[发明专利]一种基于视觉神经通路的边缘检测方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉神经通路的边缘检测方法，通过对生物学研究的视觉神经通路信号传播过程及边缘识别过程进行建模，得到较为符合人眼感受的边缘检测图。首先，建立视网膜的感受机制模型，模拟视网膜对图片信息的响应；其次，建立大脑皮层V1区的感受机制模型，模拟脑皮层V1区对边缘轮廓的检测；然后，建立大脑皮层V1区的感受机制模型，模拟脑皮层V1区对边缘轮廓的检测；最后，结合上述三个模型组合生成基于视觉神经通路的边缘检测模型，模拟视觉神经通路的边缘检测输出。基于视觉神经通路的边缘检测方法分别对视网膜、侧膝体及大脑皮层V1区建模，将人眼视觉机制融入边缘检测中，可以得到更为符合人眼观察特征的边缘检测效果。

技术领域

本发明属于视觉神经通路技术领域，具体涉及一种基于视觉神经通路的边缘检测方法。

背景技术

作为数字图像处理和计算机视觉的基础性工作，图像中的边缘被定义为像素及其邻域在特定方向上的阶跃性变化(颜色变化或灰度变化)，边缘检测则是通过特定算法，标注出这些变化明显的像素，从而为后续的图像处理提供关键信息。

图像的边缘检测大幅度的减少了图像包含的数据量，剔除了冗余的、不相关的信息，保留图像重要的轮廓性属性，从而为目标识别和图像理解等较高层次的计算机视觉应用提供有效信息。因此，如何准确检测图像中的边缘，成为图像处理及相关研究领域的重要研究问题。

边缘检测的研究具有悠久的历史，迄今有许多边缘检测算法被提出，如一阶微分算子、二阶微分算子、LoG算子、DoG算子、Canny算子等，以及基于模糊理论、数学形态学及神经网络等新兴技术理论的方法。但是这些方法大多忽视了一个基本问题，即边缘检测之所以重要，主要依赖于人类视觉理论的假设，该假设认为人类对物体的感知在很大程度上依赖于边缘的。因此，只有符合人眼视觉机制的边缘检测算法，才可以检测出人眼认为准确的边缘。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于视觉神经通路的边缘检测方法，解决了现有技术中存缺少符合人眼视觉机制的边缘检测算法问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于视觉神经通路的边缘检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、建立视网膜的感受机制模型，模拟视网膜对图片信息的响应；

步骤2、建立侧膝体的感受机制模型，模拟侧膝体对图片信息的响应；

步骤3、建立大脑皮层V1区的感受机制模型，模拟脑皮层V1区对边缘轮廓的检测；

步骤4、结合步骤1～3建立的模型组合生成基于视觉神经通路的边缘检测模型，模拟视觉神经通路的边缘检测输出。

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、建立光源信号对电信号的转换模型，即在视网膜神经外丛状层中水平细胞和双极细胞中进行光源信号对电信号的转换，具体如式(1)所示：

式中，Ω_i代表以x_i为中心的双极细胞的感受野，K(x,t)是单个双极细胞在t时刻的时空传播模型，f(x,t)是t时刻感光细胞接受到的光信号刺激，式(1)表示外丛状层电信号的产生完全线性依赖于以x_i为中心的双极细胞感受野Ω_i及t时刻以前的输入信号在感受野中的滞留；

步骤1.2、单个双极细胞时空传播模型K(x,t)简化为所有双极细胞时空传播模型K₁(x,t)，假设双极细胞数量极多且所有双极细胞均遵循同样的时空传播函数K(x,t)，且时空传播函数K(x,t)不受限于Ω_i空间内，则式(1)可简化为：