本文關(guān)鍵詞：基于生物特性的視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層建模與并行化仿真

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【摘要】：視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層主要負(fù)責(zé)為人眼視覺系統(tǒng)獲取外界信息、對(duì)視覺信息進(jìn)行第一次預(yù)處理,把處理后的視覺信息傳輸給視網(wǎng)膜內(nèi)網(wǎng)膜層,最終傳輸?shù)酱竽X進(jìn)行識(shí)別。視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層由三層不同種類的細(xì)胞構(gòu)成,分別為：光感細(xì)胞層、水平細(xì)胞層、雙極細(xì)胞層。本文研究的重點(diǎn)是在充分考慮視網(wǎng)膜的生理學(xué)數(shù)據(jù)以及生理學(xué)特性的情況下,建立起了生理學(xué)意義的視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層模型并對(duì)模型進(jìn)行并行化仿真。 本文首先依據(jù)生理學(xué)數(shù)據(jù),建立了視網(wǎng)膜層外網(wǎng)膜層各層細(xì)胞的數(shù)學(xué)模型,比較逼真地建立了視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層的模型。視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層各層細(xì)胞的模型包括：視錐細(xì)胞連續(xù)分布模型、視錐細(xì)胞的光適應(yīng)性模型、視錐細(xì)胞的空間濾波模型、水平細(xì)胞的空間濾波模型、雙極細(xì)胞感受野模型。視錐細(xì)胞連續(xù)分布模型依據(jù)在中央?yún)^(qū)視錐細(xì)胞的密度非常高,隨著視網(wǎng)膜的離心度的增加視錐細(xì)胞的密度快速的減少的特性而建立。視錐細(xì)胞的光適應(yīng)性模型由視錐細(xì)胞的明適應(yīng)性、暗適應(yīng)性和穩(wěn)態(tài)適應(yīng)性相結(jié)合而形成。水平細(xì)胞的空間濾波模型依據(jù)H1、H2、H3型水平細(xì)胞選擇性地接收R、G、B型視錐細(xì)胞以及這三種視錐細(xì)胞空間高斯濾波權(quán)重的不同而建立。依據(jù)雙極細(xì)胞的種類建立了侏儒雙極細(xì)胞和彌散雙極細(xì)胞的模型,并考慮了雙極細(xì)胞的感受野隨著離心率的增大而逐漸增大的特性,建立了雙極細(xì)胞的空間濾波模型。 本文接著依據(jù)建立起的視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層的模型,設(shè)計(jì)了視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層并行化仿真軟件系統(tǒng)。根據(jù)仿真系統(tǒng)的要求,本文選擇Baumer公司的EXG50C型彩色相機(jī)獲取外界信息和NVIDIA公司的GEFORCE310M顯卡作為視覺信息的處理芯片。為了克服仿真中龐大細(xì)胞數(shù)量帶來巨大計(jì)算量的問題,本文利用統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu)(CUDA)并行算法在英偉達(dá)顯卡中實(shí)現(xiàn)了視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層的視覺信息的并行處理,實(shí)驗(yàn)證明其很好地滿足了實(shí)時(shí)性的要求。 雖然本文的仿真系統(tǒng)不能直接應(yīng)用于臨床醫(yī)療,但本文模型的建立可以驗(yàn)證生理學(xué)上的一些假設(shè),同時(shí)對(duì)于視網(wǎng)膜假體的完善以及仿生人眼系統(tǒng)的建立也具有指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：視網(wǎng)膜 并行化仿真 建模 視錐細(xì)胞 水平細(xì)胞 雙極細(xì)胞
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R774.1;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文工作和研究目的13-14
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)14-15
• 第2章 視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層結(jié)構(gòu)及并行化計(jì)算15-22
• 2.1 光感細(xì)胞15-17
• 2.2 水平細(xì)胞17
• 2.3 雙極細(xì)胞17-19
• 2.4 并行化仿真介紹19-21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第3章 基于生理學(xué)特性的視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層的建模22-40
• 3.1 視錐細(xì)胞層建模22-32
• 3.1.1 基于生理學(xué)數(shù)據(jù)視錐細(xì)胞分布函數(shù)的確定22-24
• 3.1.2 視錐細(xì)胞的光適應(yīng)性建模24-28
• 3.1.3 基于視錐細(xì)胞空間分布函數(shù)的輸出28-32
• 3.2 水平細(xì)胞層建模32-34
• 3.2.1 水平細(xì)胞輸出32-34
• 3.2.2 水平細(xì)胞的返回抑制34
• 3.3 雙極細(xì)胞層建模34-38
• 3.3.1 侏儒雙極細(xì)胞的建模35-36
• 3.3.2 彌散雙極細(xì)胞的建模36-38
• 3.4 視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層的輸出38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 基于CUDA的視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層仿真40-59
• 4.1 仿真平臺(tái)的軟、硬件40-42
• 4.2 視錐細(xì)胞的仿真及結(jié)論42-51
• 4.2.1 視錐細(xì)胞分布仿真42-44
• 4.2.2 視錐細(xì)胞穩(wěn)態(tài)反應(yīng)仿真44-46
• 4.2.3 視錐細(xì)胞明、暗適應(yīng)性仿真46-49
• 4.2.4 視錐細(xì)胞的輸出仿真49-51
• 4.3 水平細(xì)胞的仿真及結(jié)論51-53
• 4.4 雙極細(xì)胞的仿真及結(jié)論53-55
• 4.4.1 侏儒雙極細(xì)胞仿真53-54
• 4.4.2 彌散雙極細(xì)胞仿真54-55
• 4.5 視網(wǎng)膜外網(wǎng)膜層輸出55-57
• 4.6 CUDA仿真時(shí)間優(yōu)勢57
• 4.7 本章小結(jié)57-59
• 第5章 模型生理學(xué)驗(yàn)證與分析59-64
• 5.1 人眼動(dòng)態(tài)感應(yīng)特性59-60
• 5.2 簡單的彩色還原60-61
• 5.3 同心圓拮抗性及細(xì)胞的連接特性驗(yàn)證61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-64
• 第6章 總結(jié)與展望64-66
• 6.1 論文結(jié)論64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄70-71
• 致謝71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：892384