基于生物視覺機理的圖像表征方法研究.pdf

1、圖像是人們獲取外界信息的重要來源,也是進行信息交流的重要媒介。探尋高效的圖像表征方法,對于深入開展圖像處理和圖像理解方面的研究具有重要的意義。同時,建立高效的圖像表征模型對于進一步的探索高效的圖像編解碼方法、計算機視覺及基于圖像的控制技術都具有重要的促進作用。目前一些常規(guī)的圖像表征方法面臨著圖像信息數據量大、圖像易受到噪聲破壞以及缺乏自適應性等問題。針對這些問題,本文研究了基于生物視覺機理的圖像表征方法。生物視覺系統(tǒng)經過長期進化具備非常

2、優(yōu)越的信息處理機制,能夠高效的表征圖像信息。本文模擬生物視覺系統(tǒng)對圖像信息的處理機制,建立了基于生物視覺機理的圖像表征模型。主要完成了以下工作:
　　 一、對圖像信息在視覺通路的傳遞過程及視覺信息處理機理(感受野特性、稀疏性、同步振蕩性等)進行了分析,為基于生物視覺機理的圖像表征方法研究提供了生理學基礎。
　　 二、初級視皮層(V1區(qū))在視覺系統(tǒng)中主要負責提取圖像的顏色、形狀及方向等信息,在圖像信息的處理整合中具有重要作

3、用。本文分別通過ICA和拓撲ICA方法對圖像數據進行訓練,獲得了V1區(qū)簡單細胞和復雜細胞的感受野特性相一致的基函數,為模擬V1區(qū)信息處理機制高效表征圖像奠定了基礎。
　　 三、根據V1區(qū)稀疏性,研究了基于稀疏響應特性的圖像表征方法,通過少量的神經元表征圖像。并以對圖像信息的有效表征基礎,提出了一種基于生物視覺機理的圖像去噪算法。將該算法應用于圖像去噪實驗,取得了良好的去噪效果,驗證了該圖像表征方法和去噪算法的有效性。