基于注意机制的视知觉组织模型

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1、http://www.paper.edu.cn基于注意机制的视知觉组织模型邹琪罗四维（北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044）(zq089@sina.com)摘要:依据格式塔心理学和生物视觉的研究成果，提出一种基于注意机制的感知模型，以模拟从特征提取、知觉分割到显著区域检测、焦点转移的视知觉组织过程。视觉初级阶段不仅提取局部特征，还包括反映知觉组织规律的拓扑特征，比传统的特征提取更有利于感兴趣目标的凸显。中级阶段，以这些感知特征为测度将图像分割成独立目标。注意机制按照知觉分割中提供的显著性尺度和焦点转移原则依次检测各目

2、标，形成的基于目标的扫视序列比基于空间区域的扫视序列更符合人的感知。对自然图像的实验结果证明了该模型的高效性、鲁棒性和生物学上的合理性。关键词：格式塔规律；知觉分割；注意机制；显著区检测中图法分类号：TP391.41Attention-basedVisionPerceptionOrganizationModelZOUQiLUOSi-Wei(SchoolofComputerandInformationTechnology,BeijingJiaotongUniversity,Beijing,100044)Abstract:Inspi

3、redbyGestaltpsychologyandbiologyvision,anattention-basedperceptionmodelisproposedinordertosimulatetheprocessfromfeatureextractionandperceptualsegregationtosalientregiondetectionandfocusshift.Inlowlevel,besideslocalfeatures,topologicalfeaturesreflectingperceptualprinc

4、iplesareextractedsothatobjectsofinterestaremoreinclinedtopopout.Imagesaresegmentedintoindividualobjectsinmiddlelevel.Saliencemeasuresreflectedinsegmentationtogetherwithfocusshiftrulesprovidecuesforattentiontovisitobjectsinturn.Object-basedsaccadesequenceinthiswayiscl

5、osertohumanperceptionthanspace-basedone.Experimentonnaturalimagesshowsthemodelisefficient,robustagainstnoiseandplausibleinbiologyvision.Keywords:Gestaltprinciple;perceptualsegregation;attention;salientregiondetection1引言位的检测范围和点到点的焦点转移方式，这与生物视觉能够以目标为单位进行检测和扫视不相符合。视知觉组

6、织是涉及多个信息加工阶段和多种机本文中，我们受生物视觉机制和认知心理学的制协作的复杂过程。其中，知觉分割是复杂自然场启发，提出一种基于注意机制的视知觉组织模型。景中的目标检测和识别的预处理步骤，也是计算机在知觉分割方面，该模型不仅利用了边缘和区域特视觉的经典难题之一[1]。传统的分割算法大多属于征，还定义了封闭性、平行性等拓扑特征。图像信基于边缘或基于区域的方法，这些分割算法通常只息按照多种特征融合时产生的综合竞争力结合成独考虑了局部几何或亮度特征，而忽略了知觉组织规立的目标，完成知觉分割，同时为注意机制提供选律体现在分割合理性

7、上的主观尺度。因此大多鲁棒择的依据。本文中的注意机制也与传统的基于空间性不够好，只适用于特定类的图像。视知觉分割这区域的注意机制不同。由于视觉信息已组织成感知一难题也吸引了其它邻域的专家来共同探讨，其中对象，这里的注意是基于目标的注意。包括引入人工智能思想的基于规则的专家系统的分下面，先简要介绍生物视觉里的一些基本概念。割方法[2]，结合概率统计的马尔科夫随机场的方法视觉感知最基本的功能之一是知觉分割（perceptual[3]。这些方法均没有充分理解和应用生物视觉的工segregation），即分辨哪些信息属于一个整体进而把作

8、机理。生物视觉中的另一重要调节机制—注意机这些信息组织成一个独立的目标。格式塔心理学研制，近年来也引起研究者的兴趣。但目前的注意模究表明视觉信息最有可能按照邻接律、相似律、连型直接建立在初级阶段提取的局部特征的基础上，续律、封闭律和同域律等规律结合成整体[4]。