基于生物視覺感知機(jī)制的圖像理解技術(shù)研究.pdf

1、場景理解是計(jì)算機(jī)視覺中具有挑戰(zhàn)性的難點(diǎn)問題，是相關(guān)視覺應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。動物能迅速地對所處的場景做出判斷并響應(yīng)，準(zhǔn)確獲取目標(biāo)對象的位置和類型，這是目前最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)無法媲美的。本文以認(rèn)知生理學(xué)和心理學(xué)的研究成果為基礎(chǔ)，從圖像理解與認(rèn)知學(xué)的相互關(guān)系入手，根據(jù)動物視覺感知系統(tǒng)中的重要結(jié)構(gòu)和功能機(jī)理研究圖像理解的關(guān)鍵技術(shù)。
　　本文首先深入研究了人類視覺的認(rèn)知生理學(xué)結(jié)構(gòu)和視覺感知機(jī)制。視網(wǎng)膜是視覺信息的起始點(diǎn)，主要存在三種細(xì)胞獲取

2、視野中不同的圖像特征信息，通過LGN中的對應(yīng)通道傳送至初級視皮層的V1區(qū)域。視覺皮層中的腹側(cè)通路用來形成感受和進(jìn)行對象識別，分別經(jīng)歷了Vl、V2、V3或V4（中穎葉區(qū)）、頂葉皮層（OPC）或下穎葉皮層（IT）的視覺信息傳遞過程；背部通路處理動作和其它的空間信息；各層次之間存在著前向、水平和反饋的交互作用。因此人類的視覺感知系統(tǒng)不僅具有層次型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，還具有側(cè)抑制和反饋的特性，可以實(shí)現(xiàn)快速有效的視覺感知。
　　其次重點(diǎn)研究了基于視皮

3、層感知機(jī)制的彩色圖像分割模型。提出了一種基于多特征的層次化彩色圖像感知分割模型，該方法有效的利用圖像的亮度空間分布、細(xì)節(jié)信息以及顏色空間信息，對圖像進(jìn)行初次分割，并利用BPNN模型對多特征分割結(jié)果進(jìn)行融合選擇，得到最終的分割結(jié)果。另外，結(jié)合Trickle-down視覺理論，研究了結(jié)合自底向上和自頂向下的BU&TD彩色圖像分割模型，使用特定類特征片段實(shí)現(xiàn)了自頂向下的分割，更好的模擬了視覺機(jī)制的反饋過程。
　　此外，本文在對現(xiàn)有生物激

4、勵(lì)目標(biāo)識別模型進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，提出了生物激勵(lì)的多特征場景分類模型，模型包括兩個(gè)階段的處理過程，首先模擬生物低級視覺區(qū)域，并行獨(dú)立的提取圖像的三種屬性進(jìn)行場景分類，然后根據(jù)三個(gè)分割結(jié)果進(jìn)行二次分類，以提高分類的準(zhǔn)確性；結(jié)合OFC的預(yù)測機(jī)制和場景上下文信息，研究了基于生物視覺機(jī)制的BU&TD目標(biāo)識別模型，模型在訓(xùn)練階段建立特定類目標(biāo)圖像的LSF庫和GIST特征庫，系統(tǒng)自動學(xué)習(xí)目標(biāo)的先驗(yàn)知識和上下文信息，在測試階段，提取輸入圖像低頻特征