視覺注意計(jì)算模型及在視頻對(duì)象檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、視覺注意是視覺系統(tǒng)一個(gè)重要的信息加工機(jī)制。該機(jī)制能選擇性地分配資源給某些認(rèn)知加工過程，減少大量冗余加工，使得這些認(rèn)知過程對(duì)信息的加工更加快速準(zhǔn)確。因此，模擬視覺注意機(jī)制的視頻信息處理成為認(rèn)知計(jì)算與計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的重要研究課題。視頻對(duì)象檢測(cè)對(duì)視頻處理與分析具有重要作用，但視頻場(chǎng)景變化的不確定性會(huì)加劇視頻對(duì)象檢測(cè)的難度，如光照變化，背景擾動(dòng)，鏡頭移動(dòng)等，使得視頻對(duì)象檢測(cè)一直是計(jì)算機(jī)視覺中的經(jīng)典難題。然而，視覺注意能克服場(chǎng)景變化的不確定性，對(duì)

2、運(yùn)動(dòng)對(duì)象維持著穩(wěn)定有效的關(guān)注狀態(tài)，因此模擬視覺注意的運(yùn)動(dòng)對(duì)象檢測(cè)成為研究的熱點(diǎn)。目前，基于視覺注意機(jī)制的視頻對(duì)象檢測(cè)大多采用傳統(tǒng)的空間特征或運(yùn)動(dòng)特征加工方法完成，并未考慮視覺系統(tǒng)神經(jīng)元的運(yùn)動(dòng)感知機(jī)理，無法克服傳統(tǒng)算法對(duì)非剛性目標(biāo)檢測(cè)的諸多問題。針對(duì)這些不足，本文結(jié)合視覺系統(tǒng)生理學(xué)和心理學(xué)的研究成果，構(gòu)建了基于視覺初級(jí)視皮層(V1)信息加工的視覺注意計(jì)算模型。該模型利用視覺皮層的背側(cè)和腹側(cè)雙通路理論，充分整合不同通道的特征獲取更加有效的注

3、意顯著性圖，并應(yīng)用于視頻對(duì)象檢測(cè)，取得了較好的檢測(cè)效果。其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　首先，構(gòu)建了基于視覺雙通道理論的視覺注意計(jì)算模型。該模型模擬視網(wǎng)膜的機(jī)理獲取對(duì)比度增強(qiáng)的時(shí)空信息；利用時(shí)空Gabor濾波器模擬V1神經(jīng)元經(jīng)典感受野的時(shí)空屬性，提取方向性的和無方向性的運(yùn)動(dòng)能量；模擬 V1神經(jīng)元的非經(jīng)典感受野的中心環(huán)繞屬性，獲取方向性的和無方向性的時(shí)空信息；利用不同速度下感知信息的特點(diǎn)，融合時(shí)空信息，獲取視頻對(duì)象的顯著性圖。

4、
　　其次，提出了基于神經(jīng)元中心環(huán)繞作用的全局特征整合方法。利用視覺皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元側(cè)連接所引起的中心環(huán)繞易化與環(huán)繞抑制作用，提出了環(huán)繞抑制和環(huán)繞易化的計(jì)算方法，給出了環(huán)繞易化與環(huán)繞抑制相互作用的動(dòng)態(tài)平衡條件。從而抑制了無關(guān)干擾，整合了全局特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)空特征的全局感知。
　　最后，提出了融合不同特征的顯著圖計(jì)算方法和視頻對(duì)象檢測(cè)方法。利用感知的全局特征，結(jié)合不同特征的屬性，計(jì)算顯著性圖。利用工作記憶保留的時(shí)空上下文