Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим, однако, достаточно ли для ответа фазических нейронов движения глаз при фиксации, т. е. тремора, дрейфа и .микроскачков.
Известно, что амплитуда тремора мала и не превышает нескольких угловых секунд [313, ,314, 3421. Поскольку диаметр одного рецептора превышает эту величину (у человека наименьший диаметр колбочек сетчатки составляет примерно 24" 1256]), то, вероятно, для фазических нейронов даже с наименьшими рецептивными нолями (а наименьшими нолями — несколько угловых минут — обладают как раз не фазические, а тонические нейроны, о чем говорилось в предыдущем разделе) такое смещение изображения останется «незамеченным».
Маловероятно, что дрейф глаз поможет фазическим нейронам выделять границы областей с разной освещенностью. Это следует из того, что скорость дрейфа очень мала и не превышает у кошки 30 угловых минут в секунду. Потребуется пе меньше 500 мс, чтобы перепад освещенности сдвинулся на половину диаметра минимального рецептивного поля, тогда как полный акт узнавания укладывается в интервал 200—400 мс [298, 2991.
Достаточную амплитуду и скорость имеет смещение сетчаточного изображения при микроскачках. Однако, как упоминалось в предыдущем параграфе, микроскачки совершаются очень редко (у человека, панример, в среднем через 0,83 с [342]). К тому же длительность микроскачков невелика — 40 мс [342].
Приведенные соображения показывают, что фазические нейроны могут передавать информацию о перепадах освещенности (выделять контура) в отдельные короткие интервалы времени. Из этого следует, что уже в сетчатке из-за разных свойств ее нейронов должны происходить преобразования обоих типов. Фазические нейроны, как следует из вышеприведенного рассмотрения данных о движениях глаз, могут выполнять только информационные преобразования второго типа. По-видимому, информационное преобразование первого тина, сохраняющее информацию об исходном изображении достаточно детальной для решения разных
задач, выполняют нейронные структуры, состоящие из тонических клеток.
Роль тонических клеток в передаче детальной информации. Рассмотрение особенностей: работы фазических нейронов, проведенное в предыдущем разделе, позволило сделать вывод, что информационные преобразования; первого тина, сохраняющие достаточно детальную информацию' об изображении, могут выполняться тоническими нейронными' структурами. Как следует из приведенных выше физиологических данных, топические нейроны разных уровней зрительной системы непосредственно связаны друг с другом (образуют отдельный: путь передачи). То, что в коре этот путь проходит через простые клетки, обладающие цветовой специфичностью, подтверждает, что основную роль в передаче детальной информации об изображении (включая информацию об освещенности и цвете отдельных участков) играют тонические клетки.
В ы в о д ы. Приведенные физиологические данные и их обсуждение позволяют сделать вывод о том, что имеется ряд оснований для сформулированной гипотезы о двух типах информационных преобразований в зрительной системе: I типа — сохраняющего и передающего на более высокие уровни обработки требуемую детальную информацию об изображении, и II типа — извлекающего часть существенной информации (например, информацию о перепадах освещенности изображения), определяемой решаемой задачей. Специфика информационных преобразований I типа будет обсуждаться также в гл. X, специфика преобразований II типа — в следующих разделах данной главы.
§ 3. Различение текстур и выделение границ между ними
Как говорилось выше (§ 1), на ргшпих стадиях процесса зрительного восприятия происходит выделение в изображении па сетчатке границ областей, однородных но цвету, освещенности или текстуре. Обычно эти области соответствую г поверхностям объектов или фону. Поэтому выделение границ таких областей, а также выделение границ между областями с разной текстурой должно способствовать выделению границ объектов, а значит, и различению объектов и фона. В этом параграфе речь в основном будет идти о границах между областями с разной текстурой. Интерес к текстурам объясняется двумя причинами. Во-первых, поверхность большого числа реальных объектов обладает различимой текстурой. Во-вторых, в силу своей регулярности текстурные области более однородны, чем области, не имеющие различимой текстуры, по имеющие примерно одинаковую освещенность. Меньшая однородность последних связана с наличием теней, бликов, плавного изменения величины освещенности в пределах
той же области (например, в случае протяженных или криволинейных поверхностей). Такая неоднородность должна затруднять процесс выделения границ подобных областей (это обнаружилось, в частности, при моделировании процесса выделения равномерно освещенных областей в реальных сценах. |347)). Если же неоднородно освещенная поверхность обладает различимой текстурой, то выделение ее границ должно облегчаться.
I nc. 124. Реальная сцена с теиетурнылш оо-'шетими.
В этом параграфе сделана попытка объяснить механизм выделения границ между областями с разной текстурой. С этой целью проведен анализ психофизических данных о зрительном восприятии текстур и некоторых относящихся к этому процессу электро-¦физиологических данных о работе нижних уровней зрительной системы. На этой основе сформулированы модельные представления и разработан алгоритм выделения границ текстур.
