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青蛙视觉行为的研究与计算机模拟属于机器视觉的范畴,而机器视觉又称为计算机视觉。计算机视觉是计算机科学和人工智能的一个重要分支。目前计算机视觉的主流是重建流派,其主要方法就是数学建模,并重建外部事物。然而随着研究的深入,依靠复杂数学算法的计算机视觉,在结果上去无法取得突破性进展。于是各方的争论也随之而起,而且许多人认为计算机视觉不需要重建。本课题就是试图从基础理论研究入手,从简单视觉入手,通过对青蛙这类低等动物的视觉行为的研究,从繁琐的数学计算中解脱出来,走出计算机视觉领域目前所面临的死胡同。 本文首先简单介绍了国内外在青蛙视觉领域研究的概况,并给出了几个在工程方面比较有代表性的例子。这些例子大多都是比较成功的工程上的应用,在一定程度上都使用了神经网络的知识。 本文在收集了有关青蛙视觉大量宝贵资料后,首先分析了青蛙等两栖类动物的视觉特点,其中包括蛙眼的结构,以及在视觉处理初期担任重要角色的视网膜神经元细胞的反应特性。并简单介绍了青蛙等两栖类动物在视觉通道上的神经组织结构以及视觉信息在脑中的对应区域。 本文在前人研究的基础上从神经行为学的角度对青蛙的三个具体视觉行为进行了细致的分析和总结。对两栖类的捕食、逃避、避障的特性作了较为详细的论述:包括猎物与威胁物的识别以及避障过程中对障碍物的识别。 文中对青蛙视觉行为起重要作用的大脑的对应功能区域做了详细阐述,由于视顶盖与丘脑前顶盖之间拥有相互抑制的制约机制,即捕食与逃避间互抑制。其在视觉信息通道上的这种特殊的控制原理也许能为控制领域提供新的思路。 文中通过对青蛙视觉行为数据的细致整理和总结,根据丘脑-前顶盖(TP)~1、顶盖~2和端脑区域里神经元集团之间的相互作用机制并结合具体的视觉行为,做了详细的系统分析,并在此基础上,使用计算机3D技术对青蛙视觉行为进行了仿真,这种直观的视觉行为模型能够为我们进一步研究视觉的形成和特点提供良好的依据和借鉴。