Устройство для моделирования прослеживающих движений глаза Советский патент 1981 года по МПК G06G7/60 

1

Устройство относится к бионике и предназначено для моделирования прослеживающих движений глаза при проекции образа на центральное поле j зрения, в частности, .цля моделирования временной зависимости нахождения проекции изображения зрительного образа в центральном поле от его информативности.10

Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее сумматоры, , схему сравнения, преобразователь частоты в напряжение, преобразоват ль напряжения в частоту, элементы задержки, которое может быть использовано для выделения экстремумов входной сиг- . нальной последовательности, соответствующей контуру изображения -3Однако это устройство .не моделирует зависимость времени рассмотрения изображения от его информативности, т.е. количество экстремумов в изображении.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования нейрона, содержащее сумматор, ггоеобразователи частоты в напряжение, преобразователь напряжения в частоту, формирователь выпавших импульсов и ключи, которое можно использовать

для моделирования газодвигательного центра 2.

Однако данное устройство не приспособлено для вьщеления информативный участков и зависимости времени фиксации изображения от степени информативности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет учета частоты смены контрастных участков в центральной области светоприемника.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования прослеживающих движений глаза, содержащее первую модель нейрона, дополнительно введены светоприемник,группа блоков выделения экстремумов, сумматор и вторая модель нейрона, причем выход первой модели нейрона является выходом устройства, выход второй модели нейройа подключен к тормозным и управляющим входг1М первой модели нейрона. Входы блоков выделения экстремумов группы соединены с соответствующими выходами светоприемника, выходы блоков выделения экстремумов группы подключены к первому входу сумматора, второйвход которого соединен с первым входом второй модели нейрона, выход сумматора подключен ко второму и третьему входам второй модели нейрона. Кроме того, блок вьщеления экстре.ji«yMOB содержит три преобразователя частоты в напряжение, два элемента задержки, два сумматора и ключ, причем вход первого преобразователя частоты в напряжение подключен к входу первого элемента задержки я является входом блока, вход второгЬ преобразователя частоты в напряжение соединён с выходом первого элемента задержки и входом второго элемента задержки, выход которого подключен к вкоду третьего преобразователя частоты в напряжение. Вьгход первого преобразователя частоты в напряжение соединен с первым входом первого сумматора, выход которого подключен к информащюнномУ входу ключа, выход которого является выходом блока, выход второго преобразователя частоты в напряжение подключен ко второму входу первого сумматора и первому входу второго сумматора,выход третьего преобразователя частоты в напряжение подключен ко второму входу второго сумматора, выход которого соеди нен с управляющим входом ключа. Устройство содержит два вида блоков вьщеления экстрем мов: блок выделения нижних экстремумов и блок выделения верхних экстремумов. В бло ках вьщеления экстремумов выход второго преобразователя подключен к инвертирующим входам сумматоров, а выход первого и выход второго преобр зователей - к неинвертирующим входам сумматоров, в блоках же выделения верхних экстремумов выход второго преобразователя подключен к неинвертирующим входам, а выходы первого и второго преобразователей - к инверти рующим входам соответствующих сумматоров. На, фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема для вьщеления нижних экстремумов , на фиг. 3 - блок-схема для выделения верхних экстремумов. Устройство содержит светоприемник 1, блоки 2 и 3 выделения экстремумов (нижних и верхних соответственно), сумматор 4, вторую модель 5 нейрона, первую модель 6 нейрона, исполнитель ный механизм 7, Модель нейрона содер жит преобразователи 8 частоты в напряжение возбуждающих входов, преобразователи 9 частоты в напряжение, тормозных входов, сумматор 10, преобразователь 11 напряжения в частоту блок 12 формирователя выходных импул сов ,- ключи 13 и 14. Каждый блок 2 и 3 выделения экстр мумов входных сигналов содержит прео разователи 15-17 частоты в напряжение, блоки 18 и 19 задержек, суммато ры 20 и 21, ключ 22. Устройство работает следующим образом. При перемещении проекции изображения на центральную область светоприемника 1, если это изображение имеет экстремумы (темные линии на светлом фоне или светлые - на темном), что до некоторой степени может служить эталоном информативности образа, то на выходах блоков 2 или 3, появляются сигналы, частота следования импульсов которых пропорциональна насыщен- , ности изображения экстремумов. В результате фоновой активности блока б изображение образа постоянно испытывает некоторые перемещения в центральном поле зрения светоприемника, при этом размеры перемещений зависят от величин, характеризующих фоновую активность блока б, которая в результате работы всего устройства подавляется. При перемещении изображения на выходах светоприемника 1 оно проекционно соответствует расположению светочувствительных элементов. Если же такого чередований степени освещенности не наблюдается, то на входы блоков 2 и 3, поступают сигналы с одной и той же частотой следования импульсов. В этом случае на входы преобразователей 15-17, подаются одни и те же сигналы, и на инвертирующие и неинвертирующие входы сумматоров 20 и 21 поступает одинаковое напряжение, вследствие чего на выходах блоков 2 и 3 отсутствуют сигналы. В случае, если частота следования импульсов на выходах блока 1 меняется и составляет f ; f,j ; f,, (при этом ч л а Q сигналы появляются на выходах блоков 2, если же f,j 7 f ; f,j fj ,To сигналы имеют место на выходах блоков 3. Б первом случае на выходах преобразователей 15-17 напряжение соответственно равно Щ ; Uj ; Ujj и U, ; U i. U,j. Ha неинвертирующие входы сумматоров 20 и 21 подаются напряжения большей величины, чем на их инвертирующие входы. Напряжение на выходе сумматора 21 открывает в этом случае ключ 22 (нормальное положение которого закрытое) и напряжение с выхода сумматора 20 поступает на выход блока и на неинвертирующий вход су1иматора 4. Если же f, f/2 Ч 2 и„ UT , то на неинвертнрующие входы сумматора 4 поступает напряжение с выходов блоков 3. Работа модели 5 нейрона заключается в следующем. На один из возбуждающих входов модели 5 нейрона (вход преобразователя 8) постоянно поступают сигналы, источником которых может быть генератор или выход модели нейронной сети, моделирующей биоритмы. Сигналы с выхода нейроподобного элемента через ключ 13 (нормальное положение которое

открытое) поступают на один из тормозных входов модели нейрона (вход преобразователя 9), В2С которого задается больше единицы, В результате такой обратной отрицательной связи сигналы на выходе модели 5 нейрона и напряжение на выходе его сумматора 10 будут отсутствовать. Если же на неинвертирующие входы сумматора 4 с выходов блоков выделения экстремумов сигналов поступает напряжение, то суммарное напряжение на выходе сумматора 4 закрывает ключ 13 и открывает ключ 14, нормальное положение которого открытое. В этом случае активность модели 5 нейрона больше не подавляется и на его выходе появляются сигналы, которые подаются через открытый ключ 14 на возбуждающий вход нейроподобного элемента, вес которого, в зависимости от поставленных конкретных задач, задается больше (равным или меньше единицы). В том случае, если вес задается равным единице, частота следования импульсов на выходе модели 5 нейрона возрастает линейно. Соответствующее возрастающее напряжение с выхода сумматора 10 подается на инвертирующий вход сумматора 4, и в момент, когда напряжение на выходе сумматора 10 достигает напряжения на неинвертирующих входах сумматора 4, напряжение на выходе сумматора 4 исчезает и. восстанавливается нормальное положение ключей 13 и 14. Активность модели 5 нейрона сохраняется и возрастает в течение времени, которое требуется для достижения равенства суммы напряжений на неинвертирующих входах сумматора 4 с напряжением на его инвертирующем входе. В результате - ритмы перемещения проекции изображения в центральной области све топриемника замедляются. Продолжительность снижения фоновой активности блока 6, а также глубина ее зависят от информативности изображения, что соответствует, естественным ритмам прослеживающих движений глаза.

Устройство предназначено для моделирования прослеживающих глазодвигательных реакций в центральном поле зрения и предлагается для применения в комплексе с устройством для моделирования нейронной сети периферического зрения, с которым оно составит более полную модель прослеживающих глазодвигательных реакций с явлениями самоорганизации процесса прослеживающих движений. Устройство может применяться с любым типом светоприемников и любым типом исполнительного механизма может также найти применение в системах автоматики, поиска и ориентации, например в системах о автономным движением, в том числе роботов

Формула изобретения

1.Устройство для моделирования прослеживающих движений глаза, содержащее первую модель нейрона, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет учета частоты смены контрастных участков в центральной области светоприемника, оно дополнительно содержит светоприемник, группу блоков

0 вьщеления экстремумов, сумматор и вторую модель нейрона, причем выход первой модели нейрона является выходом устройства, выход второй модели нейрона подключен к тормозньм

5 и управляющим входам первой модели нейрона, входы блоков вьаделения экстремумов группы соединены с соответствующими выходами светоприемника, выходы блоков вьщеления экстремумов

0 группы подключены к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с первым входом второй модели нейрона, выход сумматора подключен ко второму и третьему входам второй модели нейрона.

5

2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что блок выделения экстремумов содержит три преобразователя частоты в напряжение, два элемента задержки, два сумматора

0 и ключ, причем вход первого преобразователя частоты в напряжение подключен к входу первого элемента задержки и является входом блока, вход второго преобразователя частоты

5 в напряжение соединен с выходом первого элемента задержки и входом второго элемента защержки, выход которого подключен к входу третьего преобразователя частоты в напряжение, вы0ход первого преобразователя частоты в напряжение соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к информационному входу ключа, выход которого является выходом блока,выход второго преобразо-

5 вателя частоты в напряжение соединен со вторым входом первого сумматора и с первым входом второго сумматора, выход третьего преобразователя частоты в напряжение подключен ко второ0му входу второго сумматора, выход которого соединен с управляющим входом ключа.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке 2700882/18-24,

кл. G Об G 7/60, 1978.

2.Авторское свидетельство СССР

0 по заявке .722543/18-24,

кл. G Об G 7/60, 1979 (прототип).