視網(wǎng)膜顏色視覺的計算模型與應(yīng)用研究.pdf

1、視覺，是客觀世界在視網(wǎng)膜上的投影由視神經(jīng)系統(tǒng)處理加工后所產(chǎn)生的主觀感覺。視覺研究的終極目標(biāo)是闡明這一主觀感覺產(chǎn)生的過程。研究視覺，不僅有利于了解視覺神經(jīng)系統(tǒng)的工作機制，認(rèn)識人類自身，也有利于提高圖像采集和處理技術(shù)，為人工智能機器提供輸入。本文從計算模型的角度出發(fā)，按照基于生理、面向任務(wù)、可計算、系統(tǒng)最簡的思路，結(jié)合計算機視覺中顏色恒常、有霧圖像去霧增強以及高動態(tài)范圍圖像顯示等三個具體應(yīng)用，探討視網(wǎng)膜完成顏色恒常、圖像增強以及亮度動態(tài)范圍

2、壓縮等視覺任務(wù)的可能機制。
　　在顏色恒常中，本文引入水平細胞對視錐輸出的調(diào)節(jié)作用和視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞非經(jīng)典感受野動態(tài)亞區(qū)結(jié)構(gòu)，通過模擬水平細胞對視錐細胞的大范圍調(diào)節(jié)，神經(jīng)節(jié)細胞的中心外周顏色拮抗響應(yīng)，神經(jīng)節(jié)細胞非經(jīng)典感受野亞區(qū)結(jié)構(gòu)去抑制作用，神經(jīng)節(jié)細胞動態(tài)適應(yīng)等視網(wǎng)膜機制中與顏色恒常高度相關(guān)的部分，提出一種無需顯式估計光源的顏色不變性計算模型。該模型的主要創(chuàng)新在于，通過神經(jīng)節(jié)細胞非經(jīng)典感受野亞區(qū)結(jié)構(gòu)在保持對物體表面響應(yīng)的同時選擇性

3、地抑制光源，通過動態(tài)適應(yīng)機制根據(jù)場景特征選擇抑制權(quán)重保證對不同場景的適應(yīng)性。該模型與現(xiàn)有顏色恒常算法相比極有競爭力的比較結(jié)果說明，水平細胞對視錐信號的調(diào)整和神經(jīng)節(jié)細胞動態(tài)適應(yīng)的非經(jīng)典感受野亞區(qū)去抑制作用在生物的顏色恒常能力中發(fā)揮了重要作用。
　　在圖像去霧增強中，本文部分參考大氣散射模型對有霧圖像成因的描述，通過模擬雙極細胞高斯差感受野、無長突細胞根據(jù)視桿輸出對視錐雙極細胞輸出的動態(tài)調(diào)整、視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞非經(jīng)典感受野去抑制作用以及

4、ON/OFF通路整合等視網(wǎng)膜機制中與圖像增強有關(guān)的部分，提出一種無需對環(huán)境進行顯式先驗假設(shè)的有霧圖像去霧增強模型。該模型的主要創(chuàng)新在于,利用視網(wǎng)膜不同層次的細胞分別處理有霧圖像的不同衰減，為單幅圖像去霧增強提供一種簡單直接的快速算法。該模型與現(xiàn)有去霧算法極有競爭力的比較結(jié)果說明，雙極細胞、無長突細胞以及神經(jīng)節(jié)細胞在視覺系統(tǒng)信號增強中有著一定的貢獻。
　　在高動態(tài)范圍圖像顯示中，本文引入隨局部亮度動態(tài)變化的水平細胞感受野，通過模擬水

5、平細胞動態(tài)感受野和雙極細胞高斯差感受野等視網(wǎng)膜機制中與亮度動態(tài)范圍壓縮相關(guān)的部分，提出一種在低動態(tài)范圍輸出設(shè)備上顯示高動態(tài)范圍圖像的色調(diào)映射方法。該方法的主要創(chuàng)新在于，通過模仿水平細胞根據(jù)亮度動態(tài)變化的感受野，有效避免在處理高光區(qū)域時出現(xiàn)光暈現(xiàn)象，同時利用雙極細胞高斯差感受野濾除場景冗余信息增強局部對比度。與視覺系統(tǒng)在不同自然光照環(huán)境下快速獲得穩(wěn)定感知的能力一致，該方法在不同場景中均有著穩(wěn)定的表現(xiàn)。該方法與現(xiàn)有色調(diào)映射算法極有競爭力的比