模拟视皮层信息加工反馈机制的人体动作识别研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61773409
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0609.认知与神经科学启发的人工智‍能
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Due to the wide application of human action recognition in many fields, such as anomaly detection and autonomous vehicles, it becomes one of the research focuses. In recent years, although many algorithms and methods have been developed, there are still many scientific problems to be solved.. Therefore, this project will model visual feedback mechanism of information processing of both visual cortical areas V1 and MT in the dorsal stream on the basis of previous research, develop a computational model of spatiotemporal information processing with feedforward and feedback connections. Firstly, based on center surround inhibition and facilitation caused by lateral connections (feedback connections) of neurons within a area, we study the operating functions of surround inhibition and facilitation (two opposite effects), and explore method of their mutual iterative operations and a decision function for equilibrium, and discuss convergence conditions. Secondly, based on the short feedback connection theory between two visual areas, we will focus on the feedback mapping method from MT to V1, and study on the relationship of feedback connections between the neurons in different areas, and discuss the strategies of feedback signals generating and processing. Finally, we further analyze the influence of the different properties of neurons in visual cortical areas on feature extraction from video,and explore new representation and recognition methods of human action. On this basis, we will establish a complete system for human action recognition. By testing on general videos and analysis of its performance, we will verify the effectiveness of new theories and new methods. Through the research of this project, it promotes the development of artificial intelligence and computer vision technology.
由于人体动作识别在异常事件检测、无人驾驶等领域的广泛应用,成为备受关注的研究热点之一。近年来,虽取得许多成果,但仍存在许多亟需解决的科学问题。为此,本项目拟在前期研究基础上,模拟视皮层背侧通路中初级视皮层区域(V1)和颞中区(MT)内、区域间信息加工反馈机制,构建具有反馈连接的时空信息处理计算模型;该模型模拟区域内神经元侧链接(反馈连接)所引起的环绕抑制和易化作用,研究两个作用(相反效果)的操作函数,探索它们相互迭代操作的方法,建立平衡判决函数,讨论平衡条件;同时,模拟区域间短距反馈连接,研究从MT至V1区域的反馈映射方法,建立映射关系,并探讨反馈信号的产生方法和控制策略;分析神经元属性对特征提取的影响,探索新的动作表达方法。在此基础上,建立完整的人体动作识别系统,并通过测试分析,验证新理论和新方法的有效性。本项目研究所提供的脑启发式动作识别理论与方法,将推动人工智能和计算机视觉的发展。

结项摘要

视觉感知作为场景分析和理解的主要手段之一,对复杂环境下人体行为识别发挥重要作用,成为备受关注的研究内容。目前虽已取得许多成果,但普遍缺乏鲁棒性。为此,本项目以此为载体,模拟视觉皮层信息处理机制,根据视觉皮层区域内、区域间神经元之间反馈侧链接的基本神经生理属性,开展了时空特征提取和与行为识别识别计算模型的研究。首先,利用神经元的方向选择性、速度选择性和时空不可分离性,以及区域内神经元之间侧链接所引起的中心环绕作用,提出了空间特征提取的计算方法,构建了基于时空特征的神经网络模型,实现了人体动作识别;其次,利用区域间神经元之间的侧链接所引起的中心环绕调制作用,建立了区域间相互作用的映射关系,提出了空间特征提取的计算方法,建立了基于非经典感受调制的神经网络模型,实现了图像中轮廓检测;再次,针对具有反馈机制的神经网络计算模型,利用LMI技术,讨论了其稳定性,给出了网络指数收敛的条件;最后,利用已构建的计算网络模型,实现了视频中人体动作识别和医学图像序列分割系统,通过实验测试分析,从多个角度验证新理论和新方法的有效性。本项目研究所提供的脑启发式计算理论与方法,将推动人工智能和计算机视觉的发展。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
Hybrid method for automatic construction of 3D-ASM image intensity models for left ventricle
自动构建左心室 3D-ASM 图像强度模型的混合方法
  • DOI:
    10.1016/j.neucom.2019.10.102
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Neurocomputing
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Hu Huaifei;Pan Ning;Yin Tailang;Liu Haihua;Du Bo
  • 通讯作者:
    Du Bo
Learning Nonclassical Receptive Field Modulation for Contour Detection
学习用于轮廓检测的非经典感受野调制
  • DOI:
    10.1109/tip.2019.2940690
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Image Processing
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Tang Qiling;Sang Nong;Liu Haihua
  • 通讯作者:
    Liu Haihua
基于并行空洞卷积的2.5D胸腔CT气道自动分割
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    医学信息(上旬刊)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡静;陈秋叶;韦瑞华;蔡光雄;刘海华
  • 通讯作者:
    刘海华
基于堆栈稀疏自编码与整体嵌套的乳腺病理图像细胞识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中南民族大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐奇伶;方全;夏先富;杨济榕
  • 通讯作者:
    杨济榕
Automatic segmentation of left and right ventricles in cardiac MRI using 3D-ASM and deep learning
使用 3D-ASM 和深度学习自动分割心脏 MRI 中的左心室和右心室
  • DOI:
    10.1016/j.image.2021.116303
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Signal Processing: Image Communication
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hu Huaifei;Pan Ning;Liu Haihua;Liu Liman;Yin Tailang;Tu Zhigang;Frangi Alej;ro F.
  • 通讯作者:
    ro F.

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其他文献

无反馈分布式视频编码中Wyner-Ziv帧的顽健重构算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    通信学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海华;彭学露;秦浩;宋彬
  • 通讯作者:
    宋彬
基于Camshift和Kalman滤波结合的改进多目标跟踪算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    现代科学仪器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴良健;况璐;邓庆林;刘海华
  • 通讯作者:
    刘海华
基于模糊聚类的运动对象分割算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子与信息学报,2006,28(9): 1689-1692
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海华;张武;陈心浩;陈亚光
  • 通讯作者:
    陈亚光
激光透射焊接聚碳酸酯温度场模拟与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    焊接技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘海华;苏桂生;王传洋;郝云
  • 通讯作者:
    郝云
基于体热源的激光透射焊接聚碳酸酯温度场模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    焊接技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王传洋;刘海华;苏桂生
  • 通讯作者:
    苏桂生

其他文献

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刘海华的其他基金

基于视觉皮层信息处理机制的行人检测与行为识别
  • 批准号:
    91320102
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
模拟视觉信息处理机制的视频对象行为识别
  • 批准号:
    60972158
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    33.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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