視覺注意計算模型及在視頻對象檢測中的應(yīng)用.pdf

1、視覺注意是視覺系統(tǒng)一個重要的信息加工機制。該機制能選擇性地分配資源給某些認知加工過程，減少大量冗余加工，使得這些認知過程對信息的加工更加快速準確。因此，模擬視覺注意機制的視頻信息處理成為認知計算與計算機視覺領(lǐng)域的重要研究課題。視頻對象檢測對視頻處理與分析具有重要作用，但視頻場景變化的不確定性會加劇視頻對象檢測的難度，如光照變化，背景擾動，鏡頭移動等，使得視頻對象檢測一直是計算機視覺中的經(jīng)典難題。然而，視覺注意能克服場景變化的不確定性，對

2、運動對象維持著穩(wěn)定有效的關(guān)注狀態(tài)，因此模擬視覺注意的運動對象檢測成為研究的熱點。目前，基于視覺注意機制的視頻對象檢測大多采用傳統(tǒng)的空間特征或運動特征加工方法完成，并未考慮視覺系統(tǒng)神經(jīng)元的運動感知機理，無法克服傳統(tǒng)算法對非剛性目標檢測的諸多問題。針對這些不足，本文結(jié)合視覺系統(tǒng)生理學和心理學的研究成果，構(gòu)建了基于視覺初級視皮層(V1)信息加工的視覺注意計算模型。該模型利用視覺皮層的背側(cè)和腹側(cè)雙通路理論，充分整合不同通道的特征獲取更加有效的注

3、意顯著性圖，并應(yīng)用于視頻對象檢測，取得了較好的檢測效果。其主要創(chuàng)新點表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　首先，構(gòu)建了基于視覺雙通道理論的視覺注意計算模型。該模型模擬視網(wǎng)膜的機理獲取對比度增強的時空信息；利用時空Gabor濾波器模擬V1神經(jīng)元經(jīng)典感受野的時空屬性，提取方向性的和無方向性的運動能量；模擬 V1神經(jīng)元的非經(jīng)典感受野的中心環(huán)繞屬性，獲取方向性的和無方向性的時空信息；利用不同速度下感知信息的特點，融合時空信息，獲取視頻對象的顯著性圖。

4、
　　其次，提出了基于神經(jīng)元中心環(huán)繞作用的全局特征整合方法。利用視覺皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元側(cè)連接所引起的中心環(huán)繞易化與環(huán)繞抑制作用，提出了環(huán)繞抑制和環(huán)繞易化的計算方法，給出了環(huán)繞易化與環(huán)繞抑制相互作用的動態(tài)平衡條件。從而抑制了無關(guān)干擾，整合了全局特征，從而實現(xiàn)對時空特征的全局感知。
　　最后，提出了融合不同特征的顯著圖計算方法和視頻對象檢測方法。利用感知的全局特征，結(jié)合不同特征的屬性，計算顯著性圖。利用工作記憶保留的時空上下文