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基于视网膜生理机制的运动目标轮廓提取神经计算模型研究

作　者: 陆秋菊
导　师: 陈忠泽
学　校: 南华大学
专　业: 物理电子学
关键词: 视网膜侧抑制边缘和轮廓提取 OMS神经节细胞运动检测
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

视网膜的视觉生理功能、机制及其数学建模等一直是视觉及其应用领域的研究热点。本文首先对视网膜的运动和边缘检测等视觉生理功能及其有关数学模型进行了深入分析,进而提出了基于视网膜亮度与运动通道相互作用的运动目标边沿检测综合模型,并给出了所提出的模型在边沿检测应用中的系列模拟计算结果。论文的主要研究工作如下:1、深入分析了视网膜各层细胞的生理功能及其特性,对各层细胞感受野的结构及其特点做了较为细致深入的研究。具体包括视网膜细胞间存在的侧抑制对边缘和轮廓提取的作用机制、双极细胞在图像边缘检测中的作用机制、无长突细胞在运动检测中重要作用、OMS(Object Motion Sensitive)神经节细胞对运动目标的运动进行检测的原理,由视杆细胞/锥细胞、水平细胞、双极细胞、无长突细胞和神经节细胞等构成的完整亮度通道和运动检测通道神经网络的拓扑结构,及网络各层细胞特性、感受野结构等。2、分析了视网膜几种可能的亮度通道和运动检测通道的相互作用方式,提出了基于视网膜亮度与运动通道相互作用的运动目标边沿增强综合模型,该模型利用运动信息来加强图像目标边缘和轮廓检测效果;最后给出了所提出的模型在边沿提取应用中的系列模拟计算结果。最后对本文涉及的主要研究进行了总结,并就需要进一步研究的问题及开展其研究的思路做了展望。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1. 绪论  8-20
  1.1 引言  8
  1.2 国内外研究现状  8-17
    1.2.1 视网膜的生理功能  9-12
    1.2.2 视网膜视神经机制的数学建模及其在图像处理中的应用  12-17
  1.3 论文的研究工作及文章结构  17-20
    1.3.1 论文的研究目的及意义  17
    1.3.2 论文的研究内容及方法  17-18
    1.3.3 论文的结构  18-20
2. 视网膜的目标边缘与轮廓检测机制及模型  20-29
  2.1 视网膜目标边缘与轮廓检测生理机制  20-24
  2.2 视网膜边缘检测的数学模型  24-28
  2.3 本章小结  28-29
3. 视网膜运动检测的生理机制及建模  29-36
  3.1 生物视觉系统对运动的感知及方向的判断  29-30
  3.2 阈电位与动作电位的产生  30-32
    3.2.1 阈电位的产生  30-31
    3.2.2 动作电位的产生  31-32
  3.3 运动信息的ON 与OFF 通道信号的传递  32-33
  3.4 视网膜运动检测的数学模型  33-34
  3.5 本章小结  34-36
4. 基于视网膜亮度与运动通道相互作用的运动目标边沿检测综合模型  36-52
  4.1 视网膜的运动通道信息对亮度边沿通道的作用及其建模  36-42
    4.1.1 视网膜运动通道信息对亮度边沿通道的作用方式  37-40
      4.1.1.1 作用方式一：运动信息作为b(t) 的输出增益信号  37-38
      4.1.1.2 作用方式二：运动信息作为b(t) 的输入增益信号  38-39
      4.1.1.3 作用方式三：运动信息作为b(t) 输出的闸门信号  39
      4.1.1.4 作用方式四：运动信息作为双极细胞输入输出特性θ的控制信号  39-40
    4.1.2 视网膜运动通道信息对亮度边沿通道作用的数学建模  40-42
  4.2 视网膜边缘提取和运动检测的仿真研究  42-50
    4.2.1 视网膜各层细胞感受野模板的设计  42-44
    4.2.2 视网膜暗背景提取V 型亮线边缘的模拟实验  44-45
    4.2.3 视网膜中在暗背景下检测运动V 型亮线的模拟实验  45-47
    4.2.4 运动信息增强V 型亮线边缘效果的模拟实验  47-50
  4.3 本章小结  50-52
5. 总结与展望  52-54
  5.1 全文总结  52
  5.2 展望  52-54
参考文献  54-59
攻读硕士期间发表的论文  59-60
致谢  60

基于视网膜生理机制的运动目标轮廓提取神经计算模型研究

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