SU877577A1 - Устройство дл моделировани прослеживающих движений глаза - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОСЛЕЖИВАЮ1ЦИХ ДВИХЖНИЙ ГЛАЗА

Устройство относитс  к систе.мам распознавани  зрительных образов и предназначено дл  моделировани  основных видов глазодвигательных реакций, начина  с обнаружени  зрительного объекта в периферическом поле зрени , перевода оптической проекции образа в центральное .поле зрени  и сканировани  его изображени  в центральном зрительном поле во временной зависимости от инфор ма тивности образа. Известно устройство дл  моделировани  нейрона, содержащее первую и вторую группы преобразователей частоты в напр жение, суьвлатор,блок сравнени , управл ющий преобразователь частоты в напр жение, преобразователь напр жени  в частоту, фор . ирователь импульсов, ключи и линии задержки. Устройство приспособлено дл  моделировани  фоновой активност нейронов глазодвигательного центра. Кроме того, в устройстве предусмотрены входы, на которые могут поступать сигналы, перестраивгиощие фонов активность модели нейрона в импульсы , управл ющие прослеживающими дви жени ми Ц . Недостатком известного устройства  вл етс  отсутствие в- нем источников управл ющих сигналов, способных перестраивать фоновую активность в активность , управл ющую прослеживающими движени ми в периферическом поле зрени . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  моделировани  прослеживающих движений глаза, содержащее первую модель нейрона, светоприемник, группу блоков выделени  экстремумов, сумматор и вторую модель нейрона. Устройство приспособлено дл  моделировани  прослеживгиощих движений глаза в це1 трсшьном поле светолриемника, причем активность на его выходе находитс  в обратной .зависимости от информативности образа , насыщени  его экстремумами в виде линий и контрастов, тем саNBJM обеспечиваетс  организаци  прослеживающих движений светоприемника относительно образа 2. Однако использование устройства дл  обслуживани  всей поверхности светоприемника, включа  и его перифе рические области,  вл етс  не эконоМ |1ым и требует больших затрат элементов базы. Кроме того,, равномерное распределение блоков выделени  экст ремумов по всем выходам светоприемника значительно замедл ет ритм прослеживающих движений и нарушает установку проекции изображени  на центр светоприемника. Во избежании этого в устройстве, моделирующем прослеживающие движени , должны быть введены блоки первичного обнаружени  образа в периферическом поле зрени  и механизмы перевода проекции зрительного объек та в центральном поле зрени  дл  более детального анализа. Это создает экономию средств и времени и, кроме того, позвол ет придать центральному полю зрени  большую разрешающую способность за счет экономии места и средств в механизмах обслуживани  периферического зрени . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства за счет учета первичного обнаружени  зрительного образа в перифе рийном поле зрени  и перевода проекции изображени  в центральном поле. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее светоприёмник , выходы первой группы которого соединены с входами блока моделировани  центрального зрени , дополнительно введены первый и второй блоки моделировани  периферичес го зрени , блок определени  средней освещенности светоприемника, блок моделировани  активности глазодвигательного центра и исполнительные механизмы, входы которых соединены с соответствующими выхода ми блока моделировани  активности глазодвигательного центра, входы первой группы которого соединены с соответствующими выходами блока моделировани  центрального зрени , входы второй и третьей групп входов блока моделировани  активности глазодвигательного центра соединены соответственно с выходами первого и второго блоков моделировани  пери ферического зрени , возбуждающие входы первого блока моделировани  периферического зрени  соединены с первым выходом блока определени  средней освещенности светоприекюкка тормоз щие входы первого блока моде лировани  периферического зрени  объединены с соответствующими возбуждающими входами- второго блока моделировани  периферического зрени и подключены к соответствукицим выхо дам второй группы выходов светоприе ника/ тормоз щие входы второго блок моделировани  периферического зрени соединены со вторым выходом- блока определени  средней освещенности св топриемнкка, входа которого соедийены с соответствующими выходами светоприемника. Блок моделировани  периферического зрени  содержит две группы сумматоров , причем выход i-ro сумматора первой группы подключен к первому входу i-ro сумматора второй группы (i 1,2,...,п), выходы сумматоров второй группы  вл ютс  выходами блока, входы сумматоров первой группы и вторые входы сумматоров второй , группы  вл ютс  входами блока. Блок-определени  средней освещенности светоприемника содержит два сумматора и источник напр жени , причём входы первого сумматора  вл ютс  входами блока, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника напр жени , выходы первого и второго сумматора  вл ютс  выходами блока. Блок моделировани  активности глазодвигательного центра содержит сумматоры, интеграторы, блоки сравнени , ключи и источник напр жени , причем первые входы первого, второго, третьего, четвертого, п того, шестого и седьмого сумматоров объединены и подключены к выходу источника напр жени , выход первого сумматора соединен с первым входом первого блока сравнени , выход которого подкл1ючен к первому входу первого интегратора , выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнени , первыми входами второго блока сравнени  и восьмого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго интегратора, второй вход которого соединен с выходом второго блока сравнени , 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 сравнени , выход которого подключен к первому входу третьего интегратора , выход которого соединен со вторым входом третьего блока сравнени , первыми входами четвертого блока сравнени  и дев того сумматора , выход которого подключен к перво1йу входу четвертого интегратора, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока сравнени , 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, управл ющие входы первого и второго ключа, объединены и соединены с выходом п того блока сравнени , первый вход которого подключен к выходу п того сумматора.

выход четвертого сумматора соединен с первым входом п того интегратора , выход которого подключен ко второму входу п того блока сравнени  и первому входу шестого блока сравнени , выход которого соединен со вторым входом п того интегратора, выход третьего сумматора подключен ко второму входу шестого блока сравнени , все входы, кроме первого, второго , третьего, четвертого, п того, шестого и седьмого сумматоров,  вл ютс  входами блока, выходы второго и четвертого интеграторов  вл ютс  выходами блока.

На фиг. 1-10 представлена структурна  схема устройства;на фиг. II 17 - выходные функции блока моделировани  активности глазодвигательного центра.

Устройство (фиг. 1) содержит светоприемник 1, блок 2 моделировани  центрального зрени , блоки 3 и 4 моделировани  периферического зрени , блок 5 определени  средней освещенности светоприемника, блок 6 моделировани  активности глазодвигательно .го центра, исполнительные механизмы 7.

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

Выходы центральной области сло  1-2 подключены к соответствующим входам сло  1-3 преобразователей напр жени  в частоту.

Каждый блок 3 и 4 моделировани  периферического зрени  (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 п входов 12, а сумматор 11 два входа, неинвертирующий вход 12 и вход 13  вл етс  входом блока. Выход сумматора 11  вл етс  выходом блока. При этом веса обоих входов сумматора 11 равны, а вес каждого из входов сумматора 10 задаетс  из расчета 1/п, где п - число входов сумматора 10.

В блоке 3 выход сумматора 10 подключен к инвертирующему входу сумматора 11, а в блоке 4 - к неинвертирующему .

Блок 5 определени  средней освещенности светоприемника (фиг. 5) содержит сумматоры 14 и 15 и источник 16 напр жени . Веса входов сумматора 14 одинаковы и задаютс  из расчета l/N, где N - число входов сумматора 14. Выходы 17 и 18  вл ютс  выходами блока 5.

Блок 6 моделировани  активности глазодвигательного центра (фиг.6) содержит два идентичных блока: 19-1, управл ющий движением по горизонтали, и блок 19-2, управл ющий движением по вертикали, и ис-, точник 20 напр жени .

Блоки 19-1 и 19-2f содержат модель 21 нейрона и две идентичные, модели 22-1 и 22-2 нейрона. Модель 22-1 5 нейрона в блоке 19-1 управл ет пере-, мещением светоприемника влево по выходу 23, а модель 22-2 нейрона вправо по выходу 24. В блоке 19-2 соответствующие модели нейрона управл ют движением светоприемника вверх и вниз по выxoдa 25 и 26. Модель . 21 нейрона управл ет очередностью включени  в работу моделей 22-1 и 22-2.

Модели 22-1 и 22-2 нейронов

(фиг. Эг) содержат сумматоры 27, ключи 28 и 29, интеграторы 30, сумматоры 31, интеграторы 32 и 33, блоки 33 и 34 сравнени , сумматоры 35. Инвертирующие входы сумматора 27 блока

0

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

5 област м светоприемника. При этом чем дальше от центра светоприемника область подключени , тем больше задаетс  вес входа сумматора 27.Нормальное положение ключа 28 - откры-i

0 тое, нормальное положение ключа 29 - закрытое.

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

5 напр жени  на выходе интегратора 30.

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

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

38 и 39 сравнени , сумматоры 40.

Блок 2 моделировани  центрального зрени  (фиг. 8) содержит блоки 41 выделени  нижних 41 и 42 верхних экстремумов , входы которых подключены

5 к выходам центральной области светоприемника , сумматор 43, модель 44 нейрона, включающую преобразователи 45 частоты в напр жение возбуждающих входов и преобразователи 46 частоты

0 в напр х«ение тормоз щих входов, сумматор 47, преобразователь 48 напр жени  в частоту, формирователь 49 импульсов,,ключ 50 отрицательной обратной св зи, нормальное положение

е которого открытое, ключ 51 положительной обратной св зи, нормальное положение которого закрытое, и сумматор 52.

Блоки выдел ени  нижних и верхних экстремумов представлены на фиг. 9

0 и 10 соответственно. Каждый блок содержит преобразователи 53-55 частоты в напр жение, блоки 56 и 57 задержки, сумматоры 58 и 59, ключ 60 нормальное положение которого эакрч

5 тое. Устройство работает следующим образом В блоке б создаетс  фонова  акти ность, котора  заключаетс  в асинхронном , псевдослучайном распределен сигналов на его выходах. Сигнгшы поступают на соответствующие входы механизмов 7, которые перемещают светоприемник 1. При по влении в пе риферической области светоприемника изображени  происход т соответствую щие возбуждени  блоков 3 и 4 моделировани  периферического зрени . Сигналы с выходов 3 и 4 перестраивают фоновую активность блока 6 таКИМ образом, чтобы сигналы с его вы хода на исполнительные механизмы 7 перемещали проекцию изображени  образа на центр светоприемника. По вление изображени  в центре светоприемника приводит к возбуждению блока 2 моделировани  центрального зрени . Сигналы с выхода блока 2 тормоз т активность блока 6,вследствие чего проекци  изображени  задерживаетс  в центральной области светоприемника на врем , пропорциональное информативности образа. При проекции на светоприемвик сразу нес кольких изображений они перевод тс  работой устройства на центральную область светоприемника в очередност и временной зависимости от информативности образа, т.е. проекци  изоб ражени  более информативного образа переводитс  на центральную область светоприемника чаще, чем менее информативного , и задерживаетс  там н более длительный период. При работе блока 6 моделировани  активности глазодвигательного центр ( фиг. 11 и 12) ритмы сигналов на выходах 23-26 блока б завис т от ритмов работ моделей 22-1 и 22-2 нейронов блоков 19-1 и 19-2 и ритма работы модели 21 нейронов, который оказывает вли ние на очередность включени  в работу моделей 22-1   22-2 нейронов. Пуск блока 6, а через него и всего устройства, осуществл етс  включением источника напр жени ,Напр жение с выхода источника поступает на первые входы сумматоров 27и 35 моделей 22-1 и 22-2 нейроно и первые входы сумматоров 36 и 40 модели 21 нейрона. Подача напр жени  на первый вход сумматора 27 модели 22-1 нейрона вследствие открытого положени  ключ 28приводит к возбуждению интегратора 30. При посто нном напр жении на первом входе интегратора 30 напр жение на его выходе нарастает по функции, близкой к линейной ( на фиг. 11). Напр жение с выхода интегратора 30 поступает на первый вход сул «атора 31, вес которого равен 1. При этом сумматор 31 в формировании фоновой активности блока б не играет никакой роли. Однако при подаче напр жени  на его другие входы (со второго выхода блока 2) приводит к существенным перестройкам активности блока 6 при сканировании изображени  в центральном поле зрени . Напр жение с выхода сумматора 31 поступает на первый вход интегратора 32, рост напр жени  на выходе которого происходит значительно быстрее роста напр жени  на выходе интегратора 30 (фиг. 11 U,Ui). Напр жение с выхода интегратора 32 поступает на выход блока и на соответствующий вход блока б,, перемеща  в данном случае светоприемник влево. Напр жение с выхода интегратора 32 поступает на первый вход блока 33 сравнени , вес которого задаетс  значительно меньше веса его второго входа, куда поступает напр жение с выхода интегратора 30 Ь 7 а, где а - вес первого входа; b - вес второго входа блока 33 сравнени . В момент, когда aU2 bU, на выходе блока 33 сравнени  по вл етс  напр жение, которое подаетс  на второй вход интегратора 32 и приводит к срыву его работы. Напр жение .на выходе интегратора 32 в этот момент снижаетс  до уровн  напр жени  на выходе интегратора 30. Но так как напр жение на выходе интегратора 30 продолжает возрастать все врем , пока ключ 28 открыт или не происходит срыва его работы, то при следующем цикле роста напр жени  на выходе интегратора 32 оно достигает большей величины, чем в предыдущем цикле (фиг. 11 и 12). Вес первого входа блока 34 сравнени  задаетс  значительно меньше веса d второго входа этого блока, на который поступает напр жение Ug с выхода сумматора 35. Начина  с момента, когда си dUo, на выходе блока сравнени  по вл етс  aпp жeниe, которое, поступа  на. второй вход интегратора 30, приводит к срыву его работы. Если срыв работы интегратора 30 совпадает со срывом работы интегратора 32 и закрываетс  ключ 28, то в этот момент подача сигналов с выхода 23 блока б прекращаетс . Если срыва интегратора 32 в этот момент не происходит, то сигналы подаютс  до момента срыва работы последнего. Если же ключ 28 в это врем  продолжает находитьс  в открытом состо нии, то начинаетс  новый цикл работы интегратора 30. При этом, если ключ 28 переходит в закрытое положение до срыва работы интегратора 30, то сигналы в начал посто нного ритма, а потом затухаю щие по мере разр дки интегратора 3 существуют на выходе 23 одновремен с сигналами на выходе 24, что прив дит к росту разнообрази  типов перемещени  светоприемника. Работа модели 22-1 нейрона блока 19-1 не совпадает по времени с работой моде ли 22-1 нейрона блока 19-2. Поэтому направление перемещени  светоприем ка, например, влево не совпадает с направлением перемещени  светоприемника по вертикали, например, вверх. Даже при отсутствии управл ющих сигналов на входах блока 6 совмещение горизонтальных и вертикальных перемещений светоприемника наблюдаетс  в самых различных комбинаци х . Модель 21 нейрона генерирует рит мы, которые переключают ключи 28 и 29. При этом, в режиме фоновой ак тивности, подача напр жени  на первые входы сумматоров 36 и 40 включа модель в работу. Напр жен-ив с выхода сумматора 36 поступает на первый вход интегратора 37. Пока напр  жение на выходе .интегратора 37, которое подаетс  на первый вход блока 38 сравнени , не сравн етс  с на-: пр жением на его втором входе (при этом веса входов блока 38 сравнени  задаютс  значительно меньше единицы на выходе блока 38 сравнени  напр жени  отсутствует .и ключ 28 находит с  в открытом положении, а ключ 29 - в закрытом. При по влении на выходе блока 38 сравнени  напр жени  ключ 28 зак рываетс , а ключ 29 переходит в откр тое положение и начинаетс  работа модели 22-2 нейрона. С момента, ког да напр жение на выходе интегратора достигает определенной величины U a,j( Ь,и, где и, - напр жение на выходе интегратора 37; и - напр жение на выходе сумматора 43; а - вес первого входа блока 39 сравнени ; Ц - вес второго входа блока 39 сравнени ; при этом а i b, напр жение с выхода блока 39 сравнени  поступает на второй вход интегратора 37 и срывает его работу. Вследствие этого ключи 28 и 29 возвращаютс  в исходное нормсшьное положение. Затем начинаетс  второй такт работы модели 21. нейрона. В режиме фоновой активности, т.е когда на сигнгшьные и управл ющие входы блока 6 не поступает напр жение , активность моделей 22-1 и 22-2 нейронов чередуетс , в результате чередуетс  смещение в пространстве оветоприемника 1 (фиг. 13). Ннтервалы времени и ,j завис т от весоввторых входов блоков 38 и 39 сравнени . Онимогут мен тьс , если на входы сумматоров 40 поступает напр жение. Например, если на неинвертирующий вход одного из сумматоров 40 подаетс  напр жение, без изменений состо ний на входах другого сумматора 40, то врем  работы одной модели 22 нейрона увеличиваетс , а врем  работы другой модели 22 уменьшаетс . В результате лева  часть пол  зрени  рассматриваетс  дольше, чем права . При затормаживании модели 21 нейрона, что обеспечиваетс  подачей напр жени  на инвертирующий вход сумматора 36, чередование движений светоприемника по горизонтальным (или по вертикальным) направлени м замедлено. Напротив, при подаче напр жени  на его неинвертирующий вход движение светоприемника по той или иной координате ускор етс . Таким образом, подача напр жени  на входы сумматоров 36, 40 и 43 управл ет изменени ми направлени  движени  светоприемника по отношению к полю зрени , временными характерис тиками этих движений, скоростью перемещени  с одного направлени  на другое. Организаци  движени  светоприемника по одному направлению происходит в результате подачи напр жени  на входы сумматора 27, 35 и 31. При подаче сигналов на возбуждающие (инвертирующие ) входы сумматора 27 скорость перемещени  свотоприемника по заданному направлению увеличиваетс , при подаче напр жени  на инвертирующие входы - уменьшаетс . При подаче напр жени  на неинвертирующие входы сумматора 35 путь движени  по заданному направлению (влево , вправо) увеличиваетс . Если же неинвертирующие входы сумматора 35 подаетс  напр жение, то амплитуда перемещени  по заданному направлению уменьшаетс  (соответственно фиг. 14 и 15). При подаче напр жени  на инвертирующие входы сумматора 31 на выходе интегратора 32 наблюдаетс  медленное чарастание напр жени , напротив, при подаче напр жени  на неинвертирующие входы сумматора 31 напр жение на нем нарастает мелкими скачками. Это обусловливает в первом случае медленное и плавное движение светоприемника , во втором - резкое скачкообразное (фиг, Г6 и 17 соответственно). Таким образом, при рассматривании информативного образа движение гла-. за может быть плавным и медленным. Если же образ насыщен детал ми, ему больше соответствует движение глаза мелкими скачками.

Структура модели 22 нейрона построена таким образом, что и в режиме фоновой активности, т.е. когда на возбуждающие и тормоз щие входы, а также на управл ющие входы блока б не поступают сигналы, в начале работ каждой модели 22 нейрона напр жение йа ее выходе растет мелкими скачками амплитуда которых постепенно увеличиваетс . Это соответствует глазодвигательным реакци м при сканировании центрального пол . Напротив, в периферическом поле зрени  амплитуды движени  глаза имеют большие величины.

Таким образом, сигналы на выходах блока б управл ют работой исполнительных механизмов 7, перемещающих светоприемник. В режиме фоновой активности блока 6 имеют место перемещени  ;светоприемника,1 которые можно рассматривать как модель фоновых движений глаза. Фоновые движени  глаза , так же как и движени  светоприемника в режиме фоновой активности блока б, представл ют собой псевдослучайные процессы.

В отличие от случайных процессов переходы в направлении движени  светоприемнйка не  вл ютс  равноверо тными .

Таким образом, при работе блока б как индуктора фоновой активности наблюдаетс  частичное уменьшение неопределенности процесса. Это частичное уменьшение неопределенности  вл етс  первым этапом самоорганизации процесса прослеживающих движений. Если бы в процессе организации прослеживающих движений происходило бы резкое уменьшение Неопределенности процесса, т.е. процесс становилс  бы однозначным в каждом переходе (детерминированным), система, организующа  этот процесс становилась бы жесткой, тер ла бы пластичность и перестройка ее в новый режим прослеживающих движений была бы затруднительна .

Дл  того, чтобы вызвать перестройку процесса в системах управлени , построенных на жесткой организации, чаще всего примен ютс  генераторы случайных чисел. Введение шума в этом случае увеличивает неопределенность и делает систему несколько пластичнее. Более ргщиоиально при моделировании самоорганизующихс  процессов соблюдать этапность .уменьшени  неопределенности процесса , оставл   в ксшсдом предыдущем этапе некоторый запас пластичности, необходимый дл  перестройки в последующем этапе, организации процесса. При этом дл  того, чтобы система была достаточно пластична, в ней должны, нар ду с процессами организации , существовать и дезорганизационные процессы, между которыми должна соблюдатьс  динамическа  подвижность . т.е., если при завершении какого-то организационного процесса нет стимулов, поддерживающих эту достигнутую организацию или увеличи вающую ее, процесс должен автоматически возвращатьс  на более низкий уровень организации, с тем, чтобы при наличии новых стимулов пойти по другому пути организации, отвечающем новым услови м.

По такому принципу работает предлагаемое устройство.

Перестройка фоновой активности происходит поэтапно: сначала при включении в работу блоков 3 и 4 моделировани  периферического зрени  и блока 5 и затем при включении в работу блока 2 моделировани  центрального зрени , в случае, если на каком-то этапе исчезают стимулы (в данном случае зрительный образ), система переходит на режим фоновой .активности.

Работа блоков 3 - 5 моделировани  периферического зрени  заключаетс  в следующем.

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

Таким образом, на выходе сумматор 14 напр жение пропорционально средней степени освещенности светоприемника . Напр жение с выхода сумматора 14 подаетс  на входы 13 блока 4, представл ющие собой инвертирующие входы сумматоров 11. На неинвертирующие входы сумматора 10 (входы 12 блока 4) поступают сигналы с соответствующих выходов светоприемника. Число входов сумматора 10 соответствует- числу,выходов соответствующей периферической области светоприемника . Число блоков 9 сумматоров соответствует числу периферических областей светоприемника. Веса входов сумматора 10 задаютс  из расчета 1/к где к - число его входов. Напр жение с выхода сумматора 10 поступает на неинвертирующий вход сумматора 11, вес которого равен весу инвертирующего входа. При этом, если степень освещенности данной периферической области, обслуживаемой данным сумматором 10, выше средней освещенности всего светоприемника, то на выходе сумматора 11 по вл етс  напр жение . При этом, если соответствующий сумматор 9 блока 4 обслуживает, например, левую верхнюю периферическую область светоприемника, то выход его соединен с возбуждающими входами модели 22-2 блока 19-1, т.е. управл ющей движением вправо, и с возбуждающими входами модели

22-2 нейрона блока 19-2, управл ющей движением вниз, и с тормозными входами моделей 22 нейрона, управл ющих движением в противоположные стороны. Выходы блоков 9 сумматоров подключаютс , таким образом, к вхо-. дам сумматоров 27. Веса входов сумматоров 27 задаютс  в пр мой зависимости от рассто ни  периферической области, обслуживаемой соответствующим сумматором 9 от центра светоприе ника.

Работа блока 3 сходна с работой блока 4. В данном случае различи  заключаютс  в том, что сигналы на выходе блока 4 по вл ютс  при затемнении соответствующих периферических областей светоприемника. Напр жение с выхода сумматора 14 поступает на инвертирующий вход сумматора 15, на неинвертирующий вход которого поступает напр жение с выхода источника 16 регулируемого напр жени . Напр жение источника 16 моделирует абсолютное затемнение, а напр жение на выходе сумматора 15 - относительное максимальное затемнение светоприемника . Напр жение с выхода сумматора 15 поступает на возбуждающие входы блоков 8 сумматора, построенных аналогично сумматорам 9, с той лишь разницей, что выход сумматора 10 под ключен к инвертирующему входу суммаTopai 11, неинвертирующий вход которого  вл етс  возбуждающим входом. Если освещенность периферической области светоприемника, обслуживаема  данным блоком 8 сумматоров освещена, то напр жение, поступающее на входы 12, уравновешивает напр жение, поступающее на вход 13 с выхода 17 блока 5. В случае ослаблени  освещенности периферической области светоприемника напр жение на входе 13 больше напр жени  на выходе сумматора 10 и на соответствующем выходе блока 3 по вл етс  напр жение.

Такие соединени  выходов блоков 3 и 4 с возбуждающими и тормоз щими входами блока 6 обеспечивгиот, в случае по влени  в какой-либо периферической части светоприемника изобрс1жени , перемещение светоприемника так, чтобы проекци  этого изображени  перемещалась к центру светоприемника в ее центральную область. По мере перемещени  изображени  к центру светоприемника происходит перераспре деление активации сумматоров 8 или 9 соответствующих блоков 3 и 4, т.е. активируютс  сумматоры, входы которых наход тс  ближе к центру светоприемника . Так как их выходы подключены к входам блока б, имеющим меньшие веса, чем входы соединенные с блоками 8 и 9 сумматоров, обслуживающими более удаленные от центра области светоприемника; то на соответствующих входах блока 6, управл ющих работой механизмов 7, происходит уменьшение интенсивности сигналов и перемещение изображени  замедл етс . Кроме того, вследствие падени  напр жени  на соответствующих входах сумматора 27 и сумматора 35 происходит падение напр жений на вторых входах блоков 33 и 34 сравнени , в результате чего период времен между возбуждением и срывом в работе интеграторов 30 и 32 сокращаетс  по мере продвижени  изображени  к центру светоприемника. В результате амплитуда скачков перемещени  изображени  , наблюдаема  в результате характера функции на выходе интегратора 32, уменьшаетс  и скачки станов тс  более мелкими, т.е. тип сканировани  изображени  из типа периферического сканировани , характеризующегос  скачками с большей амплитутюй , постепенно транспортируетс  в тип, характерный дл  центрального сканировани .

Так как блок 6 обладает инерционностью , то тачавшеес  перемещение светоприемника относительно образа с перемещением проекции его изсэбражени  от периферии к центру не рстанавл1 ваетс  мгновенно, в том случае, если в другой его периферической области по вл етс  проекци  нового изображени . В этом случае, после установки проекции первого изображени  на центральную область светоприемника , задержки ее там на врем , завис щее от информативности изображени , возбуждение, вызванное новым образом, начинает доминировать. Последнее приводит к изменению функционального состо ни  блока 6 и распределени  сигналов на его выходах в соответствии с проекцией нового изображени  и происходит перемещение нового изображени  в центральную область светоприемникаi Поэтому при по влении на свгетоприемнике 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 проекци  перемещаетс  в центр.

Таким образом, на втором уровне организаций прослеживающих движений происходит следующий этап уменьшени  неопределенности процесса, так как веро тности перемещени  проекций изображени  образов завис т от характеров этих образов. В то же врем  процесс еще не  вл етс  детерг минированным.

Следующий этап уменьшени  неопределенности процесса происходит йследствие работы блока 2 моделировани  центрального зрени . Блок 2 работает следующим образом Сигналы с выходов центральной области светоприемника поступают на входы блоков 41 выделени  нижних и блоков 42 верхних экстремумов. Работа блока выделени  нижних экстремумов заключаетс  в следующем Если на вход блока 41 поступеиот сиг налы, частота которых мен етс  во времени: f 4 2. Ъ Р этом 1. fjjT.e. на участке светоприемника 1, обслуживаемом данным блоком 41, происходит смена осве- . щени  затемнением и снова освещением , что соответствует смене контраста в изображении (например, темна  лини  на светлом фоне), то, проход  через блоки 56 и 57 задержки , сигналы с такими распределени м частот поступают одновременно на входы преобразователей 53-55 частот в напр жение, при этом на вход преобразовател  53, на вход преобразовател  54, на выходе которых образуютс  соответствующие величины напр жени  и 7 Ui Ui,; : При этом и И Uj поступают на неинвертирующие входы сумматоров 58 и 59, а и - на инвертирующие входы этих сумматоров. Так как и : и/;, Ua из,то на выходах сумматоров 58 и 59 по вл ет с  напр жение. Напр жение с выхода сумм,атора 59 поступает на управл ющий вход ключа 60, нормальное полож ние которого закрытое, и переводит его положение в открытое, вследстви чего напр жение с выхода сумматора 58 поступает на выход блока. при любом другом соотношении входных частот сигналов на выходе блока 41 напр жение отсутствует. Работа блока 42 (фиг. 10) иденти на, с той Лишь разницей, что на его выходе имеютс  сигналы при соотнош нии, входных частот f f/j.7 f у т.е. В том случае, если в сканируемом изображении имеет место освещен ный участок на темном поле. Таким образом, на выходах блоков 41 и 42 по вл ютс  сигналы лишь при на.ичии контрастов в изображении. Так как насыщение изображени  экстремумами , контрастами может служить показателем его информативности, то работа блоков 41 и 42 обеспечивает определение степени информатив ности зрительного образа. Под инфор ГЧативностью образа здесь понимаетс  информативность оптического, но не сглыслового характера. Чем выше информативность изображени , тем боль ше напр жение поступает на первый вход сумматора 43 и тем выше напр жение на его выходе. Напр жение с выхода сумматора 43 поступает на второй вход блока 2 и с него - на входы сумматоров 31 блока 6. Так как напр жение на втором входе блока 33 сравнени  снижаетс , а напр жение на входе интегратора 32 вследствие подачи напр жени  на вход сумматора 31 повышаетс , то скорость достижени  на выходе интегратора 32 напр жени , обеспечивающего равенство напр жени  на входах блока 33 сравнени  повышаетс , что сопровождаетс  быстрыми и мелкими скачками напр жени  на выходе интегратора 32. В результате устанавливаетс  тип сканировани  изображени , характерный дл  сканировани  его в центральном поле зрени . Напр жение с выхода сумматора 43 поступает на управл ющие входы ключей 51 и 52 модели 44 нейрона. Работа модели 44 нейрона заключаетс  в следующем. На вход одного из преобразователей 45 частоты в напр жение посто нно поступают сигналы. Так как имеетс  глубока  отрицательна  обратна  св зь с выхода формировател  49 импульсов через ключ 50, нормальное положение которого открытое , на вход преобразовател  46 частоты в напр жение, вес которого больше 1, то активность модели 44 нейрона глубоко подавлена и на ее первом выходе нет напр жени . При поступлении на управл ющие входы ключей 50 и 51 напр жени  с выхода сумматора 43 ключ 50 переходит в закрытое положение, а люч 51 - в открытое. В результате отрицательна  обратна  св зь разрываетс  и замыкаетс  положительна  обратна  св зь с выхода формировател  49 через ключ 51 на вход преобразовател  45 частоты в напр жение. Напр жение на выходе сумматора 47 модели.44 нейрона и на ее первом выходе начинает расти. Рост напр жени  зависит от веса входаположитель-. ной обратной св зи. Напр жение с выхода сумматора 47 поступает на тормозные входы сумматоров 27 и 36, 35, 40, что тормозит работу блока 6. В результате перемещение изображени , попавшего в центрсшьную область светоприемника, замедл етс  и оно не выходит из центральной области, но продолжает испытывать незначительные перемещени  в нем. В результате таких мелких перемещений проекции изображени  на входы блоков 41 и 42 посто нно мен ютс  и на их выходах существуют соответствующие сигналы. Напр жение с выхода сумматора 47 поступает на первый вход сумматора 52, на второй вход которого поступает напр жение управлени . В зависимости от величины напр жени , поступающего на второй вход сумматора 52, задерживаетс  рост напр жени  на втором входе сумматора 43.

С того времени, как напр жение на втором входе сумматора 43 сравн етс  с напр жением на его первом входе, напр жение с выхода сумматора 43 перестает поступать и в результат ключи 51 и 50 переход т в свои -исходные положени . Размыкаетс  положительна  обратна  св зь и восстанавливаетс  отрицательна  обратна  св з модели 44 нейрона. Исчезновение нап-г р жени  на первом и втором выхЪдах блока 2 снимает торможение блока б и восстанавливаетс  его фонова  активность . Врем  торможени  блока 6 работой блока 2 зависит от сигналов на выходах блоков 41 и 42, т.е. от информативности образа. Врем  может также регулироватьс  напр жением а втором входе сумматора 52.При подаче напр жени  на второй вход сумматора 52 изображение задерживаетс  в центральной части светоприемник,а на больший срок, а подавление активности блока 6 более глубокое, так как напр жение на выходе сумматора 47 за это врем  возрастает Степень возрастани  напр жени  на выходе сумматора 47 может регулироватьс  сигналами на входах преобразователей 45 и 46 частоты в напр жение.Например , подача сигналов на входы преобразовател  45 частоты в напр жение ускор ет рост напр жени  на выходе сумматора 47 и способствует более глубокому подавлению активности блока 6. Сигналы, подаваемые на входы преобразователей 46 с одновременной подачей напр жени  на ороК вход сумматора 52, способствуют сохранени заданной амплитуды сканировани  изображени  в центргшьном поле зрени при одновременной длительной задержке в нем изображени .

По истечении времени задержки изображени  в центральном поле зрени  тормозное воздействие сигнгшов блока 2 снимаетс  и восстанавливаетс  фонова  активность блока б за счет подачи напр жени  с выхода источника 20 напр жени  на возбуждающие входы блока 6.

Так как состо ние моделей нейрона в каждом блоке 19 в известной мере непредсказуемо, то смещение изображени  с центральной области светоприемника происходит в направлении , определить которое заранее нельз . В то же врем  направление .смещени  не  вл етс  чисто случайным так как зависит от циклов активности моделей 21 нейрона, т.е.  вл етс  псевдослучайным. Если на светоприемник подаетс  только одно изобргокение , то после смещени  его из центральной области в периферическую происходит снова перемещение ее в центральную, задержка тг1м и снова смещение в периферическую область и т.д.

Если на светоприемник подаетс  одновременно два изображени  или же вслед за первым по вл етс  второе , то изобргикени  в центральную область светоприемника поступают по очереди, однако задержка изображени  в центральной области зависит от его оптической информативности .

При проекции на светоприемник трех и более изображений или изображени  сложного, проекци  которого занимает большую часть светоприемника , чем центральна  область, сканирвание изображени  начинаетс  в сложной зависимости. При этом наиболее информативные участки изображени  перевод тс  в центральную область светоприемника чаще, чем менее информативные .

Аналогична  картина наблюдаетс  при рассмотрении группы образов или сложного образа глазом человека. Глаз человека, в этом случае всегда большее врем  задерживаетс  на рассмотрении более информативных участков изображени . Если в такой (Ситуации в периферическом поле зрени  по вл етс  предмет, то проекци  его изображени  в результате действи  газодвигательных реакций быстро устнавливаетс  на центр зрени . Однако если предмет гомогенен в своей оптической характеристике, то глаз недолго задерживаетс  на его рассмотрении . Если же предмет гетерогенен, т.е. содержит в себе контрасты,экстремумы , то рассмотрение его в центральном поле зрени  более длительно

Естественно, предлагаемое устройство rte дифференцирует оптическую информативность оЬраза от смысловой информативности и а этом отношении больше похоже по своим функци м на глаз новорожденного ребенка, который реагирует на оптические образы , не выдел ет их смысловую информативность .

Разделение зрительного пол  на центральное и периферическое и соответствующее обслуживание этих полей глазодвигательными реакци ми  вл етс  наиболее экономичным способом сканировани  зрительного об-, раза.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР по за вке 2722543/18-24,

кл. G 06 G 7/60, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке 2781992/18-24,

кл. G 06 G 7/60, 1979 (прототип).

f-l

I

L

LJIU

Яилс Jj II

.V

I

f

5

f2-t

if

20

Ш

Je

2f

U/

-гэ

22-2

9%ИГ /

I J I

i3

и

и

877577 i

и.

G

и