《基於視網膜皮層映射的巡線無人機仿生視覺機理研究》是依託上海大學，由張震擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於視網膜皮層映射的巡線無人機仿生視覺機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張震
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
無人機航巡輸電線路是機器人自動巡線和無人機套用研究的熱點。目標快速回響與自動追蹤技術是目前無人機巡線的關鍵技術。本課題採用仿生視覺的方法，理解和分析生物視覺的視網膜皮層映射（Retinotopic mapping）基本視覺認知機制，根據無人機巡線特點，建立參數化的不均勻分布的Retinotopic Mapping認知模型；實現基於仿生視覺認知模型的目標快速回響和自動追蹤算法及算法分析；建立仿生視覺虛擬仿真系統，完成機載仿生視覺系統設計，實驗驗證仿生視覺模型和仿生視覺算法，根據實驗結果對仿生視覺模型和仿生視覺算法進行改進。通過本項目的研究，深化對生物視覺的基本認知機制的認識，掌握建立有效的仿生視覺系統的關鍵技術，將有助於解決無人機巡線的關鍵問題，還能拓展無人機和仿生視覺的套用領域，推動無人機和仿生視覺的發展，具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
生物視覺系統具有對運動目標敏感，解析度調節迅速等特點，能準確無誤的識別目標。神經生理學的深入研究表明，在與外界互動作用的過程中，生物視覺系統的認知過程是一種有目的的、主動的反應，並不僅僅是一種被動式的反應。而且生物的視覺系統經過數百萬年的進化後具有非常穩定可靠的獨特系統方式，因此仿生視覺的研究對解決目前傳統計算機視覺在目標識別跟蹤定位方面的缺陷具有非常重要的意義。由於視網膜映射機制是視覺系統的非均勻分布機制的重要體現，也是視覺系統的信息處理高效性的生理特性體現，故視網膜認知模型的建立以及基於仿生視覺認知模型的目標檢測處理是仿生視覺系統研究的主要方向。 本課題在了解人類視覺系統生理機能的基礎上建立二維視網膜認知模型，並基於仿生視覺認知模型對背景圖像進行背景建模和運動目標檢測。首先，完成了基於視網膜皮層的二維認知模型的建立和視網膜皮層映射三維結構的分析，從分析偏心率與極角的不均勻分布函式為著手點建立了視網膜二維認知模型，並在建立的二維認知模型的基礎上進一步研究了視網膜皮層映射變換三維結構，仿生視覺認知模型的建立為目標識別和目標跟蹤算法的研究提供了理論研究平台。其次，完成了視野圖像背景建模和運動目標識別檢測算法的研究，在建立的仿生視覺認知模型基礎上完成了背景圖像建模的算法研究，並研究分析了背景減圖像的分割算法，最後對基於仿生視覺認知模型的最小運動檢測目標作了分析研究。完成了仿生視覺驗證套用平台的研究，在目標檢測識別算法研究的基礎上對仿生視覺系統的實際套用方案進行了分析設計。另外在研究基本的仿生視覺中進行了擴展，對仿生視覺中的碰撞檢測時間的基本理論和無人機套用進行了研究。 通過本課題的研究，深化了對生物視覺的基本認知機制的認識，用計算神經科學的方法解釋生物視覺的基本認知模型，並嘗試建立有效的仿生視覺系統，有效解決了無人機巡線的問題，拓展無人機和仿生視覺的套用領域，推動無人機和仿生視覺的發展，具有重要的理論意義和套用價值。
