基于視覺(jué)感知的神經(jīng)計(jì)算模型及其應(yīng)用研究.pdf

1、視覺(jué)感知是計(jì)算神經(jīng)和神經(jīng)工程的熱點(diǎn)研究問(wèn)題之一，一方面它將有助于揭示視覺(jué)系統(tǒng)具有驚人信息感知能力的內(nèi)在機(jī)理，另一方面它將給以機(jī)器視覺(jué)為代表的智能信息處理方法帶來(lái)新的思路。本文基于人類(lèi)視覺(jué)感知機(jī)制構(gòu)建神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，利用具有時(shí)空特性的神經(jīng)脈沖發(fā)放，探索在視覺(jué)激勵(lì)下的神經(jīng)信息加工過(guò)程，并嘗試面向圖像處理的實(shí)際應(yīng)用。本文首先以突觸連接的形式構(gòu)建新的神經(jīng)元感受野模型，通過(guò)模型對(duì)明暗刺激的響應(yīng)，闡釋新模型在實(shí)現(xiàn)視覺(jué)機(jī)制中所起的重要作用；然后考慮視覺(jué)通

2、路上的多級(jí)方位敏感特性，構(gòu)建視皮層下-初級(jí)視皮層的分級(jí)處理模型，利用對(duì)低對(duì)比度圖像邊緣的檢測(cè)效果，解釋了方位敏感機(jī)制在視覺(jué)輪廓感知中所起的關(guān)鍵作用；最后引入視覺(jué)信息稀疏編碼規(guī)則和視覺(jué)注意機(jī)制，構(gòu)建具有空間信息融合特性的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)顯著性圖像對(duì)邊界響應(yīng)的調(diào)制，提供了一種基于視覺(jué)信息反饋調(diào)控的圖像處理應(yīng)用新思路。本文主要工作及研究成果如下：
　　(1)以突觸連接的形式構(gòu)建新的神經(jīng)元感受野模型，實(shí)現(xiàn)方位敏感、側(cè)向抑制以及選擇注意機(jī)制

3、，充分發(fā)揮其在感知對(duì)比刺激以及空間變化中的作用。將融合了感受野區(qū)域信息的圖像特征輸入神經(jīng)元模型，將視覺(jué)刺激轉(zhuǎn)化為脈沖序列；再?gòu)拿}沖序列的時(shí)間編碼信息中解析視覺(jué)刺激所包含的特征。神經(jīng)元響應(yīng)表明該感受野模型具備了方位選擇以及明暗邊緣檢測(cè)等初步的視覺(jué)功能。
　　(2)考慮了視覺(jué)通路上的多級(jí)方位敏感特性，提出一種基于突觸連接視通路方位敏感的圖像分級(jí)邊緣檢測(cè)新方法。針對(duì)具有多強(qiáng)度邊緣或者豐富細(xì)節(jié)的圖像，利用神經(jīng)節(jié)細(xì)胞以及外膝體神經(jīng)元感受野向

4、心分布的生理結(jié)構(gòu)特性，構(gòu)建具有多方向敏感特性的視皮層下功能層，提取邊緣敏感圖像；并優(yōu)化側(cè)向抑制作用方式，形成初級(jí)視皮層功能層，去除冗余信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新方法在完整檢測(cè)圖像邊緣的同時(shí)，并不引入紋理噪聲，有著明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　(3)針對(duì)視通路模型不具有區(qū)分主體輪廓和紋理邊緣的能力，引入神經(jīng)信息稀疏編碼規(guī)則和視覺(jué)注意機(jī)制，提出一種基于顯著性信息稀疏表示的圖像輪廓檢測(cè)新方法。首先針對(duì)初級(jí)視皮層V1對(duì)圖像邊界的響應(yīng)結(jié)果，構(gòu)建具有空間信息