Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Напротив, для узнавания знакомых лиц должно проводиться какое-то целостное сопоставление пространственно-частотного описания входного изображения с описаниями, хранящимися в памяти «на лица» 1). И действительно, как выше разбиралось (§ 1),
1) В ходе зпакомства с тем или иным конкретным лицом мы паблюдаем это лицо в ра:Шых ракурсах. Очевидно, для быстрого узнавапия конкретного лица пеобходимо накопление в памяти следов этого лнца в нескольких ракурсах.
23 4569
6)
узнавание трех названных категорий объектов нарушается при разной локализации поражений мозга.
Итак, при переходе к симультанному узнаванию одновременно протекают три процесса — вьтделепие наиболее информативных (характерных) участков изображений предметов, формирование обобщенных эталонов для букв и запоминание различных ракурсов знакомых лиц. Таким образом, скорость узнаваиия при обучении возрастает — факт, хорошо известный психологам [297— 300, 458, 459].
6. Зрительная «интерпретация» пространственных сцен. В заключение необходимо отметить, что, помимо задачи узнавания отдельных объектов на сцене, зрительной системе приходится решать несколько другую задачу, примыкающую к пространственному анализу, — задачу «интерпретации» сцены, когда последовательно устанавливается взаимное расположение объектов, их размеры и другие параметры. Нри этом объекты могут быть совершенно незнакомы человеку (например, валуны в незнакомой местности). Нам представляется, что при решении такой задачи интерпретации также используется описанный выше механизм сопоставления описаний с памятью и выдвижения визуальных гипотез. Эти гипотезы однако должны иметь несколько иной характер, чем при узнавании,— они должны быть интерпретирующими, позволяющими правильно обходить препятствие или ма' штудировать предметами. Для того чтобы выдвигать такие гипотезы, в зрительной системе должен быть мощный механизм синтеза из известных реализаций новых визуальных гипотез (химерические объекты сновидений,— быть может, пример такого рода синтезированных гипотез). Однако пока совершенно пе яспо, как мог бы производиться такой синтез.
§ 6. Модели зрения и системы видения на базе ЦВМ
В этом параграфе в общих чертах будут описаны основные физиологические модели узнавания и принципы работы имеющихся сейчас систем видения па основе телекамеры, соединенной с ЦВМ. Эти модели сопоставляются с изложеппой в предыдущем параграфе моделью.
Физиологические модели. Сейчас доминирующей схемой зрительного узнавания является схема, основанная на представлении о «детекторах признаков»— каждый нейрон зрительной системы кодирует вполне определенный признак внешнего мира, расположенный в определенном месте поля зрения. Детекторы организованы иерархически — чем выше уровепь обработки, тем более сложные признаки внешнего мира выделяются детекторами. Самый верхний уровень — гностические нейроны [460], реагирующие только на определенные классы целостных изображений,
например, гностическим нейроном может быть даже «детектор слона».
Детекторная теории имеет ряд серьезных недостатков—не ясно, как из «простых» детекторов при обучении формируются «сложные», как «новые» детекторы включаются в общую структуру детекторов. Кроме того, в последние годы получены о.гектрофи-зиологические данные, которые не согласуются с детекторной теорией 134Г)]. (Эти данные1) обсуждались в главе IX. в связи с представлением о параллельной обработке входного изображения по двум каналам.)
Очевидно, на основе только представления о детекторах не объяснить всей сложной картины процесса зрительного восприятия. Вероятно, детекторы служат для экономного кодирования входного изображения и передачи его па более сложные уровни обработки. «.Мир» низших животных (например, лягушки) достаточно беден. Поэтому их зрительной системе, целесообразно формировать детекторы па некоторые важные зрительные объекты (например, па муху). Чем выше в эволюционном ряду животное, тем более сложным является его поведение и тем богаче его «зрительный мир». Для успешной работы с объектами в таком мире можно идти двумя путями — либо усложнять и увеличивать число различных детекторов, либо упрощать, «унифицировать» набор детекторов и при этом усложнять принципы обработки преобразованного входными детекторами изображения на более высоких уровнях. Известно, что у кошек и обезьян детекторы зрительных признаков более простые, чем у лягушки. Вероятно, природа пошла но второму нути.
Наиболее известной моделью зрительной системы, использующей теорию детекторов, является «персептроп» Ф. Розенблатта 14(51]. Из более новых работ такого типа следует отметить модель Зенкипа и Петрова [4(32]. В нагну задачу не входит обсуждение достоинств и недостатков такого рода моделей. Такой анализ «для «персептропа» проводили разные авторы (см., например, [4(53]). Моделей, в меньшей степени опирающихся на детекторы признаков, пока немного. Ото, прежде всего,—модель Глезера и др., а также Ха-ричева и др. 129(5, 464]. Согласно этой модели входное изображение с помощью «детекторов решеток» разной ориентации подвергается кусочному фурье-разложепию. Па более высоких уровнях обработки такое представление изображения может быть использовано как его детальное описание. Кроме того, в модели предусмотрено получение интегральных инвариантов, служащих для инвариантного
