Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
а) 5)
1-ис. 149. а) схема, иллюстрирующая два типа (J и 1J) прос гранстпенпо-частотных преобразовании. J — нространстнснно-ч ютотнмН анализатор, 2 ¦ - «селектор», я ¦ - управляющий блок «селектора», 4 ¦- «повторитель» — воспроизведение преобразованного «изображения», 5 — перекодирование дли передачи детальной информации, 6' — запоминание детальной информации, содержащееся в изображении (его полного описании); б) схема «селектора» дли преобразования прострапетвенно-частотпого списания изображения. 1 - «селектор», 2 - - управляющий блок селекгора, $ — подокна, идущие из пространственно-частотного анализатора, 4 — волокна, выходящие на селектора. Заштрихована область, относящаяся к низким пространственным частотам, х - ось пространственных частот, у ось ориентаций, z — ось цветов.
Представим управляемый селектор информации трехмерной структурой, по осям которой откладывается пространственная частота х, ориентация у и цвет z.
Структура составлена из «кубиков» (см. рис. 149, б). Поэтому, говоря о координате по любой из осей, мы имеем в виду не точку, а положение кубика па этой оси. Внутри одного кубика представлены сведения от всех участков изображения о присутствии в изображении определенных частоты, ориентации и цвета, соответствующих координатам кубика.
Чтобы обеспечить нередачу в кубик сведений о наличии на разных участках изображения, скажем, определенной частоты, в этот кубик должны приходить волокна от фильтров (детекторов) этой частоты не из всех сверхколонок анализатора, но только от
1/211 И. В. Позин и др.
тех колонок шгутри них, у которых ориентация и цвет соответствуют координатам кубика 1).
Далее, предполагается, что, пройдя с<селекгор», волокна поступают в следующее нейронное образование, которое назовем «повторителем» (рис. 149, а). Повторитель но сворй структуре точно воспроизводит структуру исходного анализатора: в нем имеются клетки, соответствующие каждому детектору и они тоже объединены в колонки. Волокно от любого детектора анализатора, пройдя «селектор», попадает на соответствующую клетку повторителя.
Функция «селектора» состоит в том, чтобы устранять часть информации, идущей от анализатора к повторителю за счет торможения определенных волокон. Вытормаживагься в этой модели может целиком весь нучок волокон, проходящих через один кубик или через несколько кубиков «селектора». Благодаря упорядоченности кубиков по осям частот, направлений и цветов, нетрудно представить возможную организацию управляющего сигнала, приходящего на селектор и осуществляющего направленное вытор-маживание. Нанример, сигнал, пришедший из некоторого управляющего центра и виде некоторой аналоговой величины, с помощью известного преобразования «величина — место» [4] может быть приложен к любой точке каждой из осей селектора.
В результате селектор может устранить из информации, передаваемой на повторитель, определенную информацию об ориентации, о цвете, о дипазоне определенных частот. Существенно, что устраненная, а такя«з и оставленная информация никак не связана с каким-либо местом изображения; как говорят, ото — нелокальная информация.
Пример', подчеркивание перепадов освещенности. Обычно изображение содержит широкий спектр пространственных частот — низкие частоты соответствуют плавным изменениям освещенности, высокие — резким перепадам освещенности и мелким деталям. Если каким-либо образом устранить из спектра пространственных частот изображения высокие частоты, а низкие оставить, то восстановленное изображение будет размытым, нерезким. Если же устранить низкие частоты, то в восстановленном изображении будут подчеркнуты перепады освещенности, что приведет к выделению контуров.
Любую из этих функций можно осуществить, используя описанный ранее «селектор». В конкретном случае можно представить
г) Можно высказать следующие соображении относительно числа детекторов в анализаторе и кубиков в «селекторе». В апализатор входят примерно 150сверхколопок (с учетом размера области анализа, размера сперхколопки и степени перекрытия участков, ими обслуживаемых). Число «градаций» ориентации, согласно [451, 452], примерно 15—20. Точное число детектируемых в анализаторе частот пока иеизвестпо. Возьмем за оспову число 5 [296]. Тогда, с учетом цвета, число детекторов составит примерно 30 ООО—45 ООО. Число кубиков тогда 200—300.
устранение низких частот из описания изображения посредством вытормаживапия всех кубиков низкочастотной части «селектора». 11а рис. 1-19, 6 эго его нижняя часть.
Предположение о возможности выделения коптуров такого рода .механизмом на довольно высоком уровне обработки (выше 17 поля коры) не противоречит тому, что контуры могут быть получены уже в сетчатке 1). Согласно изложенной в гл. IX гипотезе выделение контуров в изображении может выполняться в акте зрительного восприятия неоднократно, на разных уровнях зрительной системы, в зависимости от решаемой задачи. Например, при узнавании информация о контурах нужна для разных целей — для выделения границ объектов и выделения его из фона, для бинокулярного слияния по границам (см. предыдущую главу), для выделения локальных признаков и схематического узнавания. Все эти операции выполняются, по-видимому, па разных уровнях зрительной системы, и, возможно, для их выполнения каждый раз необходимо выделять контуры заново.
