Устройство для моделирования прослеживающих движений глаза

ОП ИС АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2,80 (21) 2 с присоединением заявки Но осударствеииый комите СССР по делам изобретений и открытий(088. исамия 30.10,8 и вания 2) Автор иэобрете В ьменко вовский государственный м(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАЛИ Я ПДВИН(ЕНИЙ ГЛАЗА% ЕЖИ ВИОЩИ Х устройстваисточниковобных пеость в акизвестного твие в нем налов, спо овую актив ляющую про пернферичНедостаткомявляется отсутуправляющих сирестраивать Фотивность, упрами движениямизрения. иежива ком п Устройство относится к системамраспознавания зрительных образов,и предназначено для моделированияосновных видов глазодвигательныхреакций, начиная с обнаружения эрительного объекта в периферическомполе зрения, перевода оптическойпроекции образа в центральное .полезрения и сканирования его изображения в центральном зрительном полево временной зависимости от.информтивности образа. Известно устройство для моделирования нейрона, содержащее первую и вторую группы преобразователей частоты в напряжение, сумматор, блок сравнения, управляющий преобразователь частоты в напряжение, преобразователь напряжения в частоту, Фор,мирователь импульсов, ключи и линии. задержки. Устройство приспособлено для.моделирования фоновой активности нейронов глазодвигательного центра. Кроме того, в устройстве предусмотрены входы, на которые могут поступать сигналы, перестраивающие фоновую активность модели нейрона в импульсы, управляющие прослеживающими движениями 111. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для моделирования прослеживающих движений глаза, содержащее первую модель нейрона, светоприемник, группу блоков выделения экстремумов, сумматор и вторую модель нейрона. Устройство приспособлено для моделирования прослеживающих движений глаза в центральном поле светоприемника, причем активност на его выходе находится в обратной .зависимости от информативности образа, насыщения его экстремумами в виде линий и контрастов, тем саеюм обеспеЧивается организация прос" леживающих движений светоприемника относительно образа 2.Однако использование устройства для обслуживания всей поверхности светоприемника, включая и его перифе рические области, является не экономным и требует больших затрат элемензрения от переутомления и перегрузки. Разделение зрительного восприятия на центральное и периферическое позволяет эа счет экономии средств на обслуживание периферических зон пс.нысить расход мощности на обслуживание центрального .поля зрения. формула изобретения Г. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок моделирования периферического зрения содержит две группы сумматоров, причем выход 1-го сумматора первой группы подключен к первому входу 1-го сумматора второй группы (11,2, ,п), ныходы сумматоров зторой Группы являются выходами )лона входы сумматоров первой груп 60 1. Устройство для моделирования прослеживающих движений глаза, содержащее снетоприемник, выходы первой группы которого соединены с входами блока моделирования центрального зрения, о т л и ч а ю щ е е с я 15 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет учета первичного обнаружения образа в периферическом поле зрения, в него ,цополнительно введены первый и вто-. 20 рой блоки моделирования периферического зрения, блок определения средней освещенности светоприемника, блок моделирования активности глазо,цнигательного центра и исполнительные механизмы, входы которых соединены с соответствующими выходами блока моделирования активности глаэодвигательного центра, входы первой группы которого соединены с соотнет.:твующими выходами блока моделирования центрального зрения, входы второй и третьей групп входов блока моделирования активности глаэодвигательного центра соединены соответственно с выходами первого и второго блоков моделироьания периферического э .ения, возбуждающие входы первого блока моделирования периферического эр;:ння соединены с перным выходом блока определения средней освещеннос ти свс.топриемника тОрмОзящие ВхОды первого блока моделирования периферического зрения объединены с соответстьующими возбуждающими входами нт:1 рого блока моделирования перифе РИ 1 ЕСКОГО ЭРЕНИЯ И ПОДКЛЮЧЕНЫ К соответствующим выходам второй группы выходов сьетоприемника, тормозящие входы второго блока моделирования периферического зрения соединены со вторым выходом блока определения средней Освещенности светоприемника, входы которого соединены с соответствующими выходами снетоприемника.55 пы и вторые входы сумматоров второй группы являются входами блока.3, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок опре деления средней освещенности снетоприемника содержит дна сумматора и источник напряжения, причем входы первого сумматора являются входами блока, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника напряжения, выходы первого и второго сумматоров являются выходами блока.4. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок моделирования активности глазодвигательного центра содержит сумматоры, интеграторы, блоки сравнения, ключи и источник напряжения, причем первые входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого сумматоров объединены и подключены к выходу источника напряжения, выход первого сумматора соединен с первым входом первого блока сраннения, выход которого подключен к первому входу первого интегратора, выход которого соединен со вторым входом первого блока сравнения, первымивходами второго блока сравнения ивосьмого сумматора, выход которогоподключен к первом,: входу второго интегратора, второй вход которого соединен с выходом второго блока сравне"ния, второй вход которого подключен к выходу второго интегратора, выход второго сумматора соединен с информационным входом первого ключа, выход которого подключен ко второму входу первого интегратора, выходседьмого сумматора соединен с первымвходом третьего блока сравнения, выход которого подключен к первому входу третьего интегратора, выход которого соединен со вторым входом третьего блока сравнения, первыми входами четвертого блока сравнения и девятого сумиатора, выход которогоподключен к первому входу четвертогоинтегратора, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу четвертого интегратора, выход шестого сумматора соединен с информационным входом второго ключа, выход которого подключен ко второму входу третьего интегратора, управляющие входы первого и второго ключа объединены и соединены с выходом пятого блока сраннения, первый вход которого подключен к выходу пятого сумматора, выход четвертого сумматора соединен с первым входом пятого интегратора, выход которого подключен ко второму входу пятого блока сравнения и первому входу шестого блока сравнения, выход которого соединен со вторым входом пятогоинтегратора, выход третьего суммато- ра подключен ко второму входу шестого блока сравнения, все входы, кроме первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого сумматоров, являются входами блока, выходы второго и четвертого интеграторов являются выходами блока,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2722543/18-24,кл. 6 06 6 7/60, 1979.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2781992/18-24,кл. 6 06 6 7/60, 1979 (прототип),тов базы. Кроме того,. равномерное распределение блоков выделения экстремумов по всем выходам светоприемника значительно замедляет ритмпрослеживающих движений и нарушает установку проекции изображения на центр светоприемникаВо избежании этого в устройстве, моделирующем прослеживающие движения, должны быть введены блоки пер- Фвичного обнаружения образа в периферическом поле зрения и механизмы перевода проекции зрительного объек та в центральном поле зрения для более детального анализа. Это создает экономию средств и времени и, .кроме того, позволяет придать цент ральному полю зрения большую разрешающую способность эа счет экономии места и средств н механизмах обслуживания периферического зрения.Цель изобретения - расширение 20 функциональных возможностей устрой/ства за счет учета первичного обнаружения зрительного образа н перифе.рийном поле зрения и переводапроекции иэображения в центральном 25 поле. Указанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее светоприемник, выходы первой группыЗОкоторого соединены с входами блокамоделирования центрального зрения,дополнительно введены первый и второй блоки моделирования периферического зрения, блок определения средней освещенности светоприемника,блок моделирования активности глазоднигательного центра и исполнительные механизмы, входы которыхсоединены с соответствующими выхода.ми блока моделирования активности 40глазоднигательного центра, входыпервой группы которого соединеныс соотнетствующими выходами блокамоделирования центрального зрения,входы второй и третьей групп входов 45блока моделирования активности глазодвигательного центра соединенысоответственно с выходами первогои второго блоков моделирования периферического зрения, возбуждающиевходы первого блока моделированияпериферического зрения соединеныс первым выходом блока определениясредней освеценности светоприемника,тормозящие входы первого блока моделирования периферического зрения55объединены с соответствукнщими возбуждающими входами второго блокамоделирования периферического зренияи подключены к соответствующим выходам второй группы выходов светоприемника, тормозящие нходы второго блокамоделирования периферического зрениясоединены со вторым выходом блокаопределения средней освещенности светоприемника, входы которого соеди- д нены с соответствующими ныходами светоприемника.Блок моделирования периферического зрения содержит две группы сумматоров, причем выход 1-го сумматора первой группы подключен к первому нходу 1-го сумматора второй группы (1 = 1,2п), выходы сумматоров второй группы являются выходами блока, входы сумматоров первой группы и вторые входы сумматоров второй:группы являются входами блока.Блок-определения средней освещенности светоприемника содержит два сумматора и источник напряжения, причем входы первого сумматора являются входами блока, выход первого сумматора соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника напряжения, выходы первого и нторого сумматора являются выходами блока.Блок моделирования активности глазоднигательного центра содержит сумматоры, интеграторы, блоки сравнения, ключи и источник напряжения, причем первые входы первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого сумматоров объединены и подключены к выходу источника напряжения, выход первого сумматора соединен с первым нходом первого блока сравнения, выход которого подключен к первому входу первого интегратора, выход которого соединен со вторым входом первого блока сраннения, первыми входами второго блока сравнения и восьмого сумматора, выход которого подключен к первому входу второго интегратора, второй вход которого соединен с выходом второго блока сраннения, второй вход которого подключен к выходу второго интегратора, выход второго сумматора соединен с информационным входом первого ключа, выход которого подключен ко второму входу первого интегратора, выход седьмого сумматора соединен с первым входом третьего блока сравнения, выход которого подключен к первому входу третьего интегратора, выход которого соединен со вторым входом третьего блока сравнения, первыми входами четвер-. того блока сравнения и девятого сумматора, выход которого подключен к первому входу четвертого интегратора, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока сравнения., второй вход которого подключен к выходу четвертого интегратора, выход шестого сумматора соединен с информационным входом второго ключа, выход которого подключен ко второму входу третьего интегратора, управляющие входы первого и второго ключа, объединены и соединены с выходом пятого блока сравнения, первый вход которого подключен к выходу пятого сумматора,выход четвертого сумматора соединен с первым входом пятого интегратора, выход которого подключен ко второму входу пятого блока сравнения и первому входу шестого блока сравне. ния, выход которого соединен со вторым входом пятого интегратора, выход третьего сумматора подключен ко второму входу шестого блока сравнения, все входы, кроме первого, второго, третьего, четвертого, пятого, шестого и седьмого сумматоров, являются входами блока, выходы второго и четвертого интеграторов являются выходами блока. На фиг. 1 - 10 представлена структурная схема устройства;на фиг. 11 17 - выходные Функции блока моделирования активности глазодвигательного центра.Устройство (фиг. 1) содержит светоприемник 1, блок 2 моделирования. центрального зрения, блоки 3 и 4 моделирования периферического зрения, блок 5 определения средней освещенности светоприемника, блок б моделирования активности глазо- двигательного центра, исполнительные механизмы 7.Светоприемник 1 (фиг, 2) содержит слой 1-1 фотодиодов, слой 1-2 промежуточного усиления сигналов.Выходы центральной области слоя 1-2 подключены к соответствующим входам слоя 1-3 преобразователей напряжения в частоту.Каждый блок 3 и 4 моделирования периферического зрения (фиг. 3 и 4) соответственно состоит из параллельно включенных блоков-групп 8 и 9 сумматоров, каждый из которых содержит сумматоры 10 и 11, причем сумматор имеет и входов 12, а сумматор 11 два входа, неинвертирующий вход .12 и вход 13 является входом блока. Выход сумматора 11 является выходом блока, При этом веса обоих входов сумматора 11 равны, а вес каждого из входов сумматора 10 задается из расчета 1/и, где и - число входов сумматора 10.В блоке 3 выход сумматора 10 подключен к инвертирующему входу сумматора 11, а в блоке 4 - к неинвертирующему.Блок 5 определения средней освещенности светоприемника (фиг. 5) содержит сумматоры 14 и 15 и источник 16 напряжения. Веса входов сумматора 14 одинаковы и задаются из расчета 1/Н, где Ю - число входов сумматора 14. Выходы 17 и 18 являются выходами блока 5.Блок б моделирования активности глазодвигательного центра (фиг.б) содержит два идентичных блока: 19-1, управляющий движением по горизонтали, и блок 19-2, управляющий движением по вертикали, и ис-,точник 20 напряженияБлоки 19-1 и 19-2 содержат модель21 нейрона и две идентичные модели22-1 и 22-2 нейронаМодель 22-15 нейрона в блоке 19-1 управляет пере-.мещением светоприемника влево по выходу 23, а модель 22-2 нейронавправо по выходу 24. В блоке 19-2соответствующие модели нейрона управ 10 ляют движением светоприемника вверхи вниз по выходащ 25 и 26. Модель21 нейрона управляет очередностьювключения в работу моделей 22-1 и22-2.Модели 22-1 и 22-2 нейронов(фиг. Ъ) содержат сумматоры 27, ключи 28 и 29, интеграторы 30, сумматоры31, интеграторы 32 и 33, блоки33 и 34 сравнения, сумматоры 35. Инвертирующие входы сумматора 27 блокамодели 20-1 нейрона блока 19-1 через блоки сумматоров 8 и 9 подключены к выходам левых периферическихобластей светоприемника, а неинвертирующие - к правым периферическим25 областям светоприемника. При этомчем дальше от центра светоприемникаобласть подключения, тем больше задается вес входа сумматора 27.Нормальное положение ключа 28 - откры тое, нормальное положение ключа29 - закрытое.Интегратор 32 построен таким обра"зом, что угол роста напряжения наего выходе превышает угол роста30 35 напряжения на выходе интегратораВес второго входа блока 33 сравнения значительно превышает вес егопервого входа.Модель 21 нейрона (Фиг. 7) содержит сумматор 36, интегратор 37, блоки 4 О 38 и 39 сравнения, сумматоры 40.Блок 2 моделирования центральногозрения (фиг. 8) содержит блоки 41 выделения нижних 41 и 42 верхних зкстР емумов, входы которых подключены 45 к выходам центральной области светоприемника, сумматор 43, модель 44нейрона, включающую преобразователи45 частоты в напряжение возбуждающихвходов и преобразователи 46 частоты 50 в напряжение тормозящих входов, сумматор 47, преобразователь 48 напряжения в частоту, формирователь 49импульсов ключ 50 отрицательной об"ратной связи, нормальное положениекоторого открытое, ключ 51 положительной обратной связи, нормальноеположение которого закрытое, и сумматор 52.Блоки выделения нижних и верхнихэкстремумов представлены на фиг. 9 60 и 10 соответственно. Каждый блок .содержит преобразователи 53-55 часи 57т оты в напряжение, блоки 56задержки, сумматоры 58 и 59, к люч 60нормальное положение которого эакрц 65 тое.Устройство работает следующим образом.В блоке б создается фоновая активность, которая заключается в асинхронном, псевдослучайном распределении сигналов на его выходах, Сигналы поступают на соответствующие входы механизмов 7, которые перемещают светоприемник 1. При появлении в периферической области светоприемника изображения происходят соответствующие возбуждения блоков 3 и 4 моделирования периферического зрения, Сигналы с выходов 3 и 4 перестраивают Фоновую активность блока б та-, ким образом, чтобы сигналы с его выхода на исполнительные механизмы 7 перемещали проекцию изображения образа на центр светоприемника. Появление изображения в центре свето- приемника приводит к возбуждению блока 2 моделирования центрального зрения. Сигналы с выхода блока 2 тормозят активность блока б,вследствие чего проекция иэображения задерживается в центральной области светоприемника на время, пропорциональное информативности образа. Прн проекции на светоприемиик сразу нескольких изображений они переводятся работой устройства на центральную область светоприемника в очередности и временной зависимости от информативности образа, т.е. проекция иэображения более информативного образа переводится на центральную область светоприемника чаще, чем менее инФормативного, и задерживается там на более длительный период.При работе блока б моделирования активности глаэодвигательного центра (фиг. 11 и 12) ритмы сигналов на выходах 23-26 блока б зависят от ритмов работ моделей 22-1 и 22-2 нейронов блоков 19-1 и 19-2 и ритма работы модели 21 нейронов, который оказывает влияние на очередность включения в работу моделей 22-1 и 22-2 нейронов.Пуск блока б, а через него и всего устройства, осуществляется включением источника напряжения,Напряжение с выхода источника поступает на первые входы сумматоров 27 и 35 моделей 22-1 и 22-2 нейронов и первые входы сумматоров 36 и 40 модели 21 нейрона.Подача напряжения иа первый вход сумматора 27 модели 22-1 нейрона вследствие открытого положения ключа 28 приводит к возбуждению интегратора 30. При постоянном напряжении на первом входе интегратора 30 напряжение на его выходе нарастает по функции, близкой к линейной (на Фиг. 11).Напряжение с выхода интегратора 30 поступает на первый вход сумматора 31, вес которого равен 1. При этом сумматор 31 в формировании Фоновой активности блока 6 не играет никакой роли. Однако прн подаче напряжения на его другие входы (со второго выхода блока 2) приводит к существенным перестройкам активности блока б при сканировании изображения в центральном поле зрения.Напряжение с выхода сумматора 31 поступает на первый вход интегратора 32, рост напряжения на выходе которого происходит значительно быстрее роста напряжения на выходе интегратора 30 (фиг. 11 Б,О). Напряжение с выхода интегратора 32 поступает на выход блока и на соответствующий вход блока б, перемещая в данном случае светоприемник влево. Напряжениес выхода интегратора 32 поступаетна первый вход блока 33 сравнения,вес которого задается значительно20,меньше веса его второго входа, кудапоступает напряжение с выхода интегратора 30.Ь Р а,где а - вес первого входа;25 Ь - вес второго входа блока 33сравнения.В момент, когдаа2 = ЬО,на выходе блока 33 сравнения появляется напряжение, которое подаетсяна второй вход интегратора 32 иприводит к срыву его работы. Напряжение .на выходе интегратора 32 вэтот момент снижается до уровня напряжения на выходе интегратора 30.Но так как напряжение на выходе интегратора 30 продолжает возрастатьвсе время, пока ключ 28 открыт нлине происходит срыва его работы,то при следующем цикле роста напря-40 жения на выходе интегратора 32 онодостигает большей величины, чем впредыдущем цикле (фиг. 11 и 12),Вес первого входа блока 34сравнения задается значительно меньше веса д второго входа этого блока,на который поступает напряже 1 ие Оос выхода сумматора 35.Начиная с момента, когдаС 0= ЙОО,на выходе блока сравнения появляетсянапряжение, которое, поступая на.второй вход интегратора 30, приводит к срыву его работы. Если срывработы интегратора 30 совпадает сосрывом работы интегратора 32 и эак 55рывается ключ 28, то в этот моментподача сигналов с выхода 23 блока бпрекращаетсяЕсли срыва интегратора32 в этот момент не происходит, тосигналы подаются до момента срыва6 О работы последнего. Если же ключ 28в это время продолжает находитьсяв открытом состоянии, то начинаетсяновый цикл работы интегратора 30.При этом, если ключ 28 переходит в65 закрытое положение до срыва работы50 55 60 65 интегратора 30, то сигналы в началепостоянного ритма, а потом затухающие по мере разрядки интегратора 30существуют на выходе 23 одновременнос сигналами на выходе 24, что приводит к росту разнообразия типовперемещения светоприемника. Работамодели 22-1 нейрона блока 19-1 несовпадает по времени с работой модели 22-1 нейрона блока 19-2. Поэтомунаправление перемещения светоприемника, например, влево не совпадаетс направлением перемещения светоприемника по вертикали, например,вверх. Даже при отсутствии управляющих сигналов на входах блока 6совмещение горизонтальных и вертикальных перемещений светоприемниканаблюдается в самых различных комбинациях.Модель 21 нейрона генерирует ритмы, которые переключают ключи 28и 29. При этом, в режиме фоновой активности, подача напряжения на первые входы сумматоров 36 и 40 включаетмодель в работу. Напряженив с выхода сумматора 36 поступает на первый вход интегратора 37. Пока напряжение на выходе. интегратора 37, которое подается на первый вход блока38 сравнения, не сравняется с на-:пряжением на его втором входе (приэтом веса входов блока 38 сравнениязадаются значительно меньше единицы),на выходе блока 38 сравнения напряжения отсутствует,и ключ 28 находится в открытом положении, а ключ29 - в закрытом,При появлении на выходе блока38 сравнения напряжения ключ 28 закрывается,а ключ 29 переходит в открытое положение и начинается работамодели 22-2 нейрона. С момента, когда напряжение на выходе интеграторадостигает определенной величины П иа 1 П = Ь 1 цо1где П, - найряжение на выходе интегратора 37;Б - напряжение на выходе сумоматора 43;а - вес первого входа блока 39сравнения;Ь - вес второго входа блока 39сравнения;при этом а ( Ь,напряжение с выхода блока 39 сравнения поступает на второй вход ин-тегратора 37 и срывает его работу.Вследствие этого ключи 28 и 29 возвращаются в исходное нормальноеположение. Затем начинается второйтакт работы модели 21. нейрона.В режиме фоновой активности, т.е.когда на сигнальные и управляющиевходы блока 6 не поступает напряжение, активность моделей 22-1 и 22-2нейронов чередуется, в результатечередуется смещение в пространствесветоприемника 1 (фиг. 13). Интер При подаче напряжения на инвертирующие входы сумматора 31 на выходе интегратора 32 наблюдается медленноенарастание напряжения, напротив, при подаче напряжения на неинвертирующие входы сумматора 31 напряжение на нем нарастает мелкими скачками. Это обусловливает в первом случае медленное и плавное движение светоприемника, во втором - резкое скачкообразное (фиг, 16 и 17 соответственно). Таким образом, при рассматривании информативного образа движение фгла-. заф может быть плавным и медленным, Если же образ насыщен деталями, ему больше соответствует движение сглаза мелкими скачками. 5 О 15 20 25 30 35 40 45 валы времени о и 11 зависят от весов вторых входов блоков 38 и 39 сравнения. Они могут меняться, если на входы сумматоров 40 поступает напряжение. Например, если на неинвертирующий вход одного из сумматоров 40 подается напряжение, беэ изменений состояний на входах другого сумматора 40, то время работы одной модели 22 нейрона увеличивается, а время работы другой модели 22 уменьшается. В результате левая часть поля зрения рассматривается 1 дольше, чем правая. При затормаживании модели 21 нейрона, что обеспечивается подачей напряжения на инвертирующий вход сумматора 36, чередование движений светоприемника по горизонтальным (или по вертикальным) направлениям замедлено. Напротив, при подаче напряжения на его неинвертирующий вход движение светоприемника по той или иной координате ускоряется.Таким образом, подача напряжения на входы сумматоров 36, 40 и 43 управляет изменениями направления движения светоприемника по отношению к полю зрения, временными характерис тинами этих движений, скоростью перемещения с одного направления на другое.Организация движения светоприемника по одному направлению происходит в результате подачи напряжения на входы сумматора 27, 35 и 31. При подаче сигналов на возбуждающие (инвертирующие) входы сумматора 27 скорость перемещения светоприемника по заданному направлению увеличивается, при подаче напряжения на инвертирующие входы - уменьшается.При подаче напряжения на неинвертирующие входы сумматора 35 путь движения по заданному направлению (влево, вправо) увеличивается. Если же неинвертирующие входы сумматора 35 подается напряжение, то амплитуда перемещения по заданному направлению уменьшается (соответственно фиг. 14 и 15)Структура модели 22 нейрона пост-, роена таким образом, что и в режиме фоновой активности, т.е. когда на возбуждающие и тормозящие входы, а также на управляющие входы блока 6 не поступают сигналы, в начале работы каждой модели 22 нейрона напряжение на ее выходе растет мелкими скачками, амплитуда которых постепенно увеличивается. Это соответствует глазодвигательным реакциям при сканировании центрального поля. Напротив, в периФерическом поле зрения амплитуды движения глаза имеют большие величины.Таким образом, сигналы на выходах блока б управляют работой исполнительных механизмов 7, перемещающих светоприемник. В режиме фоновой ак-, тивности блока б имеют место перемещения :светоприемника,1 которые можно рассматривать как модель фоновых движений глаза. Фоновые движения гла.за, так же как и движения светоприемника в режиме фоновой активности блока б, представляют собой псевдослучайные процессы.В отличие от случайных процессов переходы в направлении движения светоприемника не являются равновероятными.Таким образом, при работе блока 6 как индуктора фоновой активности наблюдается частичное уменьшение неопределенности процесса. Это частичное уменьшение неопределенности является первым этапом самоорганизации процесса прослеживающих движений. Если бы в процессе организации прослеживающих движений происходило бы резкое уменьшение йеопределенностипроцесса., т.е. процесс становился бы однозначным в каждом переходе (детерминированным), система, организующая этот процесс становилась бы жесткой, теряла бы пластичность и перестройка ее в новый режим прослеживающих.движений была бы затруднительна.Для того, чтобы вызвать перестройку процесса в системах управления, построенных на жесткой организации, чаще всего применяются генераторы случайных чисел. Введение шума в этом случае увеличивает неопределенность и делает систему несколько пластичнее. Более рационально при моделировании самоорганизующихся процессов соблюдать этапность ,уменьшения неопределенности процесса, оставляя в каждом предыдущем этапе некоторый запас пластичности, необходимый для перестройки в последующем этапе, организации нроцесса. При этом для того,чтобы система была достаточно пластична, в ней должны, наряду с процессами организации, существовать и деэорганнзационные процессы, между которыми должна соблюдаться динамическая подвижность. Т.е., если при. завершении какого-то организационного процесса нет стимулов, поддерживающих эту достигнутую организацию нли увеличи вающую ее, процесс должен автоматически возвращаться на более низкий уровень организации, с тем, чтобы при наличии новых стимулов пойти по другому пути организации, отвечающемуновым условиям.По такому принципу работает предлагаемое устройство.Перестройка Фоновой активностипроисходит поэтапно: сначала привключении в работу блоков 3 и 4 моделирования периферического зрения 15 и блока 5 и затем при включении вработу блока 2 моделирования центрального зрения. В случае, если накаком-то этапе исчезают стимулы (вданном случае зрительный образ), 20 система переходит на режим Фоновой,активности.Работа блоков 3 - 5 моделирования1периферического зрения заключаетсяв следующем.На входы сумматора 14 блока 5поступают сигналы со всех выходовсветоприемника, величина каждого изкоторых зависит от степени освещенности соответствующего светочувствительного элемента. Вес каждого входасумматора 14 задается равным 1/к,где к - число входов сумматора,.Таким образом, на выходе сумматора14 напряжение пропорционально средней степени освещенности светоприемника. Напряжение с выхода сумматора14 подается на входы 13 блока 4,представляющие собой инвертнрующиевходы сумматоров 11. На неинвертирующие входы сумматора 10 (входы 12 40 блока 4) поступают сигналы с соответствующих выходов светоприемника,Число входов сумматора 10 соответствует числу, выходов соответствующейпериферической области светоприемни ка. Число блоков 9 сумматоров соответствует числу периферических областей светоприемннка. Веса входовсумматора 10 задаются из расчета 1/к,где к - число его входов. Напряжениес выхода сумматора 10 поступает нанеинвертирующий вход сумматора 11,.вес которого равен весу инвертирующего входа. При этом, еслй степеньосвещенности данной периферическойобласти, обслуживаемой данным сумматором 10, выше средней освещенности всего светоприемника то на выхоДе сумматора 11 появляется напряжение. При этом, если соответствующий сумматор 9 блока 4 обслуживает, 60 например, левую верхнюю периферическую область светоприемника, товыход его соединен с возбуждающимивходами модели 22-2 блока 19-1,т.е, управляющей-движением вправо, Я и с возбуждающими входами моделиляющих работой механизмов 7, происходит уменьшение интенсивности сигналов и перемещение и.воображения замедляется. Кроме того, вследствие падения напряжения на сОответствующихвходах сумматора 27 и сумматора 35происходит падение напряжений навторых входах блоков 33 и 34 сравнения, в результате чего период временимежду возбуждением и срывом в работе интеграторов 30 и 32 сокращаетсяпо мере продвижения изображения кцентру светоприемника. В результатеамплитуда скачков перемещения изображения, наблюдаемая в результате характера функции на выходе интегра" тора 32, уменьшается и скачки становятся более мелкими, т.е. тип сканирования изображения из типа периферического сканирования, характеризующегося скачками с большей амплитулой, постепенно транспортируется в тип, характерный для центрального сканирования.Так как блок б обладает инерционностью, то начавшееся перемещение светоприемника относительно образа с перемещением проекции его изображения от периферии к центру не останавливается мгновенно, в том случае, если в другой его периферической области появляется проекция нового иэображения. В этом случае, после установки проекции первого изображения на центральную область светоприемника, задержки ее там на время, зависящее от информативности иэображения, возбуждение, вызванное новымобразом, начинает доминировать. Последнее приводит к изменению функционального состояния блока б и распределения сигналов на его выходах в соответствии с проекциейнового изображения и происходит перемещение нового изображения вцентральную область светоприемника.Нозтому при появлении на светоприемнике проекций двух и более изображений работа устройства обеспечивает очередность перемещений этих изображений в центральную область светоприемника. Чем более образ значимпо своим размерам, по контрастности,тем чаще его проекция перемещаетсяв центр. Таким образом, на втором уровнеорганизации прослеживающих движенийпроисходит следующий этап уМеньшения неопределенности процесса, таккак вероятности перемещения проекций изображения образов зависят отхарактеров этих образов. В то жевремя процесс еще не является детер-, минированным.Следующий этап уменьшения неопре-деленности процесса происходит вследствие работы блока 2 моделированияцентрального зрения. 22-2 нейрона блока 19-2, управляющейдвижением вниз, и с тормозными входами моделей 22 нейрона, управляющих движением в противоположныестороны. Выходы блоков 9 сумматоровподключаются, таким образом, к вхо-.дам сумматоров 27. Веса входов сумматоров 27 задаются в прямой зависимости от расстояния периферическойобласти, обслуживаемой соответствующим су "атором 9 от центра светоприем-Оника.Работа блока 3 сходна с работойблока 4. В данном случае различиязаключаются в том, что сигналы навыходе блока 4 появляются при затемнении соответствующих периферических 15областей светоприемника. Напряжениес выхода сумматора 14 поступает наинвертирующий вход сумматора 15, нанеинвертирующий вход которого поступает напряжение с выхода источника 2016 регулируемого напряжения. Напряжение источника 16 моделирует абсолютное затемнение, а напряжение навыходе сумматора 15 - относительноемаксимальное затемнение.светоприемника. Напряжение с выхода сумматора15 поступает на возбуждающие входыблоков 8 сумматора, построенных аналогично сумматорам 9, с той лишьразницей, что выход сумматора 10 под- ЗОключен к инвертирующему входу сумматора 11, неинвертирующий вход которого является возбуждающим входом.Если освещенность периферической области светоприемника, обслуживаемаяданным блоком 8 сумматоров освещена,то напряжение, поступающее на входы12, уравновешивает напряжение, поступающее на вход 13 с выхода 17блока 5В случае ослабления освещенности периферической области све Отоприемника напряжение на входе 13больше напряжения на выходе сумматора 10 и на соответствующем выходеблока 3 появляется напряжение,Такие соединения выходов блоков 453 и 4 с возбуждающими и тормозящимивходами блока 6 обеспечивают, в случае появления в какой-либо периферической части светоприемника иэображения, перемещение светоприемника так, 5 Очтобы проекция этого изображенияперемещалась к центру светоприемника, .в ее центральную область. По мереперемещения иэображения к центрусветоприемника происходит перераспределение активации сумматоров 8 или 9соответствующих блоков 3 и 4, т,е.активируются сумматоры, входы которых находятся ближе к центру светоприемника. Так как их выходы подключены к входам блока б, имеющим ЬОменьшие веса, чем входы соединенныес блоками 8 и 9 сумматоров, обслуживающими более удаленные от центраобласти светоприемника, то на соответствующих входах блока б, управ10 15 20 25 30 35 40 45 5 а 55 ба 65 Блок 2 работает следующим образом.Сигналы с выходов центральнойобласти светоприемника поступают навходы блоков 41 выделения нижних иблоков 42 верхних экстремумов.Работа блока выделения нижнихэкстремумов заключается в следующем.Если на вход блока 41 поступают сигналы, частота которых меняется вовремени: К 4 Г 4 й и при этомЕЕ( Е,т.е, на участке светопрИемника 1, обслуживаемом даннымблоком 41, происходит смена освещения затемнением и снова освещением, что соответствует смене контраста в изображении (например,темная линия на светлом фоне), то,проходя через блоки 56 и 57 задержки, сигналы с такими распределениямичастот поступают одновременно навходы преобразователей 53-55 частотыв напряжение, при этом на вход преобразователя 53, на нход преобразователя 54, на выходе которых образуются соответствующие величины напряжения) ПхсПри этом У и У 3 поступают на неинвертирующие входы сумматоров 58 и59, а П - на иннертирующие входыэтих сумматорон.Так как У ) У, УПЭ,.то навыходах сумматоров 58 и 59 появляется напряжение, Напряжение с выходасумматора 59 поступает на управляющий вход ключа 60, нормальное положение которого закрытое, и переводитего положение в открытое, вследствиечего напряжение с ныхода сумматора58 поступает на выход блока.При любом другом соотношениивходных частот сигналов на выходеблока 41 напряжение отсутствует.Работа блока 42 (фиг. 10) идентична, с той лишь разницей, что на еговыходе имеются сигналы при соотношении входных частотй( Гй,т,е. в том случае, если в сканируемом иэображении имеет место освещенный участок на темном поле.Таким образом, на выходах блоков41 и 42 появляются сигналы лишь прина,ичии контрастов и изображении.Так как насыщение изображения экстремумами, контрастами может служитьпоказателем его информативности,то работа блоков 41 и 42 обеспечивает определение степени информативности зрительного образа, Под инфориатинностью образа здесь понимаетсяинформативность оптического, но несмыслового характера. Чем выше информативность иэображения, тем больше напряжение поступает на первыйвход сумматора 43 и тем выше напряжение на его выходе.Напряжение с выхода сумматора 43поступает на второй вход блока 2 и с него - на входы сумматоров 31 блока б. Так как напряжение на втором входе блока 33 сравнения снижается, а напряжение на входе интегратора 32 вследствие подачи напряжения на вход сумматора 31 повышается, то скорость достижения на выходе интегратора 32 напряжения, обеспечивающего равенство напряжения на входахблока 33 сравнения повышается, что сопровождается быстрыми и мелкими скачками напряжения на выходе интегратора 32. В результате устанавливается тип сканирования изображения характерный для сканирования его в центральном поле зрения.Напряжение с выхода сумматора 43 поступает на управляющие входы ключей 51 и 52 модели 44 нейрона.Работа модели 44 нейрона заключается в следующем. На вход одного из преобразователей 45 частоты н напряжение постоянно поступают сигналы. Так как имеется глубокая отрицательная обратная связь с выхода формиронателя 49 импульсов через ключ 50,нормальное положение которого открытое, на вход преобразователя 46 частоты в напряжение, вес которогобольше 1, то активность модели 44нейрона глубоко подавлена и на еепервом выходе нет напряженияПри поступлении на управляющиевходы ключей 50 и 51 напряжения свыхода сумматора 43 ключ 50 переходит в закрытое положение, а ключ51 - в открытое. В результате отрицательная обратная связь разрывается и замыкается положительная обратная связь с выхода формирователя 49через ключ 51 на вход преобразователя 45 частоты н напряжение,Напряжение на выходе сумматора47 модели,44 нейрона и ыа ее первомвыходе начинает расти. Рост напряжения зависит от веса входаположитель-,ной обратной связи, Напряжение свыхода сумматора 47 поступает натормозные входы сумматоров 27 и 36,35, 40, что тормозит работу блока 6.В результате перемещение изображения,лопавшего в центральную областьснетоприемника, замедляется и ононе выходит из центральной области,но продолжает испытывать незначительные перемещения в нем. В результате таких мелких перемещений проекции изображения на входы блоков 41и 42 постоянно меняются и на их вы"ходах существуют соответствующиесигналы,Напряжение с выхода сумматора 47поступает на первый вход сумматора52, на второй вход которого поступает напряжение управления. В зависимости от величины напряжения, поступающего на второй вход сумматора52, задерживается рост напряженияна втором входе сумматора 43.С того времени, как напряжениена втором входе сумматора 43 сравняется с напряжением на его первом входе, напряжение с выхода сумматора.43 перестает поступать и в результате ключи 51 и 50 переходят в свои исходные положения. Размыкается положительная обратная связь и восстанавливается отрицательная обратная связьмодели 44 нейрона. Исчеэновение напряжения на первом и втором выходах блока 2 снимает торможение блока 6 и восстанавливается его фоновая активность. Время торможения блока 6 работой блока 2 зависит от сигналов на выходах блоков 41 и 42, т.е. от информативности образа. Время может также рЕгулироваться напряжением Ъа втором входе сумматора 52,При подаче напряжения на второй вход сумматора 52 изображение задерживается в центральной части светоприемника на больший срок, а подавление активности блока 6 более глубокое, так как напряжение на выходе сумматора 47 за это время возрастает. Степень возрастания напряжения на выходе сумматора 47 может регулироваться сигналами на входах преобразователей45 и 46 частоты в напряжение. Например,подача сигналов на входы преобразователя 45 частоты в напряжение ускоряет рост напряжения на выходе сумматора 47 и способствует бОлее глубокому подавлению активности блока 6. Сигналы, подаваемые навходы преобразователей 46 с одновременной подачей напряжения на второй вход сумматора 52, способствуют сохранению заданной амплитуды сканирования иэображения в центральном поле зрения при одновременной длительной задержке в нем иэображенияПо истечении времени задержки иэображения в центральном поле зрения тормозное воздействие сигналов блока 2 снимается и восстанавливается Фоновая активность блока 6 за счет подачи напряжения с выхода источника 20 напряжения на возбуждающие входы блока 6Так как состояние моделей нейрона в каждом блоке 19 в иэвестной мере непредсказуемо, то смещениеиэображения с центральной области светоприемника происходит в направлении, определить которое заранее нельзя. В то же время направление , смещения не является чисто случайным, так как зависит от циклов активности моделей 21 нейрона, т.е. является псевдослучайным, Если на светоприемник подается только одно изображение, то после смещения его иэ центральной области в периферИЧЕСКуЮ происходит снова перемещение ее в центральную, задержка там и снова смещение в периферическую область и т.д. Если на светоприемник подаетсяодновременно два изображения илиже вслед эа первым появляется второе, то изображения в центральнуюобласть светоприемника поступают,по очереди, однако задержка иэоб. ражения в центральной области зависит от его оптической информативности.При проекции на светоприемниктрех и более изображений или иэобрг.- жения сложного, проекция которогозанимает большую часть светоприемника, чем центральная область, сканирование изображения начинается в сложной зависимости. При этом наиболее15 информативные участки изображенияпереводятся в центральную областьсветоприемника чаще, чем менее информативные.Аналогичная картина наблюдается20 прн рассмотрении группы образов илисложного образа глазом человека.Глаз человека, в этом случае всегдабольшее время задерживается на рассмотрении более информативных участ 25 ков изображения. Если в такой ситуации в периФерическом поле зренияпоявляется предмет, то проекция егоизображения в результате действиягазодвигательных реакций быстро устанавливается на центр зрения. Однакоесли предмет гомогенен в своей оптической характеристике, то глаз недолго задерживается на его рассмотрении. Если же предмет гетерогенен,т.е. содержит в себе контрасты,экстремумы, то рассмотрение его в центральном поле зрения более длительно,Естественно, предлагаемое устройство не дифференцирует оптическуюинформативность образа от смысловой40 информативности и в этом отношениибольше похоже по своим Функциямна глаз новорожденного ребенка, который реагирует на оптические образы, не выделяет их смысловую информа 45 тивность.Разделение зрительного поля нацентральное и периферическое исоответствующее обслуживание этихполей глазодвигательными реакциями 50 является наиболее экономичным способом сканирования зрительного об-,раза.Самоорганизация этого процесса,состоящая из пластически перестраиваемых этапов, позволяет уже припроцессе сканирования образа, т,е.не касаясь его распознавания, выде"лять наиболее информативные егоучастки и Фиксировать их проекциив центральном поле зрения на более ЬО длительное время. Периферическаязрительная система с одной стороныявляется сторожевым аппаратом зрения,дающим сигнализацию о появлении нового оптического объекта, с другой