初级轮廓视觉感知计算

一、初级轮廓视觉感知计算

对生物视觉感知机制的研究表明,生物视网膜的神经节细胞感受野具有明显的方向选择性[8],经典感受野可以识别不同方向的边界信息,这在视觉信息提取过程中起到了重要的作用。二维Gabor滤波器可以很好地实现经典感受野的方向选择性,所以本节选择二维Gabor滤波器来模拟简单神经节细胞感受野,二维Gabor滤波器核函数如下:

其中,取值如下:

式中:γ为空间纵横比,它决定了感受野的椭圆度,此处γ=0.5;σ为高斯函数的标准偏差,决定了感受野的大小;λ为余弦因数的波长,而1/λ是余弦因数的空间频率;比率σ/λ决定了空间频率带宽,它决定了在接收场中可以观察到的平行的兴奋性和抑制性条带区域的数量,此处比率的值固定为σ/λ=0.56;θ∈(0,π),它决定了感受野的朝向;φ是确定对称性的相位偏移,此处取φ=0和来构成奇偶滤波器模拟简单细胞感受野。

4个尺度12个方向的Gabor核函数二维图像如图3-6所示。

根据卷积定理,简单神经节细胞感受野函数与输入的图像f(x,y)的响应r(x,y,λ,σ,θ,φ)是二者的卷积:复杂细胞的感受野[28],同样对于图像的边缘方向信息非常敏感,在计算机视觉中使用简单细胞奇对称感受野滤波器、偶对称感受野滤波器的响应模,即先平方求和后再开方,来捕捉典型复杂细胞的基本特性,复杂细胞响应如下:

图3-6　4个尺度12个方向的Gabor核函数二维图像

感受野的方向如下: