基于視覺機(jī)理的特征整合模型研究及應(yīng)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(jī)制是一直困擾研究者的難題。隨著與圖像相關(guān)的控制技術(shù)在社會、經(jīng)濟(jì)和國家安全等領(lǐng)域中的需求持續(xù)迅猛增長，進(jìn)一步充分發(fā)揮信息科學(xué)、生命科學(xué)和數(shù)理科學(xué)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(jī)制，以大幅度提高計算機(jī)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(dǎo)的快速性，而主要體現(xiàn)在視皮層神經(jīng)細(xì)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(jī)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(jī)制并建立可計算模型，進(jìn)一步設(shè)計了模型的關(guān)鍵算法，針對多種具體應(yīng)用驗證了模型和算法的可行性和有效性，主要研究結(jié)果如下：(1)分析了視覺信息的傳遞過程以及關(guān)鍵的信息處理機(jī)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(guān)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(jī)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(yù)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(jìn)行預(yù)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?fù)涮卣?，最后根?jù)具體的測試圖像，對圖像特征進(jìn)行同步整合，篩選出最佳神經(jīng)元的響應(yīng)。根據(jù)可計算模型進(jìn)一步設(shè)計了相應(yīng)的關(guān)鍵算法。(3)針對列車裂紋檢測、交通車輛檢測和隱蔽目標(biāo)搜索三類應(yīng)用，對模型及算法進(jìn)行了驗證。實驗結(jié)果表明，算法在裂紋檢測率、車輛檢測準(zhǔn)確率和目標(biāo)搜索準(zhǔn)確率上優(yōu)于傳統(tǒng)方法。(