Методи теорії інформації застосовані до дослідження основних закономірностей передачі і сприйняття зображень в зоровій системі. Побудовані моделі основних операцій в зоровій системі і розглянуті з загальних теоретико-інформаційних позицій численні факти фізіологічної оптики і психології зору.
Розділ розрахований на наукових працівників у галузі фізіології і психології зору, а також на студентів відповідних спеціальностей. Він може бути корисний і більш широкому колу фахівців, які цікавляться проблемами біологічної кібернетики. Відомості щодо особливостей передачі інформації по зоровому каналу і пропускної здатності зорового аналізатора можуть представити інтерес для фахівців в області оптики і телебачення.
При всьому розмаїтті і неподібності оптичних і фотографічних, электроннооптических і телевізійних систем, з одного боку, і зорових систем живих організмів - з іншого, загальним для них є те, що вони передають або зберігають інформацію і що джерелом цієї інформації служать зображення. Представляється природним поширити методи теорії інформації, широко застосовуються для дослідження технічних систем передачі і зберігання зображень, на біологічні анализаторные системи, зокрема зорову.
Наскільки відомо, в монографіях і навчальних курсах все ще не було спроб дати систематичний аналіз зорового процесу на основі теорії інформації. Більш того, сама постановка питання про дослідження загальних закономірностей передачі зображень в технічних і біологічних системах донедавна могла здатися механистичной.
Між тим тепер у зв'язку з відомими успіхами кібернетики стає все більш ясним, що єдиний теоретико-інформаційний підхід до біологічних і технічних систем передачі зображень може призвести до нового та більш глибокому розумінню функціональної організації зорового аналізатора і сприяти моделювання зорового процесу. Такий загальний підхід до вивчення закономірностей передачі «зорових повідомлень» має очевидне практичне значення. У багатьох випадках зоровий аналізатор служить безпосереднім продовженням технічної системи зв'язку. Дослідження передачі інформації по зоровому каналу зв'язку, вивчення його пропускної спроможності дуже важливо для оцінки можливостей спостерігача, що працює з оптичною або телевізійною системою, для розробки нових систем телевізійного зв'язку, більш ефективно узгоджених з одержувачем інформації - зоровим аналізатором. Вивчення процесів, що відбуваються при впізнанні зорових образів, буде корисно для знаходження нових принципів побудови телевізійних автоматів - пристроїв, отримають інформацію з зображень та здійснювати цілеспрямовані дії у відповідності з отриманою інформацією.
У пропонованій роботі зроблена спроба викласти на основі теорії інформації деякі загальні закономірності передачі зображень в зоровому аналізаторі. До недавнього часу, поки не була введена кількісна міра інформації і не були встановлені закономірності передачі інформації, такий напрямок дослідження взагалі не мало сенсу. Внаслідок цього не могла бути розкрита сутність операцій, які виробляє зорова система для витягання інформації з зображень об'єктів зовнішнього світу.
На жаль, експериментальні дослідження за новими напрямами, які підказуються теорією інформації, розпочаті лише недавно, а відомості, якими зараз володіє фізіологія зорового аналізатора, ще надто мізерні, щоб сподіватися побудувати хоча б в якій-небудь частині закінчену інформаційну теорію зору. З-за цього довелося відмовитися від спроби теоретико-інформаційного підходу до таких найважливіших розділів фізіології зору, як колірне і стереоскопічний зір. З тієї ж причини ми обмежилися лише тим, що безпосередньо відноситься до проблеми передачі інформації по зоровому каналу зв'язку, і по можливості прагнули уникати обговорення таких загальних проблем біологічної кібернетики, як навчання і пам'ять.
Ми знаходимося в нерівному положенні, коли намагаємося з загальної точки зору розглянути і технічні, і біологічні системи передачі зображень. Завжди можна дати досить повний опис технічної системи, створеної людиною, і завжди відомі її «алфавіт», код, який використаний для передачі повідомлення, метод модуляції, смуга частот, характеристики сигналу та шуму і т. д. Але ці технічні системи знаходяться як би ще на нижчій ступіні еволюційного розвитку і не можуть бути задовільними моделями при дослідженні процесів у біологічних аналізаторних систем. Навпаки, те небагато, що ми знаємо про цих останніх, вказує на їх виняткову ефективність з точки зору теорії інформації. Це, можливо, в першу чергу пов'язано з величезним обсягом пам'яті біологічних аналізаторів. Однак ще дуже мало відомо про основні операції, що відбуваються в зоровій системі, і про їх механізми, які забезпечують настільки ефективну передачу інформації із зовнішнього середовища.
При спробі побудувати теоретико-інформаційну картину роботи зорової системи доводиться багато в чому обмежуватися гіпотезами. Дуже ймовірно, що деякі з цих гіпотез, підказані технічними аналогіями, наївні і незабаром будуть спростовані новими експериментальними фактами. Однак зараз вже не повинна викликати сумнівів користь залучення теорії інформації як для пояснення відомих даних фізіології зору, так і для пошуку нових напрямків експериментальних досліджень.
Зміст
Глава перша. Квантування зображень в зоровій системі
1. Зорові пороги
2. Рецептивные поля сітківки
3. Тимчасове накопичення
4. Статистичний характер зорових порогів
Глава друга. Інформація, що міститься в зображеннях
1. Модель зображення
2. Інформаційна ємність
3. Кількість інформації
4. Статистика зображень
Глава третя. Статистичне кодування зображень
1. Принципи статистичного кодування
2. Декорреляция передбаченням у зоровій системі
3. Кодування зображень
Глава четверта. Пропускна здатність зорової системи
1. Пропускна здатність каналу з шумами
2. Параметри зорового каналу і їх перетворення
3. Пропускна здатність зорового аналізатора
Література
