小记者科普——蛙眼与电子模型

时间:2018-06-10 秀屿新闻网 阅读:

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蛙眼是十分敏锐的,对运动物体简直是“明察秋毫”。然而,对静止不动的东西它却“视而不见”,似乎变得“眼大无神”了。但这并不是它的缺陷,而正是蛙眼视觉机能的独到之处,是它适应其特定生活环境所形成的一套特殊本领。正是靠了这双眼睛,青蛙才能准确地捕食和逃避敌害,得以在地球上生存了 200 万年。

科学工作者们经过深入地研究,发现蛙眼具有四类感觉细胞,即四种“检测器”,它们分别负责辨认、抽取视网膜图像的不同特征。这样,就把一个复杂的图像分解成了几种易于辨认的特征,同时传送到大脑的视中枢——视顶盖。在视顶盖,视神经细胞按自上而下的顺序也分成 4 层:上层的“反差变化检测器”神经元,抽取图像的暗前缘和后缘;其次是“运动凸边检测器”,检测朝视野中心运动的暗凸边;再下是抽取静止和运动图像边缘的“边缘检测器”;最下层的“变暗检测器”抽取运动图像暗前缘。每一层都产生图像的一种特征,这四层里的特征叠加在一起,经过综合,青蛙便看到了原来的完整图像。

根据蛙眼的视觉原理,借助于电子技术,人们制成了多种“蛙眼电子模型”。其中,最简单的是“昆虫检测器”模型。

蛙眼电子模型还可以像真蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体。这种图像识别能力是雷达系统所需要的。雷达工作时,往往受到各种干扰,使显示屏上的影象看不清楚。依据蛙眼分别抽取图像特征的工作原理而改进的雷达系统,能够在显示屏上清晰地从强背景噪声中区分出目标来,因而提高了雷达的抗干扰能力。这种雷达系统也能快速而准确地识别出具有特定形状的飞机、舰船、导弹等,特别是能够根据导弹的飞行特性,将真假导弹区分开来,从而不被作为诱饵的假导弹所迷惑。它还可以有效地把预定要搜索的目标与其他物体分开,特别是把目标与背景分开。

模仿蛙眼的工作原理,人们还制成了另一种“电子蛙眼图像识别机”,它可以成为机场飞行调度员的出色助手。这种装置可以监视飞机的起飞与降落、班机是否按时到达。若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报,防止相撞。现在,国外已投入使用的一种人造卫星“自反差跟踪系统”,就是模仿蛙眼的工作原理制造出来的。

责任编辑 林剑升