模拟飞虫复眼视觉的小目标运动检测与跟踪系统研究

摘要

如何准确可靠地辨别嵌入在杂乱移动背景中暗色小物体(小目标)的运动,对于计算机视觉研究领域来说是一个巨大的挑战。自然界中,苍蝇、蜻蜓等一类飞行昆虫在快速飞行过程中准确追踪目标,完成捕食、求偶等却是一种自然特性,受飞虫复眼高适应性和高可靠性地辨别小目标运动的功能优势的启发,本文基于诸如视叶神经纤维网中ON和OFF信号通道、小叶中一类特定小目标运动检测器(STMD)神经元LC11对运动做出精细地选择性响应等昆虫生理学研究的新发现,通过模拟复眼运动视觉信号通路及处理机制,提出一种杂乱移动背景下暗色小目标运动检测与跟踪系统(简称SDC-STMD系统)和相应的算法,实现对杂乱移动背景中小目标运动的解码。多组实验测试表明,所提出的SDC-STMD系统和算法不仅符合当前的昆虫生理学发现,表现了对小目标的运动响应偏好,而且对于在杂乱移动背景下暗色小目标运动检测和跟踪也表现了较高的鲁棒性。