显著性物体在场景识别过程中的作用机制研究

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1、显著性物体在场景识别过程中的作用机制研究Investigationontheeffectofsignificantobjectonscenerecognitionprocessing领域：软件工程作者姓名：闫蔚然指导教师：刘宝林教授企业导师：倪红艳研究员天津大学软件学院二零一五年十二月摘要目前，计算机视觉的发展遇到了瓶颈，单纯从算法角度提高效率已变得收效甚微，而人类视觉系统却在复杂图像处理方面效率极高，因此，探索和理解人脑对视觉信息的加工机制，特别是，厘清人脑从复杂、多元的外部世界识别复杂场景的认知机制，将为计算机视觉的发展带来曙光。本文试图使用功

2、能磁共振（functionalmagneticresonanceimaging，fMRI）成像技术，通过构造遮挡不同数目的显著性物体的图片作为刺激材料，采集受试的全脑激活信号，使用多体素模式分析（multi-voxelpatternanalysis，MVPA）方法，对全脑激活信号进行分析，并结合行为学结果，借此考察三个脑区lateraloccipitalcomplex（LOC），parahippocampalplacearea（PPA）和retrosplenialcortex（RSC）在场景认知过程中表征物体信息，场景信息以及物体与场景之间语义信息

3、的认知加工机制。研究结果发现，随着显著性物体的缺少，LOC，PPA和RSC识别场景的准确率会下降，并且和行为学识别准确率呈现正相关，与行为学识别的反应时间呈现负相关。分析信号变化率（%signalchange）发现，LOC区域随着遮挡物体的增多平均信号强度逐步下降，而在PPA和RSC区域没有发现明显变化趋势。上述结果表明，LOC区域对于显著性物体的缺失敏感，其主要参与场景和物体之间的语义关联加工。PPA除了加工场景空间信息，也会加工物体与场景之间的语义信息。RSC脑区主要加工场景信息。此外，场景的属性有可能会受到显著性物体的影响。本研究将有助于进一

4、步揭示人类在场景识别过程中各个高级脑区的作用，阐明脑信息解码的工作机制，为推动计算机视觉领域的发展提供理论和方法上的依据。关键字：场景识别，PPA，LOC，RSC，fMRIAbstractCurrently,thedevelopmentofcomputervisionhasencounteredabottleneckasitishardtoimproveefficiencyonlydependingonalgorithm.However,humanvisualsystemperformshighefficiencyinprocessingcompl

5、eximages.Therefore,investigatingandunderstandingtheprocessingmechanismofvisualinformationinthehumanbrain,especially,clarifyingcognitivemechanismofhumanbraininrecognizingcomplexscenefromcomplex,multipleouterworld,wouldbringhopetothedevelopmentofcomputervision.Thisstudytriedtous

6、edfunctionalmagneticresonanceimaging(fMRI),byconstructingsceneimagesthathasbeenmaskedwithdifferentnumber“signature”within-sceneobjectasstimulatingmaterials,tocollecttheglobalbrainactivationsignalofsubject.Usingmulti-voxelpatternanalysis(MVPA)method,combinedwiththebehavioralres

7、ult,weinvestigatedthecognitionprocessingmechanismofthreebrainregioninlateraloccipitalcomplex(LOC)，parahippocampalplacearea(PPA)andretrosplenialcortex(RSC)whenrepresentinginformationofobject,informationofscene,andsemanticinformationbetweensceneandwithin-sceneobjectduringtheproc

8、essofscenerecognition.Theresultofofstudyindicatedthatasthenum