论文摘要
人类有80%的信息通过视觉获得,但只有其中一部分信息可以通过选择性的注意机制的筛选而被大脑优先加工。注意是脑信息处理的一种主动策略,具有选择性、竞争性、定向性等特点。越来越多的生理数据表明人脑中至少存在表面注意、边界注意和原型注意。然而,问题在于这些注意是怎样产生的?这些注意是怎样影响生物视觉系统的信息处理的?注意阶段与前注意阶段是如何在视觉系统中融合?本论文围绕其展开了研究。论文第一部分介绍了视觉注意机制相关知识以及视觉神经系统基本理论。主要包括以下几点:（1）在回顾注意机制的研究方法与研究现状的基础上提出本文的研究中心内容:边界与表面注意调制的视觉感知以及原型注意的视觉认知过程;（2）在介绍生物视觉系统的解剖学结构以及大脑中的互补计算神经加工与Laminar计算神经加工机制的基础上,结合神经动力学发展历程,提出了本文研究所采用的数学工具:“中心-周边”膜电位模型;（3）在阐明人脑学习理论的基础上,结合视觉What通路中的原型注意机制,明确了本文研究视觉认知的原型注意调制的自监督学习。本文第二部分是对边界与表面注意机制调制视觉感知以及原型注意调制视觉认知的模型分析。在视觉感知方面,根据Grossberg提出的FACADE模型以及LAMINART模型,本文建立了视觉感知处理的分层模型,提出了视觉感知可按照解剖学结构分为前视皮层处理、初级视皮层处理和高级视皮层处理。前皮层处理包括视网膜处理和外膝体LGN处理;初级视皮层处理包括SOC滤波处理、视皮层第6层处理、视皮层第4层、视皮层第2/3层的双极细胞;高级视皮层处理包括V4区的表面填充以及V3区的表面轮廓处理。在此基础上,指出了存在于前视皮层与初级视皮层的类似注意机制以及视皮层第6层与第4层处理注意机制折叠反馈的注意与前注意接口。在视觉认知方面,在回顾自适应共振模型的基础之,根据自监督学习理论,本文着重讨论了自监督ART/ARTMAP学习模型中各结构功能以及学习策略问题,并给出了有效的算法。本文第三部分是在第二部分所构建的模型的基础上,进行计算机仿真,重点分析注意调制下的视觉感知与视觉认知过程,从而验证了本文所构建的模型符合生理以及心理学理论。最后是对本文的总结和展望。论文中提出的各种模型和方法还处于探索阶段,需要更多的研究才能使生物视觉理论得到进一步发展和完善。