面向图像处理应用的视觉神经计算模型研究

发布时间：2021-10-11 07:00

　　生物视觉系统在处理外界信息方面具有超凡的能力,研究视觉感知机制对于构建高效的视觉神经计算模型,并将其应用于图像处理任务具有重要的意义。本文以轮廓检测和医学图像分割应用为例展开研究,首先考虑了视网膜、外膝体和初级视皮层之间信息处理的联系方式,从整体角度出发,构建了基于视通路视觉感知机制的轮廓检测模型;其次模拟大脑内神经网络对于视觉信息的处理机制,提出了基于卷积神经网络的轮廓检测模型,构建了特征金字塔解码模块来有效提高轮廓检测的效果;最后以具体的肝脏肿瘤分割为应用,将用于轮廓检测的卷积神经网络模型迁移至分割任务。本文的主要研究工作如下:（1）研究了初级视通路中视觉信息传递和处理加工过程,提出了一种基于视觉感知机制的轮廓检测新方法。首先利用高斯导函数提取初级轮廓响应;接着构建时空编码神经元模型提高主体轮廓对比度;然后利用非经典感受野的侧抑制作用抑制纹理背景;最后提出了信息冗余度增强编码机制以及视觉信息前馈机制,达到轮廓的完整性融合。以RuG40图库作为实验对象,在整个数据集上的最优平均尸指标和每张图像的最优平均尸指标分别为0.48和0.55,运行速度FPS达到0.5,相比于其他算法,本文方法... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１视觉系统的两条视通路??

??图２．２第一条视通路视觉信息流向图??２．１．１视网膜??视网膜是视觉系统中的前级功能结构体，由大量的感光细胞以及神经元细胞通过复杂的??突触连接组成，功能上主要将接收到的光信号转换为神经电信号并向后传导。值得注意的是，??人眼视网膜对于光线的传入和对视觉信息处理传递的方向是相反的，并且对其他高等生物的??视网膜研究发现，大多数的脊椎生物都遵循这种方式［２４］。图２．３为视网膜各层结构示意图。??根据信息的传递方向以及整体结构，可以将视网膜划分为感受器细胞层、双极细胞层和神经??节细胞层三个部分，每层中均分布着不同类型的细胞，并且各层之间相互协调作用，完成信??息的前段处理和传递。感受器细胞层中分布着两种形态各异的细胞，根据其形状可分为视杆??细胞和视锥细胞。视杆细胞对光亮度较为敏感

突触连接组成，功能上主要将接收到的光信号转换为神经电信号并向后传导。值得注意的是，??人眼视网膜对于光线的传入和对视觉信息处理传递的方向是相反的，并且对其他高等生物的??视网膜研究发现，大多数的脊椎生物都遵循这种方式［２４］。图２．３为视网膜各层结构示意图。??根据信息的传递方向以及整体结构，可以将视网膜划分为感受器细胞层、双极细胞层和神经??节细胞层三个部分，每层中均分布着不同类型的细胞，并且各层之间相互协调作用，完成信??息的前段处理和传递。感受器细胞层中分布着两种形态各异的细胞，根据其形状可分为视杆??细胞和视锥细胞。视杆细胞对光亮度较为敏感，因此主要负责视觉亮度信息，而视锥细胞对??颜色较为敏感，负责视觉颜色信息。两种细胞分别对输入的光信号提取不同类型的信息，相??互联系又相互独立，完成复杂的光电信号转换。在双极细胞层中，除了双极细胞外，还包括??无足细胞、水平细胞和网间细胞，通过横向和纵向的突触连接以及信号处理，将上一级的电??信号成功传递到下一级。双极细胞只能产生分级电位

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分数阶的多向微分算子的高炉料面轮廓自适应检测[J]. 蒋朝辉,吴巧群,桂卫华,阳春华,谢永芳.  自动化学报. 2017(12)
[2]一种仿生物视觉感知的视频轮廓检测方法[J]. 谢昭,童昊浩,孙永宣,吴克伟.  自动化学报. 2015(10)
[3]基于抑制性突触多层神经元群放电编码的图像边缘检测[J]. 廖进文,范影乐,武薇,高云园,李轶.  中国生物医学工程学报. 2014(05)
[4]腹侧通路与背侧通路在词汇阅读中的作用[J]. 郭瑞芳,彭聃龄.  心理科学. 2007(04)

博士论文
[1]基于视觉注意机制的图像显示质量研究[D]. 陈仲珊.东南大学 2016
[2]前端视觉通路信息加工的计算模型及应用研究[D]. 杨开富.电子科技大学 2016



本文编号：3430021