注意力模型的当前发展水平
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《融合因果注意力Transformer模型的股价预测研究》篇一一、引言随着金融市场的日益复杂化,股价预测成为了投资者和金融机构关注的焦点。
传统的股价预测方法多基于统计模型或机器学习方法,然而,这些方法在处理时间序列数据时往往难以捕捉到长期依赖关系和未来信息。
近年来,深度学习技术的发展为股价预测提供了新的思路。
其中,Transformer模型因其强大的自注意力机制在自然语言处理等领域取得了显著成果。
本文旨在研究融合因果注意力的Transformer模型在股价预测中的应用,以期提高预测的准确性和实时性。
二、相关研究背景Transformer模型由Google于2017年提出,其自注意力机制能够有效地捕捉序列中的依赖关系。
然而,在股价预测中,我们不仅需要关注当前时刻的上下文信息,还需要考虑时间序列的因果关系。
因此,融合因果注意力的Transformer模型成为了研究的热点。
该模型在Transformer的基础上引入了因果注意力机制,使模型能够更好地处理具有时间顺序性的数据,如股价等金融时间序列数据。
三、模型与方法(一)融合因果注意力Transformer模型构建本文所提出的融合因果注意力Transformer模型包括两个主要部分:自注意力机制和因果注意力机制。
自注意力机制用于捕捉序列中的依赖关系,而因果注意力机制则用于确保模型在处理时间序列数据时能够遵循因果关系。
(二)数据预处理与特征提取在进行模型训练之前,需要对股价数据进行预处理和特征提取。
首先,对原始股价数据进行清洗和归一化处理,然后提取出时间序列特征、技术指标等。
这些特征将被输入到模型中进行训练。
(三)模型训练与优化采用深度学习框架(如TensorFlow或PyTorch)实现模型的训练和优化。
通过设置合适的损失函数和优化器,使模型能够自动学习到股价数据中的因果关系和依赖关系。
同时,采用早停法等策略防止过拟合,提高模型的泛化能力。
四、实验与结果分析(一)实验设置为了验证模型的性能,我们选择了多个股票进行实验。
儿童注意力训练国内外研究现状综述
儿童注意力训练是指通过一系列的认知任务、游戏或训练活动来提高儿童的注意力水平和注意力控制能力。
在国内外,许多研究已经对儿童注意力训练进行了探究和实践。
下面是对国内外儿童注意力训练研究现状的综述:
国内研究:在国内,儿童注意力训练的研究主要集中在教育领域。
研究者通过开展注意力训练项目,观察儿童在任务完成中的注意力表现,并通过认知测试评估训练的有效性。
研究结果表明,儿童注意力训练可以显著提高注意力水平,同时对其认知能力和学业成绩也有积极影响。
此外,一些研究还在注意力训练中引入了虚拟现实技术,以增加训练的趣味性和效果。
国外研究:在国外,儿童注意力训练的研究更为深入和广泛。
研究者通过实验室、学校或家庭环境中的长期或短期训练项目,对儿童的注意力进行干预。
这些研究使用的训练手段包括认知训练游戏、专注力训练、工作记忆训练等。
研究发现,儿童经过训练后,其注意力水平得到了提高,并且能够更好地控制和调节自己的注意力。
此外,一些研究还探讨了注意力训练对儿童学业成绩和行为问题的影响,并证实了训练的正面效果。
综上所述,儿童注意力训练在国内外都得到了广泛的研究关注。
通过各种不同形式的训练手段,儿童的注意力水平得到了显著提高,对于促进儿童认知能力的发展和提升学业成绩具有积极作用。
但是,值得注意的是,注意力训练的效果和持久性还存在一定的争议,需要进一步的研究来验证和完善。
同时,对于
不同年龄段和特殊群体的儿童,注意力训练的内容和方法也需要个性化定制,以更好地满足他们的需求和特点。
关于注意国内外研究现状及发展趋向研究刘建义( 上海体育学院上海 200438 )1有关心理学角度注意力的研究注意是什么?这是心理学家长期以来不愿回答却又难以回避的一个问题。
虽然令人遗憾的是,时至今日在注意的界定问题上心理学界仍未达成共识,但这并未影响人们从理论和实践两个层面对注意展开广泛而深入的研究。
早在1890年,著名心理学家詹姆斯就说过,注意是心理学的中心课题,在现代认知心理学中,它也是信息加工理论框架的中心概念。
认知心理学目前主要强调注意的选择性维量,将注意看作一种内部机制,借以实现对刺激选择的控制并调节行为(Kahneman, 1973),也即舍弃了一部分信息,以便有效地加工重要的信息。
从这个角度出发,认知心理学主要着重研究注意的作用过程,提出了一些注意的模型,企图从理论上来研究注意机制。
最初,注意的选择性通常被概念化为一个促进的过程,即在信息加工系统中,对于专注信息的加工被选择性地加强了。
【1】伴随 1950s 认知心理学的崛起,专业研究人员对注意的研究兴趣迅速提升,此时刚刚起步的运动心理学亦开始关注运动员的注意特征,并持续至今:关注适宜刺激被认为是区分运动专家与新手最重要的认知特点之一(Landers, Salazar, Petruzzello, Kubitz, Gannon, & Han, 1994);对运动情境中适宜刺激的选择性注意能力至关重要&&选择性注意也许是成功运动员最重要的一项心理特点了(Cox,1996);&&对运动技能的学习和执行而言,人们很难想象还有什么比专心致志于当前的任务更为重要的了(Abernethy,1998)。
虽然这些陈述尚无法概括注意在运动领域作用的全部,但足可见运动注意研究价值之一斑。
检索国外相关资料不难发现,迄今运动心理学领域针对注意已开展过一定数量的研究工作,涉及的选题相对广泛,采用的研究范式亦很多样。
《乔纳森·克拉里“注意力技术”思想研究》篇一一、引言乔纳森·克拉里,一位在心理学与认知科学领域有着杰出贡献的学者,他的“注意力技术”思想为我们理解人类注意力机制和其应用提供了全新的视角。
注意力作为人类认知的核心组成部分,对人的学习、工作和生活有着深远的影响。
本文旨在深入探讨乔纳森·克拉里的“注意力技术”思想,分析其理论内涵、研究方法及其在实践中的应用。
二、乔纳森·克拉里的“注意力技术”理论内涵乔纳森·克拉里的“注意力技术”思想,主要围绕人类注意力的本质、特性和作用展开。
他认为,注意力是人类认知的核心,是信息处理和决策制定的基础。
克拉里的理论强调了注意力的选择性、集中性和转移性,以及其在信息加工中的重要作用。
此外,他还提出了注意力资源的有限性,即人的注意力资源是有限的,需要合理分配和利用。
三、研究方法乔纳森·克拉里在研究注意力时,采用了多种方法。
首先,他运用了神经科学的技术,如脑电图、功能性磁共振成像等,来研究注意力的生理机制。
其次,他还采用了心理学的实验方法,通过设计各种实验来研究注意力的心理过程。
此外,他还运用了统计分析和计算机模拟等方法,来深入探讨注意力的特性和作用。
四、实践应用乔纳森·克拉里的“注意力技术”思想在实践中有广泛的应用。
首先,在教育领域,注意力技术的研究有助于我们更好地理解学生的学习过程,提高教学效果。
例如,通过分析学生的注意力分配和转移情况,教师可以更好地调整教学策略,提高学生的学习效率。
其次,在广告和营销领域,注意力技术的研究有助于企业更好地了解消费者的注意力分配和转移规律,从而制定更有效的广告策略。
此外,在人机交互、自动驾驶等领域,注意力技术也有着广泛的应用。
五、讨论与展望乔纳森·克拉里的“注意力技术”思想为我们理解人类注意力机制提供了全新的视角,但在实际应用中仍面临一些挑战。
首先,如何准确测量和评估人的注意力水平是一个亟待解决的问题。
题目:注意力模型的当前发展水平作者:Ali Borji, and Laurent Itti摘要:视觉注意力的建模,特别是刺激驱动的,基于显著性的注意力,在过去25年内已经是一个非常活跃的研究领域。
现在有很多不同的模型,除了给其他领域带来理论贡献以外,这些模型已经在计算机视觉,移动机器人,和认知系统展示出成功的应用。
这里我们从计算角度综述应用在这些模型的基本概念。
我们提出了对大概65个模型的分类,提供了一个方法、性能和缺点的关键的比较。
特别是,提出了从行为研究和计算研究得出的13个标准,来量化笔记注意力模型。
并且,我们解决了一些具有挑战的模型问题,包括计算模型的生理解释,与眼动数据库的关系,自上而下和自下而上的分离,以及构建有意义的性能指标。
最后,我们突出注意力模型的今后研究方向,为未来提出见解。
1,介绍每秒钟有大量的视觉信息进入人们的眼睛[1][2]。
如果没有一个智慧的机制来滤除视觉数的中的错误的数据,实时处理这些数据将是一个非常恐怖的事情。
高层次的认知和复杂处理,比如物体认知或者场景理解,都依赖这些经过这种方式【注:一个智慧的机制来滤除视觉数的中的错误的数据】转换过的易处理的数据。
本文将讨论的这个机制就是视觉注意力,他的核心在于选择机制的思想以及相关的概念。
对人类来说,注意力通过已经进化为高分辨率的中央凹的视网膜【注:中央凹(central fovea):是眼球后极视网膜上一个浅黄色的区域,称为黄斑。
其中央有一椭圆形小凹,称为中央凹】和一个底分辨率的周围区域实现的。
尽管视觉注意力将这些解剖学组织指向场景中的重要部分来采集更具体的信息,(视觉注意力模型的)主要问题是基于这个指向的计算机制。
近年来,科学研究的很多方面已经旨在回答这个问题。
心理学家研究了视觉注意力的相关行为,比如变化盲点[3][4]【注:变化盲点Change blindness 是一个心理学现象,当刺激发生变化时,人们往往无法注意到】,无注意力盲点[5]【注:无注意力盲点inattentional blindness是我们无法注意到一些显而易见的激励】和注意瞬脱[6]【注:注意瞬脱attenional blink是指在一个连续的注视过程中,我们会短时间内无法注意到一些显著的物体或者其他东西】。
基于小波变换的视觉注意力模型研究随着人工智能技术的飞速发展,视觉注意力模型的研究也越来越受到关注。
视觉注意力模型是指人类通过视觉系统对外部环境进行选择性注意和处理的过程。
在计算机视觉领域,视觉注意力模型被广泛应用于视觉对象检测、图像识别、视频处理等方面。
目前,基于小波变换的视觉注意力模型已经成为当前比较热门的研究领域。
小波变换是指用小波基函数对信号进行变换的一种数学方法。
利用小波变换可以将信号分解成不同频率和不同时间的小波系数,从而实现对信号的特征提取和分析。
在视觉注意力模型的研究中,小波变换可用于提取图像的多重分辨率和多重方向信息。
例如,可以利用小波变换将原始图像分解成多个子带,并对每个子带进行处理和分析。
通过对不同子带的分析,可以获得不同频率和方向的图像特征,实现更加细粒度和准确的图像识别和检测。
除此之外,基于小波变换的视觉注意力模型还可以结合其他深度学习方法进行优化和提升。
例如,可以利用深度卷积神经网络对小波子带进行特征提取和分析。
通过将小波子带和深度卷积神经网络进行有机结合,可以实现更加准确和高效的图像识别和物体检测。
在实际应用中,基于小波变换的视觉注意力模型已经被广泛应用于图像识别、物体检测、行为识别、人脸识别等领域。
例如,在物体检测方面,研究人员利用小波变换对图像进行多重分辨率和多重方向的分解,从而实现对物体不同角度和不同大小的检测。
在人脸识别方面,研究人员利用小波变换对图像进行多重分辨率和多重方向的分解,并结合深度学习方法进行人脸特征的提取和分析。
通过对多个子带的处理和分析,可以实现更加准确和高效的人脸识别。
总之,基于小波变换的视觉注意力模型是目前计算机视觉领域比较热门的研究领域之一。
通过利用小波变换进行多重分辨率和多重方向的分解,可以实现对图像特征的提取和分析,从而实现更加细粒度和准确的图像识别和检测。
在未来,基于小波变换的视觉注意力模型有望在人工智能和计算机视觉领域发挥更加重要的作用。
视觉注意力模型在图像识别中的应用随着计算机技术的不断发展,图像识别技术也越来越成熟。
然而,在实际应用中,图像识别仍然存在一些问题,其中之一就是识别准确率不高。
为了解决这个问题,研究人员将注意力机制引入图像识别中,并提出了视觉注意力模型。
视觉注意力模型是一种人工智能模型,它基于人类视觉系统的处理方式,通过控制注意力来辅助图像识别。
在图像识别中,我们需要将注意力集中在其中重要的部分,而抑制无关的部分。
这个过程相当于给计算机赋予了"视觉焦点",使其能够更加准确地识别图像。
视觉注意力模型的应用视觉注意力模型已经广泛应用于图像识别领域的许多任务,例如目标检测、物体跟踪、图像分类等。
以下是视觉注意力模型在这些任务中的应用。
目标检测在目标检测中,我们需要从一幅图像中找到一个或多个目标物体。
视觉注意力模型可以帮助我们更准确地定位目标物体,并避免误检测。
例如,在检测汽车时,我们可以将注意力集中在汽车的独特特征上,如车头、车尾和车牌等区域。
通过这种方式,我们可以更准确地检测到汽车,并且避免将其他物体误识别为汽车。
物体跟踪在物体跟踪中,我们需要在视频中跟踪一个物体的位置和姿态。
这个任务涉及到多帧图像的处理,并且存在长时间的目标遮挡、运动模糊和光照变化等情况。
视觉注意力模型可以帮助我们关注目标物体的关键部位,并能够更好地适应上述情况。
例如,在跟踪一个人的脸部时,视觉注意力模型可以自动识别出人脸的一些关键点,如眼睛、嘴巴等位置,并将注意力集中在这些关键点上进行跟踪。
这种方法比传统的跟踪算法更准确。
图像分类在图像分类中,我们需要根据图像的特征将其划分到不同的类别中。
视觉注意力模型可以帮助我们提高图像分类的准确性。
例如,在分类一张包含动物和植物的图像时,我们可以将注意力集中在动物的特征上,比如眼睛、嘴巴、肢体等部位。
这样可以使识别器更加准确地判断出图像中是否包含动物,从而提高分类的准确率。
视觉注意力模型的优点视觉注意力模型在图像识别中的应用具有以下优点:1. 更精准的定位目标物体。
儿童注意力训练国内外研究现状综述国内外都有对儿童注意力训练的研究,通过对以前儿童的情况总结,以及大量的研究测试,得出儿童的许多问题都与注意力有关,很多问题都是因为儿童的注意力不能集中引起的,也因此,国内外都有很多进行儿童注意力训练的机构和个人,同时也有了很多这方面的书籍和应用。
32579 注意力有着明显的年龄差异,却并不存在明显的性别差异。
除8岁至9岁之间儿童的注意力没有显著差异外,8岁和10岁至15岁儿童的注意力水平存在显著差异。
除8岁到9岁的学生注意力的发展没有显著变化,其余7岁、8岁、9岁、10岁至15岁,他们的注意力发展都有显著的改善。
相对于11岁儿童的注意力来说,14岁至15岁儿童的注意力具有明显的提升。
12岁、13岁、14岁学生的注意力至15岁有明显的改善。
对注意力发展图分析可以得出,随着年龄的递增,注意力呈现持续改善趋势,且7岁至11岁学生的注意力改善迅速,发展速率几乎达到直线水平。
11岁至15岁学生的注意力发展速率趋于缓和。
论文网儿童注意力和学习成绩的关系是与学科有关的,与其语文学绩的相关性在10岁、11岁、12岁时有明显关系,与数学成绩在10岁、11岁、12岁、15岁时凸显相关性,与英语成绩在11岁、12岁表现出来。
儿童注意力和学习成绩总分的相关关系在 9 岁、10 岁、11 岁、12 岁、13 岁达到最高。
其中,语文、数学、英语三个科目中,注意力与数学成绩相关的年龄段数目最多,与语文、英语相关的年龄段数目相同。
而注意力与儿童学绩总分相关的年龄段数目最多。
注意力有着明显的年龄差异,却并不存在明显的性别差异。
随着年龄的递增,注意力一直呈现发展趋势,7岁至11岁发展迅速、11岁至15岁发展缓慢。
因注意力属于智力五大因素之一,与儿童其它心智能力及生理发展有关,所以发展曲线与智力发展曲线相符是非常合理的。
智力的绝对水平在儿童的成长过程中随年龄的增长而增长,且其增长速度是“前快后慢”,到一定年龄则停止增长。
attention发展历程Attention发展历程引言:Attention,即注意力,是指人类在感知、思考和行为中对特定信息的选择性集中和处理能力。
它在人类认知过程中起着重要的作用,如今已成为研究的热点之一。
本文将从注意力的发展历程角度出发,探讨其演变和重要里程碑。
一、早期研究:注意力作为一个心理学概念,最早由心理学家威廉·詹姆斯在19世纪末提出。
他将注意力定义为“心理上的兴趣”,并研究了注意力在感知、记忆和意识中的作用。
在接下来的几十年里,注意力的研究逐渐深入,并发展出了一些基本理论,如过滤理论、注意力容量理论等。
二、Broadbent的选择性注意力模型:在20世纪50年代,心理学家Donald Broadbent提出了选择性注意力模型,该模型认为人类在处理信息时,通过选择性地筛选感兴趣的信息,将其传入短期记忆系统。
这一模型强调了注意力在信息处理中的重要性,奠定了后续研究的基础。
三、Treisman的特征整合理论:在20世纪80年代,心理学家Anne Treisman提出了特征整合理论,该理论是对Broadbent模型的扩展和修正。
特征整合理论认为,人类在处理信息时,首先进行特征分析,然后将这些特征整合成完整的对象。
这一理论强调了注意力在感知过程中的作用,并提出了特征预处理和平行搜索的概念。
四、Posner的空间注意力理论:20世纪80年代末,心理学家Michael Posner提出了空间注意力理论,该理论认为注意力可以被分为三个网络:警觉性网络、定向性网络和执行控制网络。
这一理论进一步拓展了对注意力的理解,强调了其在空间定向和目标选择中的作用。
五、视觉搜索实验:近年来,随着脑科学和认知神经科学的发展,研究者们通过使用功能磁共振成像(fMRI)等技术,对注意力的神经机制进行了深入研究。
其中,视觉搜索实验成为研究注意力的重要手段之一。
这些实验揭示了人类在寻找目标时的注意力分配方式,如并行搜索和串行搜索等,进一步丰富了对注意力的认识。
优化注意力机制模型的方法与技巧实践一、优化注意力机制模型的重要性在当今信息爆炸的时代,人们往往面临大量的信息输入和注意力分散的问题。
因此,优化注意力机制模型变得尤为重要。
注意力机制是人类大脑处理信息时的关键机制之一,也是神经网络模型中的一个重要组成部分。
通过优化注意力机制模型,我们可以提高模型的效果和准确率,并更好地适应复杂任务。
二、理解与分析当前存在的问题目前,在注意力机制模型中存在几个主要问题需要解决。
首先是过于简单的注意力权重计算方法。
传统上常用的方法是使用全连接层对输入进行线性变换并进行softmax操作来计算权重,这种方法没有考虑到具体任务情境和特征之间的关联性,导致了模型无法充分利用输入特征。
其次是固定长度和固定大小的注意力窗口限制了模型对长文本或复杂场景的规律学习能力。
三、改进方法与技巧实践1. 引入自适应注意力机制自适应注意力机制可以根据上下文动态调整每个位置或特征点上的权重分配。
其中一个有效方法是引入自注意力机制(Self-Attention)模型。
自注意力机制可以在不同位置之间建立关联性,对输入的各个部分进行加权求和,从而使得模型能够根据上下文灵活地决定给予每个部分的注意力大小。
通过自注意力机制,模型可以更好地捕捉输入之间的长程依赖。
2. 采用多头注意力机制多头注意力机制是一种将特征映射到不同子空间并用于学习查询、键和值的策略。
具体而言,多头注意力通过将输入线性变换为不同子空间的特征向量,并且在每个子空间上计算独立的注意力权重和输出。
通过多头注意力机制,模型能够同时关注不同角度和层次的特征表示,从而提高了模型的表达能力。
3. 结合卷积神经网络与注意力机制卷积神经网络(CNN)在图像识别、语音情感分析等任务中取得了巨大成功。
结合卷积神经网络与注意力机制可以进一步提高模型效果。
一种有效方法是使用卷积操作提取输入特征的局部信息并生成特征图,然后再根据这些特征图使用自适应或多头注意力机制获取全局信息。
题目:注意力模型的当前发展水平作者:Ali Borji, and Laurent Itti摘要:视觉注意力的建模,特别是刺激驱动的,基于显著性的注意力,在过去25年内已经是一个非常活跃的研究领域。
现在有很多不同的模型,除了给其他领域带来理论贡献以外,这些模型已经在计算机视觉,移动机器人,和认知系统展示出成功的应用。
这里我们从计算角度综述应用在这些模型的基本概念。
我们提出了对大概65个模型的分类,提供了一个方法、性能和缺点的关键的比较。
特别是,提出了从行为研究和计算研究得出的13个标准,来量化笔记注意力模型。
并且,我们解决了一些具有挑战的模型问题,包括计算模型的生理解释,与眼动数据库的关系,自上而下和自下而上的分离,以及构建有意义的性能指标。
最后,我们突出注意力模型的今后研究方向,为未来提出见解。
1,介绍每秒钟有大量的视觉信息进入人们的眼睛[1][2]。
如果没有一个智慧的机制来滤除视觉数的中的错误的数据,实时处理这些数据将是一个非常恐怖的事情。
高层次的认知和复杂处理,比如物体认知或者场景理解,都依赖这些经过这种方式【注:一个智慧的机制来滤除视觉数的中的错误的数据】转换过的易处理的数据。
本文将讨论的这个机制就是视觉注意力,他的核心在于选择机制的思想以及相关的概念。
对人类来说,注意力通过已经进化为高分辨率的中央凹的视网膜【注:中央凹(central fovea):是眼球后极视网膜上一个浅黄色的区域,称为黄斑。
其中央有一椭圆形小凹,称为中央凹】和一个底分辨率的周围区域实现的。
尽管视觉注意力将这些解剖学组织指向场景中的重要部分来采集更具体的信息,(视觉注意力模型的)主要问题是基于这个指向的计算机制。
近年来,科学研究的很多方面已经旨在回答这个问题。
心理学家研究了视觉注意力的相关行为,比如变化盲点[3][4]【注:变化盲点Change blindness 是一个心理学现象,当刺激发生变化时,人们往往无法注意到】,无注意力盲点[5]【注:无注意力盲点inattentional blindness是我们无法注意到一些显而易见的激励】和注意瞬脱[6]【注:注意瞬脱attenional blink是指在一个连续的注视过程中,我们会短时间内无法注意到一些显著的物体或者其他东西】。
神经生理学家证明了神经元是如何适应自己来更好的感知感兴趣的物体[27][28]。
计算神经科学家已经构建了现实的神经网络模型来模拟和解释注意力行为(比如[29][30])。
受这些研究的鼓励,机器人学家和计算机视觉科学家已经试图解决计算复杂度的内在问题来构建能够实时工作的系统(比如[14][15])。
尽管现在在以上提及的研究领域已经有很多模型,这里我们仅讨论能够计算图像或者视频的显著图的模型(见下节的定义)。
对于计算视觉注意力的计算模型的一般综合,包括偏向竞争[10],选择调节[15],注意力模型的规范化[181],和其他模型,参考[8]。
从心理学、神经生理学以及计算角度出发的注意力模型的综述,参考[9][77][10][12][202][204][224]。
图1显示了注意力研究的分类,并突出了我们的综述范围。
1.1 定义尽管术语attention,saliency和gaze经常被相互替换使用,但是他们之间有更细微的描述他们的定义。
注意力attention是一个普遍概念,覆盖了影响选择机制的各个方面,无论他们是场景驱动的自下而上的机制或者是预期驱动的自上而下机制。
显著性saliency直觉上刻画了场景的一些部分,可能是物体或者区域,这些部分似乎相对他们的临近区域突出。
术语“salient”通常在自下而上的计算模型[18][14]中提及到。
Gaze,一个眼睛和脑的协调运动,通常被用作注意力在自然行为中的代名词。
(见[99])。
比如,一个人或者一个机器人必须和周围的物体进行交互,在场景中移动是控制注意点来执行任务。
从这点讲,注意点控制同时集视觉,行为和注意力来执行感觉运动协调,这是某些特定行为(比如到达reaching和理解grasping)所必须的。
1.2 起源很多注意模型的基础能够追溯到Treisman&Gelade's[81],他们提出的“特征整合理论”陈述了那些视觉特征是重要的以及他们如何组合来在弹出式的和连续的搜寻任务中引导人们的注意力。
Koch and Ullman[18] 提出了一个前馈模型来组合这些特征,并引入了saliency map的概念,saliency map 是表示场景位置突出性的地形图。
他们同时引入了一个winner-take-all神经网络,这个网络选择最显著的位置,利用返回抑制机制使注意力焦点移向下一个最显著的位置。
一些系统随即创建出来,利用相关模型来处理数字图像[15][16][17]。
Koch&Ullman模型的第一个完整的实现以及验证由Itti等人[14]提出(见图2),并应用于人造场景和自然场景。
从此以后,这个领域受到持续的关注。
基于不同对注意力模型的假设的各种各样的方法涌现出来,并在不同的数据库上进行验证。
在接下来的章节中,我们提出一个统一的概念框架,在这个框架下我们将讨论每个模型相比其他模型的优点和缺点。
我们将给作者深入的分析关于注意力模型的当前技术的发展,确定当前依旧面临的问题。
对注意力建模的主要关注点在于如何,何时以及为什么我们选择行为相关的图像区域。
由于这些原因,提出了一些定义和计算视角。
一个通用的方法是从前期人类视觉系统(early human visual system)的解剖学和功能性来获得灵感(比如[14][15][16][191])。
另外,一些研究假设视觉注意力服从那些函数,并将它形成一个计算框架。
比如,大家一致认为视觉注意力能吸引更多的信息[144],更多的意想不到的场景区域[145],或者关于一个任务的最大化回报[109]。
1.3 经验基础注意力模型通常通过观测者的眼球运动来验证。
眼球运动传达了关于认知过程的重要信息,比如阅读、视觉搜索和场景感知。
因此,他们通常被看做是注意力转移的表达方式。
比如说,在场景感知和视觉搜索中,当激励比较混乱时,注意点会变得更长,同时扫描线变得更短[19]。
任务的难度(比如说全面阅读对主旨阅读,或者在场景中寻找人对用于记忆力测试的图像浏览)明显影响着眼球运动行为[19]。
尽管注意力模型和眼球运动预测模型经常用眼球运动数据进行验证,但是在范围、方法、激励以及细节的层次上存在着细微的差别。
眼球运动预测模型(扫描规划)试图理解注意力的数学支撑和理论支撑。
一些实例包括搜索过程(比如优化搜索理论[20],信息最大化理论[21],Mr.Chips: 一个理想观测者的阅读模型[21],EMMA(眼球运动和注意力运动)模型[139],控制眼球运动的HMM模型[26]和约束的随即游动模型[175])。
为了这个目的,他们通常使用简单可控制的激励,同时另一方面,注意力模型利用启发的、认知的和神经特征的组合,以及机器学习和计算机视觉的一些工具,来解释在简单和复杂场景的眼球运动。
注意力模型同时关注实际实用性。
对于所有的眼球运动模型的综述超出了本文的范围。
感兴趣的读者参考关于眼球运动的研究[22][23][127]和眼球跟踪应用的宽度优先的调查[25]。
注意到眼球运动并不总是表示出真实的事实,而且存在着其他度量标准来衡量模型。
比如,正确报告图中一次变化的准确性(也就是search-blindness[5]),或者预测能够被记住的那些视觉吸引东西,这些能显示出单独分析眼球运动所或略的注意力的重要方面。
很多视觉搜索的注意力模型用精确估计反应时间(RT)(比如,RT/setsize slopes in pop-out and conjunction search tasks[224][191])。
1.4 应用本文中,我们将关注描述模型本身。
但依然有很多关于今年来提出的模型的技术应用,并对注意力模型的关注度会进一步的增加。
我们对模型的应用分成三个类别:视觉和图形,机器人和图3所示的其他领域。
1.5本文的申明和组织注意力很难正式定义成一个被广泛接受的方式。
然而,从计算角度来看,很多注意力模型(至少那些在自由注视的眼球运动的前几秒上测试的模型)能被统一到以下的普遍的问题称述中。
假设K个观察员看了N副图,令*是眼睛注视点以及他们对应的时间*。
对于第i副图的k个观察员的注视点的个数用*表示。
注意力模型的目的是找到一个函数(stimuli-saliency map)*,这个函数最小化眼睛注视点预测的误差,也就是*。
这里一个重要的点是以上的定义更好的符合自下而上显式注意力模型,也许并不总是覆盖视觉注意力的其他方面。
(比如显式注意力或者top-down因素),这些不能用眼球运动来解释。
这里我们对主要的应用于任意图像的注意力模型进行系统的综述。
第二章将介绍分类这些模型的几个因素。
在第三章,我们根据这些因素总结和分类视觉模型。
第四章讨论这些模型的局限性和所遇到的问题。
第五章对全文进行总结。
2 分类标准我们从引入13个标准f1...f13开始,这些标准将用来对注意力模型进行分类。
这些标准都源于注意力在行为和计算方面的研究。
一些标准描述了模型(f1,f2,f3),其他的(f4...f7,f12,f13)并不直接相关,但是他们对于觉得这些模型的实用性非常重要。
2.1 Bottom-up VS Top-down模型模型之间一个主要的差别是他们是否依赖bottom-up因素(f1),top-down因素(f2)或者是二者的组合。
Bottom-up因素主要基于视觉场景的特性(激励驱动)[75],而top-down 因素(任务驱动)由认知现象如知识、期望、奖励和当前任务决定的。
由bottom-up方式吸引我们注意力的感兴趣区域必须充分地不同于与其周围特征。
这种注意力机制同样叫做外在的,自动的,灵活的或者周边的因素[78]。
Bottom-up注意力是快速的,无意识的,并最可能是前馈的。
一个典型的bottom-up注意力的例子是看一副在有很多条垂直条纹中只有一条水平条纹的场景图中,注意力马上就会被吸引到水平条纹上[81]。
尽管很多模型属于这一类型,他们仅仅解释了眼球运动的一小部分,因为大多数注视点是由任务驱动的[177]。
另一方面,top-down注意力比较慢,任务驱动,有意识的和闭合回路的[77]。
top-down注意力最著名的例子是来源于1967年的Yarbus[79],他展示了依靠当前任务的眼球运动的如下实验:测试者要求在不同的条件(问题)下看同一场景(在有一家人的房屋中,一个不速之客进入房间),这些问题包括:“估计这个家庭的物质环境”,“人们的年龄是多少”,或者简单的仔细观察场景。