生物视觉和认知心理学启发的目标检测算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61403412
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0604.机器感知与机器视觉
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The traditional computer vision algorithms perform poorly at detecting objects in complex dynamically changing natural scenes, and the performace of their speed, detection rate and robustness can not meet the application needs. On the contrary, biological visual system performs perfect. So the mechanisms of biological vision can provide many new clues for improving the performace of the object detection algorithms. The main contents of the study are as follows: Firstly, a coarse but fast object positioning algorithm is proposed inspired by the attention mechanisms of human visual system. Secondly, a low-level feature inspired by biological vision and a middle-level feature inspired by Gestalt theroy are designed to improve the performance of “detection rate- false positive rate” and the robustness. Thirdly, a moving object detection algorithm is proposed by mimicking the dorsal pathway of human visual system. Forthly, the special problem of detecting small object, whose length is less than 30 pixels, is studied. Inspired by the contrast mechanisms and the eye moment mechanism of human visual system, an algorithm of detecting small object in images is proposed. Besides, an algorithm of detecting small moving object in video is proposed by introducing the lateral inhibition mechanisms and the motion detection mechanisms of compound eye visual system. This project is an interdisciplinary research among computer vision, biological vision and Psychology. On the one hand it has practical significance and application value to solve the key problems of automatic target acquisition and complex environment perception,On the other hand, it may play a positive role to the progress of biological vision and Psychology.
常规计算机视觉技术难以在复杂、动态、多变的自然场景中可靠检测目标,存在速度慢、检测率低、适应性差等问题。而生物视觉的物体检测能力远胜于计算机视觉,其机理可为提高物体检测性能提供新的线索:(1)通过引入视觉注意机制设计了快速目标粗定位算法,提高目标检测速度;(2)设计具有生物视觉特性的底层特征和符合格式塔理论的中层特征,提高目标检测的“检测率-误检率”性能和适应能力;(3)模拟“背侧”视觉通路设计视频中运动目标的检测算法;(4)研究高度不超过30像素的小目标的特殊检测问题,通过引入人眼对比机制和眼动机制,设计图像中小目标的检测算法,通过引入复眼视觉的侧抑制及运动敏感机制,设计了视频中运动小目标的检测算法。本课题是计算机视觉、生物视觉以及认知心理学的交叉研究,一方面对解决自动目标获取、复杂环境感知等关键问题具有现实意义和应用价值,另一方面还有助于推动生物视觉和认知心理学的研究。

结项摘要

生物视觉和认知心理学的机制或模型能够为计算机视觉领域的目标检测和跟踪算法研究提供启发。本项目完成了基于生物视觉的目标检测和跟踪技术研究,从生物视觉、认知心理学和行为学的角度出发,对人类视觉系统的对比机制、视觉注意机制和眼动机制这三种机制进行了模拟,并将这三种机制有机的结合起来,提出并实现了一种受视觉系统启发的目标(包括小目标)检测和跟踪算法,并构建了基于视景的仿真实验系统,通过大量实验验证了算法的准确性、适应性和鲁棒性。另外,在深度学习成为研究热点的背景下,本项目在提取格式塔中层图像特征研究方面,探索了采用深度学习框架通过监督学习来模拟Gestalt心理学中的接近律、相似律、连续性定律、求简律和闭合律,提取符合Gestalt心理学规律的特征。本课题是计算机视觉和生物视觉的交叉研究,研究成果有利于提高目标检测算法和跟踪算法的性能,包括提升速度、“检测率-误检率”性能以及对目标分辨率、部分遮挡、背景复杂、图像质量等因素的适应能力,有利用缩小算法与实际应用需求的差距。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(7)
专利数量(3)
Visualtracking via probabilistic hypergraph ranking
通过概率超图排名进行视觉跟踪
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Ruitao Lu;Wanying Xu;Yongbin Zheng;Xinsheng Huang
  • 通讯作者:
    Xinsheng Huang
Infrared small moving target detection method based on graph matching
基于图匹配的红外小运动目标检测方法
  • DOI:
    10.3788/col201412.121002
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Chinese Optics Letters
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Xiabin Dong;Yongbin Zheng;Shengjian Bai;Wanying Xu;Xinsheng Huang
  • 通讯作者:
    Xinsheng Huang

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其他文献

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

郑永斌的其他基金

非完备信息条件下基于视觉关系推理的成像制导智能目标识别与场景理解研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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

        graph TD
          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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