Математические модели для систем технического зрения

• Автор: Гладилин, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Непрерывная модель системы неоднородная сетчатка однородная зрительная кора

1.1. Постановка задачи

1.2. Сетчатка, система координат

1.3. Преобразование неоднородная сетчатка однородная зрительная кора

1.4. Форма зрительной коры

Глава 2. Компьютерная модель неоднородной сетчатки

2.1. Постановка задачи

2.2. Требования к модели и принятые допущения.

2.3. Общее описание алгоритма моделирования расположения рецепторов

сетчатки.
2.4 Описание алгоритма наращивания точечной сетчатки
2.5. Хранение данных и организация вычислений в алгоритме наращивания точечной сетчатки
2.6. Моделирование светочувствительных площадок рецепторов алгоритм биологического роста.
2.7. Результаты применения алгоритма наращивания точечной сетчатки
2.8. Моделирование конвергенции рецепторов
Г лава 3. Компьютерная модель системы неоднородная сетчатка однородная зрительная кора
3.1. Постановка задачи
3.2. Математическое описание формы зрительной коры
3.3. Дискретная модель зрительная коры
3.4. Моделирование формирования сигнала фоторецепторов
3.5. Компьютерная реализация разработанной модели.
3.6. Примеры компьютерного моделирования
3.7. Выводы.
Глава 4. Динамическая модель нейронной сети, выделяющей контрасты па изображении
4.1. Постановка задачи
4.2. Функциональная схема.
4.3. Математическое описание модели.
4.4. Компьютерная реализация построенной модели.
4.5. Выводы.
Глава 5. Перспектива применения преобразования неоднородная сетчатка однородная кора в системах технического зрения
5.1. Постановка задачи
5.2. Реализация кортикального усиления в СТЗ, построенной по принципу
5.3. Компьютерный эксперимент получения зональных изображений.
5.4. Характеристики системы технического зрения.
5.5. Блоксхема СТЗ, реализующей принцип НСОК
Заключение.
Приложения.
Приложение 1. Вычисление углового расстояния между двумя точками на
сферической сетчатке
Приложение 2. Проектирование небольшой окрестности точки сетчатки на
касательную плоскость в этой точке и обратно
Литература


В то же время, антропоморфными роботы названы не только за свое внешнее сходство с человеком (хотя это также имеет значение при работе робота среди людей, например, роботы-помощники, роботы-слуги и т. Это относится и к зрительной системе роботов. Зрительная система человека весьма совершенна. Зрительная система человека обладает уникальным свойством - обеспечивает высокую остроту зрения при широком угле обзора. Считается, что прогрессивная эволюция приматов в значительной степени связана с формированием единого морфо-функционалыюго комплекса, в который входит существенно неоднородная сетчатка, а также соответствующий аппарат глазодвигательных центров мозга, обеспечивающий возможность использования сетчатки в распознавании образов и афферентном синтезе. Математической модели системы «неоднородная сетчатка — однородная кора» в настоящий момент неизвестно. Поэтому разработка такой модели с целью использования ее принципов обработки информации в зрительной системе роботов для резкого повышения эффективности работы является актуальной задачей. Настоящее исследование проводилось именно в этом направлении. Обзор литературы. Настоящее исследование опирается на морфологические, электрофизиологические и психофизические исследования строения зрительной системы человека. В работах [1], [2], [3], [4] показана существенная неоднородность сетчатки колбочек. В [1] также обращено внимание на различие между кривой увеличения межрецепториых расстояний по мере удаления от центральной части сетчатки и кривой ухудшения остроты зрения человека. Вопросы остроты зрения и ее зависимости от различных факторов, в особенности - от эксцентриситета (удаления от центра сетчатки) можно найти во многих работах, в частности в [], [], [6], [], []. В данном исследовании использовались результаты, представленные в работе []. Исследованиям вопросов кортикального усиления и отображения сетчатки на зрительную кору посвящены работы [], [], [], [], []. В работе [] сделано, а в [] экспериментально подтверждено предположение о соответствии зависимостей относительной остроты зрения и относительного кортикального усиления от эксцентриситета. Роль движения глаз в процессе зрения подробно исследовалась в работах [], [], []. Модели, реализующие процесс выделения контуров в зрительной системе, описаны в работах [], [], [], [], [], [], [], [], []. Наиболее известными моделями зрительной системы с латеральным взаимодействием являются модели Марра-Хилдрет [], [] и Вильсона-Бергена []. В работах [], [], [], [], [] предложены модели, выделяющие контуры пространственно-временным методом с использованием микродвижений глаз и компенсатором микродвижений. В то время как в реализации походки и манипулирования роботов достигнуты впечатляющие успехи, вопросам создания систем технического зрения уделяется значительно меньшее внимание. Например, в моно! Как уже упоминалось, в настоящее время системы технического зрения роботов тяготеют к стандартным решениям, пришедшим из телевидения [], [], []. Как показано, к настоящему моменту проведено большое количество разнообразных исследований различных аспектов функционирования зрительной системы человека, имеющей существенно неоднородную сетчатку и однородную первичную зрительную кору головного мозга. Однако, несмотря на большое количество моделей биологической направленности, в настоящий момент не известны математические модели системы «неоднородная сетчатка- однородная зрительная кора», ориентированные на внедрение в системы технического зрения, что потребовало провести настоящее исследование. Цель работы. Методы исследования. В работе использовались методы аналитической геометрии, вычислительной математики, аппроксимации функций, машинной графики и проверки разработанных математических моделей путем проведения компьютерного эксперимента. ИС-ОК в системах технического зрения. Практическая значимость работы. Предложен новый подход к конструированию зрительной системы робота, основанный на применении бионических принципов обработки информации в соответствии с предложенной моделью «неоднородная сетчатка - однородная зрительная кора».