方向选择性模型及其在图像处理中的应用

第1章绪论1

1.1研究动机1

1.2相关研究3

1.3关于本书4

1.4符号说明7

第2章模型的生理基础9

2.1初级视觉通路9

2.2神经节及外膝体细胞的感受野12

2.3简单细胞的感受野16

2.3.1简单细胞的方向选择性16

2.3.2简单细胞感受野的经典模型17

2.3.3经典模型的问题及相关模型18

第3章外膝体对刺激的响应22

3.1与对比度无关的响应22

3.2响应函数及其性质27

3.3响应曲线31

第4章简单细胞的方向选择性34

4.1基本最小二乘模型34

4.2非线性优化模型37

4.2.1底层神经元：基于响应的有向距离估计37

4.2.2顶层神经元：基于最优化决策的方向判定38

4.3模型求解及解的性质40

4.3.1带二次约束的最小二乘法40

4.3.2解的性质41

4.3.3数值解43

4.4误差分析44

4.5改进的非线性加权模型46

4.6经典模型的方向歧义性47

第5章实验及分析51

5.1方向检测方法51

5.2模型的选择53

5.3参数的确定54

5.3.1覆盖率的选择54

5.3.2神经元密度56

5.4简单细胞感受野的模拟57

5.5刺激复杂度与计算误差60

第6章应用一：图像方向检测62

6.1检测方法62

6.1.1算法描述62

6.1.2并行优化65

6.2形状图像65

6.3自然图像67

6.3.1与边缘检测算法比较68

6.3.2与全局直线检测算法比较69

6.3.3与边缘检测及局部直线检测算法比较72

6.3.4与局部直线检测及轮廓检测算法比较75

6.3.5由粗到细的表征78

6.4对更高层处理的增强80

6.4.1分割效果的提升80

6.4.2匹配效果的提升81

第7章应用二：视错觉的解释85

第8章应用三：三维场景理解98

总结123

参考文献128

任远编著的这本'方向xuan择性模型及其在图像处理中的应用'论述了视皮层中简单细胞的建模及其在图像理解中的几点应用 包含了人工智能、神经科学及认知科学等领域的内容 属于交叉学科的研究成果总结。本书在给简单细胞的方向xuan择性现象建立数学模型后 逐步将其用于图像的方向检测与表征、高层语义的识别与理解、场景的三维信息获取以及几何视错觉的成因分析。书中除了用严格的数学理论证明模型的正确性外 还用大量的数值仿真实验、真实图像实验以及统计实验验证算法的可行性。
本书为计算机视觉、神经视觉及认知科学的跨学科研究提供了一个新的视角 具有一定的学术性 可以为人工智能及认知科学研究者提供参考。

任远编著的这本《方向选择性模型及其在图像处理中的应用》共分8章：第1章介绍相关研究的现状与本研究的主要内容及特点；第2章介绍本书模型建立的生理基础与依据；第3章介绍模型的底层设计，讨论外侧膝状体细胞对刺激的响应函数；第4章介绍模型的顶层设计，讨论简单细胞利用传入外侧膝状体对刺激的响应确定边缘方位的几种计算方法；第5章用数值实验证明模型的正确性与可行性，确定模型中参数的优化取值，并使用仿真实验模拟形成简单细胞具有方向选择性的感受野；第6章介绍基于方向选择性模型的方向检测算法在图像表征、分割及匹配等方面的应用；第7章将方向检测用于解释一系列几何视错觉；第8章利用单幅图像的方向图部分恢复场景的三维信息。总结部分总结全书并展望后续研究课题。