一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬方法及系統(tǒng)，其中，該方法包括：構(gòu)建視覺感受器模型，并根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣；利用所述視覺感受器模型對讀取到的圖像進(jìn)行處理，獲得該圖像的特征值矩陣；將所述信息干擾矩陣與該圖像的特征值矩陣進(jìn)行處理，獲得經(jīng)干擾的特征值矩陣；利用所述經(jīng)干擾的特征值矩陣進(jìn)行圖像的重構(gòu)，從而空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬。本發(fā)明公開的方法及系統(tǒng)，可用于準(zhǔn)確地模擬空間錯(cuò)位損傷患者的視知覺狀況。
【專利說明】一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及仿真模擬【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]空間錯(cuò)位(distort1n)損傷是視覺疾病中，特別是弱視疾病常見的一種視覺損傷形式。具體表現(xiàn)為患者感知到的圖像在空間上扭曲、變形，線條彎曲，甚至圖像的空間信息出現(xiàn)錯(cuò)位。這一損傷嚴(yán)重影響了患者的日常生活，但長時(shí)間得不到應(yīng)有的重視。在臨床醫(yī)生及人民大眾，對視覺損傷的認(rèn)知依然停留在簡單的“視物模糊”等水平。
[0003]目前，對空間錯(cuò)位損傷的模擬主要基于人類的多空間頻率通道感知模型:在人類的初級視皮層中有特定的神經(jīng)元專職處理不同感受野、空間頻率、最優(yōu)方位、相位的圖像信息，并將處理后的信息發(fā)送到更高級的視覺皮層，進(jìn)而形成視覺認(rèn)知。但在有空間錯(cuò)位損傷的病人中，初級視皮層的神經(jīng)元接受了錯(cuò)誤的感受野或空間頻率等信息，進(jìn)而整合了錯(cuò)誤的信息到高級視皮層，使得最后視覺認(rèn)知的圖像出現(xiàn)扭曲、變型。
[0004]這種錯(cuò)位的信息一直被認(rèn)為是人類知覺的內(nèi)部干擾。在正常人的感知回路中，雖也有同類內(nèi)部干擾的存在，但由于神經(jīng)元感受野相互重疊，信息有冗余，以及大腦內(nèi)部有干擾排除機(jī)制存在，使得正常人的知覺內(nèi)部干擾對視覺認(rèn)知影響不大。但在視覺損傷的患者的大腦中，知覺內(nèi)部干擾已經(jīng)大到大腦的正常機(jī)制難以抑制的程度，進(jìn)而對視覺認(rèn)知產(chǎn)生了巨大的干擾。
[0005]并且，這一內(nèi)部干擾在空間、時(shí)間以及神經(jīng)元間都呈現(xiàn)出一定的相關(guān)性。內(nèi)部干擾的出現(xiàn)是損傷相關(guān)的，一般來說，在空間錯(cuò)位損傷中患者雙眼重合區(qū)域的內(nèi)部干擾更高。同一神經(jīng)元的內(nèi)部干擾大小在一定時(shí)間范圍內(nèi)是有時(shí)間相關(guān)性對的。并且特性一如感受野、空間頻率、最優(yōu)方位、相位等——相似的神經(jīng)元間更易發(fā)生信息錯(cuò)位。
[0006]在工作中，基于以上模型如何正確地選擇視皮層處理模型、內(nèi)部干擾及特性模型來構(gòu)建仿真模型，以準(zhǔn)確地模擬空間錯(cuò)位損傷的情況一直是困擾該領(lǐng)域研究者的關(guān)鍵性問題?，F(xiàn)有展現(xiàn)損傷方式僅能夠?qū)唵蔚膸缀螆D形如光柵、Gabor斑加以處理展現(xiàn)，但所示圖形過于簡單、枯燥，并且脫離生活實(shí)際，不夠直觀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬方法及系統(tǒng)，用于準(zhǔn)確地模擬空間錯(cuò)位損傷患者的視知覺狀況。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬方法，該方法包括:
[0010]構(gòu)建視覺感受器模型，并根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣；
[0011]利用所述視覺感受器模型對讀取到的圖像進(jìn)行處理，獲得該圖像的特征值矩陣；
[0012]將所述信息干擾矩陣與該圖像的特征值矩陣進(jìn)行處理，獲得經(jīng)干擾的特征值矩陣；
[0013]利用所述經(jīng)干擾的特征值矩陣進(jìn)行圖像的重構(gòu)，從而空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬。
[0014]一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0015]信息干擾矩陣構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建視覺感受器模型，并根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣；
[0016]特征值矩陣獲取模塊，用于利用所述視覺感受器模型對讀取到的圖像進(jìn)行處理，獲得該圖像的特征值矩陣；
[0017]干擾特征值矩陣獲取模塊，用于將所述信息干擾矩陣與該圖像的特征值矩陣進(jìn)行處理，獲得經(jīng)干擾的特征值矩陣；
[0018]圖像重構(gòu)模塊，用于利用所述經(jīng)干擾的特征值矩陣進(jìn)行圖像的重構(gòu)，從而空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬。
[0019]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過采用貼近人類感知方式的圖像處理模型，來模擬人類知覺干擾狀況，該方法一改傳統(tǒng)方法只能對簡單幾何圖形進(jìn)行處理、模擬的情況，能夠高效地對自然圖像加以處理，并加以呈現(xiàn)，具有損傷模擬應(yīng)用場景廣，模擬還原度高等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過多次實(shí)踐證明，本發(fā)明的輸出圖像直觀，能夠高效的還原知覺損傷情況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬方法的流程圖；
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]目前，受制于根深蒂固的舊有觀念，臨床醫(yī)生及人民大眾難以感同身受的體會(huì)空間錯(cuò)位損傷的危害，對空間錯(cuò)位損傷的關(guān)注僅局限在專業(yè)研究人員中。本發(fā)明實(shí)施例提供一種展現(xiàn)空間錯(cuò)位損傷的技術(shù)，能夠生動(dòng)、直觀的描述空間錯(cuò)位損傷現(xiàn)象、機(jī)制，以提聞臨床醫(yī)生及人民大眾的認(rèn)知水平，引起其足夠重視。
[0025]實(shí)施例一
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬方法的流程圖。如圖1所示，該方法主要包括如下步驟:
[0027]步驟11、構(gòu)建視覺感受器模型，并根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例中，所述視覺感受器模型主要包括:空間采樣感受器、伽柏(Gabor)感受器?？臻g采樣感受器原理與Vl區(qū)神經(jīng)元信息處理原理相似，對其感受野內(nèi)圖像加以收集、保存、并傳輸至下一級；伽柏(Gabor)感受器以伽柏函數(shù)為基礎(chǔ)，屬于加窗傅立葉變換，Gabor函數(shù)可以在頻域不同尺度、不同方向上提取圖像相關(guān)的特征。
[0029]所述視覺感受器模型的基本信息主要包括:感受器的感受野、最優(yōu)頻率及相位等。
[0030]所述視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)主要包括:空間上干擾強(qiáng)度分布、干擾的時(shí)間相關(guān)性，以及感受器特性的相關(guān)性矩陣等?？臻g上干擾強(qiáng)度分布一般為圖像中央?yún)^(qū)小，越向周邊區(qū)強(qiáng)度越大；有著相似特性(如感受野、最優(yōu)頻率、相位等)的感受器之間干擾的相關(guān)性較高，暨有相似特性的感受器間的干擾強(qiáng)度相似。
[0031]具體來說，是根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息及對各種特性的相關(guān)性矩陣，生成對應(yīng)的信息相關(guān)性矩陣；同時(shí)，綜合雙眼視覺區(qū)、空間上干擾強(qiáng)度分布及干擾的時(shí)間相關(guān)性信息，生成對應(yīng)的干擾強(qiáng)度矩陣；最后，將所述信息相關(guān)性矩陣與所述干擾強(qiáng)度矩陣相乘，獲得信息干擾矩陣。
[0032]步驟12、利用所述視覺感受器模型對讀取到的圖像進(jìn)行處理，獲得該圖像的特征值矩陣。
[0033]步驟13、將所述信息干擾矩陣與該圖像的特征值矩陣進(jìn)行處理，獲得經(jīng)干擾的特征值矩陣。
[0034]步驟14、利用所述經(jīng)干擾的特征值矩陣進(jìn)行圖像的重構(gòu)，從而空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬。
[0035]重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至模擬結(jié)束。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例通過采用貼近人類感知方式的圖像處理模型，來模擬人類知覺干擾狀況，該方法一改傳統(tǒng)方法只能對簡單幾何圖形進(jìn)行處理、模擬的情況，能夠高效地對自然圖像加以處理，并加以呈現(xiàn)，具有損傷模擬應(yīng)用場景廣，模擬還原度高等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過多次實(shí)踐證明，本發(fā)明的輸出圖像直觀，能夠高效的還原知覺損傷情況。
[0037]實(shí)施例二
[0038]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬系統(tǒng)的示意圖。如圖2所示,該系統(tǒng)主要包括:
[0039]信息干擾矩陣構(gòu)建模塊21，用于構(gòu)建視覺感受器模型，并根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣；
[0040]特征值矩陣獲取模塊22，用于利用所述視覺感受器模型對讀取到的圖像進(jìn)行處理，獲得該圖像的特征值矩陣；
[0041]干擾特征值矩陣獲取模塊23，用于將所述信息干擾矩陣與該圖像的特征值矩陣進(jìn)行處理，獲得經(jīng)干擾的特征值矩陣；
[0042]圖像重構(gòu)模塊24，用于利用所述經(jīng)干擾的特征值矩陣進(jìn)行圖像的重構(gòu)，從而空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬。
[0043]進(jìn)一步的，所述視覺感受器模型包括:空間采樣感受器、Gabor感受器。
[0044]進(jìn)一步的，所述視覺感受器模型的基本信息包括:感受器的感受野、最優(yōu)頻率及相位。
[0045]進(jìn)一步的，所述視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)包括:空間上干擾強(qiáng)度分布、干擾的時(shí)間相關(guān)性，以及對各種特性的相關(guān)性矩陣。
[0046]進(jìn)一步的，所述根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣包括:
[0047]根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息及對各種特性的相關(guān)性矩陣，生成對應(yīng)的信息相關(guān)性矩陣；
[0048]綜合雙眼視覺區(qū)、空間上干擾強(qiáng)度分布及干擾的時(shí)間相關(guān)性信息，生成對應(yīng)的干擾強(qiáng)度矩陣；
[0049]將所述信息相關(guān)性矩陣與所述干擾強(qiáng)度矩陣相乘，獲得信息干擾矩陣。
[0050]需要說明的是，上述系統(tǒng)中包含的各個(gè)功能模塊所實(shí)現(xiàn)的功能的具體實(shí)現(xiàn)方式在前面的各個(gè)實(shí)施例中已經(jīng)有詳細(xì)描述，故在這里不再贅述。
[0051]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功倉泛。
[0052]通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到上述實(shí)施例可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實(shí)現(xiàn)?；谶@樣的理解，上述實(shí)施例的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個(gè)非易失性存儲介質(zhì)(可以是⑶-R0M，U盤，移動(dòng)硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述的方法。
[0053]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬方法，其特征在于，該方法包括: 構(gòu)建視覺感受器模型，并根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣； 利用所述視覺感受器模型對讀取到的圖像進(jìn)行處理，獲得該圖像的特征值矩陣； 將所述信息干擾矩陣與該圖像的特征值矩陣進(jìn)行處理，獲得經(jīng)干擾的特征值矩陣； 利用所述經(jīng)干擾的特征值矩陣進(jìn)行圖像的重構(gòu)，從而空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述視覺感受器模型包括:空間采樣感受器、Gabor感受器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述視覺感受器模型的基本信息包括:感受器的感受野、最優(yōu)頻率及相位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)包括:空間上干擾強(qiáng)度分布、干擾的時(shí)間相關(guān)性，以及對各種特性的相關(guān)性矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣包括: 根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息及對各種特性的相關(guān)性矩陣，生成對應(yīng)的信息相關(guān)性矩陣； 綜合雙眼視覺區(qū)、空間上干擾強(qiáng)度分布及干擾的時(shí)間相關(guān)性信息，生成對應(yīng)的干擾強(qiáng)度矩陣； 將所述信息相關(guān)性矩陣與所述干擾強(qiáng)度矩陣相乘，獲得信息干擾矩陣。
6.一種空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 信息干擾矩陣構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建視覺感受器模型，并根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣； 特征值矩陣獲取模塊，用于利用所述視覺感受器模型對讀取到的圖像進(jìn)行處理，獲得該圖像的特征值矩陣； 干擾特征值矩陣獲取模塊，用于將所述信息干擾矩陣與該圖像的特征值矩陣進(jìn)行處理，獲得經(jīng)干擾的特征值矩陣； 圖像重構(gòu)模塊，用于利用所述經(jīng)干擾的特征值矩陣進(jìn)行圖像的重構(gòu)，從而空間錯(cuò)位視覺損傷的模擬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺感受器模型包括:空間采樣感受器、Gabor感受器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺感受器模型的基本信息包括:感受器的感受野、最優(yōu)頻率及相位。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)包括:空間上干擾強(qiáng)度分布、干擾的時(shí)間相關(guān)性，以及對各種特性的相關(guān)性矩陣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息、該視覺感受器模型對應(yīng)的干擾參數(shù)，以及雙眼視覺區(qū)信息來構(gòu)建信息干擾矩陣包括: 根據(jù)該視覺感受器模型的基本信息及對各種特性的相關(guān)性矩陣，生成對應(yīng)的信息相關(guān)性矩陣； 綜合雙眼視覺區(qū)、空間上干擾強(qiáng)度分布及干擾的時(shí)間相關(guān)性信息，生成對應(yīng)的干擾強(qiáng)度矩陣；將所述信息相關(guān)性矩陣與所述干擾強(qiáng)度矩陣相乘，獲得信息干擾矩陣。
【文檔編號】G06T7/00GK104182980SQ201410418326
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】周逸峰, 王瀟瀟 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)