阅读说明：本技术 环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法及其应用 (environment-adaptive digital imitation camouflage ceramic tile camouflage method and application thereof ) 是由 苏洪涛 苏彦齐 吴光耀 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法及其应用,其方法是先进行目标建筑背景颜色的采集与聚类,确定主要特征色,然后进行伪装斑点的确定与图案设计,再建立目标建筑数码仿造迷彩瓷砖定位编码坐标系,通过二维图形码、四位坐标定位码和十二位包装仓储运输管理码结合的三级编码技术,将设计图纸信息与生产、包装、仓储、运输、现场管理各环节有机衔接,实现按图精准定位铺贴施工。其应用是通过该伪装方法将数码仿造迷彩瓷砖使用于目标建筑外墙面和屋面,实现目标建筑最大程度与周围环境相融合,显著降低目标建筑人眼可视距离观测和卫星可见光学侦察的识别度,有效降低目标建筑的暴露症候,并具有红外伪装效果。(The invention discloses an environment-adaptive digital imitation camouflage color ceramic tile camouflage method and application thereof. The application of the camouflage method is that the digital imitation camouflage color ceramic tile is used for the outer wall surface and the roof of the target building, so that the target building is fused with the surrounding environment to the maximum extent, the recognition degree of the visible distance observation of human eyes and the visible optical reconnaissance of satellites of the target building is obviously reduced, the exposure symptom of the target building is effectively reduced, and the camouflage method has an infrared camouflage effect.)

环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法及其应用

技术领域

本发明涉及地面建筑、构筑物外观伪装技术领域，特别涉及一种环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法及其应用。

背景技术

当前，我军大量战场设施暴露征候明显，现有的建筑外墙一般是采用迷彩涂料的方式进行伪装，但经过长期使用后，该伪装方式存在耐久性差、变形迷彩痕迹严重、军事图腾过于显著等严重不足，无法实现战场设施与周边自然环境在色彩图案、亮暗分布等方面的协调，实际伪装效果较差，因此，亟需研究具有真正现实意义的伪装方案及具有相应伪装功能的新型材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，基于仿造迷彩伪装理论，提供一种环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法，该方法可有效改善建筑外墙的伪装效果，提高战场设施与周边自然环境在色彩图案、亮暗分布等方面的协调性，降低人眼可视距离观测和卫星对目标建筑可见光学侦察的识别度。

本发明的另一目的在于，提供上述环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法的应用。

本发明的技术方案为：一种环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法，包括以下步骤：

(1)目标建筑背景颜色的采集与聚类：采用旋翼无人机模拟卫星空中侦测或野外色差仪地面采测的方式，采集目标建筑背景中相应地物地貌的颜色坐标值，然后进行颜色聚类，分析确定目标建筑背景的特征色彩，具体方法和步骤如下：

(1-1)以目标建筑为中心，选择目标建筑四周八倍于目标建筑区域面积的背景区域作为目标建筑背景数据采集区域；

(1-2)以目标建筑为中心，将目标建筑背景数据采集区域分割成八个区域单元，根据采集的背景色彩数据，计算各区域单元的平均颜色坐标值，以所得到的八个区域单元的平均颜色坐标值对应的颜色作为目标建筑实施数码仿造迷彩瓷砖伪装的背景基准色；

(1-3)将每一个区域单元分割成多个子区域单元，采集数据并计算各子区域单元的平均颜色坐标值，以所得到的一个区域单元内各子区域单元平均颜色坐标值对应的颜色作为与该区域单元相邻的目标建筑数码仿造迷彩瓷砖伪装的参考基色；

(1-4)计算并统计每一个区域单元中任意相邻两个子区域单元之间的色差，色差的计算值大于色差的设定值时，则通过色差计数器进行计数；色差的计算值不超过色差的设定值时，则通过同类颜色记录器进行计数；

(1-5)分别针对八个区域单元，比较同类颜色记录器所记录的数值，按数值由大到小进行主色排序；

(1-6)采用排列图法，计算同类颜色记录器所记录的每个数值对应的频数和频率，将累计频率由大到小排序，选取累计频率占比0～80％的数值对应的色彩作为该背景区域单元的主要特征色，其对应频率作为图案设计阶段各特征色占比的基本参考；

(2)数码仿造迷彩斑点形状的确定与图案设计：

(2-1)对采集的目标建筑背景图像进行像素均匀化处理，提取背景图案斑点的轮廓；

(2-2)通过计算机模拟绘制目标建筑外立面及屋面的伪装斑点的轮廓，使伪装斑点成为目标建筑背景中相邻斑点的自然延续，斑点大小应满足人眼可视距离观测和卫星空中侦测条件下的伪装要求；

(2-3)对目标建筑的外立面及屋面的伪装斑点图案进行网格化处理，采用两级网格线，一级控制网格对应铺贴单元，二级加密网格对应单块数码仿造迷彩瓷砖；

(2-4)绘制目标建筑的外墙及屋面的数码仿造迷彩瓷砖伪装设计图：根据与目标建筑相邻的区域单元中斑点的特征颜色、各特征颜色占比及构图关系，进行目标建筑外立面及屋面数码仿造迷彩瓷砖伪装斑点图案及特征色彩设计，绘制各特征色分界线，各特征色分界线需要精确到二级加密网格，并按设计进行计算机模拟填色；

(3)数码仿造迷彩瓷砖的编码，主要步骤如下：

(3-1)根据目标建筑外墙数码仿造迷彩瓷砖伪装设计图和步骤(2)确定的两级网格控制网，建立瓷砖定位编码坐标系；

(3-2)采用二维图形码、四位坐标定位码和十二位包装仓储运输管理码结合的三级编码技术，对网格中的每一个单元格进行编码；

通过编码技术，将设计图纸信息与生产、包装、仓储、运输、现场管理各环节有机衔接，实现目标建筑数码仿造迷彩瓷砖伪装方案从设计、生产、运输到现场施工的专属定制化，使伪装后目标建筑实现最大程度与背景的融合，显著降低目标建筑卫星可见光学侦察识别度，起到伪装效果；

(4)数码仿造迷彩瓷砖的选型、设计及制作：

(4-1)瓷砖材料选择：采用陶瓷釉面砖，常规性能指标要求满足GB/T4100-2015(陶瓷砖)附录J的要求；

(4-2)瓷砖平面尺寸规格设计：根据卫星可见光学侦察对目标建筑伪装斑点大小要求，考虑建筑外立面的观感、建筑外墙尺寸模数匹配以及砖缝宽度设置，本发明单块瓷砖基本规格包括但不限于73mm×73mm、95mm×95mm、45mm×95mm三种，73mm×73mm、95mm×95mm、45mm×95mm三种基本规格对应的每个铺贴单元(300mm×300mm)按16块73mm×73mm或9块95mm×95mm或18块45mm×95mm组合；

(4-3)瓷砖表面设计：采用麻面，仿造树叶及地面的凹凸感，起到光的散射作用，降低光的反射度，表面光泽度控制在2°至10°之间，具体根据周边地貌光泽度确定，平面瓷砖由于光泽度与周边地物地貌光泽度差别较大，不予采用；

(4-4)特征色瓷砖主要原料的材料组成及投罐配方设计：以选取的分别代表大地和植被的褐色系和绿色系的共10种特征色作为样本色，经过大量试验，研制了各特征色麻面陶瓷釉面砖材料组成及各成分投罐配比方案；

(4-5)数码仿造迷彩瓷砖制作：根据设计确定的目标建筑区域背景特征色和各特征色瓷砖材料配方，由陶瓷工厂制作各特征色对应的单色瓷砖，根据每一铺贴单元二维图形码对应的构图方案，在装配车间进行数码仿造迷彩瓷砖的拼图、牛皮纸粘贴和定位码标识，并按编码顺序装箱(每箱22片)，箱体粘贴十二位装箱仓储运输管理码标签；

(5)环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装的施工应用及效果检测：

(5-1)依据数码仿造迷彩瓷砖伪装设计图纸，分别建立目标建筑的屋面和外墙面的平立面坐标系，在验收合格的屋面和外墙面排砖并放样弹划定位网格线，以定位坐标系第一行和第一列为基准单元，用粉笔标识两位瓷砖铺贴纵横坐标定位基准码；

(5-2)按照铺贴顺序，选取对应编码的瓷砖首先进行样板铺贴施工，样板验收合格后，按样板要求进行正式铺贴作业，采用同色系填缝材料进行勾缝；常规铺贴作业要求与传统外墙瓷砖铺贴作业相同；

(5-3)数码仿造迷彩瓷砖完成施工后，对目标建筑及目标建筑背景，采用多旋翼无人机模拟卫星空中侦测或野外色差仪地面检测，或两种检测方法相结合的方式，对目标建筑伪装效果进行检测和验证。

所述步骤(1-2)中，对每一个单元的平均颜色坐标值进行计算时，其计算公式为：

式中，L、a和b分别为一个单元的平均颜色坐标值；

m为一个单元图像的横向尺寸对应的像素值，n为一个单元图像的纵向尺寸对应的像素值，m×n即为一个单元的整个像素的总数；

L_i,j为该单元第i行、第j列像素所对应的颜色坐标L分量；

a_i,j为该单元第i行、第j列像素所对应的颜色坐标a分量；

b_i,j为该单元第i行、第j列像素所对应的颜色坐标b分量；

所述步骤(1-3)中，对每一个子区域单元的平均颜色坐标值进行计算时，其计算方式为：

选取目标建筑背景中的一个单元，假设分辨率单位为L_分辨，那么该单元对应的尺寸为L_分辨＝m_分辨×n_分辨；m_分辨×n_分辨表示对该单元以横向m_分辨个像素、纵向n_分辨个像素为单位划分子区域单元；

则计算所分割得到的其中一个子区域单元的平均颜色坐标值为：

式中，L、a和b分别为一个子区域单元的平均颜色坐标值；

m_分辨为一个子区域单元图像的横向尺寸对应的像素值，n_分辨为一个子区域单元图像的纵向尺寸对应的像素值，m_分辨×n_分辨即为一个子区域单元的整个像素的总数；

L_i,j为该子区域单元第i行、第j列像素所对应的颜色坐标L分量；

a_i,j为该子区域单元第i行、第j列像素所对应的颜色坐标a分量；

b_i,j为该子区域单元第i行、第j列像素所对应的颜色坐标b分量；

所述步骤(1-4)中，进行色差统计时，其具体过程为：

(1-4a)在目标建筑背景中的第一个单元内，选取第一个子区域单元，假设i₁＝0,j₁＝0；

(1-4b)选取与第一个子区域单元相邻的一个子区域单元，假设i₁＝1,j₁＝0，计算两个子区域单元之间的色差：

其中：Δx＝x₁-x₂，x代表颜色分量坐标L、a、b三个分量，x₁和x₂分别代表两个相邻子区域单元像素的颜色分量坐标L、a、b三个分量的测试值；

设定额定的色差值为δ，当ΔE＞δ时，则表明相邻两个子区域单元之间出现了具有明显的色差，此时在色差计数器中增加1，记为：S＝S+1，并记录颜色的坐标值；否则，则表明相邻两个子区域单元之间不具有明显的色差，此时在这两个子区域单元相应颜色的同类颜色记录器中增加1，并记录颜色坐标值；

(1-4c)同理，计算i₁＝0,j₁＝1与i₁＝0,j₁＝0相邻两个子区域单元之间的色差；

(1-4d)同理，计算i₁＝1,j₁＝0与i₁＝0,j₁＝1相邻两个子区域单元之间的色差；

(1-4e)同理，计算i₁＝1,j₁＝1与i₁＝0,j₁＝0相邻两个子区域单元之间的色差，此时，得到相邻四个子区域单元的色差；

(1-4f)在目标建筑背景中的第一个单元内，选取第二个子区域单元，假设i₁＝i₁+1,j₁＝j₁+1，然后重复步骤(1-4b)至步骤(1-4e)，直至完成第一个单元内全部子区域单元的色差计算；

(1-4g)重复步骤(1-4a)至步骤(1-4f)，直至完成目标建筑背景中全部单元的各个子区域单元的色差计算；

所述步骤(1-5)中，主色主要包括两个色系，第一个色系为代表大地的褐色系，第二个色系为代表地表植被的绿色系；

所述步骤(1-6)中，选择确定的主要特征色主要包括褐色系和绿色系的各五种特征色，其中褐色系特征色包括土黄色、浅褐色、中褐色、灰褐色和深灰褐色五种，绿色系特征色主要包括浅绿色、中绿色、草绿色、褐绿色和墨绿色五种。

所述步骤(2-1)中，对目标建筑背景的图像进行像素均匀化处理以及提取背景图案斑点时，其处理过程具体为：

(2-1a)先对目标建筑背景的图案像素进行预处理：提取目标建筑背景的彩色图案后，将彩色图案转化为灰度图像，采用平均值法计算灰度图像中各像素的灰度值：

其中，R、G、B分别为图像像素的原始RGB值；

(2-1b)对目标建筑背景灰度图像所有像素的灰度值进行均匀化处理，增强整个图像的对比度，使背景图像各种像素出现的几率基本相同，便于下一步的轮廓提取；此时需要计算目标建筑背景灰度图像所有像素的灰度值(对应于颜色坐标的L分量)及范围，具体步骤为：

①统计该图像每个灰度级像素的个数，得到该图像各个像素灰度值出现的个数即灰度为i的像素总数，(i∈[0,255])；

②统计目标建筑背景灰度图像中，小于每个灰度级像素的累积个数；

③根据直方图均匀化原理，建立灰度级映射规则，绘制灰度均匀化处理后的像素直方图；

④将目标建筑背景灰度图每个像素点的灰度映射到新图，得到均匀化处理后的背景灰度图；

(2-1c)利用导数计算方法，获得灰度图像中灰度沿X、Y方向的导数G_x、G_y，求出梯度的大小：

计算梯度的方向：

求出边缘方向后，再采用相同的方式分别计算目标背景均匀化处理后的灰度图在水平方向、垂直方向、45°方向和135°方向的梯度大小及方向，从而获得该像素梯度方向的邻接像素；

遍历图像，若某像素的灰度值与其梯度方向上前后两个像素的灰度值相比不是最大，则将这个像素值置为0，即不是轮廓边缘；否则，对于最大值的，将对应位置的像素值置为1；从而提取出背景图案斑点的轮廓。

所述步骤(2-2)中，计算机模拟绘制目标建筑外立面及屋面的伪装斑点的轮廓，要求如下：

(2-2a)首先要考虑人眼可视距离观测条件下斑点图形的伪装效果。为使建筑目标表面的迷彩斑点具有分割目标表面原有规则轮廓的效果，应确保迷彩斑点的尺寸(d，单位:米)满足下式要求，使目标建筑表面的迷彩斑点能在一定距离(D，单位:米)上被探测者(人眼)观察到，起到伪装效果，

式中，k代表目标上相邻斑点之间的亮度对比，k≥0.4条件下公式成立；

d为迷彩斑点尺寸，数值等于斑点轮廓内切圆与外接圆半径之和；

D为人眼距离观测目标建筑的距离。

(2-2b)其次要考虑在卫星侦测条件下斑点图形的伪装效果。数码迷彩是由诸多矩形或正方形单色色块组合而成，鉴于卫星的成像分辨率的理论值约0.1m，目标斑点尺寸小于0.1m时，目标斑点难以被成像和发现，故本发明数码迷彩的单色色块斑点尺寸取值不小于0.1m。

(2-2c)数码迷彩斑点的布置应满足以下要求：

①数码迷彩斑点不能在目标建筑上对称配置，以避免显露原有的形状轮廓。

②处在目标建筑轮廓边缘的斑点，不得在轮廓的边缘终断，应将斑点延伸到邻面上。

③斑点图形延伸时为了防止重复目标的立体形状，应使斑点的轴线与目标建筑上两个邻面的交线呈30°角。

所述步骤(2-3)中，对目标建筑外立面及屋面的模拟伪装斑点图案进行网格化处理，是指根据目标建筑外墙上瓷砖铺贴的块状特性，对绘制的目标建筑外立面仿造迷彩图案进行数码化处理，具体方法为：

(2-3a)根据瓷砖铺贴单元的规格(采用通用规格300mm×300mm)，以目标建筑正立面图最左侧墙角线与檐口下沿交点为坐标零点，分别以向右和向下为正方向，绘制目标建筑外墙面展开图300mm×300mm的初始一级网格线。每一个一级网格对应一个瓷砖铺贴单元。

(2-3b)初始一级网格线局部找正。除坐标系基线以外，展开图中以每一个可以形成独立平面的墙柱面为一个平面铺贴单元，纵向以每一个平面铺贴单元左侧边线或阳角线作为一级网格线的中继找正基准线，该铺贴平面单元右侧纵向各初始一级网格线向左侧找正看齐，使各平面铺贴单元纵向一级网格起始线与各纵向找正基线重合，完成一级网格线的定位。

(2-3c)以找正定位后的一级网格为基准，根据瓷砖铺贴时的砖缝设计，以单块瓷砖几何尺寸为单位绘制二级加密网格线，二级网格线纵向以坐标系基线和一级网格找正基线为起始线。二级加密网格线的每一个网格对应一块瓷砖。

(2-3d)根据找正定位后的一级网格和加密的二级网格线，结合目标建筑外立面图，绘制外墙柱及门窗洞口处的侧面一、二级网格线展开图，以每个相对独立的铺贴立面不出现一块以上非整块瓷砖为原则，使整个建筑外立面铺贴瓷砖缝整齐美观，同时便于施工，减少非整块瓷砖的切割。

所述步骤(2-4)中，绘制目标建筑外墙及屋面数码仿造迷彩瓷砖伪装设计图，计算机模拟填色总体要求如下：

(2-4a)以二级加密网格为基本单元,在每个基本色块的尺寸不小迷彩斑点计算尺寸d的前提下，绘制各特征色块的分界线，使之与各斑点图案轮廓基本吻合。

(2-4b)目标建筑上的凸出位置尽量配置暗色，凹进的位置尽量配置亮色斑点。目标顶部应尽量配置暗斑点，背光面和阴影部位，可以适当配置较多的亮斑点。

(2-4c)由于门窗洞口存在黑洞效应，门窗洞口部分应采用墨绿或深绿色，窗框也宜选用中绿或墨绿色，不应采用白色、银白色等亮色窗框，同时宜选用緑镀膜玻璃，降低门窗洞口的识别度，减少暴露征候。

(2-4d)屋面作为卫星侦测的重点对象，应结合周边地貌，采用大量的中绿色，辅以部分浅绿色、褐绿色以及小部分墨绿色，用于仿照光照条件下高空卫星侦察时地表植被呈现的自然生长状态，必要时局部可辅以土黄色、浅褐色等，仿造道路穿越，共同达到降低建筑外观识别度和暴露征候的目的，起到伪装效果。

所述步骤(3-1)中，瓷砖定位编码坐标系的建立，具体方法为：

(3-1a)根据目标建筑外墙数码仿造迷彩瓷砖伪装设计图(外墙面展开图)和前述步骤(2)建立的两级网格控制网，以目标建筑正立面最左侧边线与檐口下沿交点(铺贴起始点)为坐标零点，以檐口下沿水平向右为横向坐标轴正方向，以正立面最左侧边线(阳角线)垂直向下为竖向坐标轴正方向，建立瓷砖定位编码坐标系。

(3-1b)以设计图纸一级网格线一个标准网格和大于二分之一标准网格的一级网格作为一个编码计数单位(对应一个铺贴单元)；根据四舍五入的原则，局部找正定位后一级网格单元格面积小于标准单元格面积二分之一的，计数为零，即不参与编码计数。

(3-1c)屋面坐标系，以铺贴起点为坐标零点，根据瓷砖铺贴作业***面作业顺序向右为横坐标正方向，平面作业退后为纵坐标正方向。

所述步骤(3-2)中，二维图形码、四位坐标定位码和十二位包装仓储运输管理码结合的三级编码方法,具体为：

(3-2a)以计数的一级网格定位坐标形成的四位编码作为对应数码仿造迷彩瓷砖铺贴单元的编码。其中，前两位数字为铺贴单元的纵向定位坐标，表示该铺贴单元位于目标建筑立面坐标系第几行；后两位数字为铺贴单元的横向定位坐标，表示该铺贴单元位于目标建筑立面坐标系第几列。

(3-2b)对编码的一级网格包含的二级方格各特征色块进行数字编码处理，以数字代表相应的特征色，所形成的二维数字图形码代表铺贴单元的数码仿造迷彩图案构成。

(3-2c)十二位包装仓储运输管理码代表每一箱瓷砖所对应的项目、建筑编号、工程部位和坐标区间。其中，前四位为项目信息和工程部位码，首位字母为工程项目代码(区分不同工程项目)，第二、第三位数字为目标建筑代码(区分同一项目的不同建筑，以***数字编号)，第四位字母为工程部位代码(表示应用部位为外墙或屋面)，中间四位数字为该箱瓷砖编号在前的坐标定位码，后四位数字为该箱瓷砖编号在后的坐标定位码，后八位数字共同组成该箱瓷砖铺贴时的定位区间码。

(3-2d)通过编码技术，将设计图纸信息与生产、包装、仓储、运输、现场管理各环节有机衔接，实现目标建筑数码仿造迷彩瓷砖伪装方案从设计、生产、运输到现场施工的专属定制化，使伪装后的目标建筑最大程度地与背景相融合。

(3-2e)数码仿造迷彩瓷砖的编码，外墙柱侧面以及窗台檐口、门窗洞口处等小面积不规则铺贴单元，以及面积小于二分之一个铺贴单元不参与一级网格编码计数的一级网格，不参与一级网格编码，该部位所需瓷砖采用根据设计图纸现场配色组版加工的方式解决，减少瓷砖的切割和浪费。

所述步骤(4-2)中，为降低目标建筑迷彩斑点人眼可视观察和卫星可见光学侦察识别度，窗台檐口、门窗洞口处等小面积不规则铺贴单元，其数码迷彩瓷砖现场配色组版加工时，须采用两块以上的单色瓷砖组成一个单色迷彩斑点。

所述步骤(4-4)中，分别代表地表植被和大地的绿色系和褐色系的十种特征色，各特征数码迷彩瓷砖所采用的主要原料及各成分占比如下(各成分以重量份数计)：

(4-4a)浅绿色：烧滑石11份，钠长石48份，白土11份，石英6份，双飞粉5份，氧化铝6份，碳酸钡6份，硅酸锆1份，熔块1份，铬绿3.3份，橙色1.2份，镨黄2.2份；

(4-4b)中绿色：烧滑石10份，钠长石47份，白土10份，石英5份，双飞粉4份，氧化铝5份，碳酸钡5份，硅酸锆2份，熔块3份，孔雀绿3.1份，铬绿7.2份；

(4-4c)草绿色：烧滑石11份，钠长石47份，白土9份，石英6份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，硅酸锆2份，熔块3份，铬绿4份，锆铁红2.9份，镨黄1.8份；

(4-4d)褐绿色：烧滑石10份，钠长石37份，白土10份，石英5份，双飞粉4份，氧化铝7份，碳酸钡5份，熔块3份，橙色10份，艳黑2.5份，铬绿7份；

(4-4e)墨绿色：烧滑石11份，钠长石40份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝6份，碳酸钡6份，熔块2.5份，铬绿6.5份，艳黑3.5份，孔雀蓝2.9份，钴兰4.8份；

(4-4f)土黄色：烧滑石10份，钠长石51份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，熔块3份，橙色5份，艳黑0.3份，镨黄1份；

(4-4g)浅褐色：烧滑石10份，钠长石44份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，硅酸锆2份，熔块2份，锆铁红1.9份，钴兰0.8份，镨黄9.5份；

(4-4h)中褐色：烧滑石10份，钠长石50份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，熔块3份，橙色7份，艳黑0.4份，孔雀绿0.9份；

(4-4i)灰褐色：烧滑石10份，钠长石46份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，硅酸锆2份，熔块2份，锆铁红1.5份，钴兰1份，镨黄8份；

(4-4j)深灰褐色：烧滑石10份，钠长石46份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，熔块3份，橙色9.5份，艳黑0.4份，孔雀绿1.3份。

本发明还提供上述环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法的应用，通过该伪装方法将数码仿造迷彩瓷砖使用于军事建筑外墙表面，使军事建筑与周围环境相融合。通过对目标建筑屋面及外墙数码仿造迷彩瓷砖伪装的专属定制化设计和施工，实现了目标建筑与周围环境有机融合，并显著降低目标建筑卫星可见光学侦察的识别度，起到较好的伪装效果。由于数码仿造迷彩各特征色瓷砖材料成分及颜色不同，日照条件下的吸热能力存在差异，因而具有一定的红外伪装功能。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明基于仿造迷彩伪装理论，研制了具有较强环境适应性的数码仿造迷彩瓷砖建筑屋面及外墙伪装方法。采用无人机模拟卫星侦察检测、野外色差仪现场检测或两种检测方式相结合的方式，采集目标建筑物背景区域的特征颜色；通过计算机对数据进行分析和处理，模拟制定目标建筑物外墙及屋面的数码仿造迷彩的颜色、图形、各色瓷砖占比等伪装方案，并绘制目标建筑屋面及外墙面数码仿造迷彩瓷砖伪装施工图；再通过编码技术，实现设计、生产、施工的有机衔接，按设计图纸生产和施工；采用数码仿造迷彩瓷砖伪装后的建筑物外墙面，具有良好的耐久性和防水性等优良质量特性，同时形成了一种新型的与周边环境高度融合、具有较低卫星可见光学侦察识别度和一定红外伪装功能的建筑外墙贴面材料伪装系统，解决现有迷彩涂料及普通迷彩瓷砖伪装所存在的系列问题和不足。

本发明所述环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法及其应用，可有效改善军事设施建筑及构筑物的伪装效果，提高战场设施与周边自然环境在色彩图案、亮暗分布等方面的协调性，使这些军事建筑与周围环境、地貌、植被等形成高度融合，达到良好的伪装效果。

附图说明

图1为空中检测时的标板示意图。

图2为地面检测时目标建筑背景区域划分示意图。

图3为目标建筑背景的灰度图像均匀化后的像素直方图。

图4为目标建筑背景的灰度图像均匀化后的示意图。

图5为目标建筑背景图案经过斑点轮廓提取处理后的示意图。

图6为数码仿造迷彩瓷砖铺贴时，采用四位编码示例图。

图7为数码仿造迷彩瓷砖包装和仓储时，采用十二位编码示例图。

图8为本环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法应用时，示例目标建筑外墙面数码迷彩图案设计示意图。

图9为本环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法应用示例目标建筑热成像灰度图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例为一种环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法，具体过程如下：

一、目标建筑背景颜色的采集与聚类

对目标建筑背景颜色的采集方式主要有两种，选择其中一种或同时使用两种均可：

一种是基于地面检测的背景颜色采集：采用野外色差仪，经过黑色、白色标板校准后，采测目标建筑背景中树叶、枯草、岩石、土壤等地物的颜色，获得目标建筑背景中相应地物的颜色坐标值。

另一种是基于空中侦测的背景颜色采集：采用多旋翼无人机在25～35m的高度处对目标建筑背景各区域单元实施成像，并获得目标建筑背景中相应地物地貌的颜色坐标值。在检测过程中，需在地面成像区域内设置长度为2m、宽度为2m的黑白块(单个黑白块的边长为100～200mm)相间的标板(如图1所示)。尽量使标板设置在呈水平状态的地面上，黑色块的亮度系数理想值为0，白色块的亮度系数理想值为1，两者的亮度对比为1。

本实施例前期采用无人机模拟卫星空中侦测的方式进行背景色彩及斑点采集，距离地面30～35米高度对地实施成像，而后按照以下方法进行颜色采集：

1、如图2所示，选择建筑目标四周八倍面积的区域作为目标建筑背景，并将其分割为八个区域单元(如图2中的虚线部分所示，依次为第一区域单元1、第二区域单元2、第三区域单元3、第四区域单元4、第五区域单元5、第六区域单元6、第七区域单元7和第八区域单元8)，每个区域单元作为一个分析数据采集区域，采用下式计算各区域单元平均颜色坐标值：

平均颜色坐标值：

上式中，m和n分别为每一块区域图像的横向、纵向尺寸(以像素值个数表示)；m×n即为每一块区域的整个像素的总数；

L_i,j为该区域第i行，第j列像素所对应的颜色坐标L分量；

a_i,j为该区域第i行，第j列像素所对应的颜色坐标a分量；

b_i,j为该区域第i行，第j列像素所对应的颜色坐标b分量；

以所获得的八个区域单元的平均颜色坐标值对应的颜色作为实施数码仿造迷彩伪装所考虑的背景基准色。

2、对于每一个区域单元进行局部平均，即将每个单元分割成多个子区域单元，每个子区域单元作为一个颜色采集区域单元，计算各子区域单元的平均颜色坐标值：

以第一区域单元为例，假设分辨率单位为L_分辨，其尺寸为：

L_分辨＝m_分辨×n_分辨，将第一区域单元分割为若干子区域单元，

上式中，m_分辨×n_分辨表示对于第一区域单元，以横向m_分辨个像素、纵向n_分辨个像素为单位(呈矩形)划分子区域。

则计算所分割得到的第一个子区域单元中，

平均颜色坐标值：

再进行分割得到的第二个子区域单元的平均颜色坐标值计算，直至全部计算完毕，获得每一个子区域单元的平均颜色坐标值。

以所获得的各子区域单元平均颜色坐标值对应的颜色作为目标建筑相邻区域实施数码仿造迷彩伪装的参考基色。

3、进行色差统计：

(1)针对第一区域单元的第一个子区域单元，设为i₁＝0,j₁＝0；

(2)取相邻的子区域单元i₁＝1,j₁＝0，计算其与第一个子区域单元i₁＝0,j₁＝0之间的色差：

其中：Δx＝x₁-x₂，(x代表颜色分量坐标L、a、b三个分量，x₁,x₂为两个相邻区域像素的L,a,b测试值)。

设定额定的色差值为δ，当ΔE＞δ时，表明出现了具有一定色差的相邻区域，则在色差计数器中增加1，记为：S＝S+1，并记录颜色坐标值。否则，表明两个相邻区域的色差较小，则在同类颜色记录器中增加1，并记录颜色坐标值。

(3)同理，计算i₁＝0,j₁＝1与i₁＝0,j₁＝0两个相邻子区域单元之间的色差；

(4)同理，计算i₁＝1,j₁＝0与i₁＝0,j₁＝1两个相邻子区域单元之间的色差；

(5)同理，计算i₁＝1,j₁＝1与i₁＝0,j₁＝0两个相邻子区域单元之间的色差，这样得到相邻四个子区域单元的色差；

(6)取下一个子区域单元，设为i₁＝i₁+1,j₁＝j₁+1，返回第步骤(2)，直至完成整个第一区域单元的色差计算；

(7)对第二至第八单元也进行上述计算。

4、主色排序：

针对目标建筑背景第一至第八单元，比较同类颜色记录器所记录的数据，按照所记录的数据从大到小进行主色排序。

5、特征色的确定：

从卫星可见光学侦察的角度，自然地表分地面和植被两大类别。其中，裸露的地面根据不同地域土的不同矿物成分及出露状态，呈现以褐色系为主的深浅不同的颜色；而地面的植被，根据植物叶片生长期的不同，呈现以绿色系为主的深浅不同的颜色，枯草及树叶则一般呈现黄褐色。根据大量的背景颜色数据采集、分析、聚类和主色排序，本实施例中选取了上述各背景区域单元中累计频率占比0～80％的数值对应的褐色系(土黄色、浅褐色、中褐色、灰褐色、深灰褐色)和绿色系(浅绿色、中绿色、草绿色、褐绿色、墨绿色)共10种特征色，仿造目标建筑周边地貌在自然状态下的不同色彩。

二、目标建筑数码仿造迷彩伪装斑点的确定与图案设计

1、数码仿造迷彩斑点形状的确定：

目标表面的数码仿造迷彩图案尤其是斑点形状应成为背景斑点的自然延续。为此，数码仿造迷彩图案设计首先需提取背景的斑点。

(1)背景图案像素的预处理：

(1-1)若提取目标建筑背景某一局部的图案后(彩色图像)，应将其转化为灰度图像，可以采用以下公式：

式中，R、G、B分别为图像像素的原始RGB值，经过处理，得到各个像素的灰度值，进而获得该彩色图案的灰度图像；

(1-2)背景图像像素均匀化处理：

首先，统计该图像每个灰度级像素的个数，得到该图像各个像素灰度值出现的个数即灰度为i的像素总数，(i∈[0,255])；

其次，统计目标建筑背景灰度图像中，小于每个灰度级像素的累积个数；

再次，根据直方图均匀化原理，建立灰度级映射规则，绘制灰度均匀化处理后的像素直方图(如图3所示)；

最后，将目标建筑背景灰度图每个像素点的灰度映射到新图，得到均匀化处理后的背景灰度图(如图4所示)。

(2)背景图案斑点轮廓的提取：

利用导数计算方法，获得灰度图像中灰度沿X、Y方向的导数G_x、G_y，求出梯度大小：

计算梯度方向：

求出边缘方向后，再采用相同的办法分别计算目标背景均匀化处理后的灰度图在水平方向、垂直方向、45°方向和135°方向的梯度大小及方向，从而获得该像素梯度方向的邻接像素。

遍历图像，若某像素灰度值与其梯度方向上前后两个像素的灰度值相比不是最大，则将这个像素值置为0，即不是轮廓边缘。否则，对于最大值，使对应位置的像素值置为1。在本实施例中，图4所示均匀化处理后的背景灰度图案，经过斑点轮廓提取后结果如图5所示。

2、数码仿造迷彩斑点尺寸的确定：

为使目标表面的迷彩斑点具有分割目标表面原有规则轮廓的效果，应确保迷彩斑点的尺寸d(单位：米)满足以下要求，才能使目标表面的迷彩斑点能在一定距离(D，单位：米)上被探测者(人眼)观察到，起到效果。

式中，k代表目标上相邻斑点之间的亮度对比，k≥0.4条件下公式成立；d为迷彩斑点尺寸，数值等于斑点轮廓内切圆与外接圆半径之和；D为人眼距观测目标建筑的距离。

按正常可视条件下可疑人员于营区外距离目标建筑150～200处窥视的情况，取D＝180，系数取2.5，计算求得d≥0.13；

数码迷彩是由诸多矩形或正方形单色色块组合而成，鉴于卫星的成像分辨率的理论值约0.1m，目标斑点尺寸小于0.1m时，目标斑点难以被成像和发现，故本实施例数码迷彩的单色色块斑点尺寸取值不小于0.1米。

综合正常可视条件人眼观测和卫星空中侦测两种情况，单色迷彩斑点大小按不小于0.13米进行设计，

3、数码仿造迷彩图案设计：

在完成对目标建筑周边环境及地貌特征的色彩和斑点等数据采集，并对背景图像数据进行处理分析，进而确定目标建筑外墙数码仿造迷彩伪装设计中“斑点”的形状、轮廓、大小等参数以后，即进入目标建筑数码仿造迷彩伪装图案设计。

(1)绘制目标建筑的外墙及屋面的斑点轮廓：

采用上述背景图案斑点轮廓提取的方法，首先获取与目标建筑相邻的背景斑点轮廓，进而绘制目标建筑相应外立面及屋面的斑点轮廓，使之成为相邻背景斑点轮廓的自然延续。

(2)目标建筑的仿造迷彩斑点网格化处理：

由于自然条件下背景图案提取的斑点形状及方向为半无序状态，考虑到目标建筑外墙上瓷砖铺贴的块状特性，需要对绘制的目标建筑外立面仿造迷彩图案进行数码化处理，具体为：

第一，根据瓷砖铺贴单元的规格(本实施例中采用300mm×300mm)，以目标建筑正立面图最左侧墙角线与檐口下沿交点为坐标零点，分别以向右和向下为正方向，绘制300mm×300mm的一级网格线，对仿造迷彩图案进行网格化处理。

第二，按实际瓷砖铺贴时的砖缝设计，以单块瓷砖为单位绘制二级加密网格线，二级加密网格线的每一个方格对应一块瓷砖。

第三，对外墙柱、窗台等局部尺寸与一级网格线不吻合处进行微调，并绘制门窗洞口处的铺贴瓷砖的展开图，以每个相对独立的铺贴立面不出现一块以上非整块瓷砖为原则，使整个建筑外立面铺贴瓷砖缝整齐美观，同时便于施工，减少非整块瓷砖的切割。

第四，以二级加密网格为基本单元(当采用73mm×73mm规格瓷砖时，以2倍网格尺寸为基本单元，以保证每个单色迷彩斑点色块的大小不小于0.13m)，绘制各特征色块的分界线，使之与各斑点图案轮廓基本吻合。

(3)目标建筑数码仿造迷彩斑点网格图填色：

对完成网格化处理和斑点轮廓网格化修正的仿造迷彩图案进行色彩设计。以仿造相邻背景为原则，根据相邻目标建筑背景的斑点的色彩及占比，对修正后的数码仿造迷彩网格图进行模拟填色。

目标建筑外墙数码仿造迷彩伪装网格图填色的总体要求如下：

(3-1)数码迷彩斑点不能在目标建筑上对称配置，以避免显露原有的形状轮廓。

(3-2)处在目标建筑轮廓边缘的斑点，不得在轮廓的边缘终断，应将斑点延伸到邻面上。

(3-3)延伸时为了防止重复目标的立体形状，应使斑点的轴线与目标建筑上两个邻面的交线呈30°角。

(3-4)目标建筑上的凸出位置尽量配置暗色，凹进的位置尽量配置亮色斑点。目标顶部应尽量配置暗斑点，背光面和阴影部位，可以适当配置较多的亮斑点。

(3-5)由于门窗洞口存在黑洞效应，门窗洞口部分应采用墨绿或深绿色，窗框也宜选用中绿或墨绿色，不宜采用白色、银白色等亮色窗框，同时宜选用緑镀膜玻璃，降低门窗洞口的识别度，减少暴露征候。

(3-6)屋面作为卫星侦测的重点对象，应结合周边地貌，采用大量的中绿色，辅以部分浅绿色、褐绿色以及小部分墨绿色，用于仿照光照条件下高空卫星侦察时地表植被呈现的自然生长状态，必要时局部可辅以土黄色，仿造道路穿越，共同达到降低建筑外观识别度和暴露征候的目的，起到伪装效果。

三、数码仿造迷彩瓷砖的编码

为便于数码仿造迷彩瓷砖施工，在填色完成后，对各数码仿造迷彩瓷砖进行编码，根据目标建筑外墙数码仿造迷彩瓷砖的伪装设计图，采用与伪装设计图同一坐标系，以建筑正立面最左侧边线与檐口下沿交点(即铺贴起始点)为坐标零点，水平向右设置为横坐标正方向，垂直向下设置为竖坐标的正方向，按设计图纸一级网格线(300mm×300mm)的一个网格为一个铺贴单元，一箱22个铺贴单元为一组，首先采用四位坐标定位码和十二位装箱仓储运输管理码编码，对应每一个铺贴单元(即一级网格单元)的坐标定位码，依据设计图纸生成对应的二维斑点图形码，生产流水线按每个铺贴单元对应的二维斑点图形码进行数码仿造迷彩瓷砖的生产制作。施工现场按照坐标定位及产品编码，采用从上到下、从左向右的顺序按规范要求铺贴。编码时，如图6所示为某铺贴单元的四位编码示例，如图7所示为某瓷砖装箱仓储包装时的十二位编码示例。

如：某箱瓷砖包装编码为A02Q-03-23-03-44，表示该箱瓷砖用于A工程02号建筑外墙面立面坐标系第三行第23～44列，其中箱内代码03-23的铺贴单元位于该目标建筑立面坐标系第03行第23列。

四、数码仿造迷彩伪装瓷砖的制备

1、瓷砖材料选择：指陶瓷釉面砖。

2、瓷砖尺寸设计：考虑目标建筑外立面的观感，同时考虑与建筑外墙尺寸模数匹配以及砖缝宽度，本实施例中单块瓷砖采用73mm×73mm的方形瓷砖，每个铺贴单元(300mm×300mm)由16块73mm×73mm单色瓷砖组成，考虑到单色迷彩斑点尺寸的有关要求(根据前述分析计算d≥0.13米)，采用四块以上的同色73mm×73mm瓷砖组成矩形色块单元。

3、瓷砖表面设计：采用麻面，仿造树叶及地面等周围环境的凹凸感，起到光的散射作用，降低光的反射度。据目标背景的光泽度，本实施例瓷砖的表面光泽度设定为5度至8度之间。

4、瓷砖其他常规性能指标需满足GB/T4100-2015(陶瓷砖)附录J的要求。

5、本实施例数码仿造迷彩各特征色瓷砖生产投罐时，各特征色对应的原料需要包含以下成分，各成分以重量份数计：

(1)绿色系(麻面)：

浅绿色：烧滑石11份，钠长石48份，白土11份，石英6份，双飞粉5份，氧化铝6份，碳酸钡6份，硅酸锆1份，熔块1份，铬绿3.3份，橙色1.2份，镨黄2.2份；

中绿色：烧滑石10份，钠长石47份，白土10份，石英5份，双飞粉4份，氧化铝5份，碳酸钡5份，硅酸锆2份，熔块3份，孔雀绿3.1份，铬绿7.2份；

草绿色：烧滑石11份，钠长石47份，白土9份，石英6份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，硅酸锆2份，熔块3份，铬绿4份，锆铁红2.9份，镨黄1.8份；

褐绿色:烧滑石10份，钠长石37份，白土10份，石英5份，双飞粉4份，氧化铝7份，碳酸钡5份，熔块3份，橙色10份，艳黑2.5份，铬绿7份；

墨绿色：烧滑石11份，钠长石40份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝6份，碳酸钡6份，熔块2.5份，铬绿6.5份，艳黑3.5份，孔雀蓝2.9份，钴兰4.8份；

(2)褐色系(麻面)：

土黄色：烧滑石10份，钠长石51份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，熔块3份，橙色5份，艳黑0.3份，镨黄1份；

浅褐色：烧滑石10份，钠长石44份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，硅酸锆2份，熔块2份，锆铁红1.9份，钴兰0.8份，镨黄9.5份；

中褐色：烧滑石10份，钠长石50份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，熔块3份，橙色7份，艳黑0.4份，孔雀绿0.9份；

灰褐色：烧滑石10份，钠长石46份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，硅酸锆2份，熔块2份，锆铁红1.5份，钴兰1份,镨黄8份；

深灰褐色:烧滑石10份，钠长石46份，白土10份，石英5份，双飞粉3份，氧化铝7份，碳酸钡5份，熔块3份，橙色9.5份，艳黑0.4份，孔雀绿1.3份。

五、数码仿造迷彩瓷砖的施工

施工现场，除进行传统外墙砖铺贴施工准备工作以外，针对每一栋目标建筑，首先进行外墙面和屋面基底验收和尺寸复核，依据设计图纸建立屋面和墙面数码迷彩瓷砖定位坐标系，并进行弹线放样，按照墙面和屋面各铺贴单元坐标定位码，按照瓷砖镶贴技术标准和规范要求，将对应编码的瓷砖镶贴到对应工程部位。首先进行样板段铺贴施工，验收合格后，依据样板段标准正式展开外墙数码仿造迷彩瓷砖铺贴作业。为增强数码迷彩瓷砖伪装效果，各特征色瓷砖勾缝采用同色系颜色相近的专用填缝料。

实施例2

本实施例是将实施例1所述环境适应型数码仿造迷彩瓷砖伪装方法在广东某营区进行试验使用，对该营区的办公、生活及专业用房的外墙进行了数码仿造迷彩瓷砖的试验验证性应用。

针对该营区周边地形地貌特点，采用无人机高空模拟侦测和色差仪人工现场采集相结合的手段，获取目标建筑背景特征色彩和斑点数据，利用实施例1的伪装方法，本案例选择主色排序中前五种颜色，作为目标建筑外墙数码仿造迷彩瓷砖的特征色，分别为浅绿色、中绿色、褐绿色、墨绿色和土黄色。进行目标建筑各立面墙体的数码仿造迷彩图形设计，按目标建筑外墙迷彩瓷砖伪装定位坐标系对设计图形进行二级网格化处理和编码，最后按上述数码仿造迷彩瓷砖的配方和编码技术进行迷彩瓷砖的生产、包装、运输、存储和施工。施工现场根据设计图纸现场建立目标建筑外墙及屋面数码仿造迷彩瓷砖伪装定位坐标系，对目标建筑外墙和屋面基底进行验收和复核，然后依次进行施工放样、弹墨线、标识基准行(列)坐标定位码，按坐标定位码将对应编码的瓷砖铺贴到相应的坐标位置。瓷砖铺贴首先要进行样板段铺贴，样板段验收合格后再全面展开施工。先进行主墙面的铺贴，后对门窗洞口、檐口、飘台等部位按设计要求进行现场配色组版和铺贴施工，按规范要求完成后续去纸皮、勾缝、清洗等相应工序施工。完成后目标建筑的表面状态如图8所示。

本实施例中选用的特征色有浅绿色、中绿色、褐绿色、墨绿色、土黄色五种。其中，浅绿色：代表新生长的树叶和嫩芽，同一平面颜色占比10％至20％之间；中绿色：代表成熟的树叶，同一平面颜色占比30％至60％之间；褐绿色：代表树木枝杆和衰老的树叶，同一平面颜色占比15％至45％之间；墨绿色：代表树丛间的阴影，同一平面颜色占比10％至35％之间；浅土黄色：代表阳光下的天然地面、枯叶和枯草，同一平面颜色占比5％至10％之间。

试验工程完工后，采用型号为HP-200的野外色差仪对该地区植物、天然岩石、树枝等地物及迷彩瓷砖的颜色坐标进行了现场测试，利用色差公式计算迷彩瓷砖与地物之间的色差，结果如下：

一是天然岩石的平均色差为15.5，草绿色瓷砖与天然岩石的平均色差为10.31,土黄色瓷砖与天然岩石之间的平均色差为8.95。

二是树叶等植物之间平均色差为16.93，其中，深色树叶之间平均色差为17.8，中绿色瓷砖与深色树叶之间平均色差为14.78，墨绿色瓷砖与深色树叶之间平均色差为9.93，浅绿色瓷砖与树叶之间平均色差为16.6。

三是树枝之间的平均色差为15.75，褐绿色瓷砖、土黄色瓷砖与树枝之间的平均色差为15.13。

从现场实测结果看，采用本申请技术方案对目标建筑外墙实施数码仿造迷彩瓷砖伪装后，可见光学侦察各特征色瓷砖与周边植被及地貌色差均小于自然色差，具有较好的伪装效果。

目标建筑外墙完成数码仿造迷彩瓷砖伪装后，采用大立T8红外热像仪采集目标建筑物红外热成像图(如图9所示)，从热成像图看，因为不同特征色迷彩瓷砖表面的吸热能力不同，导致目标表面的热辐射呈非均匀分布，有利于破坏目标原有的规则外形，便于实施热红外伪装。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。