Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Итак, рассмотрение и анализ физиологических данных позволяют сделать следующие выводы.
1. Выделение границ между разными текстурами происходит па ранних этапах зрительного восприятия.
2. Выделение границ между текстурами на уровне сетчатки маловероятно.
3. В НКТ имеются элементы, способные в совокупности к выделению границ между простыми текстурами (граница 1-го тина) — ре-центипные ноля с быстро изменяющимися по размеру центрами, интернейроны и латеральные тормозные связи.
4. На уровне коры имеются нейроны, обеспечивающие пространственно-частотный анализ текстур; есть также латеральное взаимодействие между такими нейронами; в совокупности это может обеспечить выделение границ между сложными текстурами.
3. Модельные представления о механизмах выделения границ областей с одинаконой текстурой. Физиологические данные, которые были приведепьг в предыдущем пункте, позволяют выдвинуть представления, согласно которым выделение границ областей с одинаковой текстурой осуществляется двумя в значительной мере независимыми механизмами. Один из них морфологически связан с НКТ, в основном включает нейроны с рецептивными полямн круглой формы типа I (см. § 2) и выделяет границы текстур 1-го типа. Другой механизм расположен, по-видимому, в первичных зонах коры (18 или 19 поля) и включает нейроны, оптимальными стимулами для которых являются решетки с определенной пространственной частотой и ориентацией. Этот механизм выделяет границы текстур, элементы которых имеют вытянутую форму (штрихи, линии) и определенную ориентацию (2-й тин грапиц текстур).
------1----------------1_____I__________L-
- 30 О 15 30
Рис. 129. Иллюстрация тормозного влияния па отпет сложной клетки решетки с ориентацией, близкой к ориентации оптимального стимула дли данной клетки. J — рецептивное поле н оптимальный стимул для клетки сложного типа, 2 - решетка, подаваемая концентрически с рецептивным нолем (ориентацию ее меняли), з — уровень спонтанной активности клетки, f — частота импульсации клетки (имп/'с), Ф — ориентация полос решетки (град). Видно, что при б.’)и:шнх ориентациях стимула и решетки ответ клетки подавлен (по Глг>81).
Для простоты будем в дальнейшем иметь в виду только двух-градационные (черно-белые) текстуры. Будем считать также, что средняя «освещенность» текстур (площадь всех черных элементов те кc r yр)одинакова.
М ех а и и з м в ы деления границ текстур
1-г о т и и а. Предполагается, что этот механизм предназначен для выделения границ между текстурами, отличающимися лишь размерами зерен (так как средняя освещенность текстуры - неизменная, то, значит, расстояние между бли- 4 жайшими элементами обратно пропорционально размеру элемента текстуры).
Суть предполагаемого механизма состоит в следующем.
На нервом этапе преобразо- ^ пания исходного текстурного изображения детекторы пятен разного размера (нейроны НКТ с круглыми рецоптив ны.ми полями, которые дают / максимальный отпет при совпадении пятна с центрами поля) отвечают тем сильнее, чем ближе диаметр элемента в его рецептивном поле к оптимальному. В итоге текстурное изображение преобразуется в «яркостпое». На следующем этапе за счет усреднения по большей площади яркостпое изображение переводится в изображение с примерно однородной «освещенностью» но одну и по другую сторону границы между текстурами и с перепадом «освещенности» в районе границы. На последнем этапе перепад «освещенности» подчеркивается и выделяется граница между текстурами.
Модель выделения границ между простыми текстурами имеет вид трехслойной нейронной структуры (рис. 130). Рассмотрим работу отдельных ее слоев в разные моменты интервала, когда глаз после выполнения очередного скачка фиксирует новый участок зрительной сцены.
На входы этой сети, составленной, по предположению, из нейронов НКТ, поступает входное изображение, которое содержит различные текстурные области, причем в пределах любой одной области текстура неизменна. На рис. 131 в качестве примера
Рис. 130. Нейронная структура, выделяющая грапнцы между текстурами I типа. J — входной слой нейронов с изменяющимися по размеру зонами суммации, 2 — слой интернейронов «сумматоров», з - - слой тормозных интернейронов, 4 - - выходной слой.
изображен случай двух разных текстур, расположенных и поло зрения в непосредственной близости друг от друга (в реальных сцепах такое расположение текстур встречается часто, см., шшри-мер, рис. 124, где рядом расположены текстурные области берега и воды). Обе текстуры отличаются лишь размером «зерна» и расстоянием между зернами.
Л §1 I л
II
к
о
1ис. 131, Диаграмма, отражающая динамику работы нейронной структуры рис. 130. Схематически показаны ответы нейронов разных слоев струьт\ры в момент времени /i и /2. Высота столбиков пропорциональна величине ответов нейронов. 1 - момент /2< 2 — моменту, з — входное наображение (граница двух текстур), •/ -• ответы первого нейронного слон, 5 •• - ответы второго нейронного слоя, 6 — картина на выходе стр>кт>ры.
