принципы создания интеллектуальной системы обработки визуальной информации
Алтайский государственный технический университет им.
г. Барнаул
Инженерно –техническая мысль воплощает достаточно простую структурную схему системы технического зрения: объектив, многоэлементный фотоприемник и электронный блок, сопряженный с компьютером. Оптике обычно отводят довольно простую задачу –построение изображения наблюдаемой сцены. Матрице ПЗС – преобразование светового потока в электрический сигнал. Зато компьютеру принадлежит ведущая роль в обработке и принятии решения [1,2].
Аналогичный подход до 60 –х годов был у нейробиологов. Они полагали, что зрительные объекты с помощью хрусталика передаются в мозг, а уж его задача –осмыслить наблюдаемую сцену. Оказалось, что это совсем не так. Уже в области сетчатки глаза происходит сложная обработка входной информации. Например, определенные клетки сильно реагируют на небольшое световое пятно малой мощности, “молчат“ от фотовспышки, направленной прямо в глаз, и дают слабые хаотические сигналы даже в полной темноте [3].
Цель настоящей работы –изучить результаты исследований, полученных нейробиологами, формализовать процесс передачи информации от рецепторов до простых клеток первичной зрительной коры и разработать принципы создания виртуальной и интеллектуальной системы обработки визуальной информации.
На рис.1 схематично представлена зрительная система млекопитающего. Сетчатка –это часть мозга, связанная с ним посредством пучка волокон, представляющего зрительный нерв. Сетчатка состоит из трех слоев нервных клеток: рецепторов (колбочек и палочек); среднего слоя, содержащего три вида клеток, из которых наиболее важны биполярные; ганглиозных клеток.
Ганглиозные клетки посредством биполяров объединяют некоторое количество рецепторов в так называемое рецептивное поле. Рецептивное поле имеет кольцевую структуру, в которой выделяют центр и периферию. На рис.1 показано диаметральное сечение двух рецептивных полей. Под номерами 1 и 3 изображены центры рецептивных полей, а под номерами 2 и 4 периферия этих полей.
Исследования, выполненные Стивеном Куфлером – нейробиологом Гарвардской медицинской школы, показали, что ганглиозные клетки бывают двух типов [3]. Куфлер назвал их клетками с on –центром и клетками с off –центром. Клетка с on –центром разряжается с повышенной частотой, если небольшое пятно света появляется в центральной зоне (см. рис.2). Если это пятно переместить на периферию, то свет полностью подавляет импульсацию клетки.
И т. д.
Рис.1. Структурная схема зрительной системы млекопитающего
Выводы.
В данной работе, на основе экспериментальных данных, полученных нейробиологами и нейрофизиологами, представлен виртуальный процесс обработки визуальной информации ганглиозной клеткой сетчатки зрительной системы млекопитающего. Разработаны отдельные логические схемы, воплощающие принцип создания интеллектуальной системы обработки визуальной информации. Логические схемы могут быть реализованы с помощью фоточувствительных элементов многоэлементного фотоприемника или интегральной оптики.
1.Катыс визуальной информации. - М.: Машиностроение, 1990. –320 с.
2.Техническое зрение роботов/ . - М.: Машиностроение, 19с.
3. Глаз, мозг, зрение. - М: Мир,1990. –239 с.
