基于源图像分析的动态ICA域灰度图像融合方法

提出一种利用源图像之间的冗余、互补等相关信息的动态ICA域融合方法. 针对ICA变换函数训练以及ICA域融合规则设计对算法适应性、计算量、图像融合效果和人眼视觉系统识别能力等的影响,研究提出充分利用源图像的冗余和互补信息,从源图像中自动选择有代表性的图像块作为训练图像块,实现ICA域变换函数随源图像而动态变化. 将文中方法与N.M 2007方法及双树复小波融合算法作为对比,通过人眼主观感知和客观融合评价参数对融合图像进行对比分析,结果表明,文中方法增强了算法的适应性并降低了计算量,增强了图像融合效果,建立了对场景更全面和精确的表达,可使观察者更有效获得场景信息.      

基于视觉感知机制的轮廓检测方法

结合初级视皮层的结构及其功能特性,模拟初级皮层的轮廓感知功能,提出一种有效的基于人类视觉感知机制的轮廓检测算法.首先,利用局部能量建立复杂细胞响应模型;然后,结合初级视皮层细胞排列特性构建图像信息与皮层细胞的映射关系,通过模拟神经元间的水平连接机制,实现对图像轮廓信息的增强和背景信息的抑制,建立了以初级视皮层风车状结构为基础的轮廓感知模型.实验结果表明:所提方法在保持目标轮廓完整性的同时,对背景信息的抑制效果更为有效;可以更加有效地对图像背景纹理进行抑制和对目标轮廓进行增强,在一定程度上达到了轮廓过度检测与欠检测的平衡,检测出的目标轮廓位置也更加精准.     

基于视觉显著特征的人脸图像分割与跟踪方法的研究

将人脑视觉注意机制应用于人脸图像分割与跟踪中,提出了一种基于视觉显著特征的人脸目标分割与跟踪算法.该方法由三步完成：首先通过模拟人脑视觉注意机制迅速而准确地利用颜色、结构、梯度和位置等信息建立人脸显著特征图.其次,基于建立的视觉显著特征图,对人脸图像视觉显著特征进行学习和聚类,最终能够快速而准确地确认和分割出图像中的人脸区域.该方法突破了传统的逐点搜索的限制,通过一个几何模型和眼图模型对图像中的人脸区域进行搜索,大大提高了人脸候选区域搜索标记的效率,减少了后续处理工作.最后,通过分割出的人脸区域得到一个有效的边界特征图,并融合人脸显著特征图对人脸进行跟踪.实验结果表明本论文所提出的基于视觉显著特征的人脸图像分割与跟踪方法能够较有效地分割出人脸.     

基于PCNN模型的区域生长图像分割

提出了一种结合区域生长算法和脉冲耦合神经网络进行图像分割的方法.该方法将待分割图像的像素点映射为PCNN模型中的神经元,把改进的脉冲耦合神经网络模型的点火频率同区域生长的理论结合起来进行图像分割.实验表明该方法分割的图像与传统的分割法相比具有边缘信息更加完整,区域划分更加准确,分割效果更能符合人眼视觉的识别特征.     

用于场景分类的显著建筑物区域检测

为了实现城市区域内室外场景的快速分类,提出了一种基于视觉注意力选择机制的显著建筑物区域检测方法.该方法首先通过Gabor算子对图像进行滤波,得到水平方向与垂直方向的联合增强图像,然后利用基于相位傅里叶变换(Phase Fourier Transform, PFT)的显著性映射算法提取视野中的显著建筑物候选区域,最后通过方向直方图判别算法去除干扰目标,并采用CV (Chan Vese)模型实现显著建筑物区域的分割.该方法在注意力选择机制及建筑物方向特征的基础上,提取具有场景代表性的建筑物区域信息,增强了算法的时效性和场景分析能力,同时实现了区域信息在像素级上的精确检测,并将其应用于美国南加州大学的多类室外场景数据库.实验结果表明,显著建筑物区域检测方法在检测结果、计算速度和鲁棒性等方面均取得了较为满意的效果.     

多模型融合的输电线路绝缘子自爆故障检测

针对输电线路巡检图像中绝缘子自爆区域小、背景复杂与故障绝缘子类型复杂多样的特点,提出一种多模型融合计算的绝缘子自爆故障检测方法.通过分析现有绝缘子自爆故障检测算法差异性,选取检测性能差异较为明显的三个目标检测算法(Mask rcnn、 Retinanet、 Yolov3),计算得到巡检图像中绝缘子自爆区域坐标及置信度.再利用多模型融合计算,融合各模型检测结果.最后实现架空输电线路无人机巡检图像中绝缘子自爆故障检测,得到绝缘子自爆故障检测综合评价值为94.81%.所提方法在平均准确率、召回率、准确率方面均高于单一模型检测结果.实验结果表明,本方法能有效实现架空输电线路无人机巡检图像中绝缘子自爆故障检测,对输电线路智能化巡检故障诊断具有一定参考价值.     

基于视觉中心及超像素空间加权的图像显著性检测

针对现有显著性检测方法得到的显著区域不完整以及存在背景干扰的问题,提出一种空间域的图像显著性检测方法.首先将输入图像进行超像素分割,然后利用超像素图像的颜色和亮度信息获得差值显著图以及视觉中心,依据超像素种子点与视觉中心的位置关系获得空间权重,最后将各超像素块的显著值与其视觉空间权重相结合计算,以此得到最终的视觉显著图.与现有算法相比,方法既能得到精确的显著区域,保留边缘细节信息,又能有效地去除背景干扰,提高了检测精确度.     

多轮廓三维立体视景图像的投影检测算法

针对多轮廓三维立体模型进行高精度建模中,因为视觉切换和光线强度衰减产生斑点和投影,需要进行投影检测分离,提高图像品质的问题,提出一种基于相似度特征纹理分割的多轮廓三维立体视景图像的投影检测算法.该算法先根据已知的多轮廓三维模型雏形对所有的建模点进行遍历建模分析,再对遍历后的建模点进行模型重构,构造含积分递推多项式的平面起控基函数,最后采用多轮廓图像的曲线混合函数初始化检测模型,得到改进的三维立体视景图像投影检测迭代方程,用相似度特征纹理分割方法实现对视景图像的投影检测改进,解决了图像投影检测不准确的问题.仿真结果表明,该算法能有效实现对图像的投影检测分离,图像成像保持度更好,提高了图像成像品质.     

基于PCNN的图像直方图均衡化增强

为了更好地增强图像,提出一种新的图像增强方法.处理分为2个阶段,首先局部增强阶段,利用PCNN模拟空间掩盖效应去除了人眼无法察觉的双边缘,同时在神经元模型中引入侧抑制来模拟Mach带效应,使边缘处灰度差值更大,平滑区域灰度差值更小.其次全局增强阶段,将灰度信息与空间信息耦合到神经元的内部活动项,将阈值设置为局部增强后的图像直方图的累加密度函数,通过比较内部活动项与累加密度函数,得到最终的增强图像.理论与实验均证明了最终图像满足直方图均衡化的要求,不仅对灰度层损失问题免疫,而且直方图近似均衡.     

一种改进的Seam Carving图像重定向算法

内容敏感图像重定向的核心思想是根据图像中不同内容的重要程度进行不同的缩放操作,目的是保留图像中重要的内容和结构的同时最大程度的减少视觉失真,Seam Carving是目前主流方法之一.传统的Seam Carving算法通过梯度图生成重要度图,只能检测出图像的边缘信息.本文提出基于梯度图和视觉显著度图共同生成重要度图的方法,既增强了重要区域的边缘信息,又很好的突出了视觉主体,同时又保护了重要区域的完整性.实验证明本文提出的方法在减少缩放图像视觉失真的同时,较好的保留了原图中重要区域的内容与结构.     

基于HMAX模型和非经典感受野抑制的轮廓提取

针对图像里处于复杂纹理背景中物体的轮廓提取正确率低的问题,首先研究了基于非经典感受野抑制的轮廓提取算法和HMAX模型,然后利用HMAX模型所具备的具有基本视皮层功能结构的优点,弥补了前者所依据的生物学视觉结构比较简单的不足,最后提出并实现了基于HMAX模型和非经典感受野抑制的轮廓提取算法。通过与Canny算子和非经典感受野抑制的轮廓提取算法的评估比较,表明本文算法有效提高了轮廓提取的正确率。     

一种视皮层非经典感受野的模型

根据视觉信息加工过程中视皮层细胞非经典感受野对中心感受野区域具有抑制作用的生物机制,提出了一种模拟该机制的模型.用Gabor能量作为感受野响应,以高斯差分函数为基础构造两个具有方向的半椭圆环来作为非经典感受野区域,设计中心感受野与周边抑制区域的相位差权重函数来模拟非经典感受野的抑制机制.实验结果与这种生理特性相一致.     

基于视觉感知的模糊C均值聚类算法

针对传统模糊C均值聚类算法对结构复杂图像分割效果不理想的问题,提出一种基于视觉感知的模糊C均值聚类算法.首先,在分析视皮层神经元感受野性质的基础上,建立视神经元细胞响应函数来计算图像的结构特征.其次,定义一种斜坡函数从仿生学的角度来模拟人眼对相对亮度变化的感知,用来计算图像中像素点与聚类中心点之间的差异.所提模型充分考虑了邻域刺激对中心神经元影响的方向性、位置相对性和周期性,比较精确地描述了图像的结构信息,有效地抑制了噪声和复杂纹理的干扰.实验结果表明,本文算法克服了传统模糊C均值聚类算法的缺点,实现了具有复杂背景图像的精确分割.     

基于局部多分辨特征的SAR图像自动目标识别

合成孔径雷达(SAR)图像自动目标识别是图像识别领域的一个重要方向。受视觉细胞感受野模型的启发,该文提出了一种从图像局部点出发,对图像进行多分辨分解的图像处理方法。采用一组简单的八邻域正交基对图像进行多级滤波采样处理,得到原图像的多级类Gauss差分图像尺度空间,并将其应用到MSTAR数据集中的SAR图像目标的特征提取;同时,基于多级特征的整合思想,运用基于多尺度核方法的SVM模型,对不同级别图像特征采用不同尺度的核函数分别映射,然后进行合成,实现多类目标的分类。对MSTAR数据集的实验结果表明,该方法具有很高的正确率,并且实现简单快速。此外,该方法还可方便地应用于SAR图像场景中多类、多个目标的分割与自动目标识别,并且对相干斑噪声具有较强的鲁棒性。     

Generation of end-inhibition in the visual cortex via interlaminar connections

To understand the mechanisms by which the receptive field properties of visual cortical cells are generated, one must consider both the thalamic input to the cortex and the intrinsic cortical connections. In the cat striate cortex, layer 4 is the main recipient of input from the lateral geniculate nucleus, yet the cells in that layer possess several receptive field properties that are distinct from the geniculate input, including orientation specificity, binocularity, directionality and end-inhibition, the last of which allows cells to respond to edges of a restricted length. These properties could be generated by connections within the layer, by its input from the claustrum or by the massive projection that layer 4 receives from layer 6. In the present study, we attempted to determine the functional role of the layer 6 to layer 4 projection by reversible inactivation of layer 6 using the inhibitory transmitter gamma-aminobutyric acid (GABA). After inactivating layer 6, cells in layer 4 lost end-inhibition. Cells in layer 2 + 3, which receive their principal input from layer 4, were similarly affected. The elimination of end-inhibition was specific, other receptive field properties, such as direction selectivity or orientation specificity, remaining intact.     

Simulating Human Visual Perception in Nighttime Illumination

This paper presents an image-based algorithm for simulating the visual adaptation of the human visual system to various illuminations,especially in dark nighttime conditions.The human visual system exhibits different characteristics depending on the illumination intensity,with photopic vision in bright conditions,scotopic vision in dark conditions,and mesopic vision between these two.A computational model is designed to simulate multiple features of mesopic vision and scotopic vision,including the chromaticity change,luminance change,and visual acuity loss.The system uses a source image under bright illumination as input.Then assuming that the viewer has already adapted to the new conditions,the color spectrum of the input image is reconstructed to replace the source with modifications of the chromaticity and the luminance of the relighted scene.A bilateral filter is used to simulate the visual acuity loss.The model parameters have clear physical meanings and can be obtained from experimental data to achieve realistic results.The algorithm can be used not only for visual perception simulation,but also as a day-for-night tool to produce realistic nighttime images from daytime images.     

基于交叠组合稀疏全变分的图像去噪方法

全变分作为一种常用的去噪模型,在图像去噪中较好地保持图像边缘信息,但是容易产生"阶梯效应"。为了克服这个缺点,提出一种基于快速傅里叶变换的交叠组合稀疏全变分去噪模型。首先,充分考虑图像梯度的邻域结构相识性,通过交叠组合计算像素点的梯度,以凸显平滑区域的高噪声污染点和边界区域像素点的差异。然后,基于快速傅里叶变换和交替方向乘子算法在频域中求解去噪模型。实验结果表明,新模型在保护图像边缘信息的同时,有效去除噪声,同时抑制"阶梯效应"。与几种较好的去噪算法相比,新模型的峰值信噪比、结构相识度、视觉效果、计算效率均有明显提高。     

基于ICA和DWT的自适应盲水印算法

为了使数字水印具有较强的鲁棒性和不可见性,提出一种基于独立分量分析（ICA）和离散小波变换（DWT）的自适应鲁棒性盲水印算法.该算法先将载体图像进行小波变换,然后将原始水印进行平铺和置乱,再根据噪声可见函数（NVF）的视觉掩蔽作用,将其自适应地嵌入到载体图像小波变换域的低频系数上,最后利用ICA技术实现了水印盲提取.实验结果表明,该算法的水印不可见性较好,且可抵抗多种常见水印攻击,其中对JPEG压缩、尺度缩放等攻击的鲁棒性较突出,可应用于图像的版权保护.     

Perceptual consequences of centre-surround antagonism in visual motion processing

Centre-surround receptive field organization is a ubiquitous property in mammalian visual systems, presumably tailored for extracting image features that are differentially distributed over space. In visual motion, this is evident as antagonistic interactions between centre and surround regions of the receptive fields of many direction-selective neurons in visual cortex. In a series of psychophysical experiments we make the counterintuitive observation that increasing the size of a high-contrast moving pattern renders its direction of motion more difficult to perceive and reduces its effectiveness as an adaptation stimulus. We propose that this is a perceptual correlate of centre-surround antagonism, possibly within a population of neurons in the middle temporal visual area. The spatial antagonism of motion signals observed at high contrast gives way to spatial summation as contrast decreases. Evidently, integration of motion signals over space depends crucially on the visibility of those signals, thereby allowing the visual system to register motion information efficiently and adaptively.