December 10 2016 12:46:46
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Задача распознавания образов
Физические основы информации

Задача распознавания образов является очень сложной и тесно связана с проблемой мышления человека. Основное, с чем оперирует мозг человека, - это зрительно воспринимаемые образы. Даже то, что мы слышим, часто в мозгу преобразуется в картины, прежде чем подвергнуться обработке. Таким образом, на вход нашего мозгового компьютера поступает видеоинформация, которая с помощью аппарата зрения преобразуется в биологические воздействия. Как правило, процесс мышления завершается обратным преобразованием биологического возбуждения в зрительно воспринимаемый образ, т.е. снова в видеоинформацию.

Для оптоэлектроники, оперирующей с видеоинформацией, познание аппарата человеческого зрения является очень важным делом. Блок – схема зрительного аппарата включает в себя: 1) адаптивную оптическую систему (внешние элементы глаза), 2) сервопривод (глазные мышцы), 3) многоэлементный фотоприемник (сетчатка глаза), 4) оперативное запоминающее устройство (сетчатка с запасаемой в ней энергией возбуждения фоточувствительных молекул), 5) информационные коммуникации (соединительные нервные волокна), включая 6) цепь обратной связи с сервоприводом, 7) микропроцессор с 8) долговременным запоминающим устройством (кора головного мозга) см. рисунок 2. Зрительный аппарат в течение жизни человека непрерывно изменяется. Устойчивые связи глаза с мозгом формируются, начиная с рождения вплоть до отрочества, достигая к этому времени 3 миллионов каналов. В дальнейшем доминирует механизм разрушения, деградации, отключение нервных связей.

                     1                3  4             7               8

                                         5



                              6

                         Рис. 2

Запоминание информации в мозге не сводится к абсолютно точному строгому логическому процессу. Это творческий процесс, где запоминание информации всегда сочетается с ее одновременной обработкой. Для запоминания даже простой информации мозг привлекает большую группу клеток, причем не обязательно близких друг к другу. Запись как бы размазывается по объему, что очень похоже на хранение информации в голограмме.

Существенно различным в сравнении с ЗУ компьютеров является поиск и считывание информации в человеческой памяти. Для компьютерных ЗУ типична адресная выборка – информация находится по точно указанному адресу, предписанному программой. Мозг тоже способен на такой поиск информации. Но он может извлекать необходимую информацию и другим способом – посредством ассоциативного поиска, при котором выборка осуществляется по тем или иным качественным признакам.

Голография, позволяющая записать, сохранить и восстановить световую волну, привлекает к себе внимание в связи с проблемой создания оптической памяти, в которой возможна параллельность ввода – вывода информации в сочетании с последовательной обработкой информации на одной голограмме, «размазанность» информации по всей площади голограммы, ассоциативный поиск нужной информации.

Основная проблема распознавания образов заключается в выделении из совокупности сигналов одного заранее известного сигнала. В случае оптических систем в качестве сигнала рассматривается распределение волнового поля в предметной плоскости. Задача распознавания образа решается с помощью метода согласованной фильтрации пространственных частот. Согласованный фильтр имеет коэффициент пропускания, пропорциональный комплексно – сопряженному фурье – образу G*(x, y) сигнала g(x0, y0), и устанавливается в фокальной плоскости за линзой Л2. На выходе согласованного фильтра волновое поле имеет плоский фазовый фронт, совпадающий с плоскостью фильтра, которая перпендикулярна оптической оси системы. Распределение амплитуды этого поля определяется величиной |G(x, y)|2. Прошедшая через фильтр волна фокусируется линзой Л3 в точку пересечения оптической оси системы с выходной плоскостью (см. рисунок 3). Если во входной (предметной) плоскости распределение поля соответствует сигналу, то в фокусе за линзой формируется ярко светящаяся область и образ считается распознанным. Если в предметной плоскости распределение волнового поля отличается от распределения волнового поля сигнала, волна за согласованным фильтром уже не имеет плоский фазовый фронт и светлое пятно в центре выходной плоскости не образуется. Согласованный фильтр пространственных частот для произвольного сигнала может быть получен голографическим способом.

          f             f          f          f        f         f





  S

                Л1                 П.П.             Л2               С.Ф.            Л3        В.П.

Рис. 3. Оптическая схема, выполняющая согласованную фильтрацию

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.04 секунд 4,205,047 уникальных посетителей