基于流形的大鼠初級視覺皮層視像整體特征識別研究.pdf

1、動物的視覺系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)億年的進化，可以毫不費力的完成特定目標的識別，而且識別速度和效率是目前任何計算機視覺和人工圖像處理方法所無法比擬的。初級視覺皮層作為視覺信息傳遞兩條通路中的必經(jīng)區(qū)域，源自視網(wǎng)膜的信息絕大多數(shù)都需經(jīng)過該區(qū)域的加工處理后，傳入下一級視覺皮層。因此，研究初級視覺皮層神經(jīng)元在不同整體特征刺激下的響應特征，并根據(jù)相應的響應特征進行不同整體特征的識別，對于揭示視覺系統(tǒng)如何快速、準確的完成特定目標的識別，有著至關重要的意義。

2、>　　本文以LE大鼠為模式動物，利用初級視覺皮層的響應信號，對視像整體特征的識別進行了研究。主要工作以及研究結果如下:
　　(1)測定了視覺刺激下初級視覺皮層神經(jīng)元響應的感受野。
　　根據(jù)初級視覺皮層神經(jīng)元對不同視覺刺激的響應特點，設計了棋盤格實驗，并采用基于神經(jīng)元鋒電位發(fā)放率的反向相關法確定了神經(jīng)元感受野的位置。結果表明:本例中植入電極位置附近的大多數(shù)神經(jīng)元的感受野在屏幕的中心偏左的位置。同一刺激出現(xiàn)在本文測定的感受野時，

3、神經(jīng)元的發(fā)放總數(shù)遠遠高于刺激出現(xiàn)在其他非感受野位置。
　　(2)確定了神經(jīng)元對整體特征的響應時間區(qū)間，并進行了驗證。
　　根據(jù)初級視覺皮層的神經(jīng)元對輪廓、形狀相同，而細節(jié)信息不同的視覺刺激，在響應初期表現(xiàn)出高度的相似性，本文在感受野內(nèi)進行了同一整體特征不同局部特征的視覺刺激。由神經(jīng)元鋒電位平均發(fā)放率的變化來確定單個神經(jīng)元對整體特征的響應時間區(qū)間。通過統(tǒng)計初級視覺皮層中的多個神經(jīng)元對整體特征的有效響應時間區(qū)間，得出一個具有普遍

4、意義的規(guī)律:大鼠初級視覺皮層神經(jīng)元對整體特征響應的區(qū)間在100ms和350ms之間。在使用了有效響應區(qū)間后，對不同整體特征的分類正確率得到了極大地提升。
　　(3)提取了鋒電位中的視像整體特征，并比較了不同特征中攜帶的整體特征信息量。
　　本文在有效區(qū)間內(nèi)統(tǒng)計了神經(jīng)元集群的發(fā)放特征包括多個單神經(jīng)元的平均發(fā)放率和發(fā)放間隔，根據(jù)最終的分類正確率來確定鋒電位的響應特征中是否攜帶了更多關于整體特征的信息。結果表明:鋒電位的發(fā)放率和發(fā)