22.1. Неокогнитрон-структура

Неокогнитрон

<РАНЕЕ>                                  <HOME>

22.1. Неокогнитрон-структура

Неокогнитрон имеет иерархическую структуру, ориентированную на моделирование зрительной системы человека. Он состоит из последовательности обрабатывающих слоев, организованных в иерархическую структуру (см. рис. 14.1). Входной образ подается на первый слой и передается через плоскости, соответствующие последующим слоям, до тех пор, пока не достигнет выходного слоя, в котором идентифицируется распознаваемый образ.

Рис. 22.1. Структура неокогнитрона.

Структура неокогнитрона трудна для представления в виде диаграммы, но концептуально проста. Чтобы подчеркнуть его многоуровневость (с целью упрощения графического представления), используется анализ верхнего уровня. Неокогнитрон показан состоящим из слоев, слои состоят из набора плоскостей и плоскости состоят из узлов.

Слои. Каждый слой неокогнитрона состоит из двух массивов плоскостей (см. рис. 22.2). Массив плоскостей, содержащих простые узлы, получает выходы предыдущего слоя, выделяет определенные образы и затем передает их в массив плоскостей, содержащих комплексные узлы, где образы обрабатываются так, чтобы их позиционная зависимость была уменьшена.

Рис. 22.2. Слои неокогнитрона

Плоскости. Плоскости простых и комплексных узлов внутри слоя существуют парами, т.е. для плоскости простых узлов существует одна плоскость комплексных узлов, обрабатывающая её выходы. Каждая плоскость может быть визуально представлена как двумерный массив узлов.

Простые узлы. Все узлы в данной плоскости простых узлов реагируют на один и тот же образ. Как показано на рис. 22.3, плоскость простых узлов представляет массив узлов, каждый из которых "настраивается" на один специфический входной образ. Каждый простой узел чувствителен к ограниченной области входного образа, называемой его рецептивной областью. Например, все узлы в верхней плоскости простых узлов на рис. 14.3 реагируют на "С". Узел реагирует, если "С" встречается во входном образе и если "С" обнаружено в его рецептивной области.

Рис. 22.3. Взаимодействие слоёв неокогнитрона.

На рис. 22.3 показано, что одни плоскости простых узлов в этом слое могут реагировать на поворот "С" на 90°, другие - на поворот на 180° и т. д. Если должны быть выделены иные буквы (и их искаженные версии), дополнительные плоскости требуются для каждой из них.

Рецептивные области узлов в каждой плоскости простых узлов перекрываются так, чтобы покрыть весь входной образ этого слоя. Каждый узел получает входы от соответствующих областей всех плоскостей комплексных узлов в предыдущем слое. Следовательно, простой узел реагирует на появление своего образа в любой сложной плоскости предыдущего слоя, если он окажется внутри его рецептивной области.

Комплексные узлы. Задача комплексных узлов — уменьшить зависимость реакции системы от позиции образов во входном поле. Для достижения этого каждый комплексный узел получает в качестве входного образа выходы набора простых узлов из соответствующей плоскости того же слоя. Эти простые узлы покрывают непрерывную область простой плоскости, называемую рецептивной областью комплексного узла. Возбуждение любого простого узла в этой области является достаточным для возбуждения данного комплексного узла. Таким образом, комплексный узел реагирует на тот же образ, что и простые узлы в соответствующей ему плоскости, но он менее чувствителен к позиции образа, чем любой из них.

Следовательно, каждый слой комплексных узлов реагирует на более широкую область входного образа, чем это происходило в предшествующих слоях. Эта прогрессия возрастает линейно от слоя к слою, приводя к требуемому уменьшению позиционной чувствительности системы в целом.

<ДАЛЕЕ>