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基于生物视觉的颜色直方图特征提取.pdf
高技术通讯2014年第24卷第4期:407~413
‘
doi:10.3772/j.issn.1002JD470.2014.04.0lO
基于生物视觉的颜色直方图特征提取①
张悦②霍宏 方涛③
(上海交通大学自动化系系统控制与信息处理教育部重点实验室 上海2002加)
摘要根据人类视觉通路对颜色的感知过程,建立了颜色感知的层次性描述模型。用
该模型模拟了自然光经眼睛进入视网膜(RETINA),到侧膝体(LGN),再到V1阶段的处
理过程,最终在v1阶段的double—opponent神经元响应下形成具有方向信息的颜色特征。
针对传统的颜色直方图包含信息较少,特征存在维数高、精度低的缺点,基于此模型,提出
了描述具有对比度敏感、具有方向选择性和颜色恒常性的层次性颜色特征的方法。利用
该特征对遥感图像进行了分类实验,实验表明了该特征比广泛采用的颜色直方图特征有
更低的特征维数和更好的分类效果。对不同光照的图像进行了分类实验,验证了该特征
具有颜色恒常性和更好的稳健性。
关键词腹侧通路,层次性,doubIe—opponent,颜色直方图,图像分类
的不断深人及层次性神经编码机制的提出∞J,很多
0 引言 计算机视觉研究学者从生物视觉对颜色感知的角度
出发,研究更符合生物视觉颜色处理机理的特征提
颜色是一种非常重要的特征,广泛应用于计算 取方法。zhang等o提出的基于生物视觉的颜色特
机视觉领域。彩色图像相对于灰度图像来说,包含 征,结合形状特征,在目标识别、场景分类中取得了
了更多的信息,更有助于我们理解图像。颜色特征
cal
中最常用的就是颜色直方图特征,swain…等最早提
feature
出了用颜色直方图进行特征提取的方法。颜色直方 (scale—invariant
图是从统计意义上分析颜色分量所占的比例,具有 计算相对复杂。本文从视觉的腹侧通路出发,重点
复杂度低,对旋转、缩放等几何变换具有不变性的优
点,因而被广泛应用于图像检索、分类识别等领 程,建立了颜色感知的层次性描述模型,提出了一种
域旧’3J。除了最基本的红绿蓝(RGB)直方图外,还相对简单同时包含方向信息的颜色特征描述方法。
有很多经过空间变换颜色直方图,如色调一饱和 该方法模拟每个阶段的生物学机理,通过数学建模
度一亮度(HSI)直方图和rg直方图等¨o。然而目得到V1阶段的颜色输出,然后利用这些信息构造
前的颜色直方图特征是从计算机视觉角度出发提出 直方图特征。最后利用支持向量机(sVM)进行遥
的,忽略了图像的空间信息,而且对光照变化也很敏 感图像和颜色恒常性图像分类,并和现有的方法进
感HJ,难以完整地表达出所需要的信息。自然场景 行了对比。
中目标的颜色是生物视觉感知的最重要的低层次特
征之一,根据人与哺乳动物视觉系统具有层次性处 1 视觉通路颜色感知的机理
理的特点,颜色的处理沿着视网模(RE霹NA)一侧膝
体(1ateral 1.1 RETDqA
geniculatenucleus,LGN)-V1一V2·PIT—IT腹
侧通路完成的∞J。随着近年来随着神经科学研究 颜色的形成离不开光照,光线进入人眼后首先
科学基金资助项目。
②男,1986年生,硕士;
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