Ing. Gianpaolo Pinelli, Ing. M.Comparini Programma di Ricerca PNRM276 “STUDIO DI FATTIBILITA’ DI UNA BANCA IMMAGINI IR, PER IL RICONOSCIMENTO AUTOMATICO DEI BERSAGLI” Ing. Gianpaolo Pinelli, Ing. M.Comparini CASD (Centro Alti Studi per la Difesa), Roma – 22 Febbraio 2006

VALIDITA’ MILITARE DEL PROGETTO L’Amministrazione Difesa (AD) ha l’esigenza di rendere operativi gli strumenti di visione e registrazione IR a larga banda (MWIR, LWIR) potenzialmente dotati di capacità di riconoscimento Il progetto risponde a tale esigenza studiando la fattibilità di un sistema HW/SW per la generazione, gestione ed aggiornamento di una banca centrale di immagini idonee ad alimentare i sensori IR (MWIR, LWIR) a disposizione delle FF.AA Il progetto si occuperà anche di analizzare segnature estraibili da sensori multi/iperspettrali in grado di acquisire la “firma spettrale” del target e quindi accrescere le capacità di riconoscimento

FASE 1 – IMPOSTAZIONE DELLE ATTIVITÀ Censimento e Classificazione dei sensori in banda ottica (VIS/IR/IPERSPETTRALE), selezione dei sensori che saranno impiegati nello studio Definizione dei Target, Scenari e Missioni Operative Analisi e Selezione di Dati di precedenti campagne di misura messe a disposizione dello studio Pianificazione di Nuove Campagne di Misura (IDS-CISAM) ad integrazione dei dati acquisite in precedenti campagne messe a disposizione dello studio

FASE 2 – SVILUPPO TECNICHE ATR MIGLIORAMENTO QUALITA’ IMMAGINE Analisi Letteratura Esecuzione Campagne di Misura Sviluppo Tecniche ATR Valutazione delle Prestazioni RIVELAZIONE ESTRAZIONE CARATTERISTICHE DATA BASE CLASSIFICAZIONE RICONOSCIMENTO DEL TARGET

FASE 3 – SVILUPPO DIMOSTRATORE TECNOLOGICO INTERFACCIA UTENTE MODULO RICONOSCIMENTO SISTEMA GESTIONE DB (DBMS) MODULO GRAFICO DB SEGNATURE TARGET HD Obiettivo: definire le specifiche del sistema HW/SW di gestione attività IRINT

ATTIVITA’ PRELIMINARI Analisi a supporto della definizione dei Protocolli di Misura, mediante tool di predizione SHIP EDF/IR Test di estrazione di caratteristiche identificative del target da immagini IR simulate/reali, sfruttando esperienze maturate in banda radar

ANALISI MEDIANTE SHIP EDF/IR CAD nave Assegnamento proprietà Definizione carichi termici Calcolo termico Calcolo Segnatura IR Condizioni Operative

MATERIALI E CARICHI TERMICI VERNICE TIPO 2 Fumaiolo P1 VERNICE TIPO 1 Fumaiolo P2 Superfici esterne (spessore, conduttività, emissività, assorbimento) Fumaiolo Prua Carichi Termici (es. fumo scarico: temperatura, portata, concentrazioni molari)

CALCOLO TERMICO Condizioni Ambientali Curve isotermiche del “plume” Caso Diurno Caso Notturno Copertura Cielo, Vento Assente Illuminazione Solare f = 90° , q = 45° Temperatura Mare (Aria) 24° C (26° C) 20° C (19° C) Condizioni Ambientali Curve isotermiche del “plume” Distribuzione T, Caso “Diurno”

GEOMETRIA DI ACQUISIZIONE SENSORE Banda FOV Lunghezza Focale Sensibilità Trasmissione Ottica Diametro Ottico Copertura Azimut Sui 360°, passo di 5° Altezza Osservatore 15 e 40 m Distanza (range) 500 e 1500 m

ANALISI DI IMMAGINI (1) Banda 3-5 mm, Diurno, R=500m, H=40m, Modellazione semplificato del background Banda MWIR permette di evidenziare meglio “hot spots”, es. fumaioli

ANALISI DI IMMAGINI (2) Banda 8-12 mm, Diurno, R=500m, H=40m, Modellazione semplificato del background Banda LWIR permette di registrare temperature vicine a quella atmosferica

STIMA CARATTERISTICHE, CASO DIURNO MWIR, D=500m, H=15m MWIR, D=1500m, H=15m m [m] s [m] Lunghezza Nave 0.36 6.45 Distanza prua-gun 0.48 6.05 Distanza prua-albero 0.09 5.73 Distanza funnel-poppa 0.24 3.59 m [m] s [m] Lunghezza Nave 0.74 6.17 Distanza prua-gun 4.99 5.12 Distanza prua-albero 2.10 3.08 Distanza funnel-poppa 3.25 7.25 LWIR, D=1500m, H=15m LWIR, D=500m, H=15m m [m] s [m] Lunghezza Nave 0.56 7.01 Distanza prua-gun 1.76 11.43 Distanza prua-albero 0.11 6.58 Distanza funnel-poppa 0.59 4.40 m [m] s [m] Lunghezza Nave 0.41 7.56 Distanza prua-gun 3.90 11.22 Distanza prua-albero 2.73 4.60 Distanza funnel-poppa 6.03 15.17 Errori Stima crescono al crescere di D, discordanti con H, più elevati per LWIR

STIMA CARATTERISTICHE, CASO NOTTURNO MWIR, D=1500m, H=15m MWIR, D=500m, H=15m m [m] s [m] Lunghezza Nave 0.87 7.05 Distanza prua-gun 0.75 11.22 Distanza prua-albero 0.13 7.28 Distanza funnel-poppa 3.13 7.97 m [m] s [m] Lunghezza Nave 6.44 5.13 Distanza prua-gun 2.56 10.40 Distanza prua-albero 0.54 3.28 Distanza funnel-poppa 5.58 8.48 LWIR, D=1500m, H=15m LWIR, D=500m, H=15m m [m] s [m] Lunghezza Nave 1.15 6.76 Distanza prua-gun 1.19 9.37 Distanza prua-albero 1.17 6.64 Distanza funnel-poppa 3.07 6.61 m [m] s [m] Lunghezza Nave 1.15 6.73 Distanza prua-gun 6.58 7.46 Distanza prua-albero 1.11 3.20 Distanza funnel-poppa 14.07 Osservazioni analoghe, errori sostanzialmente invarianti per diurno/notturno

ANALISI DI CONTRASTO, CASO DIURNO MWIR, D=500m, H=15m MWIR, D=500m, H=40m LWIR, D=500m, H=15m LWIR, D=500m, H=40m Contrasto leggermente superiore per H=40m; nettamente superiore per LWIR

Correlazione vs. DQ, MWIR vs LWIR, R=500m, H=40m Indicazioni sul Campionamento della Base Dati Per avere correlazione >= 0.8, attorno a q=90° (vista laterale) Dq <= 30°, MWIR Dq <= 35°, LWIR Le cose peggiorano allontanandosi dal “side-view”, per vista frontale: a Dq = 5°, correlazione < 0.60 per MWIR a Dq = 5°, correlazione = 0.65 per LWIR

ESTRAZIONE AUTOMATICA “SILHOUETTE” Pre-Elaborazione Estrazione Caratteristiche TEST SU DATI SIMULATI, BANDA 8-12mm “Silhouette”

ESTRAZIONE AUTOMATICA “SILHOUETTE” Pre-Elaborazione Estrazione Caratteristiche TEST SU DATI REALI, BANDA 8-12mm “Silhouette”

STUDIO BNDIR: VINCOLI TECNICI E PROGRAMMATICI L’AD dovrà mettere a disposizione la documentazione dei sensori in banda ottica, l’elenco dei target e degli scenari operativi di interesse (entro 30 gg dalla registrazione del contratto) L’AD dovrà mettere a disposizione documentazione tecnica, dati di misura, SW di riconoscimento automatico collegati agli obiettivi dello studio realizzati in ambito FF.AA, WEAG, NATO (entro 30 gg dalla registrazione del contratto) L’AD dovrà realizzare specifiche campagne di misura idonee alla creazione del “Data Set” oggetto dello studio (entro 90 gg dalla accettazione delle attività Lotto 1)

ESPERIENZE MESSE A DISPOSIZIONE DELLO STUDIO Riconoscimento con Analisi Morfologica in Banda Larga (CISAM – MTR) Immagine IR Immagine IR estratta Elemento del data base DATA-BASE BERSAGLIO Stima delle caratteristiche Confronto Processo decisionale

RISULTATI E CONCLUSIONI Immagine IR Elemento 19 Metodo sensibile all’angolo di vista del bersaglio e alla qualità dell’estrazione Integrabile mediante Data-Fusion con altre caratteristiche del bersaglio Buoni risultati se applicato su immagini dall’alto