Echtzeitfähiger Retina-Encoder mit individuell, in verschiedenen Parameterräumen einstellbaren spatiotemporalen Filtern:
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| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
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Inhaltsverzeichnis
Symbolverzeichnis VIII
1 Einleitung 1
2 Das Sehsystem 6
2.1 Die Sehbahn 7
2.1.1 Parallele visuelle Pfade 9
2.1.2 Die Retina 11
2.1.3 Der Corpus Geniculatum Laterale (CGL) 13
2.1.4 Der visuelle Cortex 14
2.1.5 Rezeptive Felder (RF) 16
2.1.6 Analysemethoden für rezeptive Felder 16
2.2 Retinale Ganglienzellen 19
2.2.1 Spatiale RF-Eigenschaften 19
2.2.2 Temporale RF-Eigenschaften 22
2.3 Neurone im CGL 25
2.4 Einfache Zellen im VI 25
2.5 Korrelierte Pulsfolgen 27
3 Technische Grundlagen 29
3.1 Systemtheoretische Grundlagen 29
3.1.1 Zeitfilter 29
3.1.2 Ortsfilter 43
3.1.3 Spatiotemporale Filter 50
3.1.4 Lokale Wellenzahl und Phase 52
3.1.5 Filterbänke 56
3.1.6 Steuerbare Filter 56
VI Inhaltsverzeichnis
3.2 Multi-Layer-Perceptron 58
3.3 Evolutionsstrategie 59
4 Rezeptive Feld Filter für einen Retina Encoder 61
4.1 Anforderungen an einen Retina Encoder 62
4.2 Struktur der RF-Filter 65
4.2.1 Linearisierung 66
4.2.2 Spatiotemporale Separierbarkeit 68
4.2.3 Zwei spatiotemporale Pfade 68
4.3 Spatiale Filterstufen der RF-Filter 70
4.3.1 Gewichtungsfunktion als spatiales Filter 71
4.3.2 Filtereigenschaften 72
4.3.3 Differenz zweier Gewichtungsfunktionen 78
4.3.4 Separierbarkeit 83
4.4 Temporale Filterstufen der RF-Filter 85
4.4.1 Filtereigenschaften 88
4.4.2 Diskretisierung 94
4.4.3 Differenz zweier temporaler Filter 105
4.5 Spatiotemporale RF-Filtereigenschaften 107
4.5.1 Separierbarkeit 108
4.5.2 Geschwindigkeits-Selektivität 108
4.6 Pulscodierung 113
4.6.1 Stochastische Puls-Generierung 115
4.6.2 Paarweise Kopplung von Pulsfolgen 119
4.7 Zusammenfassende Betrachtung 120
5 Parameterräume der RF-Filter 122
5.1 Temporale Parameterräume 125
5.1.1 Intrinsische Parameter 126
5.1.2 Analytische Parameter 134
5.1.3 Approximierte Parameter 140
5.1.4 Evolutionäres Lernen 150
5.1.5 Verzögerte temporale Filterstufe 155
5.1.6 Parameter des temporalen Frequenzganges .... 156
5.1.7 Differenz zweier temporaler Filterstufen 158
5.2 Spatiale Parameterräume 164
5.2.1 Intrinsische Parameter 164
5.2.2 Analytische Parameter 168
5.3 Spatiotemporale Parameterräume 171
Inhaltsverzeichnis VII
5.4 Zusammenfassende Betrachtung 177
6 Echtzeit-Implementation des Retina Encoders 182
6.1 Realisierung der Spatialen Filterstufe 183
6.1.1 Optimierung der benötigten Rechenzeit 183
6.1.2 Optimierung des Ressourcenbedarfs 185
6.2 Temporale Filter 189
6.3 Pulscodierung 192
6.4 Implementation auf einem TMS320C80 193
6.5 Zusammenfassende Betrachtung 198
7 Vergleich der RF-Filter mit visuellen Neuronen 200
8 Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse 206
9 Diskussion und Ausblick 210
Literaturverzeichnis 215
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