視覺(jué)功能修復(fù)中的圖像和信號(hào)處理方法研究.pdf

1、視覺(jué)是人類獲取外界信息最主要的方式,視覺(jué)功能異常對(duì)患者的生活質(zhì)量有很大影響。針對(duì)這些異常的視覺(jué)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(jué)功能異常中,失明是程度最嚴(yán)重的一類,而色覺(jué)異常則是影響范圍很大的一類。這兩類視覺(jué)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(wèn)題。本文對(duì)這兩類視覺(jué)功能異常的修復(fù)方案中的圖像和信號(hào)處理方法進(jìn)行了研究,主要包括以下方面:
　　(1)針對(duì)已有的二色覺(jué)者顏色感知模

2、擬方法計(jì)算復(fù)雜度高的問(wèn)題,提出了一種基于矩陣變換的二色覺(jué)者顏色感知模擬方法,比傳統(tǒng)方法更加快速簡(jiǎn)單,有利于大量圖像的處理。針對(duì)已有方法在模擬異常三色覺(jué)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(jué)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(jué)者的顏色感知。
　　(2)在對(duì)色覺(jué)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(lái)重建異常視錐細(xì)胞信號(hào)的方法,從理論上說(shuō)明了利用異常視錐細(xì)胞傳遞的信號(hào)可以重建出正常視

3、錐細(xì)胞應(yīng)有的信號(hào)。針對(duì)已有的基于顏色變換的色覺(jué)異常矯正方法顏色利用率低、自適應(yīng)性不好的問(wèn)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(jué)者能夠獲取更多信息的顏色,顯著增強(qiáng)二色覺(jué)者對(duì)顏色的分辨能力。
　　(3)研究了盲人視覺(jué)修復(fù)工程中對(duì)圖像邊緣檢測(cè)的需求。針對(duì)已有方法在噪聲環(huán)境下檢測(cè)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(cè)的新特征,并提出了多特征融合的彩色圖像邊緣檢測(cè)方法,

4、具有較好的抗噪性。在分析特征時(shí),針對(duì)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(wèn)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(jué)修復(fù)工程中對(duì)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(duì)邊緣進(jìn)行聚類,自動(dòng)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(lái)模擬視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)彩色場(chǎng)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(cè)、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(jué)系統(tǒng)的信號(hào)處理機(jī)制提供了參考。
　　(5)為了尋找視覺(jué)修復(fù)工程中合適的神經(jīng)刺激方式,對(duì)視覺(jué)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(guò)神經(jīng)振蕩的同步和異步來(lái)區(qū)分不同物體的輪廓,不僅有助于對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)