基於不變性知覺的雙目視覺注意機制研究

《基於不變性知覺的雙目視覺注意機制研究》是依託杭州電子科技大學，由周文暉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於不變性知覺的雙目視覺注意機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周文暉
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

視覺注意建模是實現視覺信息主動獲取和選擇性處理的核心任務。本項目針對基於物體的視覺注意建模中感知物體難以定義的關鍵問題，以雙目主動視覺的注意機制為研究對象，通過引入拓撲性質知覺和雙眼線索，探索基於知覺信息時空整合和反饋調控的感知物體自學習方法，建立基於不變性知覺的雙目視覺注意模型。主要研究整合雙目深度線索的感知物體預定義和不變性局部特徵提取方法；建立從整體拓撲到局部特徵統一的三維知覺物體模型，研究基於連續投影圖匹配的三維知覺物體匹配和知覺搜尋策略；探索早期知覺稀疏編碼和學習的時空整合模型，實現知覺反饋調控的感知物體定義修正和注意轉移機制。本項目將視覺注意建模研究拓展到雙目視覺系統中，並結合拓撲知覺理論開展研究，更符合人類視覺認知特性，為雙目視覺注意機制和拓撲性質知覺的統一建模提供前期理論探索。預期研究成果可為目標識別和跟蹤、視覺導航等實時視覺套用需求提供視覺認知的理論支持和技術方案。

結題摘要

本項目將視覺注意建模研究拓展到雙目視覺系統中，研製並完成一套具有雙目視覺注意機制的軟硬體原型系統，提出了符合人眼視覺認知特性的視覺顯著性計算模型，並在圖像質量評估、運動目標檢測等視覺任務中獲得成功套用。項目主要研究成果如下：一、採用混合視差計算模型獲取雙眼深度線索。（1）提出一種基於人類單目視覺深度感知及成像原理的單相機獲取深度線索方法。（2）針對實際自然場景的特點，提出一種基於相似性匹配傳播的雙目立體匹配算法。（3）提出一種基於非參數化Census匹配算法的FPGA方案，構成硬體原型系統核心。二、結合深度線索與二維視覺特徵實現感知物體定義。（1）提出一種深度線索與二維圖像特徵的有效融合策略。（2）提出一種符合人眼視覺特性的具有邊緣保持的自然場景圖像自適應加權濾波方法。（3）提出一種雙通道顏色對比度融合的視覺顯著性檢測方法。三、不變性局部幾何和紋理特徵提取。（1）提出一種基於梯度方向直方圖的判決式視覺顯著性檢測方法。（2）提出一種融合區域顏色對比度和梯度方向直方圖特徵的顯著性目標檢測算法。四、整體拓撲到局部特徵的統一建模架構。提出一種基於韋伯定理和中央—周圍假設的自下而上的視覺顯著性檢測方法。五、三維知覺物體匹配和知覺搜尋策略。（1）在自製的雙目視覺採集硬體平台上，研究實現三維物體的知覺特徵匹配，以及匹配過程中的知覺約束和搜尋策略。（2）將上述系統及算法套用於視覺導航，實現移動機器人的自主規劃和控制。六、早期知覺稀疏編碼和學習策略。（1）提出基於高斯混合分布模型和知覺物體編碼的顯著運動目標檢測算法。(2)提出一種基於不變性局部幾何和紋理特徵的學習策略。七、知覺反饋調控的感知物體定義修正和注意轉移機制。（1） 提出一種基於注意轉移機制的結構相似度圖像質量客觀評價方法。（2）提出一種面向視覺顯著性檢測的中央—周圍環繞最佳化方法。（3）提出一種模擬視網膜濾波的視覺顯著性檢測方法。八、系統原型的軟硬體平台搭建及套用。（1）研製了項目所需的基於FPGA的雙目立體視覺硬體系統平台。（2）將相關成果套用於基於全景相機的自由視點網路視頻直播/點播系統，實現視頻導播中視點能自動跟蹤顯著目標的智慧型導播功能。