基于視覺機理的特征整合模型研究及應用.pdf

1、forthedegreeofMasterTheResearchofVisualFeatureIntegrateModelBasedonVisualMechanismandItsApplicationByYongqiangLiSupervisor：ProfPengLuPatternRecognitionandIntelligentSystemSchoolofElectricalEngineering一一May2011摘要摘要動物視覺系統(tǒng)中

2、所隱含的極為高效的信息處理機制是一直困擾研究者的難題。隨著與圖像相關的控制技術在社會、經(jīng)濟和國家安全等領域中的需求持續(xù)迅猛增長，進一步充分發(fā)揮信息科學、生命科學和數(shù)理科學的交叉優(yōu)勢，研究和發(fā)現(xiàn)視覺系統(tǒng)深層次的信息處理機制，以大幅度提高計算機對海量圖像信息的理解能力和處理效率，成為非常緊迫的問題。動物視覺系統(tǒng)的效率并不在于信號傳導的快速性，而主要體現(xiàn)在視皮層神經(jīng)細胞的信息處理方式上。本文以視覺系統(tǒng)早期階段的高效信息處理機制作為切入點，根據(jù)

3、其分層、并行和皮層間交互的信息處理特點，重點探索初級視皮層信息整合機制并建立可計算模型，進一步設計了模型的關鍵算法，針對多種具體應用驗證了模型和算法的可行性和有效性，主要研究結果如下：(1)分析了視覺信息的傳遞過程以及關鍵的信息處理機制；從自然圖像的統(tǒng)計特性入手模擬建立視覺信息處理模型，從自然圖像的空間相關性、高階統(tǒng)計特性和時空特性角度研究分析經(jīng)典線性模型及其主要優(yōu)化判據(jù)和優(yōu)化算法。(2)模擬視覺系統(tǒng)特征提取和整合機制提出了視覺特征整合

4、的可計算模型，模型分為視網(wǎng)膜預處理、感受野初步整合和同步整合三部分。圖像特征首先在視網(wǎng)膜中進行預處理，去除二階冗余，然后經(jīng)感受野初步整合提取圖像的感受野拓撲特征，最后根據(jù)具體的測試圖像，對圖像特征進行同步整合，篩選出最佳神經(jīng)元的響應。根據(jù)可計算模型進一步設計了相應的關鍵算法。(3)針對列車裂紋檢測、交通車輛檢測和隱蔽目標搜索三類應用，對模型及算法進行了驗證。實驗結果表明，算法在裂紋檢測率、車輛檢測準確率和目標搜索準確率上優(yōu)于傳統(tǒng)方法。(