基于生物视觉机理的直线图形认知系统研究

本文主要根据机器人直线图形认知的需要,对生物视觉系统的视网膜和视皮层两部分进行仿生研究。文中探索了生物视觉系统结构和信息加工规律的数学结构,建立了基于生物视知觉机理的直线图形认知系统,它由软件视网膜和软件视皮层两部分组成,并利用该系统对生物视觉的部分工作机理和典型直线图形的认知做了相关的实验研究。 本文探索了视网膜中视像与物像的拓扑结构关系,证明了视像和物像在拓扑关系上的一致性;探索了视网膜和视皮层中神经细胞及其感受野上信息的拓扑结构,证明了软件视觉系统与生物视觉系统的部分结构特征和信息加工机理在本质上相同。 通过对生物视觉部分工作机理的仿真和直线特征的认知实验,实验结果表明基于生物视知觉机理的直线图形认知系统可以对直线图形的边界、宽度、方位等特征达到较好的识别和认知,而且认知系统对直线的连续性以及平行、垂直等相互位置关系能够很自然地认知,表现出与视觉心理学某些原则(例如连续性原则、同一性原则)相符的图形认知过程,具有一些与生物视觉系统相似的简单的心理能力。所有这些结果证明了生物视知觉系统的ON/OFF通道工作机理、神经细胞的工作机理(感受野及其颉颃机理、特异选择性机理)对机器视知觉系统来说是必要和可行的。