Устройство для моделирования зрительного анализатора движения Советский патент 1986 года по МПК G06G7/60 

Is;)

а Ю

Изобрет,ение относится к моделированию нейронных структур, в частности зрительной системы, выделяющей признаки изображений, и может быт.ь использовано в технических системах переработки информации.

Целью изобретения является повышение точности моделирования, разрешающей способности устройства, а также возможности количественного определения места положения объекта при его возвратно-поступательном дви жении.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для моделиррванкя зрительного анализатора движения ; на фиг, 2 - то же, блока выделения импульсов этого устройства; на фиг. 3 - осциллограммы сигналов (на осциллограммах не показаны задержки, вносимые одновибраторами).

Устройство (фиг, 1) содержит фоТодиодные ключи 1-3, триггеры 4-7, элементы И 8-10, элемент ИЛИ 12, одновибраторы 11 и 13, выходы направления 14 и 15, неподвижную линейку 16, световоды 17, пучки концов световодов 18-20, подвижный объект 21, элемент И-НЕ 22 и 23, реверсивный счетчик 24, блок выделения импульсов 25, вьгход положения 26, Блок 2 (фиг, 2) содержит элементы НЕ 27-29, элементы сравнения 30-32, элемент НЕ-ЙПИ 33,

Принцип работы устройства заключается в следующем.

При двгокении объекта 21, представляющего собой темную метку на прозрачном фоне, поперечным размером 1,5 диаметра сечения световода- (в положительную сторону) последовательно перекрываются от источника света первые, закрепленные на неподвижной линейке 16, концы световодов 17, вторые концы которЕлх сведены в пучки 18-20, и подведены к фотодиодным ключам 1-3, в порядке 12 3 1 23 1 (положительный порядок). При движе.,НИИ объекта в обратную сторону порядок перекрытия фотодиодных ключей 132132,,. (отрицательный порядок),

В любом из положений объектом 21 перекрыт только один из первых концов светодиодов, расположенных на линейке. Фотодиодные ключи 1-3 при переходе из состояния Освещено в состояние Затемнено выдают корот .кие импульсы, необходимые для переключения триггеров 4-6. Выходы диодных ключей 1-3 соединены с входами этих триггеров таким образом, что выходной импульс с выхода ключа взводит одноименный триггер и сбрасывает следующий триггер. При движении объекта в положительном направлении любой взведенный триггер сброшен через один шаг движения, заключающийся в переходе от одного из первых концов световодов до другого. Таким образом, в любой момент времени два триггера из трех находятся во взведенном состоянии. При движении объекта в противоположную сторону в любой момент времени взведен только один триггер,,Выходное состояние триггера 7 устройства, определяющее направление движения объекта, соответствует логической функции

Те ) V (т,

Т ) V (Т ЛТ ). (Т. Л

5

3 S 6

где Т

Т - состояния соответствующих триггеров, логическая единица соответствует взведенному состоянию, ноль исходному, причем выходное состояние X 1 соответствует случаю движения объекта в положительную сторону, X О соответствует движению в отрицательную сторону При реверсе движения объекта выходное состояние изменяется после первого же шага в противоположную сторону.

При срабатывании любого фотодиодного-ключа происходит переключение одного или двух триггеров 4, 5 и 6, При повторном или кратном срабатывании того же фотодиодного ключа, что соответствует колебаниям объекта относительно некоторого фиксированного положения, состояние триггеров 4, 5 и 6 не изменяется и блок вьщеления импульсов 25, реагирующий на изменение состояния триггеров, не формирует импульсов, что исключает опшбочное срабатывание счетчика 24,

При движении объекта на один шаг всегда изменяется состояние одного или двух из триггеров (в зависимости от направления), причем изменение состояния может быть как из 1.в О, так и наоборот, Б стационарном состоянии на выходах элементов 30, 31 и 32 всегда имеет место состояние логической единицы. В момент изменения состояния следующего триггера ввиду задержки распространения сигнала, вносимой элементом НЕ, на выходе схемы сравнения кратковременно устанавливается состояние логического нуля. Таким образом, на выходе элемента 33 в ответ на перемещение объекта на один шаг в любую сторону формируется кратковременный импульс который запускает oднoвибpatop 11. По срезу выходного импульса одновиб ратора 11 запускается одновибратор 1 Назначением одновибратора 11 является внесение некоторой задержки, необходимой для окончания переходных процессов в логических схемах. Выходной импульс одновибратора 11 используется для стробирования тригге ра 7, фиксирующего состояния 1 при X 1 и О при X - О. Импульс, формируемый одновибратором t3, в зависимости от состояния элемента 7 являющегося выходом определителя направления движения, через элементы И-НЕ 22 или 23 поступает на сумми рующий или вычитающий вход реверсивного счетчика 24, показание которого пропорционально перемещению объекта Использование предлагаемого устройства позволяет существенно повысить точность определения направления движения объекта, производить количественное определение его положения. Это достигается тем, что разрешающая способность и точность устройства уже определяются не размерами фотодиода, а диаметром сечения световода, которое может быть очень малым (по выбору экспериментатора). Кроме того, устройство позволяет оп ределять характеристики разнообразных объектов двумя методами; во-первых, располагать движущийся объект между источником света и неподвижной линейкой так, чтобы тень его проекции на линейку не превышала по размеру 1,5 диаметра сечения световода (или обеспечить этот эффект подбором необходимой оптической системы)/ во-вторых, можно данную метку закреп лять на некотором объекте значительных размеров и осуществлять проекцию ее тени на линейку. Формула изобретения Устройство для моделирования зрительного анализатора движения, содер жащее линейку из трех фотодиодных ключей,, выход первого фотодиодного ключа подключен к единичному входу первого триггера и к Нулевому входу второго триггера, выход второго фотодиЬдного ключа подключен к единичному входу второго триггера и к нулевому входу третьего триггера, выход третьего фотодиодного ключа подключен к нулевому входу первого триггера и к едияичноьгу входу третьего триггера, прямой выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены к первому и второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом четвертого триггера, выходы которого являются выходами устройства, прямой выход первого триггера подключен к второму входу второго элемента Ник первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ, прямой выход второго триггера соединен с вторьгми входами второго и третьего элементов И, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования. в него введены линейка из п световодов, элементы НЕ, элементы сравнения, элемент НЕ-ИЛИ, элементы И-НЕ, одновибраторы и реверсивньй счетчик, выход которого является выходом устройства, первые выводы световодов, образующие линейку, оптически связаны с источником оптической информации, вторые выводы (3: + J) - х 2 ЩЗ (i О, 1, где j 1,2,3) 3 световодов оптически подключены к J-M фотодиодным ключам, прямые выходы первого, второго и третьего риггеров подключены соответственно первым входам первого, второго и ретьего элементов сравнения, через оответствующие элементы НЕ к вторым ходам первого, второго и третьего лементов сравнения, выходы которых оединены с соответствующими входаи элемента НЕ-ИЛИ, выход которого ерез первый одновибратор подключен второму входу четвертого триггера к входу второго одновибратора, ыход которого соединен с первыми ходами первого и второго элементов -НЕ,. выходы которых подключены к оответствующим входам реверсивного четчика, прямой и инверсивный выоды четвертого триггера соединены оответственно с вторыми входами ервого и второго элементов И-НЕ.

Изобретение относится к области моделирования нейронных структур, в частности зрительной системы, выделяющей признаки изображения, и может быть использовано в технических системах переработки информации. Целью изобретения является повьшение точности, разрешающей способности устройства и получения возможности количественного определения места положения объекта при его движении. Цель достигается введением в устройство линейки из п световодов, элементов НЕ, элементов сравнения, элемента НЕ-Ш1И, элементов И-НЕ, двух одновибраторов и реверсивного счетчика. Введенные логические элементы позволяют отслеживать положение объекта относительно линейки световодов, отображая положения объекта в значение реверсивного счетчика, а (Л введение световодов позволяет увеличить разрешающую способность устройства, изменяя геометрические размеры и количество световодов. 3 ил.

Щг-,