托尼·林德伯格 视觉感受野的计算理论。 （英语） Zbl 1294.92009年 生物、网络。 107，第6号，589-635（2013）. 摘要：感受野是视觉细胞或视觉操作者对视觉刺激作出反应的区域。本文提出了理想视觉系统中哪种类型的感受野轮廓可以被视为自然的理论，给出了视觉处理第一阶段的一组结构要求，反映了周围世界的对称性。这些对称性属性包括（i）尺度变化下的协方差属性、仿射图像变形、现实世界图像数据发生的时空伽利略变换，以及（ii）时间因果关系暗示未来无法访问的特定要求和（iii）过去有限的时间缓冲器的时间递归更新机制，这对于真正的实时系统是必要的。还规定了基本的结构要求，以确保（iv）在不同的空间和时间尺度上相互一致并适当处理内部表示。本文展示了如何根据高斯核、高斯导数或密切相关的算符，根据空间、空间色和时空感受野的必要性，导出一组理想感受野轮廓族。此类图像滤波器已成功用作计算机视觉中表达大量视觉操作的基础，涉及特征检测、特征分类、运动估计、对象识别、时空识别和形状估计。因此，相关的所谓尺度空间理论构成了表达视觉操作的理论基础和一般框架。从这个尺度空间理论预测的感受野轮廓与生物视觉中细胞记录发现的感受野剖面有非常相似的地方。在从假设中必然导出的感受野剖面族中，对于（i）中央凹和LGN中的空间正中/非中心和非中心/周围感受野，（ii）V1中具有空间方向偏好的简单细胞，（iii）V1中的空-色双对手神经元，（iv）LGN和V1中时空分离的时空感受野，以及（v）V1中不可分离的时空倾斜感受野，都在同一统一理论中。此外，本文还提出了一个更通用的框架，用于从概念上关联和解释这些感受野，并可能预测新的感受野剖面，以及在缩放、仿射和伽利略变换到视觉刺激表征下的预连线协方差。本文描述了关于接受野轮廓的必要性结果的基本结构，以及理论的数学基础，并概述了如何将所提出的理论用于生物视觉的进一步研究和建模。它还显示了在给定对数亮度标度的情况下，感受野响应如何被物理解释为表面结构和照明变化的相对变化的叠加，以及感受野测量在倍增照明变化和曝光控制机制下如何保持不变。 引用于24文件 MSC公司： 92C20美元 神经生物学 68T45型 机器视觉和场景理解 92B15号机组 普通生物统计学 关键词：感受野;缩放空间;高斯导数;尺度协方差;仿射协方差;伽利略协方差;照明不变性;LGN公司;初级视皮层;可视区域V1;功能模型;简单单元格;双重对手细胞;复合细胞;视野;理论神经科学;理论生物学 软件：冲浪;SIFT公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{T.Lindeberg}，生物。赛博。107，第6号，589--635（2013；Zbl 1294.92009） 全文： 内政部 参考文献： [1] Adelson E，Bergen J（1985）运动感知的时空能量模型。美国眼科学会杂志A2:284-299 [2] Almansa A，Lindeberg T（2000）通过自动尺度选择的尺度空间算子形状自适应增强指纹。IEEE Trans-Image过程9（12）：2027-2042·Zbl 0962.94018号 [3] Babaud J，Witkin AP，Baudin M，Duda RO（1986），尺度空间滤波高斯核的唯一性。IEEE跨模式分析-马赫智能8（1）：3-26·兹比尔0574.93054 [4] Bardy C，Huang JY，Wang C，Fitzgibbon T，Dreher B（2006）猫纹状体皮层复杂细胞反应的“简化”；抑制性环境和“反馈”失活。生理学杂志574（3）：731-750 [5] Baumberg A（2000）在广泛分离的视图中进行可靠的特征匹配。收录：CVPR会议记录，希尔顿海德，SC，第一卷，第1774-1781页 [6] Bay H、Ess A、Tuytelaars T、van Gool L（2008）加速了强大功能（SURF）。计算可视图像理解110（3）：346-359 [7] Blasdel GG（1992）猴子纹状体皮层的定向选择性、偏好和连续性。神经科学杂志12（8）：3139-3161 [8] Bonhoeffer T，Grinvald A（1991）猫视觉皮层中的等向结构域以翼状排列。自然353:429-431 [9] Bonin V，Mante V，Carandini M（2005）外侧膝状体核神经元的抑制场。神经科学杂志25（47）：10844-10856 [10] Burghouts GJ，Geusebroek 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