基于视觉注意的显著区域检测算法研究-计算机应用技术专业论文.docx

Research on Salient Region Detection Algorithms Based on Visual Attention Candidate：Li Chongfei Advisor：Prof. Lu Kai A thesis Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Engineering in Computer Science and Technology Graduate School of National University of Defense Technology Changsha，Hunan，P.R.China November，2011 国防 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 目 录 摘 要 i ABSTRACT iii 第一章 绪论 1 1.1 研究背景 1 1.2 国内外研究现状 2 1.2.1 空间域模型 2 1.2.2 频谱域模型 3 1.2.3 基于目标和物体的显著性模型 4 1.3 论文主要内容与组织结构 4 1.3.1 论文的主要内容 4 1.3.2 论文的章节安排 5 第二章 视觉注意的处理机制 7 2.1 视觉注意机制的神经生物学和心理学研究 7 2.1.1 视觉注意的神经生物学机制 7 2.1.2 视觉注意的心理学研究 11 2.2 视觉注意模型 12 2.3 本章小结 16 第三章 基于结构相似度的显著区域检测方法研究 17 3.1 结构相似度概论 17 3.1.1 结构相似度的概念 17 3.1.2 结构相似度的改进 19 3.2 局部结构相似度方法 22 3.2.1 视觉特征提取 23 3.2.2 局部结构相似度度量 24 3.2.3 特征融合和显著区域提取 25 3.3 全局结构相似度方法 26 3.3.1 空间距离权值 27 3.3.2 全局相似度模型的优化 28 3.4 实验结果与分析 30 3.4.1 局部结构相似度方法 30 3.4.2 全局结构相似度方法 31 第 I 页 第 第 PAGE VI 页 第 第 III 页 3.5 本章小结 33 第四章 基于相位谱和调谐幅度谱的显著区域检测方法研究 35 4.1 显著性检测的频谱分析 35 4.1.1 相位谱与显著性 35 4.1.2 幅度谱与显著性 37 4.2 侧抑制机制与显著性频谱 38 4.2.1 侧抑制机制 39 4.2.2 侧抑制与频谱调谐 41 4.3 调谐方法研究 42 4.3.1 谱残余方法 42 4.3.2 基于频谱调谐的显著区域检测方法 43 4.3.3 调谐方法分析与实现 44 4.4 实验结果与分析 49 4.4.1 实验结果对比 49 4.4.2 自然场景检测与速度测试 53 4.5 本章小结 54 第五章 基于遥感图像团块目标区域检测的显著性方法改进 55 5.1 基于局部结构相似度显著性的团块目标检测方法 55 5.1.1 显著图计算 55 5.1.2 目标区域提取 56 5.1.3 实验结果与分析 56 5.2 基于频谱显著性检测的团块小目标检测方法 57 5.2.1 显著图计算 57 5.2.2 目标区域提取 57 5.2.3 实验结果与分析 58 5.3 本章小结 59 第六章 总结与展望 61 参考文献 65 作者在学期间取得的学术成果 69 国防科 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 国防 国防科学技术大学研究生院工学硕士学位论文 表 目 录 表 3.1 全局结构相似度方法优化前后的检测时间对比表 32 表 4.1 100 幅自然场景图像中正确检测到最显著区域的数目与平均检测时间 53 第 第 V 页 第 第 PAGE VI 页 图 目 录 图 1.1 论文各章关系结构图 6 图 2.1 视觉加工的层次及过程 8 图 2.2 Koch 神经生物学框架中的预注意阶段 10 图 2.3 特征融合理论结构 11 图 2.4 Itti 视觉注意模型 13 图 2.5 特征归一化函数 15 图 3.1 结构相似度评估系统框图 18 图 3.2 多尺度结构相似度系统评估框图 20 图 3.3 基于局部结构相似度的显著区域检测方法 23 图 3.4 center-surround 定义 25 图 3.5 显著图与显著区域提取 25 图 3.6 基于全局结构相似度的显著性度量 26 图 3.7 线性权值曲线 27 图 3.8 多项式