Устройство для моделирования нейронных структур

Устройство для моделирования нейронных структур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсими

Соцмалмстмчеотми

Республик

Il И С А--Н И-%

ИЗОБРЕТЕНИЯ (11) 561199

H ASTOPCHOM3 CIH+6TERLCTSV (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 15.07.75 (2I) 2157081/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05.06.77. Бюллетень № 21 (45) Дата опубликования описания 14.04.78 (51) М. Кл.

G.06 G 7/60

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР во делам нэобретений н открытий (53) УДК

681.333 (088.8) (72) Авторы изобретения

К. Н. Дудкин н В. Е. Гаузельман

Ордена Трудового Красного Знамени институт физиологии ям. И. П. Павлова (71),Заявитель (54) УСП ОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

НЕЙ РОННЬИ СТРУКТУР

Изобретение относится к области моделнровааея нейронных структур, осуществляющих обработку етзображения в зрительной системе, и может быть использоваио нри разработке систем автоматического анализа изображений. .5

Известно устройство для выделения информативиьтх признаков при распознавании образов, содержащее блоки нормализации признака, генера. торы линейного напряжения и нейроны (1) . Однако

oHb ие позволяет осуществлять пространственную н fQ временную фильтресцию изображений.

Наиболее близким ио технической сущности к изобретению является устройство для маделиро«ания нейронных структур Щ, содержащее модели 1а основных нейронов и модели вставонтых нейронов, выход каждой из которых подключен к соответствующему тормозному входу моделей основных нейронов и интегратор тормозных сигналов. Модель основного нейрона содержит интегратор возбужда- 20 ющих снгналов, выходом подключенный ко входу генератора. потенциалов действия, выход которого соединен с выходом модели.

Однако это устройство не позволяет осуществлита временную фильтрацию, и его лространствен- 25 но - частотная характеристика не зависит от контраста в изображении.

Целью изобретения является повышение точности моделирования путем обеспечения воэможности временной фильтрации и обеспечения возможности самонастройки пространственных и временных частотных характеристик для улучшения подчеркивания высоких пространственных и временных частот при увеличении контраста в иэображении.

С этой целью в предложенное устройство введены модели фоторецепторов. Выход каждой модели подключен к соответствующему возбуждающему входу моделей основных нейронов, выходы которых являются выходами устройства н подключен к соответствующим входам моделей вставочных нейронов. Модель основного нейрона дололннтельно содержит блок управления возбуждающими сигналами, входом подключенный к выходу интегратора тормозных сигналов а выходом — к тормозному входу интегратора возбуждающих сигналов, входы которого являются возбуждаю ними входами модеНа чертеже представлена блок - схема устройства.

561199

С а состоит из моделей фоторецепторов I. мо делей основных нейронов 2, включающих интеграторы возбуждающих сигналов 3, интеграторы тормозных сигналов 4, блоки управления возбуждающими сигналами 5 и генераторы потенциалов действия 6 и моделей вставочных нейронов /.

Выход каждой модели фоторецепторов 1 подключен к соответствующему вхо„у интеграторов 3, выходы которых подключепы ко входам генераторов 6. Выходы последних являются выходами моделей основных нейронов 2 и параллельно под-. соединены к соответствующим входам моделей вставочных нейронов 7. Блоки управления возбуждающими сигналами 5 моделей основных нейронов 2 выходами подключены к тормозным входам интеграторов 3, а входами — к выходам интеграторов 4, входы которых соединены с выходами вставочных нейронов 7.

Связи всех структурных элементов имеют определенные веса, устанавливаемые с помощью резисторов. С выходов фотодиодов моделей фоторецепторов 1 через усилители на входе интеграторов 3 основных нейронов подаются сигналы, отображающие распределение освещенности по координате Х.

Сигналы, поступающие по каждому входу, интегрируются во времени интеграторами 3 основных нейронов согласно их пространственным весам. Суммарное напряжение на каждом интеграторе 3 зависит от освещенности. С выходов интеграторов 3 напряжение поступает на вход генератора 6, в качестве которого использован, например, блокинггенератор, и с его выхода генерируется частотноимпульсный код. Процесс интегрирования импульсных последовательностей интеграторами 3 для каждого нейрона управляется блоками управляемой проводимости 5, проводимость которых изменяется сигналами с выходов интеграторов 4, Интегрирование импульсных последовательностей интеграторами 4 для основных нейронов осуществляется с помощью отрицательной обратной связи через вставочный нейрон 7. Выходы основных нейронов подсоединены ко входам интеграторов вставочных нейронов. Сигналы с выходов вставочных нейронов через переменные резисторы, с помощью которых устанавливаются веса тормозных связей (тормозные импульсные функции), подаются на входы интеграторов 4 основных нейронов и управляют проводимостью блока 5, управляя тем самым постоянной времени возбуждающей импульсной функции.

Проводимость меняе тся согласно следующему зак о ну: где 1 (t) —. тормозный сигнал на входе интеграторов 4;

Rq — эквивалентное сопротивление блока 5 при отсутствии тормозных сигналов на входах ин10 теграторов 4;

7 — масштабный коэффициент.

Отрицательная обратная связь через вставочный нейрон и управляемая проводимость в цепях ингеграторов, формирующих возбуждающие (пространственные и временные) импульсные функции, при

r водят к подъему частотных характеристик на высоких частотах и понижению на низких.

Таким образом, повышение точности моделирования обеспечивается путем введения временной

20 фильтрации и самонастройки пространственных и временных частотных характеристик.

Формула изобретения

Устройство для моделирования нейронных структур, содержащее модели основных нейронов и

25 модели вставочных нейронов, выход каждой из которых подключен к соответствующему тормозному входу моделей основных нейронов, причем модель основного нейрона содержит интегратор возбуждающих сигналов, выходом подключенный

30 ко входу генератора потенциалов действия, выход которого соединен с выходом модели, и интегратор тормозных сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены модели фоторецепторов; выход каждой

3ь модели подключен к соответствующему возбуждающему входу моделей основных нейронов, выходы которых являются выходами устройства, и подключен к соответствующим входам моделей вставочных нейронов; причем модель основного

40 нейрона дополнительно содержит блок управления возбуждаюшими сигналами, входом подключенный к выходу интегратора тормозных сигналов, а выходом — к тормозному входу интегратора возбуждающих сигналов, входы которого являются воз45 буждающими входами модели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР N 383077, МК G 06 К 9/00, 1971.

2. Позин Н.В. "Моделирование нейронных структур", "Наука", М., 1970, стр. 25 — 30.

Составитель 11. Загорбинина

Техред K. I 3Bp0H Корректор С. в1скмар

Редактор Л. Утехина

Заказ 1575/153

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород. ул. Проектная, 4

Тираж 8 3, 8 Подписное

К1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5