong)籌建設能(neng)力，減少經費的(de)(de)盲目投入，亟(ji)需(xu)(xu)盡快制定視(shi)覺(jue)系統(tong)(tong)的(de)(de)軍事化(hua)應(ying)用標(biao)準(zhun)。
俗話說，“鐵打(da)的(de)營(ying)盤流水的(de)兵”，面對部隊人員(yuan)的(de)頻繁更(geng)迭代替，機器視(shi)覺需要(yao)(yao)成為使(shi)用(yong)簡(jian)單(dan)的(de)專(zhuan)(zhuan)用(yong)工(gong)具(ju)。視(shi)覺系統要(yao)(yao)能克(ke)服更(geng)多的(de)人員(yuan)、環境變化(hua)，簡(jian)單(dan)針對一類軍(jun)事問題具(ju)體解(jie)決(jue)。即把(ba)“視(shi)覺專(zhuan)(zhuan)業(ye)知(zhi)識(shi)”優化(hua)集成，實現自動調用(yong)，使(shi)士兵在使(shi)用(yong)機器視(shi)覺工(gong)具(ju)時(shi)，需要(yao)(yao)了解(jie)的(de)專(zhuan)(zhuan)業(ye)知(zhi)識(shi)大(da)大(da)減少，只(zhi)需關注任(ren)務性質即可(ke)。軍(jun)用(yong)視(shi)覺系統將不斷增強任(ren)務針對性，更(geng)加具(ju)備可(ke)移植(zhi)性，在減少對人員(yuan)素質依賴(lai)性的(de)同(tong)時(shi)，提高其戰場利(li)用(yong)率。
2.2.4 3維(wei)成像(xiang)的開(kai)發及應用
機(ji)器視(shi)覺的(de)(de)軍(jun)事(shi)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)發(fa)展，必定(ding)會涉及到3D視(shi)覺。隨著研究(jiu)人員應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)專門的(de)(de)神(shen)經網絡來幫助機(ji)器識(shi)別和(he)理解(jie)現實(shi)世(shi)界的(de)(de)圖(tu)像，如今的(de)(de)3D視(shi)覺功能強大。從戰場可(ke)視(shi)化、3維(wei)(wei)戰術地(di)圖(tu)、3D立體(ti)識(shi)別、3維(wei)(wei)重構到3D打印(yin)，3維(wei)(wei)技(ji)術在軍(jun)事(shi)的(de)(de)各領(ling)域(yu)都有廣闊的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)空間。目前的(de)(de)3D視(shi)覺軍(jun)事(shi)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)主(zhu)要(yao)集中于模擬訓(xun)練領(ling)域(yu)，隨著技(ji)術的(de)(de)進(jin)步與發(fa)展，3D視(shi)覺的(de)(de)軍(jun)事(shi)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)將更加豐富(fu)，范圍(wei)更加廣泛(fan)。
3 結(jie)束語
機器視覺是實現武器自動化和智能化的必要手段。伴隨著成本的下降和性能的提升，其在軍事領域的應用必然增多。視覺系統可在管理、作戰中減少人力物力的投入，提高工作效率，必將在我軍裝備智能化進程中發揮巨大作用。
對于未(wei)來(lai)數字化信息(xi)化戰場(chang)來(lai)說，戰場(chang)上萬物的數字化是前提(ti)，而(er)機器視(shi)覺在這個過程中將發揮重要作(zuo)用(yong)。我軍(jun)應充分認(ren)清機器視(shi)覺軍(jun)事應用(yong)的大趨勢，持續聚(ju)集資(zi)源，大力(li)研發并推出高性能(neng)的機器視(shi)覺組件，結(jie)合(he)軍(jun)工自動化，不斷(duan)豐富智(zhi)能(neng)武(wu)器裝備，為基層(ceng)部隊提(ti)供能(neng)夠滿足智(zhi)能(neng)制代(dai)軍(jun)事需(xu)求的解決方案(an)，助力(li)我國軍(jun)工邁(mai)向“智(zhi)造”新時(shi)代(dai)，助力(li)戰斗力(li)提(ti)升走進“芯”時(shi)代(dai)。
