Камуфляж движения - Motion camouflage - Wikipedia

Относительно ослепления, вызванного быстро движущимися полосами, см. Камуфляж § Ослепление движения.

Принцип маскировки движения путем имитации оптического потока фона. Нападающий летит к цели, выбирая ее путь так, чтобы оставаться на линии между целью и реальной точкой позади атакующего; этот путь отличается от классического преследования и часто короче (как показано здесь). Атакующий вырисовывается больше, когда приближается к цели, но в остальном не кажется движущимся.
Такие животные как лягушки очень хорошо обнаруживают движение,[1] сделать камуфляж движения приоритетом для хищников.

Камуфляж движения является камуфляж который обеспечивает определенную степень маскировки для движущегося объекта, учитывая, что движение позволяет легко обнаруживать объекты, независимо от того, насколько хорошо их окраска соответствует их фону или ломает их очертания. Основная форма маскировки движения и тип, обычно подразумеваемый под этим термином, заключается в том, что злоумышленник имитирует оптический поток фона, как его видит цель. Это позволяет атакующему приблизиться к цели, оставаясь при этом неподвижным с точки зрения цели, в отличие от классического преследования (когда атакующий все время движется прямо к цели и часто кажется, что цель движется в сторону). Атакующий выбирает траекторию полета так, чтобы оставаться на линии между целью и какой-либо контрольной точкой. Таким образом, цель не видит, как атакующий движется от ориентира. Единственное видимое свидетельство того, что атакующий двигается, - это его надвигающийся, изменение размера по мере приближения атакующего. Движение также используется во множестве других стратегий камуфляжа, включая покачивание, чтобы имитировать движения растений под ветром или океанскими течениями.

Впервые обнаружен в журчалки в 1995 году маскировка движения путем минимизации оптического потока была продемонстрирована в другом отряде насекомых, стрекозы, а также в двух группах позвоночные, соколы и эхолокационный летучие мыши. Поскольку при охоте на летучих мышей ночью нельзя использовать стратегию маскировки, она была названа, описывая ее механизм, как постоянное абсолютное направление цели. Это эффективная стратегия самонаведения, и было высказано предположение, что зенитные ракеты могли бы извлечь выгоду из подобных методов.

Камуфляж иногда облегчается движением, как в лиственный морской дракон и немного палочные насекомые. Эти животные дополняют свой пассивный камуфляж, раскачиваясь, как растения, задерживая их распознавание хищниками.

Камуфляж приближающегося движения

Дальнейшая информация: Список способов маскировки

Многие животные очень чувствителен к движению; Например, лягушки легко обнаруживает маленькие движущиеся темные пятна, но игнорирует неподвижные.[1] Следовательно, сигналы движения можно использовать для преодоления маскировки.[2] Перемещение объектов с помощью разрушительный камуфляж шаблоны остаются труднее идентифицировать, чем незакамуфлированные объекты, особенно если поблизости находятся другие похожие объекты, даже если они обнаружены, поэтому движение не полностью «нарушает» маскировку.[3]Тем не менее заметность движения поднимает вопрос о том, можно ли и как замаскировать само движение. Возможны несколько механизмов.[2]

Хищники Такие как тигры выслеживать добычу очень медленно, чтобы свести к минимуму сигналы движения.

Скрытные движения

Одна из стратегий - минимизировать фактическое движение, например, когда хищники Такие как тигры преследовать добычу, двигаясь очень медленно и незаметно. Эта стратегия эффективно позволяет избежать необходимости маскировки движения.[2][4]

Минимизация сигнала движения

Когда требуется движение, одна из стратегий состоит в том, чтобы минимизировать сигнал движения, например, избегая размахивания конечностями и выбирая модели, которые не вызывают мерцания, если жертва видит ее прямо перед собой.[2] Каракатица может делать это со своими активный камуфляж выбирая формирование полос под прямым углом к ​​их передней-задней оси, сводя к минимуму сигналы движения, которые будут подаваться путем перекрытия и отображения рисунка во время плавания.[5]

Нарушение восприятия движения

Нарушение восприятия атакующим движения цели было основной целью ослепительный камуфляж как используется на кораблях в Первая мировая война, хотя его эффективность оспаривается. Этот тип ослепления не используется животными.[2]

Имитация оптического потока фона

В Австралийский император Стрекоза имитирует оптический поток своего фона, используя камуфляж движения в реальном времени, чтобы приблизиться к соперникам.

Некоторые животные имитируют оптический поток фона, чтобы атакующий не двигался, когда его видит цель. Это основное направление работы по маскировке движения, и его часто называют синонимом этого.[2][6]

Стратегии преследования

Злоумышленник может имитировать оптический поток фона, выбирая траекторию полета таким образом, чтобы оставаться на линии между целью и какой-либо реальной контрольной точкой или точкой на бесконечном расстоянии (что дает разные алгоритмы преследования). Следовательно, он не перемещается от ориентира, видимого цели, хотя неизбежно вырисовывается больше по мере приближения. Это не то же самое, что движение прямо к цели (классическое преследование): это приводит к видимому боковому движению с легко обнаруживаемым отличием оптического потока от фона. Стратегия работает независимо от того, простой или текстурированный фон.[6]

Эта стратегия маскировки движения была обнаружена и смоделирована как алгоритмы в 1995 г. М. В. Сринивасаном и М. Дэйви, когда они изучали брачное поведение журчалки. Самец журчалки, похоже, использовал технику слежения, чтобы приблизиться к потенциальным партнерам.[6] Камуфляж движения наблюдается в высокоскоростных территориальных боях между стрекозы, где самцы Австралийский император стрекоза Hemianax papuensis было замечено, что они выбирали траекторию полета, чтобы оставаться неподвижными для соперников в 6 из 15 столкновений. Они использовали стратегии как реальной, так и бесконечной точки.[7][8]

Соколы используйте камуфляж бесконечного движения, чтобы приблизиться к своей жертве.

Эта стратегия одинаково хорошо работает и у насекомых, и у позвоночных. Моделирование показывает, что маскировка движения приводит к более эффективному пути преследования, чем классическое преследование (то есть путь маскировки движения короче), независимо от того, летит ли цель по прямой или выбирает хаотический путь. Кроме того, когда классическое преследование требует, чтобы атакующий летел быстрее, чем цель, атакующий с маскировкой движения иногда может захватить цель, несмотря на то, что летит медленнее, чем она.[9][2]

В парусный спорт, давно известно, что если пеленг от цели к преследователю остается постоянным, известный как постоянный подшипник, уменьшающийся диапазон (CBDR), что эквивалентно взятию фиксированной контрольной точки на бесконечном расстоянии, два судна движутся по курсу столкновения, оба движутся по прямой линии. При моделировании это легко заметить, поскольку линии между ними всегда остаются параллельными.[9][2]

Летучие мыши для охоты на насекомых и некоторые ракеты следуют по бесконечной траектории преследования, параллельно цели («параллельная навигация»), скорее для эффективности, чем для маскировки.

Эхолокация летучие мыши следовать за бесконечностью[2] путь при охоте на насекомых в темноте. Это делается не для маскировки, а для эффективности полученного пути, поэтому эту стратегию обычно называют постоянным абсолютным направлением цели (CATD);[10][11][12] он эквивалентен CBDR, но позволяет цели беспорядочно маневрировать.[13]

Исследование 2014 г. соколов разных видов (кречет, балобан, и сапсан ) использовал видеокамеры устанавливаются на голову или спину, чтобы отслеживать их приближение к добыче. Сравнение наблюдаемых траекторий с симуляции различных стратегий преследования показали, что эти хищные птицы использовали траекторию маскировки движения, соответствующую CATD.[13]

Стратегия наведения ракеты чистого пропорциональная навигация Руководство (PPNG) очень похоже на стратегию CATD, используемую летучими мышами.[14] Биологи Эндрю Андерсон и Питер МакОван предположили, что зенитные ракеты могли использовать камуфляж движения, чтобы снизить свои шансы быть обнаруженными. Они проверили свои идеи на людях, играющих в компьютерные игры. военная игра.[15]Законы рулевого управления для достижения маскировки движения были проанализированы математически. Полученные в результате пути оказываются чрезвычайно эффективными, часто лучше, чем классическое преследование. Таким образом, преследование с маскировкой движения может быть использовано как хищниками, так и ракетными инженерами (как «параллельная навигация» для алгоритма бесконечной точки) из-за его преимуществ в производительности.[16][17]

Стратегии атак[13]
СтратегияОписаниеКамуфляжный эффектИспользуется видами
Классическая погоня (преследовать руководство )Всегда двигаться прямо к текущей позиции цели (простейшая стратегия)Нет, цель видит преследователя, движущегося на заднем планеМедоносные пчелы, мухи, тигровые жуки[13]
Камуфляж движения в реальном времениВсегда двигайтесь к цели, удерживая ее между ней и точкой, находящейся рядом с местом начала преследователя.Преследователь остается неподвижным на фоне (но вырисовывается больше)Стрекозы, журчалки[13]
Камуфляж бесконечного движения
(CATD, «Параллельная навигация»)		Двигайтесь к цели, удерживая линию, чтобы цель была параллельна линии между началом преследователя и целью в началеПреследователь остается в постоянном направлении в небеСобаки, люди, журчалки, костистость рыба, летучие мыши, соколы[13]

Камуфляж по движению

Загадочный палочное насекомое Extatosoma tiaratum качается на ветру, как листва.

Покачивание: крипсис движения или маскарад

Колебательное поведение практикуют такие загадочные животные, как лиственный морской дракон, то палочное насекомое Extatosoma tiaratum, и богомолы. Эти животные напоминают растительность своей окраской, поразительно резкими очертаниями тела с листоподобными придатками и способностью эффективно раскачиваться, как растения, которые они имитируют. E. tiaratum активно раскачивается вперед-назад или из стороны в сторону, когда им мешают, или когда есть порыв ветра. ветер, с частота Распространение, как шелест листвы на ветру. Это поведение может представлять собой крипсизу движения, предотвращающую обнаружение хищниками, или маскировку движения, способствующую ошибочной классификации (как нечто иное, чем жертва), или их комбинацию, и, соответственно, также было описано как форма маскировки движения.[18][19]

Рекомендации

  1. ^ а б Анстис, Стюарт (1 июня 2015 г.). "Видеть не значит верить". Ученый. Получено 28 апреля 2017.
  2. ^ а б c d е ж грамм час я Тросчянко Т. (2011). Стивенс, Мартин; Мерилайта, Сами (ред.). Камуфляж животных: механизмы и функции. Издательство Кембриджского университета. С. 128–130. ISBN  978-1-139-49623-0.
  3. ^ Холл, Джоанна Р .; Cuthill, Innes C .; Баддели, Роланд; Shohet, Adam J .; Скотт-Самуэль, Николас Э. (7 мая 2013 г.). «Маскировка, обнаружение и идентификация движущихся целей». Труды Королевского общества B. 280 (1578): 20130064. Дои:10.1098 / rspb.2013.0064. ЧВК  3619462. PMID  23486439.
  4. ^ Макдональд, Дэвид; Ловеридж, Эндрю (2010). Биология и сохранение диких кошачьих. Издательство Оксфордского университета. С. 84–. ISBN  978-0-19-923444-8.
  5. ^ Shohet, A.J .; Baddeley, R.J .; Anderson, J.C .; Kelman, E.J .; Осорио, Д. (2006). «Реакции каракатиц на визуальную ориентацию субстратов, поток воды и модель камуфляжа движения» (PDF). Журнал экспериментальной биологии. 209 (23): 4717–4723. Дои:10.1242 / jeb.02580. PMID  17114404. S2CID  2485460.
  6. ^ а б c Сринивасан М. В. и Дэйви М. (1995). «Стратегии активной маскировки движения». Proc. R. Soc. Лондон. B. 259 (1354): 19–25. Bibcode:1995РСПСБ.259 ... 19С. Дои:10.1098 / rspb.1995.0004. S2CID  131341953.
  7. ^ Хопкин, Майкл (5 июня 2003 г.). "Новости природы". Полет стрекозы обманывает глаз. Nature.com. Получено 16 января, 2012.
  8. ^ Мизутани, А. К .; Chahl, J. S .; Сринивасан, М. В. (5 июня 2003 г.). «Поведение насекомых: камуфляж движения у стрекоз». Природа. 65 (423): 604. Bibcode:2003Натура.423..604М. Дои:10.1038 / 423604a. PMID  12789327. S2CID  52871328.
  9. ^ а б Глендиннинг, Пол (27 января 2004 г.). «Камуфляж движения». Математика маскировки движения. 271 (1538): 477–81. Дои:10.1098 / rspb.2003.2622. ЧВК  1691618. PMID  15129957.
  10. ^ Ghose, K '; Horiuchi, T .; Krishnaprasad, P. S .; Мосс, К. (2006). «Эхолокационные летучие мыши используют почти оптимальную по времени стратегию для перехвата добычи». PLOS Биология. 4 (5): 865–873. Дои:10.1371 / journal.pbio.0040108. ЧВК  1436025. PMID  16605303.
  11. ^ Редди, П. В .; Justh, E.W .; Кришнапрасад, П. С. (2007). «Камуфляж движения с сенсомоторной задержкой» (PDF). 2007 46-я конференция IEEE по принятию решений и контролю. С. 1660–1665. Дои:10.1109 / CDC.2007.4434522. ISBN  978-1-4244-1497-0. S2CID  1114039.
  12. ^ Gonzalez-Bellido, Paloma T .; Fabian, Samuel T .; Нордстрем, Карин (декабрь 2016 г.). «Обнаружение целей у насекомых: оптическая, нейронная и поведенческая оптимизация». Текущее мнение в нейробиологии. 41: 122–128. Дои:10.1016 / j.conb.2016.09.001. PMID  27662056. S2CID  3524650.
  13. ^ а б c d е ж Амадор Кейн, Сюзанна; Замани, Марджон (2014). «Соколы преследуют добычу, используя визуальные подсказки движения: новые перспективы с камер наблюдения за животными». Журнал экспериментальной биологии. 217 (2): 225–234. Дои:10.1242 / jeb.092403. ЧВК  3898623. PMID  24431144.
  14. ^ Джуст, Эрик В. (2010). Армстронг, Роберт Э .; Drapeau, Mark D .; Loeb, Cheryl A .; Вальдес, Джеймс Л. (ред.). Изучение управления беспилотным транспортным средством с помощью эхолокационных летучих мышей. Биологические инновации и национальная безопасность. Издательство Университета национальной обороны. С. 157–168. GGKEY: YX732WBJBQN.
  15. ^ Грэм-Роу, Дункан (28 июня 2003 г.). «Уловка со стрекозой затрудняет уклонение от ракет». Новый ученый. Получено 27 апреля 2017.
  16. ^ Justh, E.W .; Кришнапрасад, П. С. (2006). «Управляющие законы для маскировки движения». Труды Королевского общества А. 462 (2076): 3629. arXiv:математика / 0508023. Bibcode:2006RSPSA.462.3629J. CiteSeerX  10.1.1.236.1470. Дои:10.1098 / rspa.2006.1742. S2CID  7992554.
  17. ^ Кэри, Н.Е .; Ford, J. J .; Чал, Дж. С. (2004). «Биологически вдохновленное руководство по маскировке движений». 5-я Азиатская конференция по управлению IEEE. Дои:10.1109 / ASCC.2004.184905 (неактивно 11.11.2020).CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2020 г. (связь)
  18. ^ Биан, Сюэ; Элгар, Марк А .; Питерс, Ричард А. (2016). «Качающееся поведение Extatosoma tiaratum: маскировка движения у палочника?». Поведенческая экология. 27 (1): 83–92. Дои:10.1093 / beheco / arv125.
  19. ^ О'Ди, Дж. Д. (1991). "Eine zusatzliche oder Alternative Funktion der 'kryptischen' Schaukelbewegung bei Gottesanbeterinnen und Stabschrecken (Mantodea, Phasmatodea)". Entomologische Zeitschrift. 101 (1–2): 25–27.

внешняя ссылка