Устройство для моделирования прослеживающих движений глаза

Устройство для моделирования прослеживающих движений глаза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес убл!

>877577 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву р )м. к,. (22) Заявлено 200280 (21) 2886631/18-24

6 06 G 7/60 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетГосударствеииый комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.1081. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 30.10.81 (53) УДК681. 333 (088. 8) (72) Авт ор изобретения

В.Л. Кузьменко

Львовский государственный медицинский ин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОСЛЕХ:ИВИОЩИХ

ДВИН(ЕНИИ ГЛАЗА

Устройство относится к системам распознавания зрительных образов ,и предназначено для моделирования основных видов глазодвигательных реакций, начиная с обнаружения зрительного объекта в периферическом поле зрения, перевода оптической проекции образа в центральное .поле зрения и сканирования его изображения s центральном зрительном поле во временной зависимости от.информативности образа.

Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее первую 1з и вторую группы преобразователей частоты в напряжение, сумматор, блок сравнения, управляющий преобразователь частоты в напряжение, преобразователь напряжения в частоту, фор- 20 ,иирователь импульсов, ключи и линии. задержки. Устройство приспособлено для.моделирования фоновой активности нейронов глазодвигательного центра.

Кроме того, в устройстве предусмотрены входы, на которые могут поступать сигналы, перестраивающие фоновую активность модели нейрона в импульсы, управляющие прослеживающими движениями (11. 30

Недостатком известного устройства является отсутствие в нем источников управляющих сигналов, способных перестраивать фоновую активность в активность, управляющую прослеживающими движениями в периферическом поле зрения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования прослеживающих движений глаза, содержащее первую модель нейрона, светоприемник, группу блоков выделения экстремумов, сумматор и вторую модель нейрона. Устройство приспособлено для моделирования прослеживающих движений глаза в центральном поле светоприемника, причем активность на его выходе находится в обратной .зависимости от информативности образа, насыщения его экстремумами в виде линий и контрастов, тем саьмм обеспеЧивается организация прослеживающих движений светоприемника относительно образа (2).

Однако использование устройства для обслуживания всей поверхности светоприемника, включая и его перифе" рические области, является не эконом ным и требует больших затрат элемен877577 тов базы. Кроме того,. равномерное распределение блоков выделения экстремумов по всем выходам светоприемника значительно замедляет ритм прослеживающих движений и нарушает установку проекции изображения на центр светоприемника..

Во избежании этого в устройстве, моделирующем прослеживающие движения, должны быть введены блоки пер Ф вичного обнаружения образа в периферическом поле зрения и механизмы перевода проекции зрительного объек та в центральном поле зрения для более детального анализа. Это создает экономию средств и времени и,: кроме того, позволяет придать центральному полю зрения большую разрешающую способность эа счет экономии места и средств н механизмах обслуживания периферического зрения.

Цель изобретения — расширение . Щ функциональных возможностей устрой/ ства за счет учета первичного обнаружения зрительного образа н периферийном поле зрения и перевода проекции иэображения в центральном 25 поле.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее светоприемник, выходы первой группы

30 которого соединены с входами блока моделирования центрального зрения, дополнительно введены первый и второй блоки моделирования периферического зрения, блок определения средней освещенности светоприемника, блок моделирования активности глазоднигательного центра и исполнительные механизмы, входы которых соединены с соответствующими выходами блока моделирования активности 49 глазоднигательного центра, входы первой группы которого соединены с соотнетствующими выходами блока моделирования центрального зрения, входы второй и третьей групп входов 4 блока моделирования активности глазодвигательного центра соединены соответственно с выходами первого и второго блоков моделирования периферического зрения, возбуждающие входы первого блока моделирования периферического зрения соединены с первым выходом блока определения средней освещенности снетоприемника, тормозящие входы первого блока моделирования периферического зрения

55 объединены с соответствукнщими возбуждающими входами. второго блока моделирования периферического зрения и подключены к соответствующим выходам второй группы выходов светоприем- ф() ника, тормозящие нходы второго блока моделирования периферического зрения соединены со вторым выходом блока определения средней освещенности светоприемника, входы которого соединены с соответствующими ныходами светоприемника.

Блок моделирования периферического зрения содержит две группы сумматоров, причем выход i-го сумматора первой группы подключен к первому входу 1-го сумматора второй группы (i = 1,2,...,n), выходы сумматоров второй группы являются выходами блока, входы сумматоров первой группы и вторые входы сумматоров второй:группы являются входами блока.

Блок-определения средней освещенности светоприемника содержит два сумматора и источник напряжения, причем входы первого сумматора являются входами блока, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника напряжения, выходы первого и нторого сумматора являются выходами блока.

Блок моделирования активности глазоднигательного центра содержит сумматоры, интеграторы, блоки сравнения, ключи и источник напряжения, причем первые входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого сумматоров объединены и подключены к выходу источника напряжения, выход первого сумматора соединен с первым нходом первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу первого интегратора, выход которого соединен со вторым входом первого блока сраннения, первыми входами второго блока сравнения и восьмого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго интегратора, второй вход которого соединен с выходом второго блока сраннения, второй вход которого подключен к выходу второго интегратора, выход второго сумматора соединен с информационным входом первого ключа, выход которого подключен ко второму входу первого интегратора, выход седьмого сумматора соединен с первым входом третьего блока сравнения, выход которого подключен к первому входу третьего интегратора, выход которого соединен со вторым входом третьего блока сравнения, первыми входами четвертого блока сравнения и девятого сумматора, выход которого подключен к первому входу четвертого интегратора, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока сравнения., второй вход которого подключен к выходу четвертого интегратора, выход шестого сумматора соединен с информационным входом второго ключа, выход которого подключен ко второму входу третьего интегратора, управляющие входы первого и второго ключа, объединены и соединены с выходом пятого блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу пятого сумматора, 877577 выход четвертого сумматора соединен с первым входом пятого интегратора, выход которого подключен ко второму входу пятого блока сравнения и первому входу шестого блока сравне- ния, выход которого соединен со вторым входом пятого интегратора, выход третьего сумматора подключен ко второму входу шестого блока сравне-. ния, все входы, кроме первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого сумматоров, являются входами блока, выходы второго и четвертого интеграторов являются выходами блока.

На фиг. 1 — 10 представлена структурная схема устройства;на фиг. 11

17 - выходные функции блока моделирования активности глазодвигательного центра.

Устройство (фиг. 1) содержит светоприемник 1, блок 2 моделирования центрального зрения, блоки 3 и

4 моделирования периферического зрения, блок 5 определения средней освещенности светоприемника, блок

6 моделирования активности глазо двигательного центра, исполнительные механизмы 7.

Светоприемник 1 (фиг. 2) содержит слой 1-1 фотодиодов, слой 1-2 промежуточного усиления сигналов.

Выходы центральной области слоя

1-2 подключены к соответствующим входам слоя 1-3 преобразователей напряжения в частоту.

Каждый блок 3 и 4 моделирования периферического зрения (фиг. 3 и 4) соответственно состоит из параллельно включенных блоков-групп 8 и 9 сумматоров, каждый из которых содержит сумматоры 10 и 11, причем сумматор имеет и входов 12, а сумматор 11 два входа, неинвертирующий вход .12 и вход 13 является входом блока.

Выход сумматора 11 является выходом блока. При этом веса обоих входов сумматора ll равны, а вес каждого из входов сумматора 10 задается из расчета 1/и, где n — число входов сумматора 10, В блоке 3 выход сумматора 10 подключен к инвертирующему входу сумматора ll а в блоке 4 - к неинвертирующему.

Блок 5 определения средней освещенности светоприемника (фиг. 5) содержит сумматоры 14 и 15 и источник 16 напряжения. Веса входов сумматора 14 одинаковы и задаются иэ расчета 1/Н, где Н вЂ” число входов сумматора 14. Выходы 17 и 18 являются выходами блока 5.

Блок 6 моделирования активности глазодвигательного центра (фиг.6) содержит два идентичных блока:

19-1, управляющий движением по горизонтали, и блок 19-2, управляющий движением по вертикали, и ис-. точник 20 напряжения °

Блоки 19-1 и 19-2 содержат модель

21 нейрона и две идентичные модели

22-1 и 22-? нейрона ° Модель 22-1

5 нейрона в блоке 19-1 управляет пере-, мещением светоприемника влево по выходу 23, а модель 22-2 нейронавправо по выходу 24. В блоке 19-2 соответствующие модели нейрона управ(О ляют движением светоприемника вверх и вниз по выходащ 25 и 26. Модель

21 нейрона управляет очередностью включения в работу моделей 22-1 и

22-2.

Модели 22-1 и 22-2 нейронов (фиг. Ъ) содержат сумматоры 27, ключи 28 и 29, интеграторы 30, сумматоры

31, интеграторы 32 и 33, блоки

33 и 34 сравнения, сумматоры 35. Инвертирующие входы сумматора 27 блока модели 20-1 нейрона блока 19.-1 через блоки сумматоров 8 и 9 подключены к выходам левых периферических областей светоприемника, а неинвертирующие — к правым периферическим

25 областям светоприемника. При этом чем дальше от центра светоприемника область подключения, тем больше задается вес входа сумматора 27.Нормальное положение ключа 28 - откры-i

3О тое, нормальное положение ключа

29 - закрытое.

Интегратор 32 построен таким образом, что угол роста напряжения на его выходе превышает угол роста

35 напряжения на выходе интегратора

Вес второго входа блока 33 сравнения значительно превышает вес его первого входа.

Модель 21 нейрона (фиг. 7) содержит сумматор 36, интегратор 37, блоки

4О 38 и 39 сравнения, сумматоры 40.

Блок 2 моделирования центрального зрения (фиг. 8) содержит блоки 41 выделения нижних 41 и 42 верхних зкстP емумов, входы которых подключены

45 к выходам центральной области светоприемника, сумматор 43, модель 44 нейрона, включающую преобразователи

45 частоты в напряжение возбуждающих входов и преобразователи 46 частоты

5() в напряжение тормозящих входов, сумматор 47, преобразователь 48 напряжения в частоту, формирователь 49 импульсов,, ключ 50 отрицательной обратной связи, нормальное положение которого открытое, ключ 51 положительной обратной связи, нормальное положение которого закрытое, и сумматор 52.

Блоки выделения нижних и верхних экстремумов представлены на фиг. 9 и 10 соответственно. Каждый блоксодержит преобразователи 53-55 часи 57 т оты в напряжение, блоки 56 задержки, сумматоры 58 и 59, к люч 60 к

> нормальное положение которого эакры

65 тое.

877577

Устройство работает следующим образом.

В блоке 6 создается фоновая активность, которая заключается в асинхронном, псевдослучайном распределении сигналов на его выходах. Сигналы поступают на соответствующие входы механизмов 7, которые перемещают светоприемник 1. При появлении в периферической области светоприемника изображения происходят соответствующие возбуждения блоков 3 и 4 моделирования периферического зрения.

Сигналы с выходов 3 и 4 перестраивают фоновую активность блока 6 та-. ким образом, чтобы сигналы с его выхода на исполнительные механизмы 7 перемещали проекцию изображения образа на центр светоприемника. Появление изображения в центре светоприемника приводит к возбуждению блока 2 моделирования центрального зрения. Сигналы с выхода блока 2 тормозят активность блока 6,вследствие чего проекция иэображения задерживается в центральной области светоприемника на время, пропорциональное информативности образа. Прн проекции на светоприемиик сразу нескольких изображений они переводятся работой устройства на центральную область светоприемника в очередности и временной зависимости от информативности образа, т.е. проекция иэображения более информативного образа переводится на центральную область светоприемника чаще, чем менее информативного, и задерживается там на более длительный период.

При работе блока 6 моделирования активности глаэодвигательного центра (фиг. 11 и 12) ритмы сигналов на выходах 23-26 блока 6 зависят от ритмов работ моделей 22-1 и 22-2 нейронов блоков 19-1 и 19-2 и ритма работы модели 21 нейронов, который оказывает влияние на очередность включения в работу моделей 22-1 и

22-2 нейронов.

Пуск блока 6, а через него и всего устройства, осуществляется включением источника напряжения,Напряжение с выхода источника поступает на первые входы сумматоров

27 и 35 моделей 22-1 и 22-2 нейронов и первые входы сумматоров 36 и 40 модели 21 нейрона.

Подача напряжения иа первый вход сумматора 27 модели 22-1 нейрона вследствие открытого положения ключа

28 приводит к возбуждению интегратора 30. При постоянном напряжении на первом входе интегратора 30 напряжение íà его выходе нарастает по функции, близкой к линейной (на фиг. 11).

Напряжение с выхода интегратора

30 поступает на первый вход сумматора 31, вес которого равен 1. При

f0 этом сумматор 31 в формировании фоновой активности блока 6 не играет никакой роли. Однако прн подаче напряжения на его другие входы (co второго выхода блока 2) приводит к существенным перестройкам активности блока 6 при сканировании изображения в центральном поле зрения.

Напряжение с выхода сумматора 31 поступает на первый вход интегратора

32, рост напряжения на выходе которого происходит значительно быстрее роста напряжения на выходе интегратора 30 (фиг. 11 U,U ). Напряжение с выхода интегратора 32 поступает на выход блока и на соответствующий вход блока 6, перемещая в данном случае светоприемник влево. Напряжение с выхода интегратора 32 поступает на первый вход блока 33 сравнения, вес которого задается значительно

20,меньше веса его второго входа, куда поступает напряжение с выхода интегратора 30.

b Р а, где а — вес первого входау

25 b — - вес второго входа блока 33 сравнения.

В момент, когда

aUg = bUg на выходе блока 33 сравнения появляется напряжение, которое подается на второй вход интегратора 32 и приводит к срыву его работы. Напряжение .на выходе интегратора 32 в этот момент снижается до уровня напРяжения на выходе интегратора 30.

Но так как напряжение на выходе интегратора 30 продолжает возрастать все время, пока ключ 28 открыт нли не происходит срыва его работы, то при следующем цикле роста напря-

40 жения на выходе интегратора 32 оно достигает большей величины, чем в предыдущем цикле (фиг. 11 и 12), Вес первого входа блока 34 сравнения задается значительно меньше веса d второго входа этого блока, на который поступает напряже ие Uo с выхода сумматора 35.

Начиная с момента, когда

CU„- =dUoÄ на выходе блока сравнения появляется напряжение, которое, поступая на. второй вход интегратора 30, приводит к срыву его работы. Если срыв работы интегратора 30 совпадает со срывом работы интегратора 32 и эак55 рывается ключ 28, то в этот момент подача сигналов с выхода 23 блока 6 прекращается ° Если срыва интегратора

32 в этот момент не происходит, то сигналы подаются до момента срыва

40 работы последнего. Если же ключ 28 в это время продолжает находиться в открытом состоянии, то начинается новый цикл работы интегратора 30.

При этом, если ключ 28 переходит в

65 закрытое положение до срыва работы

877577

При подаче напряжения на инвертирующие входы сумматора 31 на выходе интегратора 32 наблюдается медленное нарастание напряжения, напротив, при подаче напряжения на неинвертирующие входы сумматора 31 напряжение на нем нарастает мелкими скачками. Это обусловливает в первом случае медленное и плавное движение светоприемника, во втором — резкое скачкообразное (фиг. 16 и 17 соответственно).

Таким образом, при рассматривании информативного образа движение гла-. за может быть плавным и медленным.

Если же образ насыщен деталями, ему больше соответствует движение глаза мелкими скачками.

65 интегратора 30, то сигналы в начале постоянного ритма, а потом затухающие по мере разрядки интегратора 30 существуют на выходе 23 одновременно с сигналами на выходе 24, что приводит к росту разнообразия типов перемещения светоприемника. Работа модели 22-1 нейрона блока 19-1 не совпадает по времени с работой модели 22-1 нейрона блока 19-2. Поэтому направление перемещения светоприемника, например, влево не совпадает с направлением перемещения светоприемника по вертикали, например, вверх. Даже при отсутствии управляющих сигналов на входах блока 6 совмещение горизонтальных и вертикальных перемещений светоприемника наблюдается в самых различных комбинациях.

Модель 21 нейрона генерирует ритмы, которые переключают ключи 28 и 29. При этом, в режиме фоновой активности, подача напряжения на первые входы сумматоров 36 и 40 включает модель в работу. Напряженив с выхода сумматора 36 поступает на первый вход интегратора 37. Пока напряжение на выходе. интегратора 37, которое подается на первый вход блока

38 сравнения, не сравняется с на-:пряжением на его втором входе (при этом веса входов блока 38 сравнения задаются значительно меньше единицы), на выходе блока 38 сравнения напряжения отсутствует,и ключ 28 находится в открытом положении, а ключ

29 — в закрытом.

При появлении на выходе блока

38 сравнения напряжения ключ 28 закрывается,а ключ 29 переходит в открытое положение и начинается работа модели 22-2 нейрона. С момента, когда напряжение на выходе интегратора достигает определенной величины U u

b„Upi

1 где U — найряжение на выходе интегратора 37;

U — напряжение на выходе сумо матора 43; а — вес первого входа блока 39 l сравнения;

b„ - вес второго входа блока 39 сравнения; при этом а„ с b напряжение с выхода блока 39 сравнения поступает на второй вход ин- тегратора 37 и срывает его работу..

Вследствие этого ключи 28 и 29 возвращаются в исходное нормальное положение. Затем начинается второй такт работы модели 21. нейрона.

В режиме фоновой активности, т.е. когда на сигнальные и управляющие входы блока 6 не поступает напряжение, активность моделей 22-1 и 22-2 нейронов чередуется, в результате чередуется смещение в пространстве светоприемника 1 (фиг. 13). Интер5 !

О

45 валы вРемени tät„и t„t зависят от весов вторых входов блоков 38 и 39 сравнения. Они могут меняться, если на входы сумматоров 40 поступает напряжение. Например, если на неинвертирующий вход одного из сумматоров 40 подается напряжение, беэ изменений состояний на входах другого сумматора 40, то время работы одной модели 22 нейрона увеличивается, а время работы другой модели 22 уменьшается. В результате левая часть поля зрения рассматривается дольше, чем правая. При затормаживании модели 21 нейрона, что обеспечивается подачей напряжения на инвертирующий вход сумматора 36, чередование движений светоприемника по горизонтальным (или IIQ вертикальным) направлениям замедлено. Напротив, при подаче напряжения на его неинвертирующий вход движение светоприемника по той или иной координате ускоряется.

Таким образом, подача напряжения на входы сумматоров 36, 40 и 43 управляет изменениями направления движения светоприемника по отношению к полю зрения, временными характерис тинами этих движений, скоростью перемещения с одного направления на другое.

Организация движения светоприемника по одному направлению происходит в результате подачи напряжения на входы сумматора 27, 35 и 31. При подаче сигналов на возбуждающие (инвертирующие) входы сумматора 27 скорость перемещения светоприемника по заданному направлению увеличивается, при подаче напряжения на инвертирующие входы — уменьшается.

При подаче напряжения на неинвертирующие входы сумматора 35 путь движения по заданному направлению (влево, вправо) увеличивается. Если же неинвертирующие входы сумматора 35 подается напряжение, то амплитуда перемещения по заданному направлению уменьшается (соответственно фиг. 14 и 15) °

877577

Структура модели 22 нейрона пост-, роена таким образом, что и в режиме фоновой активности, т.е. когда на возбуждающие и тормозящие входы, а также на управляющие входы блока 6 не поступают сигналы, в начале работы каждой модели 22 нейрона напряжение на ее выходе растет мелкими скачками, амплитуда которых постепенно увеличивается. Это соответствует глазодвигательным реакциям при сканировании центрального поля. Напротив, в периферическом поле зрения амплитуды движения глаза имеют большие величины.

Таким образом, сигналы на выходах блока 6 управляют работой исполнительных механизмов 7, перемещающих светоприемник. В режиме фоновой ак- . тивности блока 6 имеют место перемещения :светоприемника, которые можно рассматривать как модель фоновых движений глаза. Фоновые движения гла.за, так же как и движения светоприемника в режиме фоновой активности блока 6, представляют собой псевдослучайные процессы.

В отличие от случайных процессов переходы в направлении движения светоприемника не являются равновероятными.

Таким образом, при работе блока 6 как индуктора фоновой активности наблюдается частичное уменьшение неопределенности процесса. Это частичное уменьшение неопределенности является первым этапом самоорганизации процесса прослеживающих движений.

Если бы в процессе организации прослеживающих движений происходило бы резкое уменьшение йеопределенности процесса., т.е. процесс становился бы однозначным в каждом переходе (детерминированным), система, организующая этот процесс становилась бы жесткой, теряла бы пластичность и перестройка ее в новый режим прослеживающих.движений была бы затруднительна.

Для того, чтобы вызвать перестройку процесса в системах управления, построенных на жесткой организации, чаще всего применяются генераторы случайных чисел. Введение шума в этом случае увеличивает неопределенность и делает систему несколько пластичнее. Более рационально при моделировании самоорганизующихся процессов соблюдать этапность .уменьшения неопределенности процесса, оставляя в каждом предыдущем этапе некоторый запас пластичности, необходимый для перестройки в последующем этапе, организации процесса.

При этом для того, чтобы система была достаточно пластична, в ней должны, наряду с процессами организации, существовать и деэорганнзационные процессы, между которыми должна соблюдаться динамическая подвижность. Т.е., если при. завершении какого то организационного процесса нет стимулов, поддерживающих эту достигнутую организацию нли увеличи вающую ее, процесс должен автоматически возвращаться на более низкий уровень организации, с тем, чтобы при наличии новых стимулов пойти по другому пути организации, отвечающему новым условиям.

По такому принципу работает предлагаемое устройство.

Перестройка фоновой активности происходит поэтапно: сначала при включении в работу блоков 3 и 4 моделирования периферического зрения

15 и блока 5 и затем при включении в работу блока 2 моделирования центрального зрения ° В случае, если на каком-то этапе исчезают стимулы (в данном случае зрительный образ), Щ система переходит на режим фоновой ,активности.

Работа блоков 3 — 5 моделирования

I периферического зрения заключается в следующем.

На входы сумматора 14 блока 5 поступают сигналы со всех выходов светоприемника, величина каждого из которых зависит от степени освещенности соответствующего светочувствительного элемента. Вес каждого входа сумматора 14 задается равным 1/к, где к — число входов сумматора..

Таким образом, на выходе сумматора

14 напряжение пропорционально средней степени освещенности светоприемника. Напряжение с выхода сумматора

14 подается на входы 13 блока 4, представляющие собой инвертнрующие входы сумматоров 11. На неинвертирующие входы сумматора 10 (входы 12

40 блока 4) поступают сигналы с соответствующих выходов светоприемника.

Число входов сумматора 10 соответствует.числу, выходов соответствующей периферической области светоприемни4g ка. Число блоков 9 сумматоров соответствует числу периферических областей светоприемника. Веса входов сумматора 10 задаются из расчета 1/к, где к — число его входов. Напряжение с выхода сумматора 10 поступает на неинвертирующий вход сумматора 11,. вес которого равен весу инвертирующего входа. При этом, еслй степень освещенности данной периферической области, обслуживаемой данным сумматором 10, выше средней освещенности всего светоприемника то на выходе сумматора 11 появляется напряжение. При этом, если соответствующий сумматор 9 блока 4 обслуживает, d0 например, левую верхнюю периферическую область светоприемника, то выход .его соединен с возбуждающими входами модели 22-2 блока 19-1, т .е. управляющей-движением вправо, и с возбуждающими входами модели

14

877577

Таким образом, на втором уровне организации прослеживающих движений происходит следующий этап уМеньшения неопределенности процесса, так как вероятности перемещения проекций изображения образов зависят от характеров этих образов. В то же время процесс еще не является детер-, минированным.

Следующий этап уменьшения неопре- деленности процесса происходит вследствие работы блока 2 моделирования центрального зрения.

22-2 нейрона блока 19-2, управляющей движением вниз, и с тормозными входами моделей 22 нейрона, управляющих движением в противоположные стороны. Выходы блоков 9 сумматоров подключаются, таким образом, к вхо-. дам сумматоров 27.. Веса входов сумматоров 27 задаются в прямой зависимости от расстояния периферической области, обслуживаемой соответствующим су "атором 9 от центра светоприем-!О ника.

Работа блока 3 сходна с работой блока 4. В данном случае различия заключаются в том, что сигналы на выходе блока 4 появляются при затемнении соответствующих периферических областей светоприемника. Напряжение . с выхода сумматора 14 поступает на инвертирующий вход сумматора 15, на неинвертирующий вход которого поступает напряжение с выхода источника 20

16 регулируемого напряжения. Напряжение источника 16 моделирует абсолютное затемнение, а напряжение на выходе сумматора 15 — относительное максимальное затемнение.светоприем- 25 ника. Напряжение с выхода сумматора

15 поступает на возбуждающие входы блоков 8 сумматора, построенных аналогично сумматорам 9, с той лишь разницей, что выход сумматора 10 под- gp ключен к инвертирующему входу сумматора 11, неинвертирующий вход которого является возбуждающим входом.

Если освещенность периферической области светоприемника, обслуживаемая данным блоком 8 сумматоров освещена, то напряжение, поступающее на входы

12, уравновешивает напряжение, поступающее на вход 13 с выхода 17 блока 5 ° В случае ослабления освещенности периферической области све- 40 топриемника напряжение на входе 13 больше напряжения на выходе сумматора 10 и на соответствующем выходе блока 3 появляется напряжение.

Такие соединения выходов блоков 45

3 и 4 с возбуждающими и тормозящими входами блока 6 обеспечивают, в случае появления в какой-либо периферической части светоприемника иэображения, перемещение светоприемника так, . 5p чтобы проекция этого изображения перемещалась к центру светоприемника, . в ее центральную область. По мере перемещения иэображения к центру светоприемника происходит перераспре- 55 деление активации сумматоров 8 или 9 соответствующих блоков 3 и 4, т.е. активируются сумматоры, входы которых находятся ближе к центру светоприемника. Так как их выходы подключены к входам блока 6, имеющим dP меньшие веса, чем входы соединенные с блоками 8 и 9 сумматоров, обслуживающими более удаленные от центра области светоприемника, то на соответствующих входах блока б, управ- 65 ляющих работой механизмов 7, происходит уменьшение интенсивности сигналов и перемещение и .воображения замедляется. Кроме того, вследствие падения напряжения на сОответствующих входах сумматора 27 и сумматора 35 происходит падение напряжений на вторых входах блоков 33 и 34 сравнения, в результате чего период времени между возбуждением и срывом в работе интеграторов 30 и 32 сокращается по мере продвижения изображения к центру светоприемника. В результате амплитуда скачков перемещения изображения, наблюдаемая в результате характера функции на выходе интегратора 32, уменьшается и скачки становятся более мелкими, т.е. тип сканирования изображения из типа периферического сканирования, характеризующегося скачками с большей амплитулой, постепенно транспортируется в тип, характерный для центрального сканирования.

Так как блок б обладает инерционностью, то начавшееся перемещение светоприемника относительно образа с перемещением проекции его изображения от периферии к центру не останавливается мгновенно, в том случае, если в другой его периферической области появляется проекция нового иэображения. В этом случае, после установки проекции первого изображения на центральную область светоприемника, задержки ее там на время, зависящее от информативности иэображения, возбуждение, вызванное новым образом, начинает доминировать. Последнее приводит к изменению функционального состояния блока б и распределения сигналов на его выходах в соответствии с проекцией нового изображения и происходит перемещение нового изображения в центральную область светоприемника.

Нозтому при появлении на светоприемнике проекций двух и более изображений работа устройства обеспечивает очередность перемещений этих изображений.в центральную область светоприемника. Чем более образ значим по своим размерам, по контрастности, тем чаще его проекция перемещается в центр.

877577

t0

Блок 2 работает следующим образом.

Сигналы с выходов центральной области светоприемника поступают на входы блоков 4l, выделения нЯжних и блоков 42 верхних экстремумов.

Работа блока выделения нижних экстремумов заключается в следующем.

Если на вход блока 41 поступают сигналы, частота которых меняется во времени: fq 4 f 4 fg и при этом

f f (f >, T.е. на участке светопрИемника 1, обслуживаемом данным блоком 41, происходит смена освещения затемнением и снова освещением, что соответствует смене контраста в изображении (например, темная линия на светлом фоне), то, проходя через блоки 56 и 57 задержки, сигналы с такими распределениями частот поступают одновременно на входы преобразователей 53-55 частоты в напряжение, при этом на вход преобразователя 53, на вход преобразователя 54, на выходе которых образуются соответствующие величины напряжения и1) U2 Ñ Пь

При этом U и U3 поступают на неин1 вертирующие входы сумматоров 58 и

59, а Ug — на инвертирующие входы этих сумматоров.

Так как U ) U<„ U Uy,.то на выходах сумматоров 58 и 59 появляется напряжение. Напряжение с выхода сумматора 59 поступает на управляющий вход ключа 60, нормальное положение которого закрытое, и переводит его положение в открытое, вследствие чего напряжение с выхода сумматора

58 поступает на выход блока.

При любом другом соотношении входных частот сигналов на выходе блока 41 напряжение отсутствует.

Работа блока 42 (фиг. 10) идентична, с той лишь разницей, что íà его выходе имеются сигналы при соотношении входных частот

f (f >fg, т.е. в том случае, если в сканируемом иэображении имеет место освещенный участок на темном поле.

Таким образом, на выходах блоков

41 и 42 появляются сигналы лишь при на .ичии контрастов в изображении.

Так как насыщение изображения экстремумами, контрастами может служить показателем его информативности, то работа блоков 41 и 42 обеспечивает определение степени информативности зрительного образа. Под информативностью образа здесь понимается информативность оптического, но не смыслового характера. Чем выше информативность иэображения, тем больше напряжение поступает на первый вход сумматора 43 и тем выше напряжение на его выходе.

Напряжение с выхода сумматора 43 поступает на второй вход блока 2 и

so

55 бО

65 с него — на входы сумматоров 31 блока б. Так как напряжение на втором входе блока 33 сравнения снижается, а напряжение на входе интегратора 32 вследствие подачи напряжения на вход сумматора 31 повышается, то скорость достижения на выходе интегратора 32 напряжения, обеспечивающего равенство напряжения на входах блока 33 сравнения повышается, что сопровождается быстрыми и мелкими скачками напряжения на выходе интегратора 32. В результате устанавливается тип сканирования изображения„ характерный для сканирования его в центральном поле зрения.

Напряжение с выхода сумматора

43 поступает íà управляющие входы ключей 51 и 52 модели 44 нейрона.

Работа модели 44 нейрона заключается в следующем. На вход одного из преобразователей 45 частоты в напряжение постоянно поступают сигналы.

Так как имеется глубокая отрицатель ная обратная связь с выхода формирователя 49 импульсов через ключ 50, нормальное положение которого открытое, на вход преобразователя 46 частоты в напряжение, вес которого больше 1, то активность модели 44 нейрона глубоко подавлена и на ее первом выходе нет напряжения °

При поступлении на управляющие входы ключей 50 и 51 напряжения с выхода сумматора 43 ключ 50 переходит в закрытое положение, а ключ

5l — в открытое. B результате отрицательная обратная связь разрывается и замыкается положительная обратная связь с выхода формирователя 49 через ключ 51 на вход преобразователя 45 частоты в напряжение.

Напряжение на выходе сумматора

47 модели.44 нейрона и ыа ее первом выходе начинает расти. Рост напряжения зависит от веса входа положитель-, ной обратной связи. Напряжение с выхода сумматора 47 поступает на тормозные входы сумматоров 27 и 36, 35, 40, что тормозит работу блока 6.

В результате перемещение изображения, попавшего в центральную область светоприемника, замедляется и оно не выходит из центральной области, но продолжает испытывать незначительные перемещения в нем. В результате таких мелких перемещений проекции изображения на входы блоков 41 и 42 постоянно меняются и на их выходах существуют соответствующие сигналы.

Напряжение с выхода сумматора 47 поступает на первый вход сумматора

52, на второй вход которого поступает напряжение управления ° В зависимости от величины напряжения, поступающего на второй вход сумматора

52, задерживается рост напряжения на втором входе сумматора 43.

877577

С того времени, как напряжение на втором входе сумматора 43 сравняется с напряжением на его первом входе, напряжение с выхода сумматора.

43 перестает поступать и в результате ключи 51 и 50 переходят в свои исходные положения. Размыкается положительная обратная связь и восстанавливается отрицательная обратная связь модели 44 нейрона. Исчеэновение напряжения на первом и втором выходах блока 2 снимает торможение блока 6 и восстанавливается его фоновая активность. Время торможения блока 6 работой блока 2 зависит от сигналов на выходах блоков 41 и 42, т.е. от информативности образа. Время может также рЕгулироваться напряжением

Ъа втором входе сумматора 52.При подаче напряжения на второй вход сумматора 52 изображение задерживается в центральной части светоприемника на больший срок, а подавле