DE68925381T2

DE68925381T2 - Bewegungserkennungsgerät

Info

Publication number: DE68925381T2
Application number: DE68925381T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Omata; Hiroshi Shimizu; Yoko Yamaguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-04-26
Filing date: 1989-04-20
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2009-04-21
Also published as: ATE132987T1; EP0339867A2; EP0339867B1; JP2783544B2; JPH01274286A; DE68925381D1; EP0339867A3; US5067160A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft sowohl eine Vorrichtung, die die Bewegung eines Objekts erkennt, das in einem mechanisch ausgelesenen Bildsignal enthalten ist, als auch eine Bildentnahmevorrichtung, die in der Lage ist, zwischen unnötigen Informationen (wie der in einem Bildsignal enthaltene "Hintergrund") und nützlichen Informationen (wie ein in dem Hintergrund verborgenes "sich bewegendes Objekt") zum Entnehmen nur der nützlichen Informationen zu unterscheiden. Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Entnehmen eines "bedeutenden" Objektes aus eingegebenen Bilddaten oder zum Ausführung einer Messung der Anzahl, der Abmessungen, der Fläche usw. des entnommenen "bedeutenden" Objekts oder zum Ausführen einer Musterverarbeitung zum Unterscheiden zwischen einem Objekt und irgendwelchen anderen Gegenständen als das Objekt in eingegebenen Bilddaten auf der Grundlage des Merkmals des Objekts, wodurch sie in unterschiedliche Kategorien klassifiziert werden. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen holonischen Computer.

2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik

In einem großen Bereich von industriellen Gebieten gibt es seit einiger Zeit eine starke Nachfrage nach Informationsverarbeitungssystemen zum Entnehmen von nützlichen (oder bedeutenden) Daten aus einer großen Menge von eingegebenen Daten wie eingegebenen Bewegungs-Bilddaten oder zum selektiven Verarbeiten eines in einer großen Menge von eingegebenen Daten enthaltenen besonderen Objekts. Diese Nachfrage ist in einer Situation gewachsen, in der, obwohl beispielsweise über eine Kamera erhaltene Bilddaten die am einfachsten erhaltbaren sind, es schwierig ist, das Problem zu vermeiden, daß die erhaltenen Daten notwendigerweise in ihrer primitiven Form eine große Menge von unorganisierten und bedeutungslosen Informationen enthalten.
Fig. 23 zeigt ein Blockschaltbild eines sogenannten Musterverarbeitungssystems oder Mustermeßsystems, das bis jetzt in der Praxis beschränkt eingesetzt worden ist. Die dargestellte herkömmliche Art des Musterverarbeitungssystems ist im allgemeinen durch einen Eingabeabschnitt 200, einen Verarbeitungsabschnitt 201, einen Speicherabschnitt 202 und einen Ausgabeabschnitt 203 gebildet. Die kürzliche Haupttendenz bei einer derartigen herkömmlichen Anordnung besteht darin, einen digitalen Computer als den Verarbeitungsabschnitt 201 zu verwenden. Der Eingabeabschnitt 200 teilt ein eingegebenes Bildsignal in eine Vielzahl von Teilen auf, er bricht beispielsweise ein eingegebenes Bewegungsbild in feine Bildelemente auf und überträgt die aufgeteilten Teile zu dem Verarbeitungsabschnitt 201 für Zwecke der Datenverarbeitung. Der Verarbeitungsabschnitt 201 führt ein Verfahren aus, das die Schritte des Berechnens und Entnehmens von verschiedenen Arten von Merkmalen sämtlicher eingegebenen Daten, eines Wiedergewinnens eines Merkmals, das zu einem Objekt gehört, und eines Identifizierens des Objekts von Interesse aufweist. Darüber hinaus vergleicht der Verarbeitungsabschnitt 201 das durch eine Kombination derartiger Teil-Merkmale erhaltene Merkmal und das Merkmal des in dem Speicherabschnitt 202 gespeicherten gesamten Objekts, wodurch eine Erkennung des Objekts implementiert wird.
Grundsätzlich wird das vorstehend beschriebene herkömmliche Verfahren durch Verwendung sämtlicher in einem eingegebenen Bild enthaltenen lokalen bzw. örtlichen Daten durchgeführt. Es war jedoch auch üblich, Informationskomprimierungstechniken anzuwenden, beispielsweise ein Verfahren zum regelmäßigen Beseitigen von eingegebenen Informationen zum Verringern der Menge von zu verarbeitenden Informationen oder ein Verfahren zum Verringern der Menge der für die Ausführung des Verfahrens verwendeten Hardware bzw. fest verdrahteten Schaltungen und zum Darstellen von eingegebenen Informationen in einer gemultiplexten Form zum Erreichen einer schnelleren Verarbeitung. Die Verwendung der Informationskomprimierungstechniken zieht die gesamte Verbesserung der Verarbeitungseffektivität in Betracht. Außerdem sind zum Erfüllen von industriellen Anforderungen, bei der hauptsächlich eine Zunahme der Geschwindigkeit der Verarbeitung einer enormen Menge von komplizierten Daten erwünscht ist, unter der Annahme, daß die vorstehend beschriebenen Anordnungen und Verfahren verwendet werden, herkömmlicherweise Zunahmen der Arbeitsgeschwindigkeit und der Hardwarekapazität, die Teile des Systems bilden, und sowohl Veränderungen des verwendeten Algorithmus bei einem Verfahren wie einem arithmetisch-logischen Verfahren und einem Rückgewinnungsverf ahren als auch Spezialisierungstechniken wie eine Beschränkung des Bereichs eines Objekts vorgeschlagen worden, das aus zu behandelnden Informationen und einer Beschreibung der Art des Objekts hergeleitet wird.
Bei solchen herkömmlichen Arten von Verarbeitungstechniken ist es jedoch unmöglich, Nachteile wie Zunahme der Größe und des Preises der Hardware, bei der Verarbeitungsgeschwindigkeit wegen der Beschränkungen von Hardwaretechniken auferlegte Einschränkungen und die Verschlechterung der Auflösung zu vermeiden, die sich aus einer Zunahme der Verarbeitungsgeschwindigkeit ergibt. Darüber hinaus war es schwierig, das "Gesamtmerkmal" eines eingegebenen Bildes einschließlich einer Figur einer komplizierten Form oder einer Vielzahl von Mustern durch Verwendung des herkömmlichen Verfahrens zu erkennen, bei dem eine einzelne Kombination von lokalen Daten ("Teilmerkmale") als "Gesamtmerkmal" betrachtet wird, da das herkömmliche Verfahren das "Gesamtmerkmal" durch die einfache Kombination eines "Teilmerkmals" nicht identifizieren kann.
Dies deutet darauf hin, daß es zum Entnehmen von bedeutenden Informationen und zum Beseitigen von unnötigen Informationen aus physikalischen Signalen, die ein Bewegungsbild darstellen, erforderlich ist, ein "Bewegungserkennungsgerät" mit einem neuen Aufbau auf Grundlage eines neuen technischen Konzepts zu entwickeln. Mit anderen Worten ist es zum Beseitigen von unnötigen Informationen aus einem Bildsignal, das eine große Menge von unerwünschten Informationen enthält, zunächst einmal erforderlich, die Gesamt-"Bedeutung" des Bildes aus dem Bildsignal zu entnehmen, und, falls die Entnahme durchgeführt ist, es dann möglich sein wird, auf der Grundlage der Gesamt-"Bedeutung" zu bestimmen, ob das Bildsignal nützlich ist oder nicht.
Erfindungsgemäß wird ein Bewegungserkennungsgerät geschaffen, das Bewegungsmusterinformationen für ein durch ein eingegebenes Bildsignal dargestelltes Bild beispielsweise aus einem Videosignal entnehmen kann.
Ein Bewegungserkennungsgerät ist in dem angefügten Anspruch 1 definiert.
Unter Verwendung des vorstehend erwähnten Geräts ist es möglich, zwischen Objektinformationen und Hintergrundinformationen zu unterscheiden. Nützliche Objektinformationen zur Herausnahme von nutzlosen Hintergrundinformationen können dann zum Ausführen einer Informationskomprimierung ausgewählt werden.
Das vorstehend beschriebene Gerät kann zum Erkennen eines Objekts bei Bewegung und einer Anzahl von sich bewegenden Objekten verwendet werden, und ihre Größe und Fläche können aus dem Ausgangssignal des Geräts entnommen werden.
Es wird auf die EP-A-0 220 077 Bezug genommen, die ein Mustererkennungsgerät mit einem Vorverarbeitungsteil beschreibt, dessen Aufbau Ahnlichkeiten mit dem des Vorverarbeitungsteils des vorliegenden Geräts aufweist. Dabei basiert eine Mustererkennung auf einer Umrißentnahme und nicht auf der Entnahme von Bewegungsmusterinformationen. Entnommene Umrißinformationen werden unter Verwendung einer Gruppe von ersten Oszillatoren in einem Block (Bestimmungsvorrichtung) gespeichert. Jeder Oszillator weist eine nichtlineare Oszillatorschaltung auf, und dies kann beispielsweise eine Van-der- Pole-Schaltung sein. Jede der Oszillatorschaltungen weist eine Vielzahl von Eingängen zum Steuern des Schwingungszustandes bei zumindest einem Ausgangssignal auf. Das Ausgangssignal aus jeder Oszillatorschaltung ist an vorbestimmte Eingänge von anderen der Oszillatorschaltungen in einem vorbestimmten Zusammenhang zwischengeschaltet, und die Eingänge der Oszillatorschaltungen sind an die Umrißentnahmeschaltung gekoppelt. Eine Wechselwirkung ist zwischen diesen Oszillatoren und in einem Speicher enthaltenen Oszillatoren vorgesehen. Ein Vergleich kann zwischen Figuren 1, 22 und 23 dieses Schriftstücks und Figuren 4, 9 und 10 der vorliegenden Patentschrift angestellt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Ansicht, die zum Veranschaulichen der Art der Erkennung der Bewegung eines Objekts in einem Bewegungsbild dient, was die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das zum Veranschaulichen des grundsätzlichen Aufbaus der vorliegenden Erfindung dient.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das den Gesamtaufbau eines Bildverarbeitungsgeräts gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel darstellt.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild, das ein holonisches Modell des Aufbaus des gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 verwendeten Vorverarbeitungsabschnitts darstellt.
Fig. 5 zeigt ein Schaltbild, das eine Van-der-Pole-Oszillatorschaltung darstellt, die bei jedem Verarbeitungselement des Geräts gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird.
Fig. 6 zeigt ein Schaltbild, das eine Phasenverschiebungsschaltung darstellt, die bei jedem Verarbeitungselement des Geräts gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird.
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht, die den Aufbau des gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendeten Vektorumwandlungsblocks darstellt.
Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht, die zum Veranschaulichen der Kopplung zwischen dem Vektorumwandlungsblock und VP 105 gemäß dem Ausführungsbeispiel dient.
Fig. 9 zeigt eine schematische Ansicht, die zum Veranschaulichen einer wechselseitigen Inter-Hyperspalten-Wechselwirkung gemäß dem Ausführungsbeispiel dient.
Fig. 10 bis 14 zeigen schematische Ansichten, die zum Veranschaulichen von benachbarter wechselseitiger Wechselwirkung gemäß dem Ausführungsbeispiel dienen.
Fig. 15 zeigt ein Schaltbild, das die Phase des Ausgangssignals eines Bezugszufuhrblocks (Bezugs-Verarbeitungsvorrichtung RP) darstellt.
Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild, das Hardware zum Implementieren einer wechselseitigen Inter-Hyperspalten-Wechselwirkung darstellt.
Fig. 17 und 18 zeigen Blockschaltbilder, die eine Informationsverarbeitungsschaltung darstellen, die eine holonische Schleife bildet.
Fig. 19 zeigt eine Ansicht, die in einer graphischen Darstellung den Phasenunterschied zwischen den Ausgangssignalen der Bezugs-Verarbeitungsvorrichtung RP darstellt.
Fig. 20 zeigt ein Blockschaltbild, das zum Veranschaulichen der Kopplung zwischen benachbarten Verarbeitungselementen bei dem Speicherblock des Geräts gemäß dem Ausführungsbeispiel dient.
Fig. 21A, 21B sowie 22 sind schematische Ansichten, die zum Veranschaulichen des Ergebnisses von Untersuchungen der Erkennung eines Bewegungsmusters bei dem Vorverarbeitungsabschnitt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dienen.
Fig. 23 zeigt ein Blockschaltbild, das zum Veranschaulichen des Aufbaus eines herkömmlichen Mustererkennungsgeräts dient.
Fig. 24 zeigt ein Blockschaltbild eines Haupt-Informationsverarbeitungsblocks.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Im allgemeinen wird davon ausgegangen, daß das Erkennungsverfahren von Lebewesen die Entdeckung von eigenen Bedeutungen in der Welt von externen Signalen mit einer Vielzahl von Bedeutungen ist. Das bedeutet, daß das, was ein Lebewesen "sieht" (ein physikalisches Signal aus der Außenwelt) nicht erforderlicherweise identisch mit dem ist, was das Lebewese "sehen kann" (ein inneres Bild in dem Gehirn), weshalb davon ausgegangen wird, daß das Gehirn eine Verarbeitung der Unterscheidung zwischen Teilen durchführt, denen eine Bedeutung gegeben werden soll ("ein Objekt"), und Teilen, denen keine Bedeutung gegeben werden soll ("Hintergrund").
Nachstehend wird die Erkennung eines Bewegungsbilds (einer sichtbaren Bewegung) unter Bezug auf Fig. 1 in Betracht gezogen. Fig. 1 zeigt einen betrachteten "Hund", der vor einem betrachteten "Hintergrund" steht. Falls sich dieser Hund nicht bewegt, wäre es schwierig, die Tatsache zu erkennen, daß der Hund in dem Bild vorhanden ist. Falls jedoch der Hund beginnt, sich zu bewegen, ist es möglich, zwischen dem betrachteten Muster des Hundes und dem betrachteten Muster des Hintergrundes mit stereoskopischer Realität zu unterscheiden und daher das Vorhandensein des "Hundes" zu erkennen, der von dem Hintergrund unterschieden werden kann. Gemäß verschiedenen Erkenntnissen der Celebralphysiologie bzw. Gehirnkunde wird gesagt, daß ein Lebewesen die Realität einer Szene durch gleichzeitige Ausführung eines Verfahrens des Herausfindens eines "Zusammenhangs" in seinem Gehirn, der zwischen den Vektoren der in seine Retinas bzw. Netzhäute eingegebenen Signale vorliegt (für den Fall, daß eine Veränderung eines Bildes durch einen Vektor dargestellt ist) und ein Verfahren zum Herausfinden des "Zusammenhangs" zwischen der Bedeutung eines in seinem Speicher gespeicherten "Hundes" und der aus den eingegebenen Vektoren entnommenen "Bedeutung" erfassen kann. Auf der Grundlage dieser Erkenntnis schlagen die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Computerisierung dieses Bildinformationsverarbeitungssystems von Lebewesen vor, d.h. einen holonischen Computer. Der Ausdruck "Holon (oder holonisches Element)" ist als ein "automatisches Element mit der Möglichkeit zur kooperativen Selbstorganisation seines Zustands einer Zeit-Raum-Reihenfolge in einem gesamten System auf der Grundlage eines physikalischen Grunds" definiert, und es wird angenommen, daß die Dynamik einer Gruppe derartiger Elemente durch physikalische Gesetze bestimmt wird. Die Erfinder haben die Computerisierung des vorstehend beschriebenen Bildinformationsverarbeitungssystems durch Ersetzen von nichtlinearen Oszillatorschaltungen (beispielsweise Van-der-Pole-Oszillatorschaltungen) für holonische Elemente verwirklicht.
Ein derartiges Lebewesen, insbesondere das durch das Lebewesen ausgeführte Bildinformationsverfahren wird in einem Modell als holonischer Computer dargestellt, der als ein "System, das einen Zusammenhang selbst entdeckt", gemäß Fig. 2 dient. Das in Fig. 2 dargestellte Modell stellt das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung dar. Bei diesem Modell werden eingegebene Bildsignaldaten aus der Außenwelt zunächst in einen Eingabeabschnitt 250 eingegeben, wobei die Daten in eine Folge von Punkten aufgeteilt und zu Holonen kodiert werden. Die Holonen sind als "Elementinformationen" in Fig. 2 dargestellt. Ein Informations-Integrationsabschnitt 251 ist aus einer Vielzahl von Holonen aufgebaut und dient nicht nur zum Abbilden der Außenwelt in einem syntaktischen Raum in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung, sondern auch zum Expandieren bzw. Erweitern eines semantischen Raums, der die inneren Zustände einer Anzahl von Holonen aufweist, wodurch eine semantische Diversität bzw. Vieldeutigkeit vorliegt. Der Informations-Integrationsabschnitt 251 führt die Entdeckung des "Zusammenhangs" zwischen den Holonen durch Verwendung einer "lokalen Wechselwirkung" zwischen den Holonen durch (diese Wechselwirkung wird durch die "Kooperation" und den "Wettbewerb" zwischen den Holonen dargestellt). Zum Beschreiben eines derartigen Zusammenhangs wird das Konzept des "Aktivitätswerts" eines Holons eingeführt. Im einzelnen bedeutet das vorstehend erwähnte Verfahren der Entdeckung des "Zusammenhangs", daß die "Wechselwirkung", durch die Holonen, die einen geeigneten Zusammenhang tragen, ihre Aktivitäten umgekehrt stärken, während Holonen, die einen unangemessenen Zusammenhang tragen&sub1; ihre Aktivitäten umgekehrt abschwächen, in bestimmten "lokalen Regeln" berücksichtigt wird. Deswegen werden die inneren Zustände der Holonen (die Diversität der Bedeutung) zu einem komprimiert, und der Zusammenhang zwischen jedem Holon wird als Muster des Aktivitätswerts selbstorganisch bestimmt.
Jedoch ist der Zusammenhang, der durch die "lokale Wechselwirkung" bestimmt ist, nur ein teilweiser. Daher werden zum Entdecken des "Gesamtzusammenhangs" Austausche von Informationen zwischen dem Informations-Integrationsabschnitt 251 und einem Speicherabschnitt 253 gemacht. Im einzelnen geben die in dem Informations-Integrationsabschnitt 251 erzeugten Informationen einen teilweisen Zusammenhang an, während die durch den Speicherabschnitt 253 dargestellten Informationen den "Gesamtzusammenhang" angeben, der sich hinsichtlich der logischen Hierarchie von den durch den Informations-Integrationsabschnitt 251 erzeugten Informationen unterscheidet. Ein Verständnis dieses "Gesamtzusammenhangs" dient zum Ermöglichen eines Verständnisses eines Konzepts bei dem Verfahren der Erkennung, d.h. ein Verständnis von semantischen Informationen, die ein vorheriges Verstehen darstellen. In dem Speicherabschnitt 253 werden nur Informationen, die einen geeigneten Zusammenhang zu den (als "erzeugte Informationen" bezeichneten) eingegebenen Informationen aufweisen, die aus dem Informations-Integrationsabschnitt 251 zugeführt wurden, unter einer bestimmten "globalen Regel" aufgerufen, und die aufgerufenen Informationen werden zu dem Informations-Integrationsabschnitt 251 als "Betriebsinformationen" zurückgeführt. Mit anderen Worten werden in dem Informations-Integrationsabschnitt 251 die "lokalen Regeln", die den Informations-Integrationsabschnitt 251 beherrschen, entsprechend den "Betriebsinformationen" verändert, wodurch der Zusammenhang zwischen den Holonen verändert wird. Auf diese Weise wird die Entdeckung des Zusammenhangs zwischen Hierarchien jeweils mit einer unterschiedlichen Qualität über die selbstorganische Komprimierung und Integration von Informationen durch die Rückkopplungsschleife ausgeführt, die zwischen dem Informations-Integrationsabschnitt 251 und dem Speicherabschnitt 253 aufgebaut ist. Auf diese Weise wird ein (nachstehend einfach als "Bild" bezeichnetes) "inneres Bild" für eingegebene Signale in den Informations-Integrationsabschnitt 251 über die automatische Entdeckung des "Zusammenhangs zwischen Teilen" und des "Zusammenhangs zwischen Teilen und dem Ganzen" erzeugt, wodurch die "Bedeutung" des "Bildes" in dem Speicherabschnitt 253 dargestellt ist.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, bei dem das in Fig. 2 dargestellte konzeptionelle Modell als Bildverarbeitungsgerät durch eine technische Vorrichtung verkörpert ist.

AUFBAU DES BILDVERARBEITUNGSGERÄTS

Fig. 3 zeigt eine Gesamtansicht, die ein Blockschaltbild eines Bildverarbeitungsgeräts gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel darstellt, bei dem die "Erkennung eines Bewegungsbildes" bei einer Bildverarbeitung angewandt wird. Das Bildverarbeitungsgerät gemäß Fig. 3 kann ein "Bild" und die "Bedeutung des Bildes" wie die in Verbindung mit Fig. 2 erläuterten aus Bildsignaldaten erkennen, die von einer Kamera oder dergleichen eingegeben werden, einen (den Bilddaten entsprechenden, die den in Fig. 1 dargestellten "Hund" darstellen) nützlichen Teil als ein "Objekt" aus den Bildsignaldaten auf der Grundlage des "Bildes" und der "Bedeutung des Bildes" erkennen und den entnommenen Teil einer vorbestimmten Bildverarbeitung unterziehen (beispielsweise einem Verfahren zum Messen der Anzahl oder Größe des Objekts).
In Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Eingabeabschnitt, der einen Sensor aufweist, der zum Eingeben von Bildinformationen dient, und Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Vorverarbeitungsabschnitt zum Ausführen des vorstehend erwähnten Verfahrens zum Entnehmen eines nützlichen Teils aus den eingegebenen Bildinformationen. Der Vorverarbeitungsabschnitt 2 ist durch einen Kodierabschnitt 4, einen Informations-Erzeugungsabschnitt 5 und einen Speicherabschnitt 6 gebildet. Der Speicherabschnitt 6 entspricht größtenteils dem Speicherabschnitt 253 gemäß Fig. 2. Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt, der durch ein Computersystem gebildet ist und zum Ausführen der vorstehend beschriebenen vorbestimmten Bildverarbeitung dient. Gemäß Fig. 24 weist der Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 einen Eingabeblock 300, der die gekennzeichneten Daten der sichtbaren Bewegungsinformationen eingibt, die durch den Vorverarbeitungsabschnitt 2 verarbeitet worden sind, einen Speicherblock 301, der die gekennzeichneten Daten aus dem Eingabeblock 300 speichert, eine Verarbeitungsvorrichtung 302, die die gekennzeichneten Daten aus dem Speicherblock 301 verarbeitet, überträgt oder sucht, und einen Ausgabeblock 303 auf, der die gekennzeichneten Daten oder Daten sichtbar ausgibt, die diesen entsprechen, die in der Verarbeitungsvorrichtung 302 verarbeitet worden sind. In einem gewissen Sinn entspricht die durch den Vorverarbeitungsabschnitt 2 ausgeführte Verarbeitung der Vorverarbeitung für den Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3, aber die durch den Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 ausgeführte Verarbeitung ist selbst bekannt; das Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht vielmehr in dem Aufbau des Vorverarbeitungsabschnitts 2 und den organischen Verbindungen zwischen dem Vorverarbeitungsabschnitt 2 und dem Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3. Der Eingabeabschnitt 1 weist eine Kamera auf, die ein Bildsignal empfängt, das ein Objekt enthält, und gibt ein entsprechendes Videosignal 41 aus.
Der Informationserzeugungsabschnitt 5 ist durch einen Informations-Erzeugungsblock 105, einen Übertragungsblock 2 zum Übertragen der durch den Informations-Erzeugungsblock 105 erzeugten Informationen zu dem Speicherabschnitt 6, einen Übertragungsblock 107 zum Übertragen derselben erzeugten Informationen zu dem Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 und einen Regel-Veränderungsblock 103 zum Verändern von Verarbeitungsregeln (den vorstehend erwähnten lokalen Regeln) in dem Informations-Erzeugungsblock 105 gebildet. Der Informationserzeugungsabschnitt 5 kann als Abschnitt angesehen werden, der dem Informations-Integrationsabschnitt 251 gemäß Fig. 2 entspricht. Der Speicherabschnitt 6 ist durch einen Speicherblock 106, der die Bedeutungen eines "Bildes" im voraus speichert, einen Übertragungsblock 108 zum Übertragen von den "Zustand" des Speicherabschnitts 6 darstellenden Informationen zu dem Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 und einen Zustands-Veränderungsblock 109 zum Verändern des inneren "Zustands" des Speicherblocks 106 gebildet. Der Kodierabschnitt 4 weist einen Vektor-Umwandlungsblock 104 zum Disintegrieren des eingegebenen Videosignals 140 und zum Übertragen des disintegrierten Signals zu dem Informations Erzeugungsblock 105 und einen Bezugs-Zufuhrblock 101 zum Zuführen eines disintegrierenden Bezugs sowohl zu dem Informations-Erzeugungsblock 105 als auch zu dem Speicherblock 106 auf. Der Ausdruck "Bezug" hat die folgende Bedeutung. Wie nachstehend beschrieben sind unter anderem in dem Informations-Erzeugungsblock 105 Informationen durch die Amplitude und die Phase jedes nichtlinearen Oszillators dargestellt, und der "Bezug" des Bezugs-Zufuhrblocks 101 bezeichnet einen "Bezug" hinsichtlich der Amplitude und der Phase, weil bei dem vorliegenden Gerät Informationen durch die Phase einer Schwingung bezüglich ihres Inhalts und die Amplitude bezüglich ihrer Intensität dargestellt sind.

UNGEFÄHRE ARBEITSWEISE DES BILDVERARBEITUNGSGERÄTS

Die durch das gesamte Bildverarbeitungsgerät verwirklichten Funktionen sind wie folgt:
(1) Die Funktion zum Aufteilen von eingegebenen Bildsignaldaten, d.h. Bewegungs-Bildsignaldaten in netzähnliche Teile und zum Entnehmen nur eines Teils oder Teilen, die für den Vorverarbeitungsabschnitt 2 nützlich sind, d.h. die Funktion zum Entnehmen des Merkmals jedes Bildelements, das zu einem bestimmten Bewegungsmuster gehört;
(2) die Funktion zum Übertragen der Bildinformationen, deren Menge durch die Funktion (1) verringert ist, zu dem Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 und zum Ausführen einer normalen computerisierten Bewegungs-Bildverarbeitung, wodurch eine Hochgeschwindigkeitsmessung und eine Verarbeitung des Bewegungsbilds ermöglicht wird; und
(3) die Funktion zum Versehen des Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitts 3 mit dem durch eine Bildverarbeitung erhaltenen Ergebnis, was sowohl das Merkmal jedes Teils der in den Eingabeabschnitt 1 eingegebenen Bildsignaldaten als auch eines Bewegungsmusters ermöglicht, das als das Gesamtmerkmal bestimmt ist oder im voraus durch den Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 gespeichert ist.
Nachstehend wird die Arbeitsweise des gesamten Bildverarbeitungsgeräts gemäß Fig. 3 beschrieben. Ein Bildsignal wird in den Eingabeabschnitt oder in die Kamera 1 eingegeben und zu dem Vektor-Umwandlungsblock 104 des Vorverarbeitungsabschnitts 2 als das Videosignal 41 eingegeben, das Luminanz in Einheiten von Vollbildern darstellt. Obwohl die in dem Vorverarbeitungsabschnitt 2 ausgeführte Verarbeitung nachstehend ausführlicher beschrieben wird, teilt der Vektor-Umwandlungsblock 104 die Bildsignaldaten für jedes Vollbild in netzähnliche Elemente auf, von denen jedes ein Bildelement bildet, und entnimmt einen Vektor, der die Richtung einer Luminanzveränderung zwischen sich an denselben Positionen in zwei Vollbildern befindenden Bildelementen darstellt. Im einzelnen gibt die Richtung einer als Vektor entnommenen Luminanzveränderung von dem Unterschied zwischen einem Bildelementsignal eines Vollbilds und einem Bildelementsignal des nächsten Vollbildes die Bewegung eines Teils eines Objekts wieder, das erkannt wird. Diese Vektoren werden zu dem Informations-Erzeugungsblock 105 übertragen. Der Informations-Erzeugungsblock 105 entnimmt ein "Bild" aus den übertragenen Vektoren, und der Übertragungsblock 102 überträgt dann das "Bild" zu dem Speicherblock 106. Tatsächlich speichert der Informations-Erzeugungsblock 105 nicht nur die aus dem Vektor- Umwandlungsblock 104 zugeführten Vektoren, sondern führt auch eine Verarbeitung entsprechend nachstehend beschriebenen vorbestimmten Regeln durch, damit das "Bild" erzeugt wird.
Der Speicherblock 106 vergleicht das übertragene "Bild" mit den Bewegungsmustern (oder "Bedeutungen"), die im voraus in dem Speicherblock 106 gespeichert sind, und führt das Ergebnis zu dem Informations-Erzeugungsblock 105 über den Regel- Veränderungsblock 103 zurück. In diesem Fall bedeutet eine Rückführung eine Veränderung der vorstehend erwähnten Regel entsprechend diesem Ergebnis. Im einzelnen optimiert der Informations-Erzeugungsblock 105 das "Bild" des eingegebenen Vektors entsprechend neuen Regeln, die durch den Regel-Veränderungsabschnitt 103 verändert worden sind, um den Zusammenhang zwischen den Teilmerkmalen, die durch die entsprechenden Bildelemente dargestellt sind (d.h. ein "lokaler Zusammenhang"), noch geeigneter zu machen. Der Übertragungsblock 102 verursacht, daß der Speicherblock 106 ein Bewegungsmuster wieder aufruft, das die höchste Korrelation mit dem Merkmal des gesamten neu optimierten "Bildes" aufweist.
Die vorstehend beschriebene Rückkopplungsschleife des Informations-Erzeugungsblocks 105, des Übertragungsblocks 102, des Speicherblocks 106, des Regel-Veränderungsblocks 103, des Informations-Erzeugungsblocks 105, usw. entspricht der in Verbindung mit Fig. 2 erläuterten "holonischen Schleife". Im einzelnen wird das "Bild", das den "lokalen Zusammenhang" darstellt, der durch den Informations-Erzeugungsblock 105 erzeugt wurde, in Form einer "begrifflich gefaßten Bedeutung" wieder aufgenommen, die in dem Speicherblock 106 gespeichert ist, und ein lokaleres "Bild" wird aus der wieder aufgenommenen "begrifflich gefaßten Bedeutung" über die Rückkopplungsschleife wieder aufgebaut. Diese Schleife "Bild", "begrifflich gefaßte Bedeutung", "Bild", "begrifflich gefaßte Bedeutung" usw. macht die Entnahme von nützlichen Teilen genauer, die in dem eingegebenen Bewegungsbildsignal enthalten sind. Das bedeutet, daß es möglich wird, nur Bildinformationen (beispielsweise den "Hund" gemäß Fig. 1) zu entnehmen, die zu einem bestimmten Bewegungsmuster (beispielsweise der Vorwärtsbewegung des "Hundes" gemäß Fig. 1) gehörend erkannt werden. Das Vorstehende ist die ungefähr durch den Vorverarbeitungsabschnitt 2 ausgeführte Verarbeitung.
Das "Bild" des Vektors, der wie vorstehend beschrieben entnommen und in dem Vorverarbeitungsabschnitt 2 verarbeitet worden ist, wird als ein binär kodiertes Signal zu dem Haupt- Informationsverarbeitungsabschnitt 3 durch den Übertragungsblock 107 übertragen, wo sofern erforderlich eine normale Bewegungsbild-Messung wie eine Messung der Position und der Größe des Objekts, eine Speicherverarbeitung der erhaltenen Daten oder eine Sichtbarmachung der Verarbeitung ausgeführt wird. Auch werden die in dem Speicherblock 106 gespeicherten Informationen (die Bedeutung des "Bildes") als binär kodiertes Signal zu dem Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 übertragen, wo das Bewegungsmuster des eingegebenen Bewegungsbildes verarbeitet werden kann.
Wie nachstehend beschrieben werden bei dem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel beispielsweise "Bewegungsmuster" (d.h. die "Bedeutungen" von erkannten Bewegungen) durch die folgenden vier Arten vereinfacht: "Drehung im Uhrzeigersinn CW", "Drehung im Gegenuhrzeigersinn ACW", "Erweiterung EXP" und "Verringerung RED". Falls beispielsweise sowohl ein sich im Gegenuhrzeigersinn drehendes Objekt als auch ein sich erweiterndes Objekt in eingegebenen Bildsignaldaten enthalten sind, ist es möglich, ein "ACW"-Bild in einem bestimmten Fall zu entnehmen, und es ist außerdem möglich, ein "EXP"-Bild in einem anderen Fall zu entnehmen. Dies ist dadurch bedingt, daß der Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 ein durch Verändern von Parametern in den Speicherblöcken 106 zu entnehmendes Bewegungsmuster durch den Zustand-Veränderungsblock 109 bestimmen kann. Eine derartige Funktion ermöglicht, Bilder, die jeweils ein unterschiedliches Bewegungsmuster aufweisen, aus eingegebenen Vektoren einschließlich einer Vielzahl von unterschiedlichen Bewegungsmustern zu entnehmen.

VORVERARBEITUNGSABSCHNITT

Wie vorstehend beschrieben hängt die Funktion zum Erzeugen eines "Bildes" aus Bildsignaldaten, zum Hinzufügen einer "Bedeutung" zu dem "Bild" und zum Entnehmen von nützlichen Informationen allein aus den Bildsignaldaten hauptsächlich von dem Vorverarbeitungsabschnitt 2 ab. Der Aufbau und die Arbeitsweise des Vorverarbeitungsabschnitts 2 werden deswegen nachstehend näher beschrieben.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild&sub1; das zum Veranschaulichen des Aufbaus des Vorverarbeitungsabschnitts 2 dient. In der Figur ist der mit VP (Vektor-Prozessor bzw. Vektor-Verarbeitungsvorrichtung) bezeichnete Abschnitt der Informations-Erzeugungsblock 105 und entspricht dem Informations-Integrationsabschnitt 251 gemäß Fig. 2. Der mit MP (Speicher-Prozessor bzw. Speicher-Verarbeitungsvorrichtung) bezeichnete Abschnitt ist der Speicherblock 106 gemäß Fig. 3 und entspricht dem Speicherabschnitt 253 gemäß Fig. 2. Der mit RP (Referenz-Prozessor bzw. Bezugs-Verarbeitungsvorrichtung) bezeichnete Abschnitt ist der Bezugs-Zufuhrblock 101 gemäß Fig. 3, und der mit RM (Regel-Änderungsvorrichtung bzw. Regel-Modifizierer) bezeichnete Abschnitt ist der Regel-Veränderungsblock 103 gemäß Fig. 3. Die Schleife VP, MP, RM, VP gemäß Fig. 4 ist der "holonischen Schleife" gemäß Fig. 2 und der "Rückkopplungsschleife" gemäß Fig. 3 gleichwertig. Bezugszeichen 104 bezeichnet einen Vektor-Umwandlungsblock zum Umwandeln des eingegebenen Videosignals oder Luminanzsignals 41 für jedes Vollbild in ein Vektor-Eingangssignal 45 und dann zum Zuführen des Vektor-Eingangssignals 45 zu dem Informations-Erzeugungsblock 105. Gemäß Fig. 4 stellt jedes durchgezogen dargestellte Element außer dem Vektor-Umwandlungsblock 104 ein durch einen nichtlinearen Oszillator gebildetes Verarbeitungselement dar. Mit anderen Worten werden die Verbindungen zwischen den Hauptblöcken des Vorverarbeitungsabschnitts 2 gemäß Fig. 3 als die dynamische Verbindungsvorichtung der nichtlinearen Oszillatoren implementiert.
Gemäß Fig. 4 ist der Aufbau des Informations-Erzeugungsblocks 105 dergestalt, daß Verarbeitungselemente 43 in einer Würfelform angeordnet sind. Der Speicherblock 106 ist durch vier Verarbeitungselemente 44 gebildet, von denen jedes das Ausgangssignal 46 des Informations-Erzeugungsblocks 105 empfängt. Das Ausgangssignal 47 des Speicherblocks 106 dient zum Verändern der Verarbeitungsregeln in dem Informations- Erzeugungsblock 105 durch ein Regelveränderungs-Verarbeitungselement 42.
Es folgt eine Beschreibung der Verarbeitungselemente, von denen jedes einen nichtlinearen Oszillator usw. aufweist, die eine Verarbeitungseinheit jedes Blocks bilden.

VERARBEITUNGSELEMENT

Jedes von dem vorstehend erwähnten Informations-Verarbeitungsblock VP 105 und dem Speicherblock MP 106 ist durch Verarbeitungselemente gebildet, die jeweils zumindest eine nichtlineare Oszillatorschaltung aufweisen. Fig. 5 zeigt den Aufbau der Schaltung der bei jedem Verarbeitungselement verwendeten Oszillatoreinheit.
Es ist hinreichend bekannt, daß jede nichtlineare Oszillatorschaltung OSC durch eine Van-der-Pole-Oszillatorschaltung gebildet ist, die mit Widerständen, Kondensatoren, Induktionsspulen sowie negativen Widerstandsvorrichtungen wie Esaki-Dioden aufgebaut ist. In Fig. 5 bezeichnen Bezugszeichen 11 bis 17 Operationsverstärker, und Symbole + und - stellen die Polaritäten der Eingangs- und Ausgangssignale jedes entsprechenden Operationsverstärkers 11 bis 17 dar. Jeder von den Operationsverstärkern 11 und 12 ist an entsprechende der dargestellten Widerstände und Kondensatoren angeschlossen, damit ein Integrator 11a oder 12a gebildet wird. Der Operationsverstärker 15 ist an entsprechende der dargestellten Widerstände und Kondensatoren angeschlossen, damit ein Differenzierer 15a gebildet wird. Jeder von den anderen Operationsverstärkern 13, 14, 16 sowie 17 ist an einen entsprechenden der dargestellten Widerstände und Kondensatoren zum Bilden eines Addierers angeschlossen. Sowohl Multiplizierer 18 sowie 19 als auch veränderliche Widerstände 20 bis 22 sind vorhanden, und die veränderlichen Widerstände 20 sowie 21 sind zum Betrieb in einem wechselseitig verriegelten Zusammenhang angeordnet.
RP 101 ist aus einem nichtlinearen Oszillator und mehreren Phasenverschiebungsschaltungen gemäß Fig. 16 aufgebaut. Eine Phasenverschiebungsschaltung SHFT wie die in Fig. 6 dargestellte wird zum beabsichtigten Verschieben der Phase des Ausgangssignals der Oszillatorschaltung von RP 101 und zum Zuführen des sich ergebenden Phasen-Bezugssignals zu einer anderen Oszillatorschaltung wie von VB 105 verwendet. Im einzelnen werden die Ausgangssignale P und Q der Oszillatorschaltung OSC in die Anschlüsse C bzw. D der Phasenverschiebungsschaltung SHFT eingegeben. Die Ausgangssignale der Phasenverschiebungsschaltung SHFT sind an ihren Ausgängen V und W vorhanden. Bei einer Phasenverschiebungsschaltung SHFT von RP 101 können, falls Kondensatoren 30 bis 33 in einem wechselseitig verriegelten Zusammenhang eingestellt sind, die Phasen der Ausgangsschwingung einer anderen Oszillatorschaltung OSC, die an die vorstehend erwähnte Phasenverschiebungsschaltung SHFT angeschlossen ist, willkürlich verschoben werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Intensität des Interferenz- bzw. Überlagerungs-Eingangssignals durch Einstellen der veränderlichen Widerstände 34 und 35 in einem wechselseitig verriegelten Zusammenhang zu steuern.
Die Oszillatorschaltung OSC jedes Verarbeitungselements von VP 105, RP 101, MP 106 oder RM 103 ist derart angeordnet, daß der "Informationsgehalt" durch die Phase oder Frequenz der Schwingung dargestellt ist, wobei die "Intensität der Informationen" durch die Amplitude der Schwingung dargestellt ist.
Darüber hinaus wird eine "Verarbeitung von Informationen" bei dem vorliegenden Modell gemäß Fig. 4 durch eine Veränderung der Phase, der Frequenz oder der Amplitude der Schwingung über die Phasenverschiebungsschaltung SHFT (oder sofern erforderlich einen Verstärker) auf der Grundlage von beispielsweise einer Überlagerung zwischen den Oszillatorschaltungen verwirklicht. Im einzelnen verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel als Grund-Betriebsart zur Informationsverarbeitung einen "Eintrag" ("Entrainment") genannten Effekt, der dadurch verursacht wird, daß man die Oszillatorschaltungen OSC sich miteinander überlagern läßt. Der "Eintrag" ist ein Effekt, der ähnlich einer Resonanz ist und das Phänomen angibt, daß, selbst wenn die eigenen Frequenzen einer Vielzahl von Oszillatorschaltungen OSC, die sich miteinander überlagern, während einer Anfangsperiode nicht gleich sind, wenn eine vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist, sämtliche Oszillatorschaltungen beginnen, sich miteinander zu überlagern, damit eine Schwingung derselben Frequenz, Amplitude und Phase erzeugt wird. Darüber hinaus ist es durch Anordnen der Phasenverschiebungsschaltung SHFT zwischen benachbarten Oszillatorschaltungen OSC auch möglich, den Phasenunterschied zwischen den Ausgangssignalen der Oszillatorschaltungen OSC, die "trainiert" worden sind, willkürlich einzustellen.
Tatsächlich erfordern die Verarbeitungselemente nicht notwendigerweise die Phasenverschiebungsschaltung SHFT dazwischen und können sofern erforderlich zum absichtlichen Verschieben der Phase des Ausgangssignals der Oszillatorschaltung OSC angeordnet sein. Wie nachstehend beschrieben sind Verbindungen von RP 101 mit VP 105 und MP 106 durch SHFT hergestellt (vgl. Fig. 16). Demgegenüber sind die Verarbeitungselemente von VP 105 durch Verstärker miteinander verbunden. Siehe Fig. 9, 11, 12. Die Verarbeitungselemente von MP 106 sind durch Verstärker miteinander verbunden. Siehe Fig. 20.
Wie hinreichend bekannt ist, nehmen nichtlineare Oszillatorschaltungen einen anderen stabilen Schwingungszustand entsprechend dem aktuellen Zustand ihrer Schwingsysteme und Eingangssignale an. Insbesondere kann wegen der vorstehend erwähnten "Trainings-Wirkung" die Arbeitsweise der Van-der- Pole-Oszillatorschaltung die Speicher- bzw. Gedächtnis-Arbeitsweise und ein "Erinnern" des Speichers in den Gehirnen von Lebewesen annähern. Die Analyse eines Van-der-Pole-Oszillators ist beispielsweise in dem durch einige der vorliegenden Erfinder veröffentlichten Schriftstück "Entrainment of Two Coupled Van der Pole Oscillators by an External Oscillation", "Biological Cybernetics", 51.325-333, 1985 oder in der JP-A-60-134 931, der JP-A-61-127 075 und der JP-A-61-127 076 beschrieben, die durch einige der vorliegenden Erfinder eingereicht wurden.
Unter Bezug auf Fig. 5 wird nachstehend die Erläuterung fortgesetzt. Eine Einstellung der Schwingung der Van-der-Pole-Oszillatorschaltung wird über einen Eingangsanschluß 1 durchgeführt. Wenn ein geeigneter Pegel einer positiven Spannung an den Anschluß 1 angelegt wird, nimmt die Amplitude der Schwingung zu, wohingegen, falls eine negative Spannung an denselben angelegt wird, die Amplitude der Schwingung abnimmt. Darüber hinaus ist es möglich, die Grundfrequenz des Oszillators durch Steuern einer Verstärkungs-Steuervorrichtung über einen Eingangsanschluß F zu steuern. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind die Grundfrequenzen sämtlicher Oszillatorschaltungen jedoch auf einen gemeinsamen Wert festgelegt, d.h. die Grundfrequenzen sämtlicher Oszillatorschaltungen stimmen miteinander überein. Die Ausgangssignale der Oszillatorschaltung eines anderen Verarbeitungselements werden über die Einschlüsse A und B in der Form einer Schwingungswelle zugeführt, und die Ausgangs-Schwingungswelle liegt an den Anschlüssen P und Q vor. Falls kein Eingangssignal vorliegt, sind die Ausgangssignale P und Q um 90º phasenverschoben. Entsprechend den Zuständen der an die Anschlüsse A und B angelegten Eingangssignale nimmt der Phasenunterschied zwischen den Ausgangssignalen P und Q zu oder ab, weshalb sich ihre Frequenzen und Amplituden verändern.
Obwohl es hinreichend bekannt ist, daß die vorstehend erwähnten nichtlinearen Oszillatorschaltungen OSC durch Van-der- Pole-Oszillatorschaltungen gebildet sind, die gemäß Fig. 5 aufgebaut sind, sind tatsächlich verschiedene andere Schaltungsanordnungen bekannt und werden auf verschiedenen Gebieten verwendet. Eine derartige nichtlineare Oszillatorschaltung OSC kann auch durch Verwendung einer optischen Vorrichtung oder einer chemischen Vorrichtung unter Verwendung der Potential-Schwingung eines Films anstelle einer elektrischen Schaltungsvorrichtung verwirklicht werden.
Nachstehend wird jedes der Bestandteile des Vorverarbeitungsabschnitts gemäß Fig. 4 einzeln näher beschrieben. Nachstehend wird ein Verarbeitungselement abgekürzt und einfach als "PE" ("processor element") bezeichnet.

VEKTOR-UMWANDLUNGSABSCHNITT

Wie vorstehend beschrieben wird das Videosignal oder Luminanzsignal 41 für jedes Vollbild aus dem Eingabeabschnitt 1 zugeführt (Fig. 3). Der Vektor-Umwandlungsblock 104 teilt gemäß Fig. 7 das Luminanzsignal des eingegebenen Bewegungsbilds in netzähnliche Bildelemente auf. Das bedeutet, daß ein Vollbild in eine Vielzahl von Bildelementen aufgeteilt wird. Tatsächlich bezeichnen bei dem Beispiel gemäß Fig. 7 Bezugszeichen 65a sowie 65b jeweils ein einzelnes Bildelement, und durch eine Schraffierung dargestellte schattierte Abschnitte sind als Zustandswechsel von 65a zu 65b dargestellt, wobei die Veränderung die Art und Weise veranschaulicht, mit der sich eine Bewegung nach oben rechts verändert. Wie veranschaulicht werden die Videosignale 41, die jeweils als Bildsignaldaten aus zwei Bildelementen hergeleitet werden, wobei jedes von ihnen zu einem von zwei aufeinanderfolgenden Vollbildern gehört, zu vier Arten von Kodiervorrichtungen 62 zugeführt, wobei Veränderungen der Schattierung sämtlicher Bildsignaldaten 41 im allgemeinen zu Vektoren in acht Richtungen disintegriert werden. Diese Integration zu Vektoren wird auf die folgende Art und Weise durchgeführt. Zunächst wird der Dichteunterschied zwischen den beiden Bildelementen 65a und 65b bei jedein von vier Subtrahierern 63 berechnet, und außerdem werden die Ausgangssignale der entsprechenden Subtrahierer 63 von den entsprechenden Kodiervorrichtungen 62 subtrahiert. Jede der Kodiervorrichtungen 62 vergleicht die Luminanzdifferenz bei den entgegengesetzten Abschnitten des entsprechenden Bildelements, die durch die strichpunktierte Linie geteilt sind, die bei jedem mit 62 in Fig. 7 bezeichneten Kästchen dargestellt ist, wodurch eine Erfassung von Dichteveränderungen von vier Arten, d.h. Veränderungen der Dichte in der rechten und linken Richtung, der oberen und unteren Richtung, der um + 45º schrägen Richtung und der um - 45º schrägen Richtung ausgeführt wird. Vier Vergleicher 64 empfangen die Ausgangssignale aus den entsprechenden Kodiervorrichtungen 62 und bestimmen, daß sich das Objekt der Erkennung in die Richtung bewegt hat, in der die Dichteveränderung bei jedem der Bildelemente zunimmt. Auf diese Weise führt jeder der vier Vergleicher 64 ein Signal 45 zu jedem der acht Verarbeitungselemente bzw. PEs (43a bis 43h) zu. Das Signal 45 ("1" oder "0") wird in dem 1-Eingang jedes Verarbeitungselements von VP 105 eingegeben. Ein Signal 45, das "1" ist, wird ein Verarbeitungselement von VP 105 schwach erregen, in das das Signal eingegeben wird. Ein Signal 45 von "0" wird ein Verarbeitungselement von VP 105 nicht erregen. Gemäß Fig. 7 stellt eine Gruppe der acht Verarbeitungselemente von VP 105 die Luminanzveränderung der horizontalen Richtung nach oben, der schräg rechten und der Richtung nach oben, der Richtung nach oben, der schräg linken und der Richtung nach oben, der horizontal linken Richtung, der schräg linken und der Richtung nach unten, der Richtung nach unten und der schräg rechten und der Richtung nach unten dar. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 7 verläuft, wenn das eingegebene Bewegungsbild sich von einem Vollbild 1 zu einem Vollbild 2 verändert, der Dichteabschnitt des dargestellten Bildelements bei jeder von der horizontal rechten Richtung der schräg rechten sowie der Richtung nach unten und der Richtung nach oben. Dementsprechend werden Verarbeitungselemente (43a, 43b und 43c) schwach erregt, und andere Verarbeitungselemente (43d bis 43h) werden nicht erregt. Das Signal 45, das aus dem Vektor-Umwandlungsblock 104 ausgegeben wird, wird in den Informations-Erzeugungsblock 105 eingegeben. Wie in Fig. 8 schematisch dargestellt ist der Ausgang des Vergleichers 64 des Vektor-Umwandlungsblocks 104 an den Anschluß 1 der Oszillatorschaltung OSC des Informations-Erzeugungsblocks VP 105 angeschlossen.

INFORMATIONS-ERZEUGUNGSBLOCK

Nachstehend wird der Abschnitt VP beschrieben, der als der Informations-Erzeugungsblock VP 105 dient. Die acht Ausgangssignale 45 für jedes Bildelement aus dem Vektor-Umwandlungsblock 104 werden in VP 105 eingegeben. Da gemäß Fig. 4 VP 105 einen Würfelaufbau aufweist, der durch "Hyperspalten" 61 gekennzeichnet ist, von denen jede aus einer Gruppe von acht Verarbeitungselementen, die entsprechend dem Bildelement 65i (i = a, b, ...) gemäß Fig. 7 vertikal angeordnet sind, und einer horizontalen Ebene 69 besteht, von denen jede als "Hyperebene" bezeichnet wird, empfängt das ganze VP 105 32 (= 32 = 4 x 4 x 8) Signale 45 aus dem Block 105. Die Gesamtebene jeder "Hyperebene" entspricht dem Gesamtbild für ein Vollbild. Die vorstehend erwähnte "Hyperspalte" ist nach einer Gruppe von Neuronen benannt, die (wie von den vorliegenden Erfindern angenommen wird) eine ähnliche Funktion wie der "MT-Bereich" ("primärer sichtbarer Bereich") der Gehirnrinde von Lebewesen aufweist. Die Verarbeitungselemente 43, die VP 105 bilden, sind jeweils durch die Van-der-Pole-Oszillatorschaltung OSC gebildet. Jedes Verarbeitungselement 43, das die oberste "Hyperebene" bildet, stellt als Phase der Schwingung die horizontal rechte Veränderung der Dichte bei einem Bildelement und, falls es erregt worden ist, ein teilweises Merkmal dar, daß sich das entsprechende Bildelement entsprechend der Amplitude der Schwingung horizontal nach rechts bewegt. Auf ähnliche Weise stellt jedes Verarbeitungselement 43, das die zweite "Hyperebene" darstellt, als Phase der Schwingung die schräg rechte und obere Veränderung der Dichte bei dem Bildelement dar, ... und jedes Verarbeitungselement 43, das die unterste "Hyperebene" bildet, stellt als die Phase der Schwingung die schräg rechte und untere Veränderung der Dichte bei dem Bildelement dar.
Tatsächlich ist in Fig. 4 der Einfachheit halber die Anzahl der dargestellten Hyperspalten auf ein vertretbaren Wert verglichen mit der Anzahl von in der Praxis verwendeten Hyperspalten verringert. Die Anzahl der Verarbeitungselemente von VP 105 hängt von der Auflösung ab, die für das zu erkennende Objekt erforderlich ist.
Wie vorstehend beschrieben versetzt das Ausgangssignal 45 des Vektor-Umwandlungsblocks 104 für ein Bildelement die "Hyperspalte" 61 in Schwingung, die durch die acht vertikal angeordneten Verarbeitungselemente 43 gebildet ist, die der Position des Bildelements entsprechen (Fig. 9). Das bedeutet, daß die Ausgänge des Vergleichers 64 gemäß Fig. 7 an die Anschlüsse I (Fig. 5) der entsprechenden Verarbeitungselemente 43 angeschlossen sind, und daß jedes der Verarbeitungselemente 43 einen "Pause"-Zustand oder einen schwach erregten Zustand in Abhängigkeit davon annimmt, ob das in den entsprechenden Anschluß I eingegebene Signal "0" oder "1" ist. Die ganzen, derart erhaltenen Schwingungsmuster der entsprechenden Verarbeitungselemente 43 bilden ein "grobes Bild" des eingegebenen Vollbildes.
Gemäß Fig. 7 werden beispielsweise in den meisten Fällen Vektoren bei einer Vielzahl von Richtungen bezüglich eines einzelnen Bildelements erfaßt. Dies bedeutet, daß, da die durch den Vektor-Umwandlungsblock 104 erfaßten Vektoren nur Schattierungsveränderungen bei isolierten Bildelementen darstellen, das Vektor-"Bild", das erhalten wird, wenn die Vektoren aus dem Vektor-Umwandlungsblock 104 in VP 105 eingegeben werden, nur eine mehrdeutige Darstellung eines Bewegungsbildes ist, bei der die Bewegungsrichtung jedes Bildelements nicht bestimmt ist.
Die Anwendung der vorstehend erwähnten "lokalen Regeln" und der Funktion der "holonischen Schleife" gemäß Fig. 2 werden zum Verleihen einer "Bedeutung" zu einem derartigen "mehrdeutigen Bild" verwendet, wodurch ein verschiedenes "Bild" erzeugt wird.
Nachstehend werden zunächst die "lokalen Regeln" beschrieben.
Die durch den eingegebenen Vektor 45 in Schwingung versetzten Verarbeitungselemente 43 erzeugen in VP 105 ein "Bild", das ein bestimmtes Bewegungsmuster als Ganzes darstellt, wobei die Richtungen der Vektoren in gewissem Umfang durch zwei Arten von Überlagerung bzw. Interferenz zwischen den Oszillatorschaltungen verändert werden. Eine Art wird als (A) wechselseitige Inter-Hyperspalten-Überlagerung und die andere als (B) benachbarte wechselseitige Überlagerung bezeichnet. Die Regeln, denen die vorstehend erwähnten beiden Arten von wechselseitiger Überlagerung gehorchen, sind die vorstehend erwähnten "lokalen Regeln", und der Bezugs-Zufuhrblock 101 spielt die Rolle des Ausgebens des Phasenbezugs für die "lokalen Regeln".
Fig. 9 ist eine Verbindungs-Abbildung, die zum Veranschaulichen der wechselseitigen Inter-Hyperspalten-Überlagerung dient, die durch die Verbindungen zwischen den Verarbeitungselementen 43a bis 43h bei einer der "Hyperspalten" erzeugt wird. Tatsächlich sind in der Figur die Anschlüsse zwischen einem Verarbeitungselement 43f und den anderen Verarbeitungselementen in der Hyperspalte 61 nur zum Zweck der Veranschaulichung dargestellt, und die verbleibenden Verarbeitungselemente sind auf eine ähnliche Weise auch miteinander verbunden. Das Verbindungsbeispiel gemäß Fig. 9 wird durch Verbinden der Ausgänge P und Q (Fig. 5) der Oszillator- Schaltung des Verarbeitungselements 43f mit den entsprechenden Eingängen A und B der Oszillatorschaltungen der anderen Verarbeitungselemente über sieben entsprechende Verstärker 50a bis 50e, 50g und 50h verwirklicht. Die Intensität der wechselseitigen Inter-Hyperspalten-Überlagerung wird entsprechend dem Phasenunerschied zwischen den Schwingungen der Verarbeitungselemente und der Verstärkung jedes Verstärkers 50a bis 50e, 50g und 50h verändert, und die Verstärkungen dieser Verstärker sind derart festgelegt, daß Verarbeitungselemente, die eine Bewegung in die entgegengesetzten Richtungen darstellen, sich miteinander überlagern können, d.h. das Verarbeitungselement 43f, das eine Bewegung in der schräg linken und unteren Richtung bei dem Beispiel von Fig. 9 darstellt, kann sich am intensivsten mit dem Verarbeitungselement 43b überlagern, das eine Bewegung in der schräg rechten und oberen Richtung darstellt. Die Intensität der wechselseitigen Überlagerung zwischen dem Verarbeitungselement 42f und dem Verarbeitungselement 43e oder 43g wird auf den kleinsten Wert eingestellt. Die durch die vorstehend beschriebene Verbindung verwirklichte Überlagerung dient zum reziproken bzw. umgekehrten Abschwächen der Schwingung von sich Verbindenden und verursacht, daß Verarbeitungselemente, die eine Bewegung in die entgegengesetzten Richtungen darstellen, miteinander konkurrieren bzw. in Wettbewerb treten, wodurch ermöglicht wird, daß ein Verarbeitungselement, das die stärkste Schwingung aufweist, die Schwingungen der anderen Verarbeitungselemente sperrt oder unterdrückt. Für die Verstärker 50a bis 50h (Fig. 9) eingestellte Verstärkungen stellen Koeffizienten einer Inter-Hyperspalten-Überlagerung dar. Nachstehend sei angenommen, daß die Koeffizienten von sieben Wechselwirkungen, die in ein bestimmtes Verarbeitungselement von VP 105 eingegeben werden, in der Richtung einer vertikalen Achse aufgetragen werden, wobei die Spaltenrichtung eine horizontale Achse ist. Falls jeder aufgetragene Punkt auf einer durchgehenden Linie wie eine Sinuskurve liegt, wird das innerhalb des VP-Würfels gespeicherte "Bild" scharf. Beispielsweise wird die quadratische Kurve der Sinuskurve als die vorstehend erwähnte durchgehende Kurve für das vorliegende Modell ausgewählt. Auf diese Weise ist es möglich, die Wirkung des Scharfmachens des Vektors jedes Bildelements zu erzeugen. Jedoch ist diese Schärfe keine Schärfe im räumlichen Sinn.
Fig. 10 und 11 sind schematische Ansichten, die zum Darstellen einer Verbindung zum Erzeugen der benachbarten wechselseitigen, mit (B) bezeichneten Überlagerung dient. Diese Figuren zeigen, daß ein Verarbeitungselement 71 in einer mit r numerierten Hyperebene 69a an 8 x 2 (insgesamt 16) Verarbeitungselemente angeschlossen ist, die durch eine Schraffur in zwei benachbarten Hyperebenen 69b und 69c schattiert sind. Jede Gruppe von acht Verarbeitungselementen gehört zu acht benachbarten Hyperspalten bezüglich der Hyperspalte, die das Verarbeitungselement 71 aufweist. Tatsächlich sind die anderen Verarbeitungselemente als das Verarbeitungselement 71 in der mit r numerierten Ebene auch auf eine ähnliche Weise verbunden. Die Ausgänge P und Q der Oszillatorschaltung des Verarbeitungselements 71 in der mit r numerierten Ebene sind über Verstärker 51a, 51b, .., 51d, 51e, an die entsprechenden Eingänge A und B der Oszillatorschaltung jeder der "acht benachbarten" Verarbeitungselemente angeschlossen, die eine der beiden Gruppen bilden.
Es sei bemerkt, daß das in Fig. 10 oder 11 dargestellte Verarbeitungselement 71 zu einer "Hyperspalte" und der "mit r numerierten Hyperebene" gehört. Dementsprechend wirken die wechselseitige Inter-Hyperspalten-Überlagerung und die benachbarte wechselseitige Überlagerung auf dieses Verarbeitungselement 71 auf eine synthetisierte bzw. zusammengesetzte Weise.
Fig. 12 zeigt das Verarbeitungselement 71 und sechs der acht dem Verarbeitungselement 71 benachbarten Verarbeitungselemente. Sowohl das Verarbeitungselement 71 als auch Verarbeitungselemente 71a und 71b gehören zu derselben "Hyperspalte" gemäß Fig. 12. Sowohl das Verarbeitungselement 71a als auch Verarbeitungselemente 72a und 73a gehören zu einer mit r+1 numerierten "Hyperebene", während sowohl das Verarbeitungselement 71b als auch Verarbeitungselemente 72b und 73b zu einer mit r+1 numerierten "Hyperebene" gehören. Die wechselseitige "Inter-Hyperspalten"-Überlagerung wirkt auf das Verarbeitungselement 71 über Signalleitungen 91a sowie 91b und Verstärker 94a sowie 94b. Auf ähnliche Weise wirkt die "benachbarte wechselseitige Überlagerung" auf das Verarbeitungselement 71 über Signalleitungen 90a, 92a, 90b sowie 92b und Verstärker 93a, 95a, 93b sowie 95b. Diese Überlagerungen werden über einen Addierer 74 in das Verarbeitungselement 71 eingegeben. Die Intensität der wechselseitigen Überlagerung für jedes Paar von Verarbeitungselementen kann durch Verändern der Verstärkungen dieser Verstärker gesteuert werden. Die Amplitude der Ausgangsschwingung des Verarbeitungselements 71 verändert sich entsprechend dem Eingangssignal aus dem Addierer 74.
Wie nachstehend beschrieben wird die benachbarte wechselseitige Überlagerung entsprechend der Art der Bewegung verändert, die dem "Bild" entspricht, das durch den Speicherabschnitt 6 erkannt und in VP 105 erzeugt wurde. Diese Veränderung wird durch Verändern der Verstärkungs-Einstellung jedes der Verstärker 93a, 95a, 93b sowie 95b bei der in Fig. 12 dargestellten Verbindung ausgeführt, die die benachbarte wechselseitige Überlagerung bestimmt. Im einzelnen verändert der Regel-Veränderungsblock 103 die Verstärkungs-Einstellungen entsprechend dem Ausgangssignal aus dem Speicherblock 106. Die Verstärkungs-Einstellungen werden nachstehend in Verbindung mit Fig. 13 und 14 beschrieben.
Gemäß Fig. 4 dient die vorstehend erwähnte benachbarte wechselseitige Überlagerung als Rückkopplungsschleife, weshalb es möglich ist, in VP 105 ein besonderes "Vektorbild" bezüglich eines Bewegungsmusters zu erzeugen, das aus dem Speicherblock 106 geladen wird. Da darüber hinaus von der wechselseitigen Überlagerung zwischen benachbarten Hyperebenen Gebrauch gemacht wird, ist es möglich, die Wirkung zu erreichen, daß räumliche Veränderungen in der Richtung der Bewegung, die durch das Vektor-"Bild" jedes Bildelements dargestellt sind, zu glatten, kontinuierlichen Veränderungen gemacht werden können.
Auf diese Weise wird entsprechend zugeführten "lokalen Regeln", die als die wechselseitige "Inter-Hyperspalten"- Überlagerung und die benachbarte wechselseitige Überlagerung bezeichnet werden, ein primitives "mehrdeutiges Bild", das aus dem Vektor-Umwandlungsblock 104 direkt in VP 105 eingegeben wird, zum Erzeugen eines Bildes verändert, das sicherstellt, daß ein dem "mehrdeutiges Bild" entsprechender "Speicher" aufgerufen wird.

FESTVERDRAHTETE SCHALTUNG DER WECHSELSEITIGEN ÜBERLAGERUNG

Der Bezugs-Zufuhrblock 101, der den Bezug der Schwingung jedes Verarbeitungselements innerhalb VP 105 und MP 106 erzeugt, wird durch ein Verarbeitungselement gebildet, das eine einzelne Oszillatorschaltung und mehrere Phasenverschiebungsschaltungen aufweist. Die Oszillatorschaltung des Bezugs-Zufuhrblocks 101 weist geerdete Eingangsanschlüsse A sowie B, einen Eingangsanschluß 1, der auf ein geeignetes Potential festgelegt ist, und eine Schaltungskonstante auf, die derart ausgewählt wird, daß die Oszillatorschaltung eine beständige Schwingung selbst dann fortsetzen kann, wenn kein Eingangssignal aus irgendeiner anderen Schaltung zugeführt wird. Gemäß Fig. 15 ist der Bezug der Schwingung, die der Bezugs-Zufuhrblock 101 anderen Verarbeitungselementen über ihre entsprechenden Phasenverschiebungsschaltungen SHFT zuführt, durch den Wert der Phasenverschiebung von 0º bis 360º dargestellt.
Der mit 49 bezeichnete Wert der Phasenverschiebung wird in jedes der acht Verarbeitungselemente 43a bis 43h (Fig. 9) jeder "Hyperspalte" von VP 105 über die entsprechende Phasenverschiebungsschaltung SHFT eingegeben, damit die acht Verarbeitungselemente 43a bis 43h eine Schwingung mit einem Phasenunterschied Φn wie schematisch in Fig. 15 (vgl. Fig. 17) dargestellt aufweisen. Falls in Fig. 15 angenommen wird, daß die Richtung einer Achse P in einer (p, q)-Ebene (d.h. die horizontal rechte Richtung auf dem Blatt von Fig. 15) einem Vektor in Richtung einer Bewegung von 0 0 entspricht, weist ein Verarbeitungselement 43, das zu einer Hyperebene gehört, die sich an der n. Position in der abnehmenden Reihenfolge befindet, eine Phase auf, die wie folgt bestimmt wird.
Φn = (n - 1) x 45º
Konkreter beträgt gemäß Fig. 15 der Wert der Phasenverschiebung, der mit Φ8 bezeichnet ist und in das Verarbeitungselement 43h durch den Bezugs-Zuführblock 101 eingegeben wird, 315º, da sich das Verarbeitungselement 43h an der untersten Position bei der Anordnung gemäß Fig. 7 befindet. Mit anderen Worten bestimmt der durch den Bezugs-Zufuhrblock 101 ausgegebene Wert der Phasenverschiebung Φn eine Position bei jeder "Hyperspalte". Wenn der Wert der Phasenverschiebung jedes Verarbeitungselements bei der "Hyperspalte" bezüglich des Bezugs-Zufuhrblocks 101 wie in Fig. 15 dargestellt bestimmt ist, ist die Richtung der durch jedes Verarbeitungselement in der Hyperspalte dargestellten Bewegung gemäß Fig. 9 bestimmt. Da darüber hinaus die entsprechenden Verarbeitungselemente in der "Hyperspalte" gemäß Fig. 9 verbunden sind, kann die wechselseitige "Inter-Hyperspalten"-Überlagerung verwirklicht werden.
Der Wert der Phasenverschiebung der Schwingung jedes Verarbeitungselements 43 in VP 105 wird gemäß Fig. 15 eingestellt. Die Amplitude der Schwingung jedes Verarbeitungselements 43 wird derart eingestellt, daß eine Schwingung sehr klein wird, wenn das vorstehend beschriebene eingegebene Vektorbild aus dem Vektor-Umwandlungsabschnitt 104 (das als positive Spannung in den I-Anschluß des Oszillators jedes Verarbeitungselements von VP 105 wie in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben eingegeben wird) nicht empfangen wird, oder wenn das betroffene Verarbeitungselement 43 keiner erregenden wechselseitigen Überlagerung von anderen Verarbeitungselementen in VP 105 unterzogen wird. Wie vorstehend beschrieben enthält der Ausdruck "andere Verarbeitungselemente" Verarbeitungselemente, die für die wechselseitige "Inter-Hyperspalten"-Überlagerung und die benachbarte wechselseitige Überlagerung verantwortlich sind, und den Regel-Veränderungsblock 103, der die nachstehend beschriebene Verarbeitungsvorrichtung 42 aufweist. Tatsächlich wird der Zustand, bei dem eine Schwingung sehr klein ist, als "Pausenzustand" bezeichnet.
Sobald VP 105 ein Ausgangssignal aus dem Vektor-Umwandlungsblock 104 empfängt und mehrere Verarbeitungselemente beginnen zu schwingen, wird ein "mehrdeutiges Bild" in VP 105 zu diesem Zeitpunkt wie vorstehend beschrieben erzeugt. Dann schärft jedes Verarbeitungselement 43 in VP 105 das "Bild" bei jeder "Hyperspalte" und glättet das "Bild" über die "Hyperebenen" hinweg durch die vorstehend beschriebenen zwei Arten von wechselseitiger Überlagerung, wodurch das "mehrdeutige Bild" zum Erzeugen eines Bildes verändert wird, das sicherstellt, daß ein dem "Bild" entsprechender "Speicher" aus dem Speicherblock 106 entnommen wird.

ERZEUGUNG DES "BILDES"

Ein Erzeugen eines "Bildes" wird durch die Schritte eines "Erinnerns" bzw. "Zurückladens" eines in dem Speicherabschnitt 106 gespeicherten Konzeptes auf der Grundlage des "Bildes", das in VP 105 durch zwei Arten von wechselseitiger Überlagerung gebildet ist, und eines Veränderns der Regeln der vorstehend erwähnten benachbarten wechselseitigen Überlagerung auf der Grundlage des Schritts des "Zurückladens" ausgeführt. Der Schritt des "Zurückladens" und der Schritt des Veränderns der Regeln werden nachstehend in Verbindung mit Fig. 17 bzw. 18 beschrieben. Der gemäß dem vorhandenen bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendete Begriff "Zurückladen" ist als Verfahren zum Entnehmen von vier Arten von Bewegungskonzepten definiert, die jeweils "Drehung im Uhrzeigersinn", "Drehung im Gegenuhrzeigersinn", "Erweiterung" bzw. "Expansion" und "Verringerung" aus dem Bewegungsmuster genannt werden, das beispielsweise als Vektor-"Bild" in VP 105 erzeugt wird. Der Schritt des "Zurückladens" basiert auf Erkenntnissen, entsprechend denen die Gehirne von Lebewesen zum Erkennen der Bewegungskonzepte arbeiten, die "Drehung", "Drehung in umgekehrter Richtung", "Expansion" bzw. "Erweiterung" und "Verringerung" genannt werden. Tatsächlich wird behauptet, daß die Gehirne von Lebewesen zum Erkennen einer linearen Bewegung zusätzlich zu den vorstehend erwähnten vier Arten von Bewegung dienen.
Fig. 17 ist eine Ansicht, die zum Veranschaulichen der Arbeitsweise des Übertragungsblocks 102 zum Übertragen eines Bewegungsmusters zu dem Speicherblock 106 dient, das als Vektor-"Bild" in VP 105 erzeugt wird. Es sei bemerkt, daß in diesem Fall die Verarbeitungselemente von VP 105, die jeweils durch einen Van-der-Pole-Oszillator gebildet sind, als analoge Verarbeitungsvorrichtungen dienen.
Gemäß Fig. 17 wird das Ausgangssignal des Verarbeitungselements 43, dessen Schwingungsamplitude einen Schwellwert erreicht hat, durch Verwendung eines (nicht dargestellten) Vergleichers zum Vergleichen der Amplitude mit dem Schwellwert erhalten, und die Amplitude wird aus dem Anschlüssen P und Q als der Ausgangsimpuls ausgegeben, der durch die Oszillatorschaltung mit einer Null-Phase erzeugt wird. Gemäß Fig. 17 werden die derart erhaltenen Schwingungsimpulse der entsprechenden Verarbeitungselemente einfach für jede Hyperspalte 61 addiert. Im einzelnen werden Ausgangssignale mit Amplituden von nicht weniger als einem vorbestimmten Wert aus den Ausgangssignalen der entsprechenden Verarbeitungselemente 43 von VP 105 gemäß Fig. 4 ausgewählt, und die ausgewählten Ausgangssignale werden in die Richtung von r in derselben Figur addiert.
Darüber hinaus wird die logische Summe der Ausgangssignale der Hyperspalten erhalten, in denen die Koordinaten der Position von p oder q in einer (p, q)-Ebene dieselben sind, d.h. die logische Summe in jeder der Richtung q und p wird erhalten. Jede der derart erhaltenen logischen Summen wird im Verhältnis zu den einzelnen Koordinaten der Positionen zum Erzeugen einer Gruppe von vier Ausgangssignalen 76p und einer anderen Gruppe von vier Ausgangssignalen 76q gewichtet. Darüber hinaus werden die vier Ausgangssignale 76p durch einen Addierer 75p zum Erzeugen eines Impulssignals 77p addiert, während die anderen vier Ausgangssignale 76q durch einen Addierer 75q zum Erzeugen eines Impulssignals 77q addiert werden. Diese Impulssignale 77p und 77q werden dem Speicherabschnitt 106 zugeführt. Es sei bemerkt, daß die Form der Hüllkurve jedes Impulssignals 77p und 77q ungefährt sinusförmig ist.
Der Speicherblock 106 des Speicherabschnitts 6 ist gemäß Fig. 4 durch die vier Verarbeitungselemente 44 gebildet, von denen jedes ein einzelnes, begrifflich gefaßtes Bewegungsmuster darstellt. Die begrifflich gefaßten Speicher von vier Arten in dem Speicherblock 106 entsprechen der Muster-Selektivität des "MST-Bereichs" der Gehirnrinde, in der sich Zellen der Arten befinden, die bestimmte Reaktionen auf das Muster einer Bewegung zeigen. Jedes Verarbeitungselement 44 ist durch die Van-der-Pole-Oszillatorschaltung gemäß Fig. 5 gebildet. Das aus dem Übertragungsblock 102 ausgegebene Impulssignal wird in die Van-der-Pole-Oszillatorschaltung des Verarbeitungselements 44 eingegeben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die begrifflich gefaßten Speicher der vier Arten, die mit Drehung (im Uhrzeigersinn: CW; "clockwise"), Expansion bzw. Erweiterung (EXP), Drehung (im Gegenuhrzeigersinn: ACW; "anti-clockwise") und Verringerung (RED; "reduction") bezeichnet werden, jeweils in den vier Verarbeitungselementen 44 des Speicherblocks 106 gespeichert.
Falls ein vorbestimmtes Eingangssignal aus einem zu dem anderen von zwei verbundenen Van-der-Pole-Oszillatoren zugeführt wird, tritt wie vorstehend beschrieben das Phänomen eines "Eintrags" auf. Im einzelnen tritt, wenn die Impulssignale 77p sowie 77q aus dem Übertragungsblock 102 in jedes der Verarbeitungselemente 44 eingegeben werden, das Phänomen des "Eintrags" bei einem Verarbeitungselement auf, das die beste Anpassung an das in VP 105 erzeugte "Bild" zeigt.
Nachstehend folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Einstellen der begrifflich gefaßten Speicher der vier Arten in den entsprechenden Verarbeitungselementen 44 des Speicherblocks 106. Zunächst gibt der Bezugs-Zufuhrblock 101 einen vorbestimmten Wert einer Phasenverschiebung 49 gemäß Fig. 16 an jedes der vier Verarbeitungselemente 44 aus. Die vorliegenden Erfinder haben entdeckt, daß, wenn angenommen wird, daß ein einem bestimmten Bewegungsmuster entsprechendes eingegebenes ideales Vektorbild in VP 105 eingegeben wird, falls der Kurvenverlauf der Hüllkurve der Ausgangsimpulse 77q sowie 77p aus dem Übertragungsblock 102 mit dem Kurvenverlauf der an den P- und Q-Anschlüssen des Bezugs-Zufuhrblocks 101 vorliegenden Ausgangssignale verglichen wird, der Phasenunterschied zwischen dem Kurvenverlauf der Hüllkurve und dem Kurvenverlauf des Ausgangssignals für jedes Bewegungsmuster einzeln bestimmt ist. Gemäß Fig. 15 gibt der Bezugs-Zufuhrblock RP 101 in jedes Verarbeitungselement 44 des Speicherblocks MP 106 den Wert der Phasenverschiebung Ψk, der dem betroffenen Bewegungsmuster eigen ist. Der Wert der Phasenverschiebung Ψk ist gegeben durch
Ψk = (k - 1) x 90º,
wobei k = 1, 2, 3 und 4 in der Reihenfolge der begrifflich gefaßten Speicher CW, EXP, ACW und RED gilt. Dieser Wert der Phasenverschiebung ist in Fig. 19 dargestellt. Tatsächlich stimmt die Phase des Ausgangssignals des Bezugs-Zufuhrblocks 101 mit einer Achse P derart überein, daß ein Bezugssignal erzeugt wird. Es sei bemerkt, daß in Fig. 19 ACW und CW 180º voneinander phasenverschoben sind, wobei RED und EXP 180º voneinander phasenverschoben sind.
Die Schaltungskonstante jedes Verarbeitungselements 44, die in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben worden ist, wird derart eingestellt, daß ähnlich dem Verarbeitungselement 43 das Verarbeitungselement 44 den Pausenzustand bei dem Fehlen irgendeines Eingangssignals annehmen kann. Der Eingangsanschluß I der Oszillatorschaltung jedes Verarbeitungselements 44 ist auf ein geeignetes Potential festgelegt.
Gemäß Fig. 20 sind die aus dem Übertragungsblock 102 gespeisten Ausgänge 77q und 77p an die entsprechenden Eingangsanschlüsse A und B jedes Verarbeitungselements 44 über einen Verstärker 84 und einen Addierer 85 angeschlossen. Diese Verbindung ermöglicht, daß das Verarbeitungselement 44, dessen Phase am nächsten zu den Hüllkurven der Ausgangssignale 77p und 77q ist, durch einen "Eintrag" stark zu schwingen. Dieses Verfahren ist das vorstehend erwähnte "Zurückladen des Speichers".

VERBESSERUNG DER TRENNUNG DER BEGRIFFLICH GEFASSTEN SPEICHER

Es ist möglich, einen Speicher, der gut zu dem in VP 105 erzeugten "Bild" paßt, durch Verwendung des vorstehend beschriebenen "Zurückladen des Speichers" zurückzuladen. Falls darüber hinaus gemäß Fig. 18 die benachbarten Verarbeitungselemente 44 aneinander angeschlossen sind, so daß sie ihre Schwingungen reziprok bzw. wechselseitig schwächen, ist es möglich, eine Trennung der begrifflich gefaßten, zurückzuladenden Speicher durch Verwendung des Wettbewerbs zwischen den Verarbeitungselementen zu verbessern. Die Verbesserung der Trennung der begrifflich gefaßten Speicher verringert die Möglichkeit, daß zwei oder mehr begrifflich gefaßte Speicher versehentlich gewählt werden können.
Die Verbindungen zwischen den Verarbeitungselementen 44 zum Verbessern einer derartigen Trennung sind wie folgt angeordnet. Gemäß Fig. 18 wird die Verstärkung jedes Verstärkers 84 derart eingestellt, daß eine reziproke bzw. wechselseitige Abschwächung der Schwingung zwischen EXP und CW, ACW und RED, EXP und ACW sowie RED und CW auftreten kann. Darüber hinaus werden die an den Anschlüssen P und Q eines der miteinander verbundenen Verarbeitungselemente erzeugten Ausgangssignale durch den Verstärker 84 (Fig. 20) geeignet verstärkt und, nachdem die verstärkten Ausgangssignale P und Q jeweils zu den Impulsen 77q und 77p addiert worden sind, werden die addierten Signale in die Anschlüsse A und B des anderen der miteinander verbundenen Verarbeitungselemente eingegeben.

HOLONISCHE SCHLEIFE

Fig. 18 zeigt den Aufbau des Regel-Veränderungsblocks 103 zum Ändern der Regel der vorstehend beschriebenen benachbarten wechselseitigen Überlagerung in VP 105 durch Rückführen des Ergebnisses der durch den Speicherabschnitt 6 ausgeführten Verarbeitung zu dem Informations-Erzeugungsabschnitt 5. Die Erfinder haben entdeckt, daß die Verteilung der Intensität G der benachbarten wechselseitigen Überlagerung für jedes Bewegungsmuster einzeln bestimmt ist, das derart eingestellt ist, daß es durch das vorliegende System entsprechend (1) den relativen Positionen in der (p, q)-Ebene der Verarbeitungselemente 43, die sich miteinander überlagern, und (2) den relativen Positionen in der r-Richtung der Hyperebenen erkennbar sind, die jeweils die Verarbeitungselemente 43 aufweisen. Die Wirkung der Veränderung der Regel kann auf der Grundlage des vorstehend erwähnten Erkenntnisses erreicht werden. Tatsächlich wird die Intensität G in dem Verstärker gemäß Fig. 12 als dessen Verstärkung eingestellt.
Ein Beispiel der Verteilung der Intensität G der benachbarten wechselseitigen Überlagerung ist in Fig. 13 und 14 dargestellt. Fig. 13 zeigt die relativen Positionen, bei denen wechselseitige Überlagerungs-Koeffizienten G zwischen einem Paar Verarbeitungselemente die maximale Intensität aufweisen, d.h. sie zeigt die (p, q)-Ebene.
Falls gemäß Fig. 13 eine gespeicherte Bewegung, die der Verringerung RED entspricht, in den Speicherblock 106 zurückgeladen wird, ist die Verteilung der in VP 105 erzeugten Intensität G dergestalt, daß sich an der räumlichen Position von Θ = α1 zwischen der mit r numerierten und der mit r+1 numerierten Hyperebenen befindliche Verarbeitungselemente und an den Positionen von Θ = α2 zwischen den mit r numerierten und mit r-1 numerierten Hyperebenen befindliche Verarbeitungselemente mit der maximalen Intensität erregen. Fig. 14 stellt die Verteilung der Intensität G gemäß Fig. 13 dar, wobei Θ und G auf der horizontalen Achse bzw. der vertikalen Achse abgetragen sind.
Gemäß Fig. 13 nimmt der Winkel einer derartigen maximalen Intensität G, mit der die wechselseitige Überlagerung von einer r-Ebene zu einer r+1-Ebene wirkt, in der Reihenfolge RED, ACW, EXP, CW in der Richtung im Gegenuhrzeigersinn von Θ zu. Es sei bemerkt, daß diese Reihenfolge umgekehrt zu der Reihenfolge ist, in der der Wert der Phasenverschiebung Ψ, mit der jeder der vier Verarbeitungselemente 44 des Speicherblocks 106 behaftet ist, zunimmt, d.h. der Reihenfolge CW, EXP, ACW, RED. Es sei außerdem bemerkt, daß die Positionen der maximalen Intensität G für RED, ACW, EXP und CW in dieser Reihenfolge mit einer Verschiebung von 90º angeordnet sind. Im einzelnen verläuft ein Graph, der durch Spiegeln des Graphen gemäß Fig. 14 um die horizontale Achse und Versehen mit geeigneten Phasenverschiebungen erhalten wird, entsprechend einem Graph, der die vier Schwingungswellen mit der Zeit als horizontale Achse darstellt, die Ausgangssignale von RP 106 sind. Der Phasenunterschied jeder der Schwingungswellen bezüglich des Ausgangssignals von MP 101 ist Ψk. Da die Reihenfolge der Verteilung der Intensität G einer wechselseitigen Überlagerung umgekehrt zu der Reihenfolge der Größe des Wertes der Phasenverschiebung Ψ ist, mit der die vier Verarbeitungselemente 44 des Speicherblocks 106 behaftet sind, erreicht die sich aus der Rückkopplungsschleife ergebende benachbarte wechselseitige Überlagerung die Wirkung eines räumlichen Glättens des in VP 105 erzeugten Vektor-"Bildes".
Die Verteilung der Intensität G der benachbarten wechselseitigen Überlagerung wird durch den zurückgeladenen Speicher verändert, ein "Bild" wird in VP 105 durch die benachbarte wechselseitige Überlagerung entsprechend der veränderten Überlagerungs-Intensität G erneut erzeugt, und das erneut erzeugte "Bild" wird wieder in den Speicherblock 106 eingegeben. Daraufhin kann die holonische Schleife 2wischen dem Informations-Erzeugungsabschnitt 5 und dem Speicherabschnitt 6 zur "Selbst-Organisation" eines "Bewegungsbildes" verwendet werden, das einen geeigneten Zusammenhang zu den ursprünglichen eingegebenen Bildsignaldaten und dem zurückgeladenen Speicher aufweist.
Der Aufbau der fest verdrahteten Schaltung der holonischen Schleife ist wie in Fig. 18 dargestellt, die zum Darstellen des Zusammenhangs zwischen dem Speicherblock 106, dem Regel- Veränderungblock 103 und VP 105 dient. Der Regel-Veränderungsblock 103 ist durch Addierer 81, das Rückkopplungs-Verarbeitungselement 42, eine Abtastschaltung 82 usw. gebildet. Die an den P- und Q-Anschlüssen der entsprechenden Verarbeitungselemente 44 erzeugten Ausgangssignale werden einfach in den entsprechenden Addierern 81 addiert, und die einzelnen Ergebnisse werden in die entsprechenden Anschlüsse A und B des Rückkopplungs-Verarbeitungselement 42 eingegeben. Tatsächlich wird die Schaltung des Rückkopplungs-Verarbeitungselements 42 derart eingestellt, daß bei Fehlen irgendeines Eingangssignals die Schaltung den Pausenzustand annehmen kann, und das Potential ihres Anschlusses I wird auf einen festgelegten Pegel eingestellt.
Die Abtastschaltung 82 tastet mit der Rate von acht Abtastwerten pro Zykluszeit den an einem Ausgangsanschluß Q des Rückkopplungs-Verarbeitungselements 42 erzeugten Schwingungs- Kurvenverlauf auf der Grundlage der durch den Bezugs-Zufuhrblock 101 zugeführten Schwingungsphase ab. Tatsächlich wird die Periode des Oszillators des Rückkopplungs-Verarbeitungselements 42 mit der Schwingungsperiode des Verarbeitungselements 43 von VP 105 übereinstimmend gemacht. Der Grund, warum das Ausgangssignal des Rückkopplungs-Verarbeitungselements 42 mit der Rate von acht Abtastwerten pro Zykluszeit abgetastet wird, liegt darin, daß die benachbarte wechselseitige Überlagerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel zum wechselseitigen Beeinflussen der acht Verarbeitungselemente von VP 105 eingestellt wird, die in einem "Acht-Nachbar"-Zusammenhang miteinander stehen. Auf der Grundlage des Ausgangssignals aus der Abtastschaltung 82 wird der Verstärker 83 gesteuert, der zum Einstellen der Intensität G der benachbarten wechselseitigen Überlagerung zwischen den Verarbeitungselementen 43 von VP 105 dient.
Auf diese Weise ermöglicht die Verwendung der vorstehend beschriebenen Rückkopplungsschleife, d.h. der holonischen Schleife, daß die Verarbeitungs-Regeln, d.h. die benachbarte wechselseitige Überlagerung in VP 105 als die Verteilung der Intensität der benachbarten wechselseitigen Überlagerung bestimmt wird, die zum Erzeugen eines Vektor-"Bildes" erforderlich ist, das eine hohe Korrelation mit einem zurückgeladenen begrifflich gefaßten Speicher aufweist.

ERGEBNIS EINER UNTERSUCHUNG DER BEWEGUNGSMUSTER-ERKENNUNG

Fig. 21A, 21B und 22 zeigen das Ergebnis einer Simulation des in dem Vorverarbeitungsabschnitt 2 ausgeführten Bewegungsmuster-Erkennungsverfahrens. Fig. 21A zeigt das Ergebnis einer Simulation eines Falls, bei dem ein normales Muster, das eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn ACW erzeugt, eingegeben wird, während Fig. 21B das Ergebnis einer Simulation eines Falls zeigt, bei dem Bildsignaldaten einschließlich eines Defekts bzw. Fehlers (ein mit 205 bezeichneter Teil) eingegeben wird. Fig. 22 zeigt eine Veränderung des Signals jedes Blocks mit der Zeit bei dem Fehlen des in Fig. 21A dargestellten Eingangssignals
In Fig. 22 zeigt ein Teil (c) den erhaltenen Kurvenverlauf, wenn die durch die entsprechenden Verarbeitungselemente von VP 105 erzeugten Impulse im Verhältnis zu den Positionskoordinaten in dem Raum von VP 105 gewichtet und miteinander addiert werden. Es ist ersichtlich, daß die Frequenz der Hüllkurve des Signals von Teil (c) dieselbe wie die des Oszillators des Bezugs-Zufuhrblocks RP 101 ist.
Ein Teil (d) von Fig. 218 zeigt den Kurvenverlauf jedes Verarbeitungselements 44 des Speicherblocks 106, während ein Teil (e) von Fig. 218 eine Veränderung eines Unterdrückungs- Koeffizienten zwischen den Verarbeitungselementen 44 und der Zeit zeigt. Bei dem Beispiel von Fig. 21B wird die Bewegung ACW verglichen mit den begrifflich gefaßten Speichern bei den anderen Verarbeitungselementen 44 im Ansprechen auf das Eingangssignal von Teil (c) stark zurückgeladen, und der Unterdrückungs-Koeffizient von ACW ist klein.
Ein Teil (f) von Fig. 218 zeigt das Ergebnis einer Addition der Kurvenverläufe von sämtlichen Verarbeitungselementen 44 (die Ausgangssignale der in Fig. 18 dargestellten entsprechenden Addierer 81). Wie aus Teil (f) ersichtlich bildet jedes der Signale (c) und (f), die Informationen darstellen, die die holonische Schleife bilden, ein Muster mit einer besonderen Phase auf der Grundlage der Schwingung des Bezugs- Zufuhrblocks RP 101. Der Phasenunterschied zwischen der Schwingung des Bezugs-Zufuhrblocks RP 101 und sowohl der Signale (c) als auch (f) ist ein Phasenunterschied, der das Konzept einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn darstellt.
Das vorstehend beschriebene Ergebnis der Untersuchung verdeutlicht, daß der Vorverarbeitungsabschnitt 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht nur das ideale Bewegungsmuster, das als eingegebenes Vektorbild in Fig. 22A dargestellt ist, sondern auch jedes von einem Muster (i), das Rauschen enthält, einem Muster (ii), das einem teilweisen Defekt bzw. Fehler aufweist, einem Muster (iii), dessen absolute Position abweicht, und einem Muster (iv) erkennen kann, dessen Größe von der ursprünglichen Größe abweicht.

ANWENDUNG AUF DIE BILDVERARBEITUNG

Die Erkennung eines Bewegungsmusters bei dem Vorverarbeitungsabschnitt 2 ermöglicht, daß der Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 Bildsignaldaten mit einem besonderen Zusammenhang zu der betroffenen Bewegung entnimmt.
Diese Entnahme wird auf die folgende Weise ermöglicht. Wenn das in VP 105 erzeugte Vektor-"Bild" zu dem Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 durch den Übertragungsblock 107 übertragen werden soll, wird eine binäre Kodierung der Phase des Ausgangsimpulses jedes Verarbeitungselements 43 jeder Hyperspalte ausgeführt, d.h. die Position des Ausgangsimpulses jedes Verarbeitungselementes 43 auf der Zeitachse bezüglich des zeitlichen Augenblicks, bei dem die Schwingung des Bezugs-Zufuhrblocks 101 ihre maximale Amplitude erreicht. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann, da ein Impuls acht unterschiedliche Positionen annimmt, die Position des Ausgangsimpulses jedes Verarbeitungselements 43 als drei Bit breites Signal für jedes Bildelement zu dem Haupt- Informationsverarbeitungsabschnitt 3 übertragen werden.
Wenn das Ergebnis der durch den Speicherblock 106 ausgeführten Verarbeitung zu dem Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 übertragen werden soll, überträgt der Übertragungsblock 108 die Ausgangsschwingung der Verarbeitungselemente 44 zu dem Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 über einen Vergleicher oder dergleichen. In diesem Fall kann eine Schwingung, die einen bestimmten Schwellwert erreicht, in ein Impulssignal umgewandelt werden, und die Position des Impulses kann binär kodiert werden. Dementsprechend kann gemäß Fig. 24 der Haupt-Informationsverarbeitungsabschnitt 3 aus dem Vorverarbeitungsabschnitt 2 über den Eingabeblock 300 gekennzeichnete Daten (beispielsweise die Daten des gepunkteten "Hundes" gemäß Fig. 1) eingeben, damit sie in dem Speicherblock 101 gespeichert werden. Außerdem werden die in dem Speicherblock 301 gespeicherten gekennzeichneten Daten ausgelesen, um durch die Verarbeitungsvorrichtung 302 verarbeitet zu werden. Die verarbeiteten Daten können in dem Speicherblock 301 gespeichert oder zu dem Ausgabeblock 303 sichtbar ausgegeben werden.
Auf diese Weise werden nur einmal Bildsignaldaten oder Vektordaten bei einem auf ein erkanntes Bewegungsmuster bezogenen Abschnitt verarbeitet und entnommen, wodurch eine Komprimierung oder Integration der entnommenen Informationen zu nützlichen Informationen, eine Erzeugung einer Bewegungsbild- Verarbeitungsvorrichtung mit hoher Geschwindigkeit und eine Verarbeitung und Messung von Bewegungsbildern ermöglicht werden.

ABÄNDERUNGEN

Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Weise abgeändert werden, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise zieht das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel die Erkennung von vier Arten von Bewegungsmustern in Betracht, aber eine Erkennung einer linearen Bewegung kann zu den vier Arten von Bewegungsbildern hinzugefügt werden.
Die Größe des Würfels von VP 105 ist nicht auf 4 x 4 x 4 beschränkt und kann in Abhängigkeit davon verändert werden, in welchem Ausmaß die Bewegung eines Objektes erkannt werden soll.
Falls der Wert der Phasenverschiebung Ψk zu einer kontinuierlichen bzw. ununterbrochenen Größe gemacht wird, ist es auch möglich, eine Vielzahl von begrifflich gefaßten Bewegungsmustern darzustellen.
Falls die Anzahl von zurückzuladenden Bewegungsmustern eins ist, kann der Speicherabschnitt 6 ein einzelnes Verarbeitungselement 44 verwenden, und in diesem Fall ist es nicht erforderlich, den Wert der Phasenverschiebung Ψk einzustellen.
Es ist selbstverständlich, daß die vorstehende Offenbarung des bevorzugten Ausführungsbeispiels nur zum Zweck der Veranschaulichung dient, und daß die vorliegende Erfindung sämtliche Abänderungen, Alternativen und Veränderungen enthält, die innerhalb des Bereichs der in den angefügten Ansprüchen definierten Erfindung enthalten sein können.

Claims

1. Bewegungsmuster-Erkennungsvorrichtung zum Erkennen der Bewegung eines durch physikalische Bilddaten dargestellten Objekts mit:

einer Eingabevorrichtung (1) zum Eingeben von physikalischen Bilddaten des Objekts,

einer an die Eingabevorrichtung (1) angeschlossenen Berechnungsvorrichtung (104) zum Berechnen eines Vektors, der eine Veränderung der physikalischen Bilddaten aus den eingegebenen physikalischen Buddaten angibt,

einer an die Berechnungsvorrichtung angeschlossenen Bestimmungsvorrichtung (105) zum Bestimmen von Zuständen von bildenden ersten Oszillatoren (43), die der Bewegung des Objekts entsprechen, aus dem aus der Berechnungsvorrichtung (104) eingegebenen Vektor auf der Grundlage von erzeugten Standardzuständen der ersten Oszillatoren,

einer Speichervorrichtung (106) zum wiederladbaren Speichern im Voraus von verschiedenen Arten von Bewegungsmustern als Zustände von bildenden zweiten Oszillatoren (44),

einer an die Bestimmungsvorrichtung (105) und an die Speichervorrichtung (106) angeschlossenen Zurückladvorrichtung (102; 47; 48) zum Zurückladen eines Bewegungsmusters nahe der Bewegung des Objekts auf der Grundlage einer Wechselwirkung zwischen den ersten und zweiten Oszillatoren (43, 44) und

einer an die Zurückladvorrichtung (47, 48) und an die Bestimmungsvorrichtung (105) angeschlossenen Veränderungsvorrichtung (103) zum Verändern der Standardzustände auf der Grundlage des durch die Zurückladvorrichtung (102; 47) zu rückgeladenen Bewegungsmusters und

einer Speichervorrichtung (101) zum Steuern der Bestimmungsvorrichtung (105) zum Bestimmen der Zustände der ersten Oszillatoren (43), die der Bewegung des Objekts entsprechen, aus dem Vektor auf der Grundlage der durch die Veränderungsvorrichtung (103) veränderten Standardzustände und zum Steuern der Zurückladvorrichtung (102, 47) zum Zurückladen eines Bewegungsmusters, nachdem die Bestimmungsvorrichtung (105) die Zustände der ersten Oszillatoren (43) auf der Grundlage der veränderten Standardzustände bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Berechnungsvorrichtung (104) eine Vorrichtung (62 bis 64) zum Analysieren des Vektors in verschiedene Arten von Bewegungsmustern entsprechend der Richtung der Veränderung der physikalischen Bilddaten in Einheiten von Bildelementen (71) aufweist, wobei die Bestimmungsvorrichtung (105) durch eine Vielzahl von ersten Oszillatoren (43) gebildet ist, von denen jeder eine nichtlineare Oszillatorschaltung (11 bis 23) aufweist und jede entsprechende unterschiedliche Art eines Bewegungsmusters und seine Gewichtung durch eine entsprechende Phase und Amplitude einer Schwingung der nichtlinearen Oszillatorschaltung abhängen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei jeder erste Oszillator (43) durch eine Van-der-Pole-Oszillatorschaltung (11 bis 23) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Vielzahl der ersten Oszillatoren (43) in der Form eines Würfels angeordnet ist, wobei die Berechungsvorrichtung (104) den Vektor zu ausgewählten ersten Oszillatoren (43) derart ausgibt, daß verschiedene Arten von Bewegungsmustern für jedes entsprechende Bildelement (71) eines Bildes des Objekts in einer entsprechenden Spalte (61) des Würfels gespeichert sind, und derart, daß entsprechende Arten von Bewegungsmustern für alle Bildelemente (71) in einer entsprechenden Ebene des Würfels angeordnet sind, die schräg zu den Spalten ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede der ersten Oszillatoren (43) eine Schwingungs-Steuerschaltung (13, 15, 50a bis 50h) zum Aufnehmen eines Eingangssignals aus der nichtlinearen Oszillatorschaltung (11 bis 23) eines anderen ersten Oszillators (43) und dann zum Erzeugen eines Signals zum Steuern der Schwingung seiner eigenen nichtlinearen Oszillatorschaltung (11 bis 23) aus diesem Eingangssignal aufweist,

wobei die ersten Oszillatoren (43a bis 43h) in jeder Spalte (61) an jede andere gekoppelt sind, so daß einer (43a; 43b; ...; 43h) der ersten Oszillatoren (43a bis 43h), der eine Bewegung in eine Richtung darstellende Informationen speichert, und ein anderer (43f; 43g; ...; 43e), der eine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung darstellende Informationen speichert, eine Wechselwirkung aufeinander ausüben, damit die Schwingungen ihrer entsprechenden Oszillatorschaltungen (11 bis 23) unterdrückt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei jeder der ersten Oszillatoren (43) eine Schwingungs-Steuerschaltung (13, 15, 93a bis 95b, 74) zum Aufnehmen eines Eingangssignals aus der nichtlinearen Oszillatorschaltung eines anderen ersten Oszillators (43) und dann zum Erzeugen eines Signals zum Steuern der Schwingung seiner eigenen nichtlinearen Oszillatorschaltung (11 bis 23) aus diesem Eingangssignal aufweist, wobei die Oszillatorschaltung jedes ersten Oszillators (43) zu einer Ebene in dem Würfel gehört und die Schwingungs-Steuerschaltung (93a bis 95b) der ersten Oszillatoren (43) zu einer unterschiedlichen Ebene in dem Würfel gehört, die miteinander gekoppelt sind, so daß eine Veränderung der Schwingung zwischen benachbarten Ebenen geglättet werden kann, wobei die Veränderungsvorrichtung (103) die effektive Steuergewichtung jeder der Schwingungs-Steuerschaltungen (93a bis 95b) verändert.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Speichervorrichtung (106) eine Vielzahl von nichtlinearen Oszillatorschaltungen (44) aufweist, die jeweils Informationen speichern, die eine unterschiedliche Art eines Bewegungsmusters darstellt, das jeweils durch eine unterschiedliche Schwingungsphase dargestellt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wenn er sich auf Anspruch 5 rückbezieht, wobei die Zurückladvorrichtung (102; 47; 48) eine ausgewählte aus den unterschiedlichen Arten eines Bewegungsmusters durch ein Bestimmen zurücklädt, ob ein Eintrag zwischen der nichtlinearen Oszillatorschaltung (44) in der Speichervorrichtung (106) durch ein Signal verursacht wird, das die Ausgangssignale der ersten Oszillatoren (43) räumlich integriert.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer ersten Übertragungsvorrichtung (107) zum Entnehmen von Signalinformationen aus der Bestimmungsvorrichtung (105), einer zweiten Übertragungsvorrichtung (108, 109) zum selektiven Entnehmen eines Bewegungsmusters aus der Speichervorrichtung (106) und

einer Bildverarbeitungsvorrichtung (3) zur Bildverarbeitung unter Verwendung der entnommenen Signalinformationen und des entnommenen Bewegungsmusters.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem Anspruch, der sich direkt oder indirekt auf ihn rückbezieht, wobei die Schwingungs-Steuerschaltung (13, 15, 50a bis 50h) eine Verstärkungsvorrichtung (50a, ..., 50h) aufweist, die an die nichtlinearen Oszillatorschaltungen (11 bis 23) der ersten Oszillatoren (43) angeschlossen ist.