《基於功能磁共振成像的自然場景識別腦機制研究及套用》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由沈輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於功能磁共振成像的自然場景識別腦機制研究及套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：沈輝
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
利用功能磁共振成像技術(fMRI)研究人腦在自然場景識別過程中大腦活動特性，基於腦網路方法探索自然場景識別過程中各腦區及腦區間的信息加工機制，以期揭示自然場景語義在大腦視覺與高級認知等皮層的編碼機制; 研究基於fMRI的腦活動特徵表示方法，採用機器學習、相關分析方法建立圖像低層特徵與腦語義特徵空間的映射關係，由此提出並構建基於fMRI的場景語義空間概念。運用上述理論成果探索各種全局/局部視覺特徵在人腦場景識別過程中的作用；建立基於fMRI的自然場景識別視覺特徵選擇方法，構建相應的場景最佳化特徵集並運用於實際識別算法，有效提高現有機器識別算法的識別率與魯棒性。最終建立並完善一種融合人腦場景識別認知功能的，具有高效性與魯棒性特點的自然場景識別算法框架。預期成果有望對於自然場景感知腦機制等科學問題的研究獲得創新性結果，並在構建高效魯棒的場景識別機器識別算法等關鍵技術方面取得重要突破。
結題摘要
該項目主要利用功能磁共振成像技術(fMRI)研究人腦在自然場景識別過程中大腦活動特性，並基於腦網路方法探索大腦特徵提取及腦區間的信息加工機制。主要研究內容包括：研究基於fMRI的腦活動特徵表示方法，採用機器學習、相關分析方法建立圖像底層特徵與腦語義特徵空間的映射關係，並構建基於fMRI的圖像語義空間概念；將研究得到的fMRI特徵選擇方法，套用於實際場景識別算法，有效提高機器識別算法的識別率。截止目前，項目已在fMRI動態連線特徵提取、fMRI活動模式的機器學習、基於腦連線的場景識別腦機制研究、以及基於人臉美感度的人腦語義空間研究等方面取得一系列研究成果。主要包括: 在場景識別的腦機制方面，發現不同場景感知腦區之間的功能連線強度能夠有效解碼自然場景類別，揭示出人腦對於自然場景語義的處理是不同腦區間功能協同的結果；在腦活動特徵抽取方面，著重研究基於動態功能連線的特徵描述方法，並研究了動態功能連線可塑性與長期行為間的關係；在腦網路的提取方面上，提出基於組稀疏的字典學習方法，能夠有效提取具有空間重疊性的腦網路；通過研究面孔吸引度語義與面孔低層特徵間的相關性，揭示影響面孔吸引度的主要幾何特徵，證實建立基於fMRI特徵描述的語義空間的可行性。項目成果證實多腦區協同參與場景識別的腦機制，在利用自相關學習、稀疏表達等機器學習方法解決腦功能活動模式與個體視覺刺激語義表達、個體行為能力表達之間“語義鴻溝”的關鍵科學問題上取得新的進展。截至目前，在NeuroImage、Human Brain Mapping、Scientific Report等國際高影響因子期刊發表SCI論文26篇，獲得專利授權2項，專著1部，培養碩士研究生4人，部分研究成果獲2015年湖南省自然科學一等獎。
