基于非經(jīng)典感受野的圖像表征計算模型及應(yīng)用研究.pdf

1、圖像是人們獲取外界信息的重要來源，也是進(jìn)行信息交流的重要媒介。如何得到一種高效實用的圖像表征方法，對于深入理解圖像處理和圖像理解，并為圖像后續(xù)加工提供強有力的支持具有重要的意義。這種高效的圖像表征模型對于進(jìn)一步如何獲得更高效的圖像編碼方式、計算機視覺處理機制等都具有重要的促進(jìn)作用。目前流行的圖像處理方式都是以基于像素為單位進(jìn)行的，這種純粹從工程角度出發(fā)提出的各種理論和方法，一般都面臨著圖像信息數(shù)據(jù)量大、處理效率低下、硬件要求高、無法解決

2、復(fù)雜場景的認(rèn)知等問題。相比之下，在生物視覺系統(tǒng)中，卻能夠很容易的從復(fù)雜背景中辨認(rèn)出各種尺度、各種特性的物體。因此，借助于生物視覺系統(tǒng)的神經(jīng)機制和認(rèn)知心理理論，完全有可能找到一些新的突破點，以解決目前制約計算機視覺中圖像認(rèn)知的一個瓶頸問題。本論文的研究依托于2010年國家973重大基礎(chǔ)研究計劃“數(shù)字媒體理解的理論與方法研究”(Project No.2010CB327900)，主要完成了以下研究工作。
　　首先利用視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞非經(jīng)

3、典感受野的生理機制建立了多層次、有反饋機制的神經(jīng)計算模型，利用神經(jīng)節(jié)細(xì)胞感受野根據(jù)圖像刺激性質(zhì)能夠動態(tài)調(diào)節(jié)的特點建立表征單元，從而實現(xiàn)對圖像紋理塊的自動分析與提取。所設(shè)計的神經(jīng)回路模型具有自頂向下的主動調(diào)控功能，能夠參考圖像刺激的屬性，實現(xiàn)神經(jīng)元的整合和主動選擇功能。
　　其次，根據(jù)圖像的顏色和紋理變化利用感受野進(jìn)行整合后的輸出陣列來實現(xiàn)圖像的通用表征。相似的地方用一個大尺寸的感受野來進(jìn)行表征，顏色變化劇烈的地方用若干個小的感受野

4、來進(jìn)行表征。為了驗證最后的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞輸出陣列是否忠實的能夠表示原圖像，我們用實驗驗證了圖像本身具有的統(tǒng)計特性與表征所需的感受野個數(shù)之間的關(guān)系，結(jié)果表明，經(jīng)過重新表征后的圖像能夠忠實的表現(xiàn)原有圖像的性質(zhì)。
　　建立表征的目的是為了提高后續(xù)更高級別的圖像處理的效率，我們在表征的基礎(chǔ)上進(jìn)行了特征匹配、圖像分割等具體應(yīng)用的實驗，從實驗效果上可以得出算法性能有了較大的提升。此外，為了更好的證明非經(jīng)典感受野對圖像處理的促進(jìn)作用，在神經(jīng)節(jié)細(xì)胞感