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Kybernetik

, Volume 10, Issue 1, pp 16–31 | Cite as

Eigenschaften von Ortsfiltern mit zeitveränderlichen Koppelfunktionen

  • Hans-Joachim Zsagar
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Zusammenfassung

Das visuelle System von Vertebraten stellt ein Mustererkennungssystem dar, das optische Information in Netzwerken von Neuronen parallel verarbeitet. Die Netzwerke kann man als Filter für Ortsfrequenzen auffassen. Zur Beschreibung ihrer Eigenschaften wird ein mathematisches Modell verwandt, das eine lineare und homogene Verknüpfung von Nervenzellen annimmt und auf den Prinzipien von Streuungs- und Hemmungsverkopplung basiert.

Die Arbeit fragt insbesondere nach der Veränderung der Charakteristik des Ortsfilters, wenn das optische Muster sprunghaft an den Filtereingang gelangt. Ergebnisse liegen für einund zweidimensionale Ortsfilter mit unterschiedlichem Zeitverhalten des Hemmungsmechanismus vor. Die Anwen dung der hergeleiteten Ausdrücke auf das visuelle System der Katze zeigt, daß die Retina von Katzen während des Einschwingvorgangs von einem Tiefpaß für Ortsfrequenzen zu einem Tiefpaß-Bandpaßsystem mit Phasensprung wird.

Summary

The visual system of vertebrates represents a pattern recognition system processing optical information in neural networks parallelly. One can interpret the networks as filters for spatial frequencies. To describe its properties a mathematical model is used. Supposing a linear and homogenous connection of neural cells the model is based on the principles of excitation and inhibition.

Especially, the changes of the filter characteristics are shown for the case the time-dependence of the optical input patterns being a stepfunction. Results are shown for one- and twodimensional spatial filters with different time behaviour of the inhibiting mechanism. Applying the derived expressions to the visual system of the cat, it is shown that the retina of the cat changes during the transient process from a low-pass for spatial frequencies into a low-pass-band-pass-system with phase inversion.

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Literatur

  1. Abramowitz, M., Stegun, I. A.: Handbook of mathematical functions. New York: Dover Publications, Inc. 1965.Google Scholar
  2. Enroth-Cugell, Ch., Robson, J. G.: The contrast sensitivity of retinal ganglion cells of the cat. J. Physiol. (Lond.) 187, 517–552 (1966).Google Scholar
  3. Gröbner, W., Hofreiter, N.: Integraltafeln (1. und 2. Teil). Wien: Springer 1961 und 1966.Google Scholar
  4. Hubel, D. H., Wiesel, T. N.: Receptive fields of single neurones in the cat's striate cortex. J. Physiol. (Lond.) 148, 574–591 (1959).Google Scholar
  5. — Integrative action in the cat's lateral geniculate body. J. Physiol. (Lond.) 155, 385–398 (1961).Google Scholar
  6. — Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in the cat's visual cortex. J. Physiol. (Lond.) 160, 106–154 (1962).Google Scholar
  7. — Receptive fields and functional architecture of two nonstriate visual areas (18 and 19) of the cat. J. Neurophysiol. 28, 229–289 (1965).Google Scholar
  8. Marko, H.: Die Systemtheorie der homogenen Schichten. Kybernetik 5, 221–240 (1969).Google Scholar
  9. Mühlenfeld, E.: Parallele Verarbeitung zur Erkennung beliebiger Bildmuster. Nachrichtentechn. Z. 23, 597–603 (1970).Google Scholar
  10. Niemann, H.: Eigenschaften diskreter Ortsfilter. Kybernetik 7, 78–88 (1970).Google Scholar
  11. — Winkler, G.: Eine Theorie zur quantitativen Beschreibung und Erkennung von Mustern. Nachrichtentechn. Z. 22, 94–100 (1969).Google Scholar
  12. Papoulis, A.: The fourier integral and its application. New York-San Francisco-London-Toronto: McGraw-Hill Book Comp., Inc. 1962.Google Scholar
  13. — Systems and transforms with application in optics. New York-St. Louis-San Francisco-Toronto-London-Sydney: McGraw-Hill Book Comp., Inc. 1968.Google Scholar
  14. Rudolph, P.: Ein Neuronennetzmodell zur Untersuchung der Eigenschaften parallelverarbeitender Netze. Diss. TU Hannover 1970.Google Scholar
  15. Seelen, W. v.: Informationsverarbeitung in homogenen Netzen von Neuronenmodellen. Kybernetik 5, 133–148 (1968).Google Scholar
  16. — Zur Informationsverarbeitung im visuellen System der Wirbeltiere. Kybernetik 7, 43–60 (1970).Google Scholar
  17. Tischner, H., Seelen, W. v.: Strukturen von Inhibitionsfeldern. In: H. Marko, G. Färber (Hrsg.), Kybernetik 1968, S. 309–328. München: R.Oldenbourg 1968.Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1972

Authors and Affiliations

  • Hans-Joachim Zsagar
    • 1
  1. 1.Institut für Informationsverarbeitung in Technik und Biologie der Fraunhofer-GesellschaftKarlsruhe

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