基于視知覺機制的物體原型表征與應(yīng)用.pdf

1、物體表征和識別是模仿人類視知覺能力的一個重要課題，但任務(wù)艱難。為了取得更好的效果，我們需要從人類的視知覺機制上有所借鑒。人類視知覺是源自于數(shù)億年的進化而產(chǎn)生的復(fù)雜系統(tǒng)。人工智能和計算機視覺領(lǐng)域在模擬人類視覺的應(yīng)用（如物體識別）上，雖然在近年來取得了不少進展，但仍然難以同人類視知覺的能力相匹敵。這就需要我們從神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)對人類視知覺機制的揭示中獲取靈感。
　　本文結(jié)合了認(rèn)知心理學(xué)模式識別理論中的成分識別理論和視覺拓撲理論等

2、學(xué)說的觀點，設(shè)計出一種更符合人類認(rèn)知原理的、更具有可理解性的原型表征和訓(xùn)練框架:首先借鑒成分識別理論的觀點，從二維混合高斯函數(shù)出發(fā)，用高斯成分來擬合物體的邊緣圖像，使得物體的表征成分化;進而給出在兩幅訓(xùn)練圖像之間匹配對應(yīng)成分的算法，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計出從多個樣本圖中挖掘頻繁出現(xiàn)的成分和成分結(jié)構(gòu)的聚類算法，從而將指定物體的樣本庫中的成分和成分結(jié)構(gòu)信息融合到一個物體原型之中。不同于計算機視覺傳統(tǒng)的自底向上的識別方法，這種原型機制借鑒了視覺拓

3、撲理論，用圖或樹的結(jié)構(gòu)描述了物體的大范圍拓撲或結(jié)構(gòu)信息，因此被應(yīng)用于識別時具備了更符合人類認(rèn)知特性的自頂向下的知覺特征。
　　為了驗證原型的可理解性與是否更符合人類的認(rèn)知特點，本文還在生成原型之后對其進行重構(gòu)，即根據(jù)原型中所融合出的信息來反向構(gòu)建出成分圖像，以給出一個可視化的訓(xùn)練結(jié)果之表示。在原型建立完成后，還初步探索了原型在識別過程中的應(yīng)用:從原型所重構(gòu)出的模板圖像進行粗匹配，到考慮更高級的、帶有自頂向下的識別特點的成分層面之識