視覺功能修復(fù)中的圖像和信號處理方法研究.pdf

1、視覺是人類獲取外界信息最主要的方式,視覺功能異常對患者的生活質(zhì)量有很大影響。針對這些異常的視覺功能修復(fù)既是提高人們生活水平的重大需求,也面臨很多重大的困難和挑戰(zhàn)。在各類視覺功能異常中,失明是程度最嚴(yán)重的一類,而色覺異常則是影響范圍很大的一類。這兩類視覺功能異常的修復(fù)方法都處于探索階段,有很多需要解決的問題。本文對這兩類視覺功能異常的修復(fù)方案中的圖像和信號處理方法進(jìn)行了研究,主要包括以下方面:
　　(1)針對已有的二色覺者顏色感知模

2、擬方法計(jì)算復(fù)雜度高的問題,提出了一種基于矩陣變換的二色覺者顏色感知模擬方法,比傳統(tǒng)方法更加快速簡單,有利于大量圖像的處理。針對已有方法在模擬異常三色覺者感知方面的空白,提出了一種基于加權(quán)平均的異常三色覺者顏色感知模擬方法,可以模擬不同類別和程度的異常三色覺者的顏色感知。
　　(2)在對色覺異常的輔助矯正方法的研究中,提出了一種利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練來重建異常視錐細(xì)胞信號的方法,從理論上說明了利用異常視錐細(xì)胞傳遞的信號可以重建出正常視

3、錐細(xì)胞應(yīng)有的信號。針對已有的基于顏色變換的色覺異常矯正方法顏色利用率低、自適應(yīng)性不好的問題,提出了一種自組織顏色變換方法,自適應(yīng)地將圖像中的顏色變換成為二色覺者能夠獲取更多信息的顏色,顯著增強(qiáng)二色覺者對顏色的分辨能力。
　　(3)研究了盲人視覺修復(fù)工程中對圖像邊緣檢測的需求。針對已有方法在噪聲環(huán)境下檢測性能明顯下降的不足,提出了顏色分布相似性和方向一致性這兩類用于彩色圖像邊緣檢測的新特征,并提出了多特征融合的彩色圖像邊緣檢測方法,

4、具有較好的抗噪性。在分析特征時,針對傳統(tǒng)直方圖相似性度量在直方圖發(fā)生偏移的情況下準(zhǔn)確性不高的問題,提出了一種基于平均窗口平移的直方圖相似性度量,在圖像受光照、噪聲等因素影響而發(fā)生直方圖偏移的情況下仍能正確度量直方圖的相似性。
　　(4)研究了盲人視覺修復(fù)工程中對圖像中目標(biāo)輪廓分離的需求。提出了一種基于特征聚類的輪廓提取和分離方法,分別采用K-均值聚類和自組織映射的方法對邊緣進(jìn)行聚類,自動實(shí)現(xiàn)輪廓的提取、不同輪廓之間的分離以及輪廓與

5、背景邊緣之間的分離。在此基礎(chǔ)上,提出一種自組織特征映射模型,來模擬視覺系統(tǒng)對彩色場景進(jìn)行初步處理的機(jī)制,模型能夠同步完成前景與背景分割、邊緣檢測、目標(biāo)輪廓提取以及不同類別物體的分離等功能,為進(jìn)一步研究視覺系統(tǒng)的信號處理機(jī)制提供了參考。
　　(5)為了尋找視覺修復(fù)工程中合適的神經(jīng)刺激方式,對視覺信息的神經(jīng)編碼方式進(jìn)行了研究。提出了一種基于同步振蕩的輪廓提取和分離模型,通過神經(jīng)振蕩的同步和異步來區(qū)分不同物體的輪廓,不僅有助于對視覺系統(tǒng)