在央視公佈的中國東風-10A巡航導彈的打靶片段當中，鏡頭特意展示了巡航導彈精準鑽入大樓狀靶標建築物的牆體正面，並在其中起爆摧毀了整個靶標建築物的畫面。
毋庸置疑，這種打擊手段能夠確保建築物中的高價值目標難以逃脫，甚至能做到讓導彈在敵酋面前起爆。
但要想做到這種有如“千里之外投線穿針”的精準程度，幾乎所有的傳統制導手段都將失效——慣性導航和衛星導航精準度不足，並且無法修正巡航導彈的高度；紅外和雷達制導只能辨認有相應特徵的目標，對建築物不具備辨識能力；激光制導需要前線部隊指引，難以發起突然打擊，前線部隊本身的安危也是問題；至於人在迴路中的電視信號修正雖然具備精確引導的潛力，但若在射程超過上千公里的巡航導彈上回傳數據量較大的視頻信號，這顯然是不切實際的想法。
因此，要想令巡航導彈這種遠程打擊武器具備精準定位某個點狀目標的能力，再尋求一種全新的制導手段是必然的前提。
圖為中國東風-10A巡航導彈精準在大樓靶標中起爆的瞬間。（來源：央視軍）
考慮到巡航導彈距離後方過遠，發射方很難對其進行干預，人們很快想到了一個較為簡便的方法：令巡航導彈本身具備判別目標的能力。
但這談何容易！誠然，對於實際操作巡航導彈“遛彎”的導引系統，也就是彈載計算機而言，要令它在一整幅紅外圖像中找到某個高溫反射點，並驅使導彈命中它，這在算法上難度不大。
但如果把簡單的，平面的紅外圖像換成立體的建築物照片，彈載計算機可就要抓瞎了：它找出高紅外輻射點的方式並不是看出直觀的“差別”，而是通過比較讀數得出的結論。
具體一點，比方說要找出大樓外牆上某個與眾不同的窗戶，人類大腦的思考模式使得人眼在第一瞬間就能找出突兀的目標，而計算機要想找到這個目標，就一定需要算法來幫助它“讀圖”，這其中的根本原因在於計算機思考模式和人類思考模式的差異。
而這個算法，便是近二十年來才出現的新型制導手段，“景象匹配製導”，但鮮為人知的是，它還有一個大名鼎鼎的親戚，那就是現今在民用領域被炒得“大紅大紫”的圖像識別技術。
圖為應用OCR技術在讀取電錶讀數的智能手機。（來源：techcrunch）
事實上，圖像識別技術的起源並不是為了刷臉，或是幫助精確制導武器找目標——計算機技術前沿領域的工作者只是想“偷懶”，讓掃描儀或攝像頭來代替人手和鍵盤完成浩如煙海的文獻錄入工作罷了。
教會機器“看到”圖片的A就錄入A，自然是很簡單的事情。但如果這個字母是小寫的呢？是花體的呢？經過塗抹呢？色彩不同呢？因此，作為圖像識別技術的核心，“特徵”這個概念便被迅速地總結出來。
以上文提到的文字舉例，即便字體、塗抹和色彩都不同，但相同的字母A都有其共通特徵，而相同字體、塗抹和色彩的不同字母之間，一定有特徵能將它們分辨開來。
同理，就算是不同光照、陰影條件下的同一個目標所拍攝出的圖像，其特徵值也是相同的。導彈導引頭只需要“匹配”這個特徵值即可精準找到要命中的目標，這也就是“景象匹配製導”技術的名頭由來。
圖為合成孔徑雷達（SAR）對地面掃描的成像結果。
當然，和“把攝像頭湊到對象面前”的民用圖像識別技術不同，遠程巡航導彈導引頭和目標之間的距離就稍微有些遠。因此，除卻不同角度的太陽光照和陰影、以及地面景物本身的細微變化之外，空氣能見度、中低空的積雨雲等氣象因素也會影響可見光圖像的識別效果。
但和前者不同，後者並不是用特徵算法能夠排除的影響因素，一旦厚積雲遮住了光線，再先進的算法也終究無能為力。
為此，現役的巡航導彈多另闢蹊徑，採用合成孔徑雷達作為成像單元。和受限頗多的可見光不一樣，合成孔徑雷達無論是在白天黑夜，甚至是雨霧氣象環境下都能有效給出地面景物的輪廓，而巡航導彈便能在彈載計算機的對比之下找到必須要摧毀的特徵目標，旋即義無反顧地與之“親密接觸”，並將之徹底摧毀。
出品：科普中國
製作：旋鈕工作室
監製：光明網科普事業部
精彩推薦
科普中國
軍事科技前沿微平臺
Military2016
聯繫我們：[email protected]
長按二維碼關注我們
閱讀更多 光明科普 的文章
