Устройство для моделирования нейронных структур Советский патент 1977 года по МПК G06G7/60 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЙРОННЫХ СТРУЮУР

Изобретение относится к области моделировашя нейрошых структур, осуществляющих обрабогкуИЕЗобра юния в зрительной системе, и может быгть иШ(мЬ:}ова1ю при разработке систем автоматического анализа изобрвжею1й. Швестио устройство для выделения И1{формаmiBHbiX ЕфизнакОв iifet рашозновании образов, соаержащее блоки Н01н«пявзацин признака, генераторы линейного напряжения и нейроны (1}. Однако otto не позволяет осу1цесппятъ пространственную и врёмсанную фНльтршшю нзображеШ1Й. Наиболее во технической сущности к изобретению является устройство для моделирования нейрсмшых структур 2, х даржащее модели основных: нейрснюв и кюдели вставо шых нейронов, выход каждой нз которых подключен к соответйпуюшцму то няозному входу кюделей основшлх Неронов и ннтег|ратор то озных сигналов. Модель основного нейрона содержнт интегратор возбуждаюишх сигналов, выходом нодключенный ко входу генератора-потенциалов дейстю1я, выход которого соединен с выходом модели. Однако это устройство не позволяет осуществлять временную фильтрацию, и его пространственно - частотная характеристика не зависит от контраста в изображении. Целью изобретения является повьииеиие точности моделирования путем обеспечения возможности временной фильтрации и обеспечения возможности самонастройки пространственных и временных частотных характеристик для улучшения подчеркивания высоких пространственных и временных частот при увеличении контраста в изображении. С этой целью в предложенное устройство введены модели фоторецепторов. Выход каждой модели подключен к соответствующему возбуждающему входу моделей основных нейроно в, выходы которых являются выходами устройства и подключен к соответствующим входам моделей вставочных нейронов. Модель основного нейрона дополнительно содержит блок управления возбуждающими сигналами, входом подключенный к выходу интегратора тормозных сигналов а выходом - к тормозному входу интегратора возбуждающих сигналов, входы которого являются возбуждающими входами модели. На чертеже представлена блок - схема устройства.

С la состоит из моделей фото рецепторов 1, мо делей основных нейронов 2, включающих интеграторы возбуждающих сигналов 3, интеграторы тормозных сигналов 4, блоки управления возбуждающими сигналами 5 и генераторы потенциалов действия 6 и моделей вставочных нейронов 7.

Выход каждой модели фоторецепторов I подключен к соответствующему вхо,,у интеграторов 3, выходы которых подключены ко входам генераторов 6. Выходы последних являются выходами моделей основных нейронов 2 и параллельно под-, соединены к соответствующим входам моделей вставочных нейронов 7. Блоки управления возбуждающими сигналами 5 моделей основных нейронов 2 выходами подключены к тормозным входам интеграторов 3, а входами - к выходам интеграторов 4, Bxojibi которых соединены с выходами вставочных нейронов 7.

Связи всех структурных элементов имеют определенные веса, устанавйиваемые с помощью резисторов. С выходов фотодиодов моделей фоторецепторов 1 через усилители на входе интеграторов 3 основных нейронов подаются сигналы, отображаюшие распределение освещенности по координате X. Сигналы, поступающие по каждому входу, интегрируются во времени интеграторами 3 основных нейронов согласно их пространстве1шым весам. Суммарное напряжение на каждом интеграторе 3 зависит от освещенности. С выходов интеграторов 3 напряжение поступает на вход генератора 6, в качестве которого использован,например, блокинг генератор, и с его выхода генерируется частотно и шульсньш код. Процесс интегрирования импульсlibix последовательностей интеграторами 3 для каждого нейрона управляется блоками управляемой проводимости S, проводимость которых изменяется сигналами с выходов интеграторов 4. Интегрирование импульсных последовательностей интеграторами 4 для основных нейронов осуществляется с помощью отрицательной обрат гой связи через вставочньш нейрон 7. Выходы основных нейронов подсоединены ко входам интеграторов вставоч1Ш1Х нейронов. Сигналы с выходов вставочных нейронов через переменные резисторы, с помощью котсрых устанавливаются веса тормозных связей (тормозные и шyльcныe функили), подаются на входы штефаторов 4 основных нейронов и управляют проводимостью блока 5, управляя тем самым ностоянной времени возбуждающей импульсной функщ1и.

Проводимость меняется согласно следующему закону:

..illWIX Т.

где JJ (t) - тормозный сигнал на входе интеграторов 4;

RO - эквивалентное сонротивлещ1е блока 5 при отсутствии тормозных сигналов на входах интеграторов 4;

7 - масштабный коэффициент.

Отрицательная обратная связь через вставочный нейрон и управляемая проводимость в цепях интеграторов, формирующих возбуждаю1дие (пространственные и време1шые,) импульсные функции, при водят к подъему частотных характеристик на высоких частотах и понижению на низких.

Таким образом, повыше1ше точности модеяировашш обеспечивается путем введения време1шой фильтрации и самонастройки пространственных и временных частотных характеристик.

Формула изобретения

Устройство пля моделирования нейронных структур, содержащее модели основных нейронов и модели вставочных нейронов, выход каждой из которых подключен к соответствующему тормозному входу моделей основных нейронов, причем модель ocHOBHoio нейрона содержит интегратор возбуждающих сигналов, выходом подключенный ко входу генератора потенциалов действия, выход которого соединен с выходом модели, и интегратор тормозных сигналов, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности моделирования, в него введены модели фоторецепторов; выход каждой модели подключен к соответствующему возбуждающему входу моделей основных нейронов, выходы которых являются выходами устройства, и подключен к соответств тощим входам моделей вставочных нейронов; причем модель основного нейрона дополнительно содержит блок управления возбуждающими сигналами, входом подключенный к выходу интегратора тормозных сигналов, а выходом - к тормозному входу интегратора возбуждающих сигналов, входы которого являются возбуждающими входами модели.

Источники информации, гринятые во внимание при экспертизе:

2.Позин Н.В. Моделирование нейронных структур, Наука, М., 1970, стр. 25-30.