基于視覺感知的圖像表征和應(yīng)用研究.pdf

1、視覺系統(tǒng)通過少量神經(jīng)元可以表達(dá)復(fù)雜外部環(huán)境信息，其中的稀疏響應(yīng)機(jī)制對于視覺計(jì)算、圖像稀疏表征、信號壓縮感知等領(lǐng)域具有重要影響。其中，模擬視覺的圖像稀疏表征能夠通過最簡潔方式表達(dá)圖像的本質(zhì)特征以及內(nèi)部聯(lián)系，進(jìn)而提高圖像相關(guān)問題的處理效率和實(shí)時(shí)性，引起了普遍關(guān)注，成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。
　　 基于視覺系統(tǒng)是在外界環(huán)境中長期進(jìn)化而來的假說，以自然圖像統(tǒng)計(jì)特性為切入點(diǎn)，依據(jù)視覺神經(jīng)生理機(jī)制，圍繞圖像稀疏表征及其應(yīng)用中的三個(gè)核心問題:稀疏表征

2、模型、基函數(shù)集的提取及篩選、在圖像處理中的應(yīng)用，進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要結(jié)果如下:
　　 (1)分析了稀疏表示相關(guān)的主要視覺神經(jīng)機(jī)制，例如感受野特性、稀疏性、相關(guān)性、超完備性和同步振蕩等。研究并剖析了其與自然圖像特性的內(nèi)在關(guān)系，為解決基于視覺感知的圖像稀疏表征方法提供了依據(jù)和基礎(chǔ)。
　　 (2)基于視覺神經(jīng)機(jī)制和相關(guān)視覺計(jì)算理論，模擬視神經(jīng)復(fù)雜細(xì)胞的基函數(shù)提取機(jī)制，構(gòu)建了獨(dú)立子空間和拓?fù)洫?dú)立分量分析等稀疏表征模型，提出了相

3、關(guān)的自然圖像基函數(shù)訓(xùn)練算法，建立了基函數(shù)完備集;進(jìn)而，建立模擬視皮層同步振蕩機(jī)制的PCNN模型，提出了基于神經(jīng)元響應(yīng)系數(shù)的基函數(shù)篩選算法。
　　 (3)在上述完備集模型基礎(chǔ)上，根據(jù)視覺系統(tǒng)為降低噪聲和誤差敏感性，通過適當(dāng)冗余增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)健性的特性，進(jìn)一步使自然圖像中提取的特征維數(shù)大于圖像數(shù)據(jù)維數(shù)，從而形成在不同朝向、相位和頻率等條件下的超完備集。針對超完備集帶來的稀疏性、相關(guān)性和準(zhǔn)正交性三個(gè)約束條件，提出了相應(yīng)的OCTICA稀疏表