1906年Charles Sherrington提出了感受野的概念。1953年Stephen Kuffler提出感受野是同心圆结构,后来同心圆结构感受野成为计算机识别图像的理论基础。其工作原理是:当同心圆中心区和同心圆外周区接受的刺激相同时,感受野输出设定为零;当同心圆中心区和同心圆外周区接受的刺激不一样的时,感受野输出设定为它们的差值,如图7.1左方所示,采用经典感受野模型得到图像边缘点原理图如图7.1右方所示。
图7.1 经典感受野提取图像边缘原理图
然而,经典感受野的缺点也很明显,以上图为例,四个感受野中,最左边的在黑色区域,最右边的在白色区域,但是最左边的感受野和最右边的感受野反应曲线都是一样的,即从它们的反应曲线上得不到它们所在的区域差别值。
为了便于讨论,现在人们习惯于将同心圆感受野称为经典感受野。视网膜和外膝体的经典感受野以外的区域中存在一个大范围的对经典感受野具有去抑制作用的区域,称为“大外周去抑制区”。所谓非经典感受野,是指在同心圆感受野外面,发现一个对经典感受野具有调制作用的大外周,即经典感受野+大外周=非经典感受野。我国学者李朝义、寿天德等人也都对此做了重要工作。
按神经生理学的说法,大脑视觉系统分为三级:视网膜部分,外膝体部分,视皮层部分。三级都存在经典感受野,并且在三级的经典感受野外都发现了能调制经典感受野的大外周。李朝义等发现视皮层上的大外周与视网膜和外膝体上的大外周功能有较大差别,因而将视皮层经典感受野外的大外周定义为“整合野”。视网膜和外膝体上经典感受野(同心圆结构)分两大类。(www.xing528.com)
(1)ON型感受野:由中心的兴奋区域和周边的抑制区域构成的同心圆结构。当小光点单独刺激其兴奋区时,细胞有较强的响应,但如果光亮点面积增大到外围,则其相应会受到一定程度的抑制。
(2)OFF型感受野:由中心抑制和周边兴奋区域构成的同心圆结构。当小光点刺激时,反应正好相反。
ON型感受野和OFF型感受野的模型如图7.2所示。
通常情况下,外膝体感受野模型中的两个细胞的感受野大小相同,空间位置完全重叠,它们或者同属于持续型细胞,或者同属于瞬变型细胞。在这两个细胞中,一个是ON -中心细胞,另一个是OFF-中心细胞,称这样一对细胞为“互补对”。
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