×

通过具有环绕抑制的时空Gabor滤波器进行运动检测、噪声抑制、纹理抑制和轮廓增强。 (英语) 兹比尔1248.94018

摘要:我们研究了时空三维(3D)Gabor和运动能量滤波器作为初级视觉皮层(V1)简单和复杂细胞的时间依赖性感受野模型的方向和速度调节特性。我们用环绕抑制来增强运动能量算子,以模拟经典感受野外刺激的抑制效应。我们表明,时空集成和环绕抑制可显著降低噪声。我们提出了一种有效且简单的运动检测计算方法,该方法使用一组运动能量滤波器的总体代码,这些滤波器调整为不同的速度。我们还表明,包围抑制会导致纹理抑制,从而提高物体轮廓的可见性,并有助于图形/地面分离以及物体的检测和识别。

理学硕士:

94A08型 信息与通信理论中的图像处理(压缩、重建等)
92C20美元 神经生物学
94甲12 信号理论(表征、重建、滤波等)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序 链接

参考文献:

[1] Adelson EH和Bergen JR(1985)。运动感知的时空能量模型。美国光学学会杂志A 2(2):284–299·doi:10.1364/JOSAA.2.000284
[2] Adelson EH和Movshon JA(1982年)。运动视觉模式的现象一致性。《自然》300(5892):523–525·数字对象标识代码:10.1038/300523a0
[3] 奥尔布赖特TD(1984)。猕猴MT视觉区神经元的方向和定向选择性。神经生理学杂志52(6):1106–1130
[4] Allman JM、Miezin FM和McGuinness E(1985年)。中颞视觉区(MT)经典感受野以外的方向和速度特异性反应。感知14(2):105–126·doi:10.1068/p140105
[5] Andrews BW和Pollen DA(1979年)。简单细胞的空间频率选择性和感受野剖面之间的关系。《伦敦生理杂志》287:163–176
[6] 拜耳P和诺依曼H(2004)。通过上下文反馈调节消除视觉运动的歧义。神经计算16:2041–2066·Zbl 1084.68906号 ·doi:10.1162/0899766041732404
[7] 拜耳P和诺依曼H(2007)。一种基于生物启发的快速递归运动估计算法。IEEE Trans-Pattern Ana Mach Intell 29(2):246–260·doi:10.1109/TPAMI.2007.24
[8] Berezovskii VK和Born RT(2000年)。宽视野和局部运动处理区域与猫头鹰猴中颞视觉区域的投影特异性。神经科学杂志20(3):1157–1169
[9] Betts LR、Taylor CP、Sekuler AB和Bennett PJ(2005)。老化减少了视觉运动处理中的中心-周围对抗。神经元45:361–366·doi:10.1016/j.neuron.2004.12.041
[10] 布莱克莫尔C和托宾EA(1972)。猫视觉皮层方向探测器之间的侧向抑制。实验脑研究15:439–440·doi:10.1007/BF00234129
[11] 出生于RT(2000年)。猫头鹰猴子中颞视觉区的中心-周围互动。神经生理学杂志84(5):2658–2669
[12] 出生于RT和Bradley DC(2005年)。视觉区域的结构和功能MT.《神经科学年鉴》28:157–189·doi:10.1146/annurev.neuro.26.041002.131052
[13] 出生于RT和Tootell RBH(1992年)。灵长类中颞视觉区整体和局部运动处理的分离。自然357(6378):497–499·数字对象标识代码:10.1038/357497a0
[14] 出生于RT、Groh JM、Zhao R和Lukasewycz SJ(2000年)。视觉区域MT中物体和背景运动的分离:微刺激对眼球运动的影响。神经元26:725–734·doi:10.1016/S0896-6273(00)81208-8
[15] Bosking WH、Zhang Y、Schofield B和Fitzpatrick D(1997)。树鼩大脑皮层的方向选择性和水平连接的排列。神经科学杂志17(6):2112–2127
[16] Bradley DC和Anderson RA(1998年)。基于灵长类区域差异的中心-周围对抗MT.神经科学杂志18(18):7552–7565
[17] Buracas GT和Albright TD(1996年)。区域MT对三维形状感知的贡献:一项计算研究。视力研究36(6):869–887·doi:10.1016/0042-6989(95)00192-1
[18] Canny JF(1986)。边缘检测的计算方法。IEEE Trans-Pattern Ana Mach Intell 8(6):679–698·doi:10.1109/TPAMI.1986.4767851
[19] Daugman JG(1985)。通过二维视觉皮层滤波器优化的空间分辨率、空间频率和方向的不确定性关系。美国光学学会杂志2:1160–1169·doi:10.1364/JOSAA.2.001160
[20] DeAngelis GC和Uka T(2003)。警惕猕猴MT神经元对水平视差和速度的编码。神经生理学杂志89(2):1094–1111·doi:10.1152/jn.00717.2002
[21] DeAngelis GC、Ohzawa I和Freeman RD(1993年)。猫纹状体皮层中简单细胞感受野的时空组织。I.一般特征和产后发育。神经生理杂志69:1091–1117
[22] DeAngelis GC、Ohzawa I和Freeman RD(1993年)。猫纹状体皮层中简单细胞感受野的时空组织。二、。时间和空间总和的线性。神经生理杂志69:1118–1135
[23] DeAngelis GC、Ohzawa I和Freeman RD(1995年)。中央视觉通路中的接收场动力学。《神经科学趋势》18:451–458·doi:10.1016/0166-2236(95)94496-R
[24] du Buf JMH(2007)。改进了皮层区域V1中的光栅和条形细胞模型以及纹理编码。图像视觉计算25(6):873–882·doi:10.1016/j.imavis.2006.06.005
[25] Eifuku S和Wurtz RH(1998年)。纹状体外皮质MSTl运动反应:中心-周围相互作用。神经生理学杂志80(1):282–296
[26] Gautama T和van Hulle MM(2001)。MT/V5视觉区运动的中心-周围对抗功能:一项模型研究。Vis Res 41(28):3917–3930·doi:10.1016/S0042-6989(01)00246-2
[27] Glezer VD、Tscherbach TA、Gauselman VE和Bondarko VM(1980)。猫视觉皮层17区简单和复杂感受野的线性和非线性特性。生物网络37:195–208·doi:10.1007/BF00337038
[28] Grigorescu C、Petkov N和Westenberg MA(2003年)。基于非经典感受野抑制的轮廓检测。IEEE传输图像处理12(7):729–739·doi:10.1109/TIP.2003.814250
[29] Grigorescu C、Petkov N和Westenberg MA(2004年)。通过纹理边缘的环绕抑制改进了轮廓和边界检测。图像可视计算22(8):609–622·doi:10.1016/j.imavis.2003.12004
[30] Grigorescu SE、Petkov N和Kruizinga P(2002)。基于Gabor滤波器的纹理特征比较。IEEE Trans-Image处理11(10):1160–1167·doi:10.1109/TIP.2002.804262
[31] Heeger DJ(1987)。图像流提取模型。美国光学学会杂志A 4(8):1455–1471·doi:10.1364/JOSAA.4.001455
[32] Heeger DJ(1993)。用归一化的半平方线性算子对简单的细胞方向选择性进行建模。神经生理学杂志70(5):1885-1898
[33] Hubel DH和Wiesel TN(1962年)。猫视觉皮层的感受野、双眼交互和功能结构。《伦敦生理杂志》160:106–154
[34] Hubel DH和Wiesel TN(1968年)。猴纹状体皮层的感受野和功能结构。生理学杂志195(1):215–243
[35] Jones HE、Grive KL、Wang W和Silito AM(2001)。灵长类V1的环绕抑制。神经生理杂志86:2011-2028
[36] Jones JP和Palmer LA(1987年)。猫大脑皮层简单感受野二维Gabor滤波模型的评估。神经生理学杂志58:1233–1258
[37] Knierim JJ和van Essen DC(1992年)。警惕猕猴V1区静态纹理模式的神经元反应。神经生理学杂志67:961–980
[38] Koenderink JJ(1984)。图像的结构。生物网络50:363–370·Zbl 0537.92011号 ·doi:10.1007/BF00336961
[39] Koenderink JJ和van Doorn AJ(1992年)。二阶光流。美国运筹学杂志9:530-538·doi:10.1364/JOSAA.9.000530
[40] Kruizinga P和Petkov N(1999)。定向纹理的非线性算子。IEEE Trans-Image处理8(10):1395–1407·doi:10.1109/83.791965年
[41] Kulikowski JJ和Bishop PO(1981年)。视觉皮层的傅里叶分析和空间表征。体验37:160–163·doi:10.1007/BF01963207
[42] 马哈拉诺比斯PC(1936)。关于统计学中的广义距离。印度国家科学院院刊12:49–55·Zbl 0015.03302号
[43] Marcelja S(1980)。简单皮层细胞反应的数学描述。美国光学学会杂志70(11):1297–1300·doi:10.1364/JOSA.70.001297
[44] Martin DR、Fowlkes CC和Malik J(2004)。学习使用局部亮度、颜色和纹理线索检测自然图像边界。IEEE Trans-Pattern Ana Mach Intell 26(5):530-549·doi:10.1109/TPAMI.2004.1273918
[45] Mingolla E、Todd JT和Norman JF(1992年)。全球相干运动的感知。视觉研究32(6):1015–1031·doi:10.1016/0042-6989(92)90003-2
[46] Morrone MC和Burr DC(1988年)。人类视觉中的特征检测:一个相位相关的能量模型。程序R Soc Lond B 235:221–245·doi:10.1098/rspb.1988.0073
[47] Movshon JA、Adelson EH、Gizzi MS、Newsome WT(1985)《运动视觉模式分析》。实验性脑研究补充II:模式识别机制第117–151页
[48] Movshon JA、Thompson ID和Tolhurst DJ(1978年)。猫纹状体皮层复杂细胞的感受野组织。生理学杂志283:79–99
[49] Movshon JA、Thompson ID和Tolhurst DJ(1978年)。猫纹状体皮层简单细胞感受野的空间总和。生理学杂志283:53–77
[50] Nakayama K和Loomis JM(1974年)。光学速度模式、速度敏感神经元和空间感知:一个假设。感知3:63–80·doi:10.1068/p030063
[51] Nothdurft HC、Gallant JL和van Essen DC(1999年)。灵长类V1区周围纹理对反应的调节:麻醉下“popout”的相关性。视觉神经科学16:15–34·doi:10.1017/S0952523899156189
[52] Pack CC和Born RT(2001)。猕猴大脑视觉区MT孔径问题神经解决方案的时间动力学。自然409(6823):1040–1042·doi:10.1038/35059085
[53] Pack CC、Hunter JN和Born RT(2005年)。警惕猕猴皮层区MT抑制影响的对比依赖性。神经生理学杂志93(3):1809–1815·doi:10.1152/jn.00629.2004年
[54] Pack CC、Livingstone MS、Duffy KR和Born RT(2003年)。止动和孔径问题:猕猴V1的二维运动信号。神经元39(4):671–680·doi:10.1016/S0896-6273(03)00439-2
[55] Paffen CLE、van der Smagt MJ、te Pas SF和Verstraten FAJ(2005)。在视觉运动处理的多个水平上,中心-周围抑制和促进是大小和对比度的函数。《视觉杂志》5:571–578·数字对象标识代码:10.1167/5.6.8
[56] Papari G,Campisi P,Petkov N,Neri A(2006)通过纹理抑制进行轮廓检测的多尺度方法。In:Dougherty ER、Astola JT、Egiazarian KO、Nasrabadi NM、Rizvi SA(eds)图像处理:算法和系统、神经网络和机器学习;SPIE-IST Electronic Imaging 2006年会议记录,美国加利福尼亚州圣何塞,2006年1月16日至18日,第6064卷,SPIE,Bellingham,Washington;IST,弗吉尼亚州斯普林菲尔德,第60640D-1页–第60640-12页
[57] Papari G,Campisi P,Petkov N,Neri A(2007)《生物激励的多分辨率轮廓检测方法》。EURASIP J Adv Signal Process 2007(文章ID 71828),28页·Zbl 1168.94347号
[58] Petkov N和Kruizinga P(1997)。专门用于检测周期性和非周期性视觉刺激的视觉神经元的计算模型:条形细胞和光栅细胞。生物网络76(2):83–96·Zbl 0866.92005号 ·doi:10.1007/s004220050323
[59] Petkov N和Westenberg MA(2003年)。带限噪声对轮廓感知的抑制及其与非经典感受野抑制的关系。生物网络88(10):236–246·Zbl 1105.91318号 ·doi:10.1007/s00422-002-0378-2
[60] Pouget A、Zemel RS和Dayan P(2000年)。人口代码信息处理。《神经科学自然评论》1(2):125–132·doi:10.1038/35039062
[61] Raiguel SE、van Hulle MM、Xiao DK、Marcar VL和Orban GA(1995年)。猕猴中颞区(V5)感受野的形状和空间分布以及拮抗运动围绕物。《欧洲神经科学杂志》7(10):2064–2082·文件编号:10.1111/j.1460-9568.1995.tb00629.x
[62] Reichardt W(1961)。自相关,中枢神经系统对感觉信息进行评估的原理。摘自:华盛顿州罗森布利思(编辑)《感官传播》,第1-2页。纽约威利
[63] 罗德里格斯J和du Buf JMH(2005)。用于注意力和物体检测、模式识别和图像分析的多尺度皮层关键点表示。Proc Lect Notes计算机科学3523:255–262·doi:10.1007/11492542-32
[64] 罗德里格斯J和du Buf JMH(2005)。V1和人脸检测中的多尺度关键点大脑、视觉和人工智能。Proc Lect Notes计算机科学3704:205–214·doi:10.1007/11565123_21
[65] Rodrigues J和du Buf JMH(2006年)。V1及以后的多尺度关键点:对象分离、比例选择、显著性贴图和人脸检测。生物系统86:75-90·doi:10.1016/j.biosystems.2006.02.019
[66] Rubin N和Hochstein S(1993)。隔离一维运动信号对运动二维对象感知方向的影响。能见度研究33(10):1385–1396·doi:10.1016/0042-6989(93)90045-X
[67] Sabatini SP和Solari F(1999)。视觉皮层方向选择性的结构假设:空间不对称皮层内抑制的作用。生物网络80(3):171–183·Zbl 0919.92015号 ·doi:10.1007/s004220050515
[68] Simoncelli EP和Heeger DJ(1998年)。视觉区神经元反应模型MT.Vis Res 38(5):743–761·doi:10.1016/S0042-6989(97)00183-1
[69] Spitzer H和Hochstein S(1985)。一个复杂的细胞感受野模型。神经生理学杂志53:1266–1286
[70] Tadin D、Kim J、Doop ML、Gibson C、Blake R、Lappin JS和Park S(2006年)。精神分裂症患者视觉运动处理中中心-周围相互作用减弱。神经科学杂志26:11403–11412·doi:10.1523/JNEUROSCI.2592-06.2006
[71] Tadin D、Lappin JS、Gilroy LA和Blake R(2003)。视觉运动处理中中心-周围对抗的感知后果。性质424(6946):312–315·doi:10.1038/nature01800
[72] Tanaka K、Hikosaka K、Saito H、Yukie M、Fukada Y和Iwai E(1986年)。猕猴颞叶上视觉区的局部和广角运动分析。神经科学杂志6(1):134–144
[73] ter Haar Romeny BM(2003)。前沿视觉与多尺度图像分析:多尺度计算机视觉理论与应用,数学版。多德雷赫特·克鲁沃
[74] 托尔赫斯特DJ和迪安AF(1991年)。猫大脑皮层简单细胞定向选择性线性模型的评估。视觉神经科学6:421–428·doi:10.1017/S0952523800001280
[75] van Hateren JH,Ruderman DL(1998年)。自然图像序列的独立分量分析产生类似于初级视觉皮层中的简单细胞的时空滤波器。程序R Soc Lond B 265:2315–2320·doi:10.1098/rspb.1998.00577
[76] van Rijsbergen C(1979)。信息检索,第2版。格拉斯哥大学计算机科学系·Zbl 0227.68052号
[77] von der Heydt R、Peterhans E和Dursteler MR(1991年)。猴子视觉皮层中的光栅细胞:编码纹理。摘自:Blum,B(eds)《视觉神经系统中的通道:神经生理学、心理物理学和模型》,第53-73页。弗伦德,伦敦
[78] von der Heydt R、Peterhans E和Dursteler MR(1992年)。猴子视觉皮层中的周期性模式选择细胞。神经科学杂志12:1416–1434
[79] 肖·DK、马卡尔五世、雷格尔SE和奥尔班GA(1997)。猕猴MT/V5神经元对运动指定深度的表面定向的选择性。《欧洲神经科学杂志》9(5):956–964·doi:10.1111/j.1460-9568.1997.tb01446.x
[80] 肖·戴克(Xiao DK)、雷格尔公司(Raiguel SE)、马卡尔五世(Marcar V)和乔治亚州奥尔班(Orban GA)(1998年)。刺激速度对MT/V5区神经元拮抗环境的影响。神经报告9:1321-1326·doi:10.1097/00001756-199805110-00013
[81] Xiao DK、Raiguel SE、Marcar V、Koenderink JJ和Orban GA(1995年)。中颞部视觉区抑制性环境的空间异质性。美国国家科学院院刊92(24):11303–11306·doi:10.1073/pnas.92.24.11303
[82] 肖·戴克(Xiao DK)、雷格尔公司(Raiguel SE)、马卡尔五世(Markar V)和乔治亚州奥尔班(Orban GA)(1997年)。MT/V5神经元拮抗性周围的空间分布。大脑皮层7(7):662–667·doi:10.1093/cercor/7.7.662
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。