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专利号: 2020100493127
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于分频视觉机制的轮廓特征提取方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:步骤1:针对输入图像I(x,y),引入如式(1)所示的高斯函数 模拟LGN经典感受野所具有的频域响应特性;

其中

利用高斯函数 的尺度参数σj作为LGN经典感受野对视觉信息流的分频特性参数,从而获得f个空间频率调谐通道,默认f=3,σ1=1,σ2=2,σ3=4,下同; 表示朝向角,上标j表示空间频率调谐通道的序号,j=1,2,…,f,下同;下标i表示朝向角的序号,i=1,2,…,Nθ,下同,Nθ默认设置为8;空间大小比率γ决定了LGN经典感受野的椭圆率;

针对某个尺度参数σj,计算第i个朝向角 的LGN经典感受野分频激励响应如式(3)所示;

式(3)中默认γ=0.5,*表示卷积运算;

步骤2:在步骤1所获得的 基础上,提取f个空间频率调谐通道的初级轮廓响应E(x,y,σj);具体实现过程如下:针对步骤1所获得的激励响应 在固定某个尺度参数σj情况下,使 遍历Nθ个不同朝向角,采用最大值策略,选取 的最大值,从而获得初级轮廓响应E(x,y,σj),如式(4)所示;同时记录各尺度参数σj情况下 最大值所对应的朝向角,记为θCRF(j);

其中max表示取最大值函数,下同;

步骤3:采用如式(5)和(6)所示的双高斯差函数模拟LGN非经典感受野响应特性同时记录各尺度参数σj情况下 最大值所对应的朝向角为θNCRF(j);定义第j条空间频率调谐通道上LGN非经典感受野中心-外周的抑制强度如式(7)所示;

式(6)中默认γ=1;ρ表示LGN非经典感受野外周与中心的半径比值,根据电生理实验发现非经典感受野的直径一般为经典感受野的2~5倍,默认ρ=4;式(7)中|| ||表示范数运算;

步骤4:针对步骤2和步骤3分别获取的θCRF(j)和θNCRF(j),计算两者的朝向差异特性,得到侧抑制强度首先分别计算朝向差异△θCRF-NCRF(j),如式(8)所示;

再经幂指数归一化,得到朝向调制权重W1(j),如式(9)所示;

其中,δ表示抑制强度随视觉特征差异增大而衰减的调节参数,默认δ=0.2,下同;

计算得到反映朝向差异特性的侧抑制强度 如式(10)所示;

步骤5:对LGN非经典感受野局部窗口内的输入图像对比度进行修正,得到低对比度加强后的Cc(x,y);

首先定义窗长为υ的LGN非经典感受野局部窗口Wxy,下标xy表示窗口的中心坐标为(x,y),υ通常设定为3~11之间的奇数;w(xi,yi)表示Wxy的空间权重函数,如式(11)所示;

然后对输入图像I(x,y)进行空间权重函数w(xi,yi)的加权计算,得到亮度L(x,y),如式(12)所示;

接着计算局部窗口Wxy内的输入图像对比度C(x,y),如式(13)所示;

其中,Lmax、Lmin分别表示局部窗口Wxy内,亮度L(x,y)的最大值和最小值;

最后采取阈值修正法,计算低对比度加强后的Cc(x,y),如式(14)所示;

其中Cc表示修正阈值,

步骤6:基于步骤2获得的初级轮廓响应E(x,y,σj),以及步骤3获得的LGN非经典感受野响应特性 将两者融合后,按步骤5所获得的Cc(x,y)进行加权处理,得到低对比度差异指标△C(x,y,j),如式(15)所示;

再经幂指数归一化,得到低对比度调制权重W2(x,y,j),如式(16)所示;

计算得到反映低对比度差异特性的侧抑制强度 如式(17)所示,其中上标j的含义同前;

步骤7:针对步骤4和步骤6分别得到的 和 调制空间频率调谐通j j

道上的特征抑制强度E_Inh (x,y),最终得到图像纹理抑制后的轮廓信息r (x,y),如式(18)~(20)所示;

rj(x,y)=max(E(x,y;σj)-α·E_Inhj(x,y),0)  (18)式中,α表示经典感受野与非经典感受野的神经元间连接强度,默认α=3;

步骤8:实现初级视皮层分频视觉信息流的快速融合编码,将步骤7获得的rj(x,y),并行传递至初级视皮层区进行权重融合加工处理,最终得到轮廓响应Total_r(x,y),如式(21)所示;

其中,βj为第f条空间频率调谐通道上轮廓响应的频段融合权重,取值范围为[0,1],通常可按式(22)进行设置;