DE19707046A1 - Lernfähiger "Active Vision" Implant Encoder - Google Patents

Lernfähiger "Active Vision" Implant Encoder

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DE19707046A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Informationsverarbeitungssystem als lernfähiger, sensomotorischer "Active Vision" Implant Encoder zur bi-direktionalen Kopplung mit implantierten Mikrokontakten zur Stimulation von Nerven- oder Gliagewebe oder an der Retina, oder dem visuellen Cortex.
Stand der Technik
Es sind mehrere Versuche bekannt, Sehprothesen für verschiedene Gruppen von Blinden durch Implantation von Mikrokontakten an der Ausgangsschicht der Retina (RET) oder innerhalb des visuellen Cortex (VCO) zu entwickeln und durch Kopplung dieser Implantate mit externen Signalgebern (Encoder) nützliche visuelle Wahrnehmungen auszulösen. Encoder für implantierbare Seh-Prothesen werden zum Beispiel in US 5498 521, US 5351 314 oder WO 95/06288 beschrieben, implantierbare Mikrokontakte für Retina, visuellen Cortex bzw. auditorische Systeme sind in US 5597 381, US 5569 307, US 5549 658, US 5545 219, US 5496 369, US 5411 540, US 5215 088, US 5109 844 und US 4628 933 beschrieben. Mit neuronalen Netzen und visuellen Systemen befassen sich die US 5227 886, EP 0435 559, US 3766 311 sowie mit der Ansteuerung von Mikrokontakten US 5571 148, US 5512 906, US 5501 703, US 5441 532, US 5411 540.
Die Zielgruppen von RET-Projekten leiden unter retinalen Degenerationserkrankungen (z. B. Retinitis pigmentosa; Makula Degeneration), wobei die Schicht der Photorezpetoren degeneriert ist, jedoch zumindest ein Teil der retinalen Ganglienzellen und des dort beginnenden Sehnervs sowie das zentrale Sehsystem noch funktionstüchtig sind. Wie die vorgenannten Druckschriften zeigen, wird an der Entwicklung verschiedener Arten von implantierbaren Mikrokontaktstrukturen (Stimulator), die sich innerhalb des Augapfels an die Ganglienzellschicht der Retina anschmiegen und an der Entwicklung von drahtlosen Signal- und Energieübertragungs­ systemen zur Verbindung zwischen dem externen Encoder und dem implantierten Stimulator, oder allgemein dem Interface gearbeitet.
Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, zusätzlich einen lernfähigen Encoder bzw. Retina Encoder zur Umsetzung von Bildmustern in Stimulationssignale durch adaptive, spatiotemporale Filter mit rezeptiven Feldeigenschaften der Primatenretina (RF-Filter) und deren optimaler Einstellung durch neuronale Netze als lernfähige Funktionsapproximatoren weiterzuentwickeln.
Die Zielgruppen von VCO-Projekten haben typischerweise keine verwertbaren Sehnervfunktionen mehr und erfordern daher eine Implantation von z. B. Kamm-ähnlichen Mikrokontaktstrukturen in Regionen des visuellen Cortex, also der Sehrinde, die direkt dem Schädeldach zugewandt sind.
Es sind auch mehrere Arten von Hörprothesen (z. B. Cochlear Implant) mit implantierten Mikrokontakten bekannt geworden, die Tauben eine teilweise Wiedergewinnung von Hörwahrnehmungen ermöglichen.
Es sind mehrere Systeme als Vorläufer von Spinal Implants bekannt, die z. B. bei Querschnittsgelähmten über implantierte, oder durch die Haut wirkende Stimulationskontakte die Steuerung von Funktionen des Harntraktes sowie die Steuerung von Gehbewegungen oder Greifbewegungen bewirkt (s. Eckmiller et al., Neurotechnologie Report, 1994 und 1995).
Es gibt vereinzelt Ansätze zur Entwicklung von implantierten, bedarfs-gesteuerten Wirkstoff-Applikatoren, z. B. für Insulin, jedoch existieren bisher keine erfolgreich eingesetzten Cranial Implants.
Es gibt diverse Nachtsichtgeräte und Infrarot-Sichtgeräte, die zum Teil auch am Kopf befestigt sind.
Es sind ferngesteuerte Sichtgeräte bekannt, die zum Teil auch die Blickrichtung in Kopplung mit Kopf- oder Augenbewegungen des Benutzers ändern.
Es sind portable Cameras bekannt, die zum Teil auch geringfügige Bewegungen zur Verbesserung der Bildqualität kompensieren.
Nachteile des Standes der Technik
Die gegenwärtig konzipierten Implantat-Systeme vernachlässigen die Informationsverarbeitung der dynamischen Bildmusterdaten innerhalb des Sehsystems (z. B. Retina), jeweils vom optischen Eingang bis zu der durch implantierte Mikrokontakte kontaktierten neuronalen Schicht (z. B. Ganglienzellschicht der Retina, oder Neuronenschicht im visuellen Cortex). Statt dessen werden einfache Bildmuster (z. B. Linie) direkt als Stimulationssignale an die örtlich verteilten Mikrokontakte ohne individuell angepaßte Informationsverarbeitung als "Ersatz" für den hier technisch zu überbrückenden Teil des Sehsystems (z. B. Retina) weitergeleitet. Dem so rudimentär und nicht angepaßt erregten Sehsystem fällt dabei die kaum lösbare Aufgabe zu, aus den örtlich und zeitlich nicht korrekt vorverarbeiteten bzw. kodierten Signalverläufen Sehwahrnehmungen zu generieren, die dem Bildmuster hinreichend ähnlich sind. Ferner wird die physiologische Verstellbarkeit der Sehempfindlichkeit (Leuchtdichte-Adaptation) über etwa 10 Dekaden und die damit verbundene funktionelle Änderung der rezeptiven Feldeigenschaften in technischen Photosensorsystemen weitgehend ignoriert.
Ferner ist es von Nachteil, daß gegenwärtig entwickelte Implantatsysteme nicht die technischen Möglichkeiten zum Einsatz der Sehprothese zur Warnung vor Gefahren und Meldung technisch erkannter Muster an den Implantat-Träger nutzen. Entsprechendes gilt für gegenwärtig entwickelte Implantat- Systeme für das Hörsystem.
Das Sehsystem "erwartet" aufgrund seiner während der Ontogenese festgelegten und durch langjährige Sehwahrnehmungserfahrungen vor Beginn der Blindheit stabilisierten Struktur und Funktion z. B. von jeder retinalen Ganglienzelle über den Sehnerv eine bestimmte Art der Informationsverarbeitung der Bildmusterdaten. Diese durch die zugehörigen rezeptiven Feldeigenschaften (RF) des Neurons neurophysiologisch umschriebene und für jedes Neuron sehr unterschiedliche Erwartung wird nicht erfüllt, sofern z. B. die Funktion der elektronisch mit starrer Vorverarbeitung simulierten Retina nicht für jeden einzelnen, durch Implantation hergestellten, Stimulationskontakt individuell angepaßt werden kann. Entsprechendes gilt für das Hörsystem.
Das für den normalen Sehvorgang erforderliche Zusammenwirken des von der Retina gespeisten, zentralen visuellen Systems mit einem Augenbewegungssystem und einem Akkommodationssystem als sensomotorisches "Active Vision" System für Mustererkennung, Objektverfolgung, Positionserfassung von Objekten, usw. wird in bisherigen Ansätzen ignoriert. Das Sehsystem benötigt jedoch Augenbewegungen für alle Sehleistungen und erbringt nicht nur Erkennungsleistungen (was?), sondern vor allem auch Positionserfassungsleistungen (wo?) zur Orientierung im Raum, die für Blinde im Bemühen um die teilweise Wiedergewinnung des Sehvermögens oberste Priorität haben. Die Auslösung von visuell induzierten Augenbewegungen ist jedoch bei der durch Implantat-Systeme realistischen Stimulation von nur einem kleinen Bruchteil der retinalen Ganglienzellen, oder der Neuronen im visuellen Cortex nicht zu erwarten. Daher kann das Sehsystem mit den bisher in Entwicklung befindlichen Implantaten die auf dem normalen Zusammenwirken mit Augenbewegungen basierenden Sehwahrnehmungen wenn überhaupt, nur sehr schlecht leisten.
Bei verschiedenen Blinden treten spontan unerwünschte, nicht visuell induzierte Augenbewegungen mit langsamen und schnellen Phasen auf, die den optimalen Einsatz, also auch die Akzeptanz dieser Art von Sehprothesen erheblich behindern können. Wird z. B. der Encoder mit Photosensor-Array am Augapfel befestigt, so wird der gewünschte Fixationsort laufend durch die unerwünschten Augenbewegungen verstellt. Wird andererseits der Encoder z. B. in ein Brillengestell integriert, so kann das Sehsystem die Bildmuster mit den nicht darauf abgestimmten Augenbewegungen als mißverständliche Sehwahrnehmungen z. B. mit Scheinbewegungen auswerten, wie dies z. B. bei Schwindel­ wahrnehmungen der Fall ist.
Ohne die Möglichkeit von visuell induzierten, realen Augenbewegungen oder von Akkomodationsänderungen und andererseits zusätzlich im Konflikt mit unerwünschten spontanen Augenbewegungen, ist die visuelle Orientierung im Raum, die Positionserfassung diverser Objekte relativ zur Lage des eigenen Körpers, z. B. für das angegestrebte Ergreifen eines Türgriffes mit bisher in Entwicklung befindlichen Sehprothesen, die zur Änderung der Blickrichtung auf 6). Die zu implantierenden Strukturen haben eine sehr begrenzte Zahl von Mikrokontakten. Die Zahl der effektiv verwendbaren Mikrokontakte ist noch kleiner, da die Kontakte durch die Implantation nur zum Teil hinreichend günstig relativ zu einer Nervenzelle oder Faser positioniert werden können, daß durch Verwendung einzelner Kontakte, oder Kontaktpaare Nerven- Aktionspotentiale mit vertretbar geringen Stimulationsamplituden ausgelöst werden können. Bei den bisherigen Entwicklungen gibt es kaum Möglichkeiten, die Zahl der dauerhaft und selektiv kontaktierten Neuronen über die bei Implantation zufällig geschaffene Zahl hinaus zu erhöhen. Dies ist ein Grund für die nur geringe zu erwartende visuelle Wahrnehmungsqualität. Entsprechendes gilt für Implantat- Systeme des Hörsystems.
Die für eine Implantation gegenwärtig entwickelten Mikrokontaktstrukturen sowie Signal- und Energieübertragungssysteme für Sehprothesen funktionieren uni­ direktional vom externen Encoder zum implantierten Stimulator und bieten daher keine Möglichkeit zur laufenden Überwachung der neuronalen Impulsaktivität der stimulierten Neuronen. Dadurch kann die Stimulationspuls-Sequenz nicht an die Spontanaktivität der Neuronen angepaßt werden. Ferner kann die Auslösung von neurobiologischen Impulsen durch Stimulationspulse nicht direkt überwacht werden. Außerdem fehlt eine sichere Impuls-Überwachungsmöglichkeit für eine mögliche zeitliche Abstimmung und Synchronisation der Impulsfolgen mehrerer Neuronen. Entsprechendes gilt für Implantat-Systeme des Hörsystems.
Die gegenwärtig verfügbaren oder in Entwicklung befindlichen Vorläufer von Spinal Implants haben diverse Einschränkungen, z. B. keine Lernfähigkeit, keine funktionelle Mikrokontaktzahl- Erhöhung und keine bi-direktionale, wahrnehmungs-basierte Steuerung durch den Implantat-Träger.
Cranial Implants, die z. B. zur Ereignis-getriggerten lokalen Wirkstoff-Applikation zur Unterdrückung beginnender Epilepsie- Anfälle dringend benötigt werden, sind nicht verfügbar.
Gegenwärtig verfügbare Nachtsicht- oder Infrarot-Sichtgeräte haben diverse Einschränkungen insbesondere bezüglich bi-direk­ tionaler Kommunikation mit dem Benutzer, örtlich verteilter und schneller Leuchtdichte-Adaptation, Lernfähigkeit, Meldung detektierter Objektpositionen relativ zum Körper des Benutzers an ein geeignetes Sinnesorgan, Kompensation von Kopfbewegungen und Erzeugung simulierter Blickbewegungen sowie prädiktiver Objektfolgebewegungen.
Gegenwärtig verfügbare ferngesteuerte Sichtgeräte haben diverse Einschränkungen insbesondere bezüglich bi-direk­ tionaler Kommunikation mit dem Benutzer, Meldung detektierter Objektpositionen relativ zum Körper des Benutzers an ein geeignetes Sinnesorgan, örtlich verteilter und schneller Leuchtdichte-Adaptation, Lernfähigkeit, Kopplung der Blickbewegung an Kopf- und Augenbewegungen des Benutzers unter Berücksichtigung der verschiedenen Koordinatensysteme und Erzeugung simulierter Blickbewegungen sowie prädiktiver Objektfolgebewegungen.
Gegenwärtig verfügbare portable Cameras oder Bildregistriergeräte haben diverse Einschränkungen einerseits bezüglich autonomer Funktionen z. B. für Objektsuche oder Verfolgung andererseits bezüglich bi-direktionaler Kommuni­ kation mit dem Benutzer, Meldung detektierter Objektpositionen relativ zum Körper des Benutzers an ein geeignetes Sinnesorgan, örtlich verteilter und schneller Leuchtdichte- Adaptation, autonomen Zoom- oder Akkommodationsfunktionen, Lernfähigkeit und Erzeugung simulierter Blickbewegungen sowie prädiktiver Objektfolgebewegungen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen und einen lernfähigen, sensomotorischen "Active Vision" Implant Encoder zu schaffen, der in bi-direktionaler Kopplung mit implantierten Mikrokontakten an der Retina, oder dem visuellen Cortex nach einer - mithilfe neuronaler Netze im Dialog mit dem Implantat-Träger durchgeführten - Funktionsabstimmung auf den individuellen Bedarf, durch technische Bildmusterverschiebungen, simulierte Augen­ bewegungen, Zoom und Akkommodationsvariation diverse visuelle Erkennungs-, Verfolgungs- und Positionserfassungsaufgaben sowie die Meldung von Gefahren und technisch erkannten Mustern leistet, die Zahl der selektiv erreichbaren Stimulationsorte funktionell erhöht sowie die neuronale Aktivität einzelner zu stimulierender Neuronen überwacht. Ferner soll der hier offenbarte Encoder Funktionen der Leuchtdichte-Adaptation und der Zusammenstellung eines visuellen Arbeitsbereiches aus Ausschnitten eines großen Funktionsbereiches leisten. Bei Einsatz für eine Hörprothese soll der lernfähige Encoder entsprechende Leistungen erbringen.
Erfindungsgemäß wird ein Encoder vorgeschlagen, der insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, daß diverse Funktionen durch neuronale Netze im Dialog mit dem Implantat- Träger optimiert, diverse "Active Vision" Funktionen ausgeführt, verschiedene Funktionsmoden angewählt sowie die Positionen erfaßter Objekte wahrgenommen werden können und daß vor Hindernissen gewarnt, die technische Erkennung von Mustern gemeldet sowie die Zahl der selektiv erreichbaren Stimulationsorte funktionell erhöht und die neuronale Aktivität einzelner Neuronen überwacht werden kann. Die implantierte Struktur kann unter Verwendung geeigneter sensorischer und aktorischer Komponenten sowie eines lernfähigen Kontrollsystems teilweise autonom sensomotorisch agieren. Wesentliche Teile und Verfahren des lernfähigen Informationsverarbeitungssystems werden ferner in unterschiedlichen Kombinationen eingesetzt insbesondere für: Spinal Implants in bi-direktionalem Kontakt mit dem Rückenmark oder peripheren Nervensystem, Cranial Implants in bi-direk­ tionalem Kontakt mit Strukturen des Zentralnervensystems innerhalb des Schädels, "Active Night Vision" Systemen als Nachtsichtgeräten mit beweglicher Blickachse, "Active Remote Vision" Systemen als körperferne Sichtgeräte mit beweglicher Blickachse und für "Portable Active Vision" Camera Systeme mit beweglicher Blickachse.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen entnehmbar.
Der lernfähige Encoder zeichnet sich gegenüber den in der Entwicklung befindlichen Sehprothesensystemen durch eine Reihe von wesentlichen Vorteilen aus. Erstmals wird hier ein Encoder offenbart, der bereits von normalsichtigen Personen, vortrainiert und anschließend vom Implantat-Träger dem Funktionsbedarf individuell angepaßt werden kann. Erstmals wird hier ein Encoder offenbart, der sowohl Augenbewegungsfunktionen, Zoom und Akkommmodationsänderungen leisten, als auch unerwünschte Augenbewegungen kompensieren kann. Ferner wird erstmals ein Encoder offenbart, der eine Erhöhung der Zahl der selektiv erreichbaren Stimulationsorte funktionell erhöht und sich auch später an neue Stimulationsbedingungen anpassen kann. Der hier offenbarte Encoder kann (aufgrund seiner Struktur und Funktion als Gruppe von lernfähigen spatiotemporalen Filtern) diverse "Active Vision" Funktionen sowohl bei Integration in ein Retina Implant, als auch bei Integration in ein Visual Cortex Implant leisten. Ferner wird erstmals ein Encoder offenbart, der bi-direk­ tional funktioniert, also neben der Stimulationsfunktion auch eine Überwachung und Auswertung der neuronalen Aktivität zu stimulierender Neuronen gestattet. Entsprechende wesentliche Vorteile ergeben sich bei Einsatz des lernfähigen Encoders gegenüber den bisher entwickelten Hörprothesensystemen.
Die Anpassungsfähigkeit der Abbildungsfunktionen der einzeln justierbaren, spatiotemporalen Filter des Encoders mit rezeptiven Feldeigenschaften (RF-Filter) im gesamten neurophysiologisch relevanten Funktionsraum wird im Verband mit neuronalen Netzen, oder anderen Parametereinstell- Verfahren beim Einsatz für Seh- oder Hörprothesen sichergestellt, siehe Kennzeichen des Anspruches 2.
V2) Die individuell im wahrnehmungs-basierten Dialog festzulegenden Abbildungsfunktionen der einzelnen RF-Filter werden den vom Sehsystem "erwarteten" rezeptiven Feldeigenschaften hinreichend ähnlich, passen sich also optimal der Funktion des aus Hintereinanderschaltung von Encoder und angekoppeltem zentralem Sehsystem bestehenden visuellen Systems an. Dieser Vorteil bedeutet einerseits, daß der durch RF-Filter bereitgestellte, spatiotemporale Funktionsraum den neurophysiologisch relevanten Funktionsraum einschließt und andererseits, daß die RF-Filter durch Parameterverstellung mithilfe eines neuronalen Netzes eine kontinuierliche "Bewegung" im Funktionsraum mit geeigneten Einstell-Verfahren gestatten. Entsprechendes gilt bei Einsatz des Encoders in Hörprothesen.
Gemäß dem Vorschlag der Erfindung nach Anspruch 3 wird die Anpassungsfähigkeit des Encoders bei normalsichtigen Personen durch psychophysische Untersuchungen unter Verwendung eines Modelles des an den Encoder gekoppelten Teil des Sehsystems sichergestellt. Die Merkmale des hierfür geeigneten Modells sowie der Meßaufbau werden angegeben. Die RF-Filter werden individuell im Dialog zwischen Encoder und normsichtiger Person auf typische Orte im physiologischen Funktionsraum vorab eingestellt Entsprechendes gilt für den Einsatz in einer Hörprothese.
Bereits im Einsatz mit normalsichtigen Personen wird die Anpassungsfähigkeit des Encoders auf der Basis von Sehwahrnehmungen sichergestellt und eine sinnvolle Vor- Einstellung der RF-Filter vorgenommen. Dieser Vorteil schließt ein, daß das offenbarte Dialog-Verfahren mit den zugehörigen Komponenten unter realistischen Bedingungen durch Simulation des Wahrnehmungsprozesses erprobt wird. Entsprechendes gilt bei Einsatz des Encoders in Hörprothesen.
Die den einzelnen Mikrokontakten zugeordneten RF-Filter werden individuell im Dialog zwischen Encoder und Implantat-Träger auf optimale visuelle Wahrnehmungsqualität abgestimmt. Hierfür geeignete Dialog-Verfahren werden angegeben. Entsprechendes gilt für den Einsatz in Hörprothesen, siehe Vorschlag der Erfindung gemäß Anspruch 4.
Im Unterschied zu einem Encoder mit starrer Vorverarbeitung, also ohne individuelle Verstellmöglichkeit, werden hier auf der Basis des einzig relevanten Kriteriums, nämlich der erzielten Sehwahrnehmung, die einzelnen RF-Filter als separate Encoder-Kanäle justiert. Dieser Vorteil schließt ein, daß spätere Funktionsänderungen der Sehprothese, z. B. infolge der Verlagerung von Mikrokontakten, oder von Änderungen des Funktionsanteiles des zentralen Sehsystems am gesamten Wahrnehmungsprozeß durch entsprechende Anpassungen der RF- Filterfunktion ausgeglichen werden können. Ein Vorteil der Abstimmung der RF-Filter Funktion im Dialog mit dem Implantat- Träger besteht in der Berücksichtigung von Funktionsaspekten, die nur der jeweilige Implantat-Träger und nur in impliziter Form, nämlich durch subjektive Bewertung seiner Sehwahrnehmung und deren Verwendung für die Encoder-Justierung, in den Optimierungsprozeß einbringen kann. Entsprechendes gilt für den Einsatz des Encoders in Hörprothesen.
Gemäß dem Vorschlag der Erfindung nach Anspruch 5 werden die asynchronen Impulsfolgen der einzelnen RF-Filter Ausgänge der zunächst funktionell getrennten Encoder-Kanäle als Stimulationssignale für selektiv Stimulationsorte im Dialog mit dem Implantat-Träger unter Berücksichtigung der registrierten neuronalen Impulse aufeinander abgestimmt. Entsprechendes gilt für den Einsatz in Hörprothesen.
Entsprechend neuesten Ergebnissen der Hirnforschung, daß die zeitliche Kopplung bzw. Synchronisation der neuronalen Impulse mehrerer Neuronen zur neurobiologischen Signalcodierung in sensorischen Systemen mitverwendet wird, bringt diese hier technisch (auch durch Auswertung der registrierten neuronalen Aktivität zu stimulierender Neuronen) realisierte, zeitliche Kopplung den Vorteil einer Verbesserung der visuellen Wahrnehmungsqualität. Entsprechendes gilt für Einsatz des Encoders in Hörprothesen.
Gemäß dem Vorschlag der Erfindung nach Anspruch 6 wird die Zahl der selektiv erreichbaren Stimulationsorte und deren Trennschärfe bzw. Übersprechdämpfung bei einer festen Zahl von implantierten Mikrokontakten wird funktionell erhöht.
Bei einer gegebenen relativ geringen Zahl implantierter und dauerhaft funktionstüchtiger Mikrokontakte, deren Position relativ zu den Neuronen nicht modifiziert werden kann, ist es von großem Vorteil, funktionell, also durch Erzeugung geeigneter Signale, die Zahl der selektiv erreichbaren Stimulationsorte bzw. Neuronen und damit gleichzeitig die Zahl der separat verfügbaren Encoder-Kanäle bei einer hinreichenden Reserve an RF-Filtern zu erhöhen. Dieser Vorteil bewirkt eine Verbesserung der visuellen Wahrnehmungsqualität.
Entsprechendes gilt für Einsatz des Encoders in Hörprothesen.
Gemäß dem Vorschlag der Erfindung nach Anspruch 7 werden simulierte Augenbewegungen mit automatischer, oder vom Implantat-Träger gesteuerter Funktion für schnelle Blickbewegungen und langsame Folgebewegungen erzeugt.
Die technische Erzeugung von Augenbewegungen ist von großem Vorteil, da so visuell induzierte Blick- oder Folgebewegungen erzeugt werden können, die zur Mustererkennung und Orientierung im Raum sehr wichtig sind. Ferner ist es vorteilhaft, mithilfe simulierter Augenbewegungen und der Detektiertion realer Kopf- und Augenbewegungen unerwünschte reale Augenbewegungen zu kompensieren sowie die Lagewahrnehmung in Interaktion mit dem Gleichgewichtssinn zu optimieren.
Gemäß dem Vorschlag der Erfindung nach Anspruch 8 wird Zoom mit automatischer oder vom Implantat-Träger gesteuerter Funktion erzeugt.
Die technische Erzeugung von Zoom ist vorteilhaft zur Verbesserung der visuellen Wahrnehmungsqualität angesichts der begrenzten Zahl von Encoder-Kanälen. Diese Zoom-Funktion, die eine Erhöhung der zur Erkennung verfügbaren Information im Sinne einer Vorverarbeitung bewirkt, ist auch vom Implantat- Träger zu steuern.
Gemäß dem Vorschlag der Erfindung nach Anspruch 9 werden simulierte Akkommodationsänderungen erzeugt.
Die technische Verstellung der Akkommodation, die auch vom Implantat-Träger zu steuern ist, ist von großem Vorteil zur Fokussierung von verschieden entfernten Objekten. Gleichzeitig kann eine gewisse De-Fokussierung angesichts der geringer Zahl von Encoder-Kanälen die Objekterkennung erleichtern.
Detektion von Augen- und Kopfbewegungen sowie Kompensation unerwünschter Augenbewegungen und Simulation des vestibulo-oku­ lären Reflexes wird mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag nach Anspruch 10 ermöglicht.
Die Detektion der Augen- und Kopfbewegungen hat den großen Vorteil der Bestimmung der aktuellen Position von visuellen Objekten im Raum. Ferner besteht ein Vorteil darin, unerwünschte reale Augenbewegungen durch entsprechend simulierte Augenbewegungen zu kompensieren und ferner Sehwahrnehmungskonflikte, wie z. B. Scheinbewegungen, oder Schwindel zu unterdrücken.
Gemäß dem Vorschlag des Anspruches 11 sind simulierte Augenbewegungen, Zoom und Akkommodationsänderungen in wählbaren Programmen ausführbar.
Die Erzeugung der einzelnen Bewegungsfunktionen als separat oder kombiniert wählbare Programme hat den Vorteil, daß der Implantat-Träger die Programme je nach dem Nutzen für die visuelle Wahrnehmungsqualität selbst wählen kann, statt einer automatischen Funktion unterworfen zu sein. Dennoch ist eine Entscheidung zwischen Automatik und Wahlbetrieb möglich.
Ein Anwählsystem für verschiedene "Active Vision" Funktionen durch den Implantat-Träger mithilfe einer mitgeführten Befehlseingabe-Einheit wird erfindungsgemäß nach Anspruch 12 vorgeschlagen.
Da eine natürliche Beziehung zwischen simulierten Augenbewegungen oder Akkommodationsänderungen und der Sehwahrnehmung, wie z. B. bei physiologischen Augenfolgebewegungen, oder bei der Objektfokussierung, bei der Sehprothese nicht möglich ist, ist es vorteilhaft, daß der Implantat-Träger durch eine mitgeführte Befehlseingabe-Einheit die einzelnen Bewegungsprogramme für diverse "Active Vision" Funktionen anwählen kann.
Die fortlaufende Wahrnehmung der aktuellen Position eines visuell erfaßten Objektes, automatische Warnung des Implantat- Trägers vor Gefahren und Hindernissen sowie Meldung der Art und Position vom Encoder erkannt er Muster wird nach dem Vorschlag der Erfindung gemäß Anspruch 13 ermöglicht.
Es ist für den Implantat-Träger von sehr großer Bedeutung, die aktuelle Position eines wahrgenommenen Objektes wahrnehmen zu können, um seine Orientierung im Raum und ggf. Handlungen danach richten zu können. Ferner ist es von großem Vorteil, daß der Implantat-Träger vor Hindernissen bzw. Gefahren automatisch gewarnt wird und die technische Erkennung von Mustern oder Objekten zur Unterstützung der Orientierung im Raum gemeldet wird.
Die Überwachung der neuronalen Impulsaktivität einzelner zu stimulierender Neuronen sowie anderer Signale und Ausführung teilweise autonomer Aktionen wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 14 realisierbar.
Mit dem Encoder wird eine direkte Verbindung zu einem Teil des Nervensystems hergestellt, welches einerseits bereits spontan aktiv ist. Es werden also neuronale Impulse von einzelnen Neuronen ohne technische Stimulation generiert. Zur optimalen Anpassung der Stimulations-Pulsfolgen an die jeweilige Spontanaktivität, zur genauen Bestimmung der Stimulations­ parameter für eine sichere und gleichzeitig noch biologisch verträgliche 1 : 1 Umsetzung von Stimulationspulsen in neuronale Impulse sowie zur besseren Optimierung der zeitlichen Abstimmung und Synchronisation der neuronalen Aktivität mehrerer Neuronen ist die Überwachung der neuronalen Aktivität einzelner zu stimulierender Neuronen von großem Vorteil.
Eine Anpassung des Leuchtdichte-Arbeitsbereiches des Encoders an die Bildmuster-Leuchtdichte oder an zusammengesetzte Teilbereiche des gesamt verfügbaren Leuchtdichte- Funktionsbereiches wird nach dem Vorschlag der Erfindung nach Anspruch 15 ermöglicht.
Mit der technischen Anpassung des Arbeitsbereiches ist es möglich, im physiologisch hell-adaptierten oder dunkel­ adaptierten Leuchtdichtebereich die Funktion an die Bildmuster anzupassen, die spatiotemporalen Filterparameter entsprechend zu variieren, oder einen Arbeitsbereich technisch zusammen­ zustellen, der z. B. aus um Dekaden voneinander entfernten Teilbereichen des großen Photosensor-Funktionsbereiches besteht.
Vorverarbeitung eintreffender Bildmuster insbesondere bezüglich Farbbewertung, Kontrast, Kantendetektion, Segmentierung und Figur-Hintergrund Trennung mit schneller Wahl- und Änderungsmöglichkeit der jeweiligen Vorverarbeitungsfunktionen wird erfindungsgemäß nach dem Vorschlag gemäß Anspruch 16 ermöglicht.
Mit dem vorgeschalteten Vorverarbeitungs-Modul kann die Funktion des aus einer nur begrenzten Zahl von RF-Filtern bestehenden Encoders durch wesentliche Vereinfachung des Bildmusters erleichtert und entsprechend die Sehwahrnehmungsqualität verbessert werden.
Gemäß Anspruch 17 wird die die Steuerung bzw. Linderung von defekten Funktionen des Rückenmarks oder peripheren Nervensystems mithilfe einer teilweise implantierten Neuroprothese in möglichst enger sensorischer und motorischer Kopplung mit dem Implantat-Träger und unter Verwendung teilweise autonomer sensomotorischer Funktionen der implantierten Struktur vorgeschlagen.
Mit lernfähigen Spinal Implants kann die Qualität der Linderung von neuronalen Funktionsstörungen im Rückenmark oder peripheren Nervensystem wesentlich verbessert und bezüglich diverser Anwendungen erstmals ermöglicht werden.
Gemäß Anspruch 18 wird Linderung von neuronalen Funktionsstörungen des Zentralnervensystems innerhalb des Schädels insbesondere zur Verminderung unerwünschter sensorischer, motorischer, oder kognitiver Wirkungen für mehrere Patientengruppen der Neurologie oder Psychiatrie mithilfe einer implantierten Struktur mit Wirkstoff-Applikator und teilweise autonomen, sensomotorischen Funktionen in Kopplung mit Kontroll- und Wahrnehmungsfunktionen des Implantat-Trägers ermöglicht.
Mit lernfähigen Cranial Implants wird die Qualität der Linderung von neuronalen Funktionsstörungen im Zentralnervensystem innerhalb des Schädels für diverse Anwendungen erstmals ermöglicht.
Gemäß Anspruch 19 wird im normal nicht sichtbaren Bereich funktionierendes, am Kopf befestigtes Sichtgerät mit diversen lernfähigen Funktionen, welches Augenbewegungsfunktionen, Kopfbewegungs-Kompensation, Zoom, Akkommodation, örtlich verteilte Leuchtdichte-Adaptation, Meldung der Position detektierter Objekte, Bild-Vorverarbeitung und Mustererkennung leistet, vorgeschlagen.
Mit lernfähigen Active Night Vision Systemen wird der Funktionsbereich z. B. herkömmlicher Nachtsicht- oder Infrarotsichtgeräte wesentlich erweitert. Es kommen wesentliche bisher nicht verfügbare Funktionen hinzu.
Ein ferngesteuertes Sichtgerät mit diversen lernfähigen Funktionen, welches Augenbewegungsfunktionen, Zoom, Akkommodation, örtlich verteilte Leuchtdichte-Adaptation, Meldung der Position detektierter Objekte, Bild-Vorverar­ beitung und Mustererkennung leistet und dessen Blickachse durch Augen- oder Kopfbewegungen des entfernten Benutzers gesteuert werden kann, wird gemäß Anspruch 20 vorgeschlagen.
Mit lernfähigen Remote Vision Systemen wird der Funktionsbereich z. B. herkömmlicher ferngesteuerter Überwachungsgeräte wesentlich erweitert und um diverse bisher überhaupt nicht verfügbare Funktionen angereichert.
Ein portable Camera mit diversen lernfähigen Funktionen, welche Augenbewegungsfunktionen, Zoom, Akkommodation, örtlich verteilte Leuchtdichte-Adaptation, Meldung der Position detektierter Objekte, Bild-Vorverarbeitung und Mustererkennung leistet, dessen Blickachsenbewegung die Camerabewegung infolge Bewegung z. B. eines beweglichen Benutzers oder Fahrzeuges kompensiert wird und welche vom Benutzer über einen separaten Monitor ausgewählte Objekte weitgehend autonom verfolgen kann, wird gemäß Anspruch 21 vorgeschlagen.
Mit lernfähigen Portable Active Vision Cameras wird der Funktionsbereich z. B. herkömmlicher portabler Cameras oder Video-Registriergeräte wesentlich erweitert und um diverse, bisher überhaupt nicht verfügbare Funktionen angereichert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Encoder- Vorrichtung und des zugehörigen Verfahrens sind anhand der Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Schema einer Sehprothese am Beispiel eines "Active Vision" Retina Implants,
Fig. 2 Schema eines lernfähigen Encoders mit Dialog-System,
Fig. 3 Schema der Encoder-Komponenten zur Simulation von Augenbewegungen.
Fig. 1 zeigt das Schema einer Sehprothese am Beispiel eines "Active Vision" Retina Implants mit in einem Brillengestell befestigten, lernfähigen, sensomotorischen Encoder mit Bildverschiebung, einem nahe der Ganglienzellschicht im Auge implantierten Interface für Stimulation und Registrierung als Mikrokontaktstruktur mit Zusatzelektronik und einer bi-di­ rektionalen, drahtlosen Signal- und Energieübertragung zwischen Encoder und Interface. Die einzelnen spatiotemporalen Filter (RF-Filter) des Encoders mit jeweils etwa runden Ausschnitten des Photosensor-Arrays in der Eingangsebene (links) und zugehörigen Signalausgängen in der Ausgangsebene (Mitte) repräsentieren typische rezeptive Feldeigenschaften z. B. von Ganglienzellen der Primatenretina, oder von Neuronen im visuellen Cortex und sind durch einen Parametervektor individuell funktionell verstellbar. Das Interface empfängt nicht nur Stimulations-Signale vom Encoder, sondern sendet seinerseits auch registrierte neuronale Impulssignale an den Encoder. Die für "Active Vision" Funktionen zusätzlich zum lernfähigen Encoder gehörenden Komponenten, wie z. B. die zentrale Kontroll-Einheit, oder das den RF-Filtern vorgeschaltete Vorverarbeitungs-Modul sind in Fig. 1 nicht dargestellt.
Fig. 2 zeigt das Schema eines Encoders mit Dialog-System in Kopplung mit dem zentralen Sehsystem, entweder als Modell (Einsatz bei normalsichtiger Person), oder als reales System von der Ebene der implantierten Mikrokontakte bis zur visuellen Wahrnehmung (Einsatz bei Implantat-Träger). Der Winkel als exemplarisches Bildmuster auf dem Photosensor-Array links) repräsentiert gleichzeitig ein Soll-Muster auf einem Monitor, welches sich nach rechts oben bewegt. Auf dem anschließenden internen Bildmuster-Array, welches elektronisch im Encoder realisiert ist, bewegt sich der Winkel in dem Beispiel von einer anderen Ausgangsposition aus in eine andere Richtung, um die Funktion einer technischen Bildverschiebung nach Anspruch 7 anzudeuten. Der Schirm rechts zeigt das zugehörige Ist-Bildmuster und repräsentiert entweder einen zweiten Monitor (normsichtige Person), oder eine virtuelle Projektion des visuellen Wahrnehmungsraumes (Implantat- Träger). Die sich von links oben nach rechts unten bewegende elliptische Scheibe repräsentiert das korrespondierend wahrgenommene Ist-Bildmuster. Der Mensch (unten rechts) artikuliert seine subjektive Bewertung des Vergleiches zwischen Soll- und Ist-Muster über eine mehrkanalige Bewertungseingabe. Das Dialog-Modul als neuronales Netz mit Entscheidungssystem (unten) bildet die Ausgangssignale der Bewertungseingabe auf einen Parametervektor zur Verstellung der RF-Filter Bei Austausch von Bildmustern durch Schallmuster und des Sehsystems durch das Hörsystem gilt Fig. 1 entsprechend für den Einsatz des Encoders für Hörprothesen.
Fig. 3 zeigt schematisch eine vorteilhafte Ausgestaltung des Encoders bezüglich der Positionierung eines mehrdimensional funktionierenden Kopfbewegungssensors K oberhalb des Ohres, eines mehrdimensional funktionierenden Augenbewegungssensors A mit Befestigung z. B. in einer Haftschale, oder in einer zusätzlich implantierten Kunstlinse an dem Auge mit Implantat sowie den in einem Brillengestell integrierten Encoder mit angedeuteter technischer Bildmusterverschiebung als Basis für die Simulation von Augenbewegungen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Struktur und Funktion des Encoders (s. Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3) besteht darin, daß ein digitaler Signalprozessor (DSP) mit einem Photosensor-Array mit Optik als Lichtmusterempfänger, einem Vorverabeitungs- Modul für visuelle Muster, einem Pulssignal-Sender und Empfänger zur bi-direktionalen Kommunkation mit der implantierten Struktur, mehreren Signal-Interfaces insbesondere zur Kommunikation mit der Bewertungseingabe- Einheit, dem Kopfbewegungssensor, dem Augenbewegungssensor, dem Wahrnehmungs-, Warn- und Erkennungssystem, Muster- und Objektmeldesystem und dem externen Überwachungs- und Steuersystem in einem Brillengestell integriert ist, daß die diversen lernfähigen Informationsverarbeitungs-Funktionen insbesondere für RF-Filter, Dialog-Modul, Mustererkennung und Active Vision Funktionen im DSP mit einer zentralen Kontroll- Einheit realisiert sind und daß der Benutzer einerseits Signale als Stimulationspulse oder Sinneswahrnehmungen vom Encoder empfängt und andererseits Signale über Kopf- und Augenbewegungen, sowie die Bewertungseingabe und neuronale Aktivität an den Encoder sendet. Ferner besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Encoders darin,daß er aufgrund einer bi-direktionalen drahtlosen Signal- und Energieübertragung in einem Brillengestell, einer Haftschale am Auge, am Körper, oder an einem körperfernen Ort befestigt werden kann. Ferner besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung des Encoders darin, daß der spatiotemporale Funktionsraum der RF-Filter z. B. für den Einsatz als Retina Encoder die rezeptiven Feldeigenschaften retinaler Ganglienzellen oder anderer intra-retinaler Neuronenklassen der Primaten-Retina einschließt. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich entsprechend für den Einsatz in Hörprothesen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Verfahrens zur Einstellung der RF-Filter des Encoders im Dialog mit dem Benutzer ist durch Fig. 1 und Fig. 2 mit Legenden schematisch dargestellt. Die RF-Filter sind als spatiotemporale Filter realisiert, deren spatiale und temporale Funktionsparameter in einem zur Annäherung der rezeptiven Feldeigenschaften visueller Neuronen hinreichend großen Funktionsraum modifiziert werden, nämlich durch an geeigneten Stellen in den Filteralgorithmen plazierte, extern zugängliche Parameter- Austauschpunkte. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Lernverfahrens für die RF-Filter besteht darin, daß ein Mensch als normalsichtige Person oder Implantat-Träger in einem wahrnehmungs-basierten Dialog mit dem Encoder den Wahrnehmungsvergleich zwischen Soll- und Ist-Muster z. B. durch eine, als Zeile von mehreren Schiebereglern gestaltete, Bewertungseingabe-Einheit (s. Fig. 2) an ein Technisches Neuronales Netz mit nicht-überwachter Lernregel mitteilt und daß das das Neuronale Netz den nächsten Parametervektor für das RF-Filter sowie das nächste Soll-Muster festlegt, mit dem Ziel der Verringerung der wahrgenommenen Muster-Differenz im nächsten Dialog-Schritt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Suche nach optimalen Parameter-Vektoren für die RF-Filter besteht darin, daß in dem Dialog-Modul entweder von einem neuronalen Netz mit nicht-überwachtem Lernen jeweils Parameter-Vektoren erzeugt werden, die für ein gegebenes präsentiertes Lichtmuster zu einer bestimmten Sehwahrnehmung führen und entsprechend subjektiv bewertet werden, oder daß in dem Dialog-Modul ein anderes Parameter-einstellungs-System Sequenzen von Parameter-Vektoren zur virtuellen Bewegung im Funktionsraum des RF-Filters z. B. als kontinuierliche Trajektorien nach Art von Scanning oder Sweepverläufen, oder als regellose Folgen, oder als Folgen von neurophysiologisch besonders typischen Filterfunktionen verwendet wird und der Benutzer während dieser in einem geeigneten Zeittakt ablaufenden Sequenz gelegentlich aus dem Zusammenwirken des gegebenen Lichtmusters, des nachgeschalteten Vorverarbeitungs- Moduls, des nachgeschalteten RF-Filters und dem über den zugehörigen Mikrokontakt angekoppelten Teil des zentralen Sehsystems verursachte "sinnvolle" Wahrnehmungen meldet und daß anschließend in dem so gefundenen Bereich des Filter- Funktionsraumes eine genauere Parameter-Optimierung wahrnehmungs-basiert durchgeführt werden kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erzeugung asynchroner Impuls folgen besteht darin, daß die Ausgangssignale der einzelnen RF-Filter durch geeignete Umsetzer-Algorithmen von den quasi-kontinuierlichen Zeitfunktionen der RF-Filter in asynchrone Impulsfolgen entsprechend der Aktivität visueller Neuronen im Primatensehsystem gewandelt werden und daß Impulsfolgen-Zeitverläufe sowie Zeitpunkte des Auftretens einzelner Impulse durch variable Zeitverzögerungsglieder in der Dialog-Phase insbesondere entsprechend dem Anspruch 5 verstellt werden können.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Sicherstellung der Anpassungsfähigkeit des Encoders besteht darin (s. Fig. 2), daß normalsichtige Personen einen Wahrnehmungsvergleich durchführen zwischen einem Soll-Muster auf dem linken Schirm und einem korrespondierenden Ist-Muster auf dem rechten Schirm. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Sehsystem-Modelles für den Wahrnehmungsvergleich bei normalsichtigen Personen besteht darin, daß es für eine Reihe von RF-Filtern, einzeln oder als Gruppe die jeweils zugehörige inverse Abbildung leistet und dadurch in Hintereinanderschaltung mit dem Encoder jeweils für genau festgelegte Parametervektoren auf dem rechten Schirm ein Ist- Muster mit großer Ähnlichkeit zu dem Soll-Muster erzeugt. Zu Beginn des Dialogs sind die Parametervektoren der RF-Filter z. B. auf falsche Anfangswerte gestellt, so daß zunächst ein deutlicher Unterschied zwischen den Mustern besteht, der jedoch im Verlauf des Dialogs mit nicht-überwachtem Lernen entsprechend Anspruch 4 laufend geringer wird. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung beim Einsatz in Hörprothesen ergibt sich entsprechend.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der RF-Filter Funktionsanpassung für Implantat-Träger im wahrnehmungs-ba­ sierten Dialog (s. Fig. 2) besteht darin, daß im Vergleich zur Funktionsanpassung für normalsichtige Personen hier die Ist-Wahrnehmung nicht auf einem Monitor, sondern nur dem Implantat-Träger intern zugänglich ist und daß die Soll- Wahrnehmung dem Implantat-Träger z. B. als Sprachinformation, oder als taktiles Berührungsmuster auf der Haut vermittelt wird. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung beim Einsatz in Hörprothesen ergibt sich entsprechend, wobei statt des nicht zugänglichen Hörorgans z. B. neben dem Tastsinn der hier verfügbare Gesichtssinn zur Übermittlung der Soll-Wahrnehmung verwendet werden kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur zeitlichen Kopplung der von mehreren RF-Filters des Encoders zur Auslösung von Nervenzell-Impulsen erzeugten asynchronen Impulsfolgen besteht darin, daß die Sendezeitpunkte der einzelnen Impulssignale durch steuerbare Zeitverzögerungs- Glieder so variiert werden, daß sich eine zeitliche Kopplung bis hin zum genau synchronen Auftreten ergibt, daß die Variation der Zeitverzögerung vom Implantat-Träger gesteuert wird, oder im Dialog wahrnehmungs-basiert über ein neuronales Netz erfolgt, oder extern gesteuert wird, daß die Wahl der zeitlich zu koppelnden Impulsgruppen sowohl vom RF-Filter kommende, als auch im Interface registrierte Impulse berücksichtigen kann und daß angesichts der sehr unterschiedlichen momentanen Impulsraten der verschiedenen RF- Filter geeignete Kriterien für die Beteiligung einzelner Impulse an zu koppelnden Impulsgruppen festgelegt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur funktionellen Erhöhung der Zahl und Trennschärfe der selektiv erreichbaren Stimulationsorte bei einer gegebenen Zahl von stationär implantierten Mikrokontakten besteht darin, daß die Impulssignale von einem gegebenen RF-Filter an mehrere, örtlich benachbarte Mikrokontakte geleitet werden, daß die aufgrund der Encoderbefehle genau für jeden Mikrokontakt festgelegten und entsprechend im Interface bezüglich Stromamplitude, Polarität und Phasenlage decodierten Stimulations-Zeitfunktionen charakteristische Zeitverläufe des elektro-magnetischen Feldes im Bereich der zu stimulierenden Neuronen bewirken, daß diese durch Superposition aufeinander abgestimmter Stimulationssignale an mehreren Mikrokontakten bewirkten Feldverteilungen örtlich und zeitlich selektiv neuronale Impulserregungen auslösen, daß die selektiven Stimulationsorte durch geeignete Variation der superponierten Stimulationssignale schnell gewechselt werden können und daß die entsprechende Variation diversen Parameter der aufeinander abgestimmten Stimulationssignale im wahrnehmungs­ basierten Dialog mit dem Implantat-Träger über ein neuronales Netz, oder andere Signal-Variationsverfahren zur Bestimmung möglichst vieler, zu selektiver und trennscharfer neuronaler Erregung führender, Stimulationsorte erfolgt. Ferner besteht diese vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß durch Vergleich registrierter neuronaler Impulse mit den Stimulationssignalen die Optimierung der Stimulations-Zeitfunktionen bezüglich angestrebter Einzelzell-Selektivität und dauerhafter Bioverträglichkeit verbessert wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Simulation von Augenbewegungen für einen Encoder, besteht darin, daß eine Bildmuster-Verschiebung (s. Fig. 2) elektronisch in der Eingangsstufe des Encoders, oder durch optische Variation der Blickrichtung z. B. mithilfe bewegter Spiegel, oder durch Bewegung der Photosensoren zur Simulation von Augenbewegungen realisiert wird, daß Kopfbewegungen und Augenbewegungen durch mehrdimensional funktionierende, mikrominiaturisierte Bewegungsdetektoren (s. Fig. 3), detektiert werden, daß eine neuronale, oder konventionelle Bewegungs-Regelung bzw. Steuerung unter Verwendung der detektierten Kopf- und Augenbewegungssignale und der Bildmusterverschiebung realisiert wird, daß schnelle und langsame Augenbewegungen für Aufgaben der Mustererkennung, schnellem Umherblicken, oder Augenfolgebewegungen erzeugt werden und daß durch geeignete Augenbewegungssequenzen mit schnellen und langsamen Phasen eine optimale Anpassung des sensorischen Datenstromes an die Aufnahmebereitschaft des zentralen Sehsystems erfolgt. Bezüglich der Erzeugung von Augenfolgebewegungen besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß ein lernfähiger, neuronaler Prädiktor die zunächst unbekannte Bewegungszeitfunktion des zu verfolgenden Objektes aus dem Positions- und Bewegungsfehler seiner Projektion auf dem Photosensor-Array erfaßt, mithilfe geeigneter nichtlinearer, lernfähiger Prädiktions-Algorithmen unter Berücksichtigung der analysierten Frequenzanteile der Objekt-Bewegung intern mit rasch zunehmender Gewißheit eine Objektverfolgungs- Zeitfunktion mit minimaler Verzögerung bzw. sogar mit geringer Voreilung generiert und bei vorübergehendem Verschwinden des verfolgten Objektes z. B. ähnlich wie bei Augenfolgebewegungssystem von Primaten eine Bewegungszeitfunktion erzeugt, die je nach Art des Objektes zu einer Fortsetzung der Verfolgung bei Wiederauftauchen des relativ zum Sensor-Array bewegten Objektes mit minimalen Positions- und Bewegungsfehler führt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur technischen Erzeugung und Variation von Zoom, also variabler Bildmuster- Vergrößerung, besteht darin, daß Zoom in der Eingangsstufe des Encoders durch entsprechende Umverteilung und Vorverarbeitung der auf dem Photosensor-Array eintreffenden Signale auf ein internes Bildmuster-Array (s. Fig. 2) elektronisch erzeugt, oder optisch mithilfe einer Zoom-Linse vor dem Photosensor- Array erzeugt wird und daß die Zoom-Einstellung im wahrnehmungs-basierten Dialog mit dem Implantat-Träger über ein neuronales Netz, oder automatisch entsprechend bestimmten Kriterien der Encoder-Funktion, oder direkt durch ein externes Signal festgelegt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur technischen Verstellung der Akkommodation, also Fokussierungsentfernung, besteht darin, daß aus der z. B. anfänglich unscharfen Musterabbildung in der Eingabestufe des Encoders durch einen geeigneten Signalverarbeitungs-Algorithmus mithilfe eines neuronalen Netzes, oder anderen elektronischen Signalverarbeitungs-Verfahrens eine korrigierte, näherungsweise scharfe Abbildung erzeugt, oder durch eine verstellbare Optik vor dem Photosensor-Array erzeugt wird und anschließend mit der Zoom-Funktion auf die gewünschte Vergrößerung eingestellt wird und daß die Akkommodations- Einstellung im wahrnehmungs-basierten Dialog mit dem Implantat-Träger über ein anderes neuronales Netz, oder automatisch entsprechend bestimmten Kriterien der Encoder- Funktion, oder direkt durch ein externes Signal festgelegt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Detektion von Augen- und Kopfbewegungen und zur Kompensation unerwünschter Augenbewegungen besteht darin, daß unter Verwendung der detektierten Kopf- und Augenbewegungssignale (s. Fig. 3) und der simulierten Augenbewegungen nach Anspruch 7 mithilfe einer neuronalen, oder konventionellen Bewegungs- Regelung bzw. Steuerung schnelle und langsame Augenbewegungen erzeugt werden, daß mithilfe des Regelkreises nach einer entsprechenden Lernperiode unerwünschte Augenbewegungen kompensiert und daß ein aus Kopfbewegungsdetektor, Bildmusterverschiebung und einem neuronalen Netz bestehender, in einer Lernphase optimierter Regelkreis eine hinreichend gute Simulation des vestibulo-okulären Reflexes (also der automatisch reflexartigen Stabilisierung der Blickrichtung im Raum durch Augenbewegungen, die den auftretenden Kopfbewegungen genau entgegenwirken) zur Lagestabilisierung der Bildmuster bei natürlichen Kopf-Rumpfbewegungen durch entsprechend kompensatorische Augenbewegungen leistet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Verfügbarmachung simulierter Augenbewegungen, Zoom, Akkomodations-Änderungen sowie kompensatorischer Augenbewegungen als separat wählbaren Programmen besteht darin, daß die einzelnen Bewegungs- und Verstellungsmoden als separate, oder kombinierte Programme vom Implantat-Träger gewählt, oder einem automatischen Betrieb zugewiesen werden, oder extern festgelegt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Wahl verschiedener simulierter Augenbewegungsmoden besteht darin, daß der Implantat-Träger durch eine mitgeführte Befehlseingabe-Einheit, z. B. als Manipulandum mit Tastatur, die gewünschten "Active Vision" Funktionen, wie etwa Umherblicken, oder Objektverfolgung anwählt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur laufenden Übermittlung der aktuellen Position von visuell erfaßten Objekte im Raum an den Implantat-Träger besteht darin, daß die vom Encoder unter Auswertung von Bildmuster-, Augen- und Kopfbewegungen sowie Akkommodation ermittelte Objektposition mithilfe eines geeigneten, mitgeführten Signalgebers an ein geeignetes Sinnesorgan, z. B. Tastsinn gemeldet wird und daß der Encoder durch interne Mustererkennungsprogramme, insbesondere in Verbindung mit automatisch ablaufenden Augenbewegungen, den Implantat-Träger vor Hindernissen bzw. Gefahren warnt sowie Art und Position technisch erkannter Muster oder Objekte meldet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Überwachungssystems für eine teilweise sensomotorisch autonom agierende implantierte Struktur des Encoders nach Anspruch 1 besteht darin, daß die implantierten Mikrokontakte sowohl zur Stimulation, als auch zur Registrierung neuronaler Impulse verwendet, daß die registrierten Impulse und weiteren physikalischen oder chemischen Signale von der implantierten Struktur durch geeignete Vorverstärker und optische, oder elektromagnetische Sender an den Encoder gemeldet und daß dort die registrierten neuronalen Signale für verschiedene Zwecke der Encoderfunktion weiterverarbeitet werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung von teilweise autonomen sensomotorischen Aktionen der implantierten Struktur besteht darin, daß unter Verwendung von in der implantierten Struktur verfügbaren diversen Sensoren physikalischer oder chemischer Werte, von diversen Aktoren, wie z. B. elektrischen Stimulations-Elektroden, mechanischen Mikro-Aktoren, chemischen Wirkstoff-Applikatoren, oder thermisch wirkenden Sonden für heilende oder mikrochirurgische Zwecke, von Strukturen zur Durchführung chemischer Analysen und Prozesse innerhalb der implantierten Struktur und von einem teilweise neuronalen, lernfähigen Kontrollsystem in Kommunikation mit dem Encoder teilweise autonom diverse sensomotorische Aktionen, also z. B. auf soeben detektierte Sensor-Daten rasch reagierende Einwirkungen auf das lokale Gewebe ausgeführt werden können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur technischen Anpassung des Leuchtdichte-Arbeitsbereiches für einen Encoder nach Anspruch 1, besteht darin, daß aus einem z. B. über sechs bis zehn Leuchtdichte-Dekaden reichenden Funktionsbereich des Photosensor-Arrays, der teilweise sowohl große Teile des skotopischen Bereiches der Dunkeladaptation, als auch des photopischen Bereiches der Helladapation umfaßt, eine schnell verstellbare elektronische Abbildung auf einen internen Arbeitsbereich für den Encoder bezüglich Größe und Adaptations-Leuchtdichte wahrnehmungs-basiert, automatisch gewählt, oder vom Benutzer eingestellt wird, so daß visuelle Szenen von sehr unterschiedlicher Leuchtdichte in den jeweiligen Arbeitsbereich komprimiert und Kontrastoptimierung sowie Blendungsvermeidung erzielt werden. Ferner besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß die RF-Filterfunktionen z. B. entsprechend neurobiologisch bekannten Verläufen mit dem Adaptationsbereich verstellt werden können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des lernfähigen Vorverarbeitungs-Moduls besteht darin, daß Bildmuster durch neuronale Netze oder in Hardware verfügbare Vorverarbeitungs- Algorithmen insbesondere bezüglich Farbe, Kontrast, Kantendetektion, Segmentierung und Figur-Hintergrund Trennung so vorverarbeitet werden, daß das nachgeschaltete RF-Filter Array erheblich vereinfachte und teilweise aus dem Musterraum in einen Merkmalsraum abgebildete Bildmuster erhält, die dem kontaktierten Teil des Sehsystems möglichst gut angepaßt sind und daß die verschiedenen Vorverarbeitungsfunktionen vom Benutzer direkt oder durch wahrnehmungs-basierten Dialog eingestellt bzw. gewählt werden, oder automatisch eingestellt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des lernfähigen Spinal Implant z. B. für Querschnittsgelähmte zur neuronalen Modulation des Harntraktes, zur Steuerung von Greif- oder Gehbewegungen, oder zur Reduzierung von Phantomschmerzen nach Amputationen besteht darin, daß sich die implantierte Mikrokontaktstruktur im Rückenmark, peripheren Nervensystem, oder in Muskelgruppen befindet, daß der externe lernfähige Encoder in bi-di­ rektionaler Kommunikation mit der implantierten Struktur nach Anspruch 14 als portable Einheit am Körper des Benutzers getragen wird, mit dem Benutzer zum Signal-Empfang sowie zur Signal-Sendung ähnlich dem Active Vision Implant nach Anspruch 1 in bi-direktionaler Kommunikation steht und weitgehend autonom funktioniert, oder vom Benutzer durch Manipulation oder z. B. durch Kopf- oder Augenbewegungen gesteuert werden kann. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der implantierten Struktur besteht darin, daß entsprechend Anspruch 14 teilweise autonome sensomotorische Aktionen, wie z. B. eine bedarfsgesteuerte Applikation von Wachstums-Hormon, oder thermische Einwirkung ausgeführt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des lernfähigen Cranial Implant z. B. als bedarfs-getriggerter lokaler Wirkstoff- Applikator für Epilepsie-Patienten, Parkinson-Patienten, oder Psychiatrie-Patienten besteht darin, daß sich die implantierte Struktur nach Anspruch 14 einschließlich lokaler Detektoren physikalischer, neurophysiologischer, sowie Ionen-, Molekül- und Wirkstoffkonzentrationen sowie Wirkstoff-Depots mit einfacher Nachfüll-Möglichkeit von außen, lokalen Wirkstoffgebern mit Steuerung und lernfähigem Informations­ verarbeitungs-Modul innerhalb des Schädels befindet und mit einem externen Encoder bi-direktional kommuniziert, daß ein medizinisch und technologisch besonders qualifiziertes Team nach informierter Zustimmung des Patienten, wie z. B. vor der Entscheidung über mikrochirurgische Eingriffe durch implantierte thermisch wirkende Sonden, die einzelnen Funktionen nicht nur überwacht, sondern auch steuert und daß die einzelnen Funktionen vom Patienten im wahrnehmungs-ba­ sierten Dialog optimiert und überwacht werden können. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der implantierten Struktur besteht darin, daß entsprechend Anspruch 14 teilweise autonome sensomotorische Aktionen, wie z. B. eine bedarfsgesteuerte Applikation von Wachstums-Hormonen, oder lokal fehlenden Neurotransmitter-Substanzen für die Funktion von Synapsen, also der am Lern- und Gedächtnisprozeß wesentlich beteiligten biologischen Kontakte zwischen Nervenzellen sowie z. B. die bedarfsgesteuerte Unterdrückung epileptischer Anfälle oder thermische Einwirkung ausgeführt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des lernfähigen Active Night Vision Systems besteht darin, daß ein in einem Helm befestigtes Sichtgerät, welches zunächst vom Benutzer nicht sichtbare Szenen oder Bilder durch geeignete Verfahren in den sichtbaren Bereich transponiert und durch ein Vorver­ arbeitungs-Modul vereinfacht werden, daß die Blickachse des Sichtgerätes durch geeignete, optische, mechanische, oder elektronische Verfahren beweglich ist und vom Betrachter in verschiedene Blickbewegungsmoden, wie z. B. Umherblicken oder prädiktiven Verfolgung bewegter Objekte auch bei vorübergehendem Verlust des Sichtkontaktes geschaltet werden kann, daß bei diesen technisch erzeugten "Augenbewegungen" auftretende Kopfbewegungen des Benutzers durch Auswertung der detektierten Kopfbewegungen kompensiert werden, daß Zoom und Akkommodation technisch verstellt werden, daß zur Kontrastoptimierung und Blendungsvermeidung eine örtlich verteilte Leuchtdichte-Adaptation durch Verwendung eines sehr schnellen und über mehrere Leuchtdichte-Dekaden empfindlichen Photosensor-Arrays erzeugt und schnell angepaßt wird, daß bei Bedarf die Position anvisierter Objekte relativ zum Körper des Benutzers diesem z. B. als Tastwahrnehmung auf der Haut gemeldet wird und daß die einzelnen Funktionen von einem digitalen Signalprozessor gesteuert und durch neuronale Netze in einer Lernphase optimiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des lernfähigen Active Remote Vision Systems besteht darin, daß der Benutzer über einen am Helm befestigten Monitor mit Kopfbewegungssensor sowie eine Befehlseingabe-Einheit in bi-direktionaler Kommunikation mit einem vom Körper entfernten Sichtgeräte in Verbindung steht, daß die Blickachse des Sichtgerätes durch geeignete, optische, mechanische, oder elektronische Verfahren beweglich ist und vom Betrachter in verschiedene Blickbewegungsmoden, wie z. B. Umherblicken oder prädiktiver Verfolgung bewegter Objekte auch bei vorübergehendem Verlust des Sichtkontaktes geschaltet werden kann, daß die Blickachse des Sichtgerätes von den seinerseits detektierten Augenbewegungen des Betrachters nach einer Lernphase gesteuert werden kann, daß in einer Lernphase die Koordinatensysteme im Bereich des Sichtgerätes denjenigen des Betrachters angepaßt werden, daß die Position erkannter Objekte dem Betrachter z. B. als Tastwahrnehmung auf der Haut gemeldet wird, daß Zoom und Akkommodation technisch verstellt werden, daß zur Kontrastoptimierung und Blendungsvermeidung eine örtlich verteilte Leuchtdichte-Adaptation durch Verwendung eines sehr schnellen und über mehrere Leuchtdichte- Dekaden empfindlichen Photosensor-Arrays erzeugt und schnell angepaßt wird, daß mit einem lernfähigen Vorverarbeitungs- Modul Bildmuster insbesondere bezüglich Farbe, Kontrast, Kantendetektion, Segmentierung und Figur-Hintergrund Trennung zur Mustervereinfachung und teilweisen Abbildung aus dem Musterraum in einen Merkmalsraum vorverarbeitet werden und daß die einzelnen Funktionen von einem digitalen Signalprozessor gesteuert und durch neuronale Netze in einer Lernphase optimiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Portable Active Vision Camera z. B. für Überwachungsaufgaben, für Videotelefone, oder als intelligente mit dem Benutzer mitgeführte Camera besteht darin, daß die Blickachse der Camera durch geeignete, optische, mechanische, oder elektronische Verfahren beweglich ist und vom Betrachter in verschiedene Blickbewegungsmoden, wie z. B. Umherblicken oder prädiktiver Verfolgung bewegter Objekte auch bei vorübergehendem Verlust des Sichtkontaktes geschaltet werden kann, daß der Benutzer über ein Kontroll- Modul über eine bi-direktionale Kommunikation Kontakte zur Camera hat, daß die Camera mit Bewegungssensoren sowie Zoom, Akkommodationsänderung und einer örtlich regional zusammenstellbaren Leuchtdichte-Adaptation insbesondere zur Kontrastoptimierung und Übersteuerungsvermeidung ausgestattet ist, daß Camerabewegungen infolge der Bewegung z. B. des bewegten Benutzers oder des mit der Camera gekoppelten Fahrzeuges durch entsprechende kompensatorische Bewegungen der Blickachse weitgehend kompensiert werden, daß vom Benutzer ausgewählte bewegte Objekte kontinuierlich verfolgt werden und daß die Funktionen mit neuronalen Lernverfahren optimiert werden.

Claims (21)

1. Lernfähiger, sensomotorischer "Active Vision" Encoder insbesondere zur bi-direktionalen Kopplung mit implantierten Mikrostrukturen mit gegebenenfalls teilweise autonom sensomotorisch agierenden implantierten Strukturen zur Stimulation von Nerven- oder Gliagewebe mit Pulsen, oder anderen Signalzeitfunktionen, Wirkstoff-Applikation, sowie mikrochirurgischen oder heilenden Einwirkung durch geeignete physikalische Energieverläufe, oder chemische Einwirkung an intra-retinalen Neuronen der Retina, dem Sehnerv, oder dem visuellen Cortex für eine Sehprothese zur teilweisen Wiedergewinnung von Sehfunktionen für verschiedene Gruppen von Blinden mit visuellen und okulomotorischen Funktionsstörungen, oder entsprechend für eine Hörprothese zur teilweisen Wiedergewinnung von Hörfunktionen für verschiedene Gruppen von Tauben insbesondere zur bi-direktionalen Kopplung mit entsprechenden implantierten Mikrostrukturen an geeigneten Regionen des neuronalen Hörsystems, oder für andere intelligente Neuro-Implantate mit einer zentralen Kontrolleinheit des Encoders für Signalverarbeitungs-, Überwachungs-, Steuer- und externe Eingriffsfunktionen, einschließlich der Wirkstoff-Applikation und physikalischen Einwirkung für mikrochirurgische, oder heilende Zwecke am Ort der teilweise autonom sensomotorisch agierenden implantierten Struktur, mit einer Gruppe von adaptiven spatiotemporalen Filtern zur Umsetzung von Sensorsignalen in Stimulationspulsfolgen mit wahrnehmungs-basiert in einem Dialog-Verfahren einstellbaren, rezeptiven Feldeigenschaften (RF-Filter) im Verband mit neuronalen Netzen, oder anderen Parameter-Einstellungsverfahren, mit einem simulierten Augenbewegungssystem mit Kopf- und Augenbewegungs-Detektoren, Augenbewegungskompensation, technischer Bildmusterverschiebung und teilweise neuronaler Steuerung, gegebenenfalls einem technischen Zoomsystem, gegebenenfalls einem technischen Akkommodationssystem, gegebenenfalls einem Augenbewegungsmoden-Wahlsystem, gegebenenfalls einem Wahrnehmungs-, Warn- und Erkennungssystem für die aktuelle Objektposition und zur Warnung vor Gefahren und Hindernissen, sowie zur Meldung technisch erkannter Muster, gegebenenfalls einem System zur funktionellen Erhöhung der Zahl der selektiv erreichbaren Stimulationsorte, gegebenenfalls einem Überwachungssystem für die neuronale Aktivität einzelner Neuronen, oder von physikalischen Parametern, oder Ionen- oder Molekülkonzentrationen, gegebenenfalls einem Leuchtdichte- Adaptationssystem und gegebenenfalls einer Befestigung des Licht- oder Schallsensors sowie des zugehörigen Encoders im Kopfbereich, am Körper, oder an einem körperfernen Ort.
2. Verfahren zum Betrieben eines Encoders nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur individuellen Einstellung der spatiotemporalen Filter (RF-Filter) in einem wahrnehmungs-ba­ sierten Dialog-Verfahren sowohl normalsichtige Personen, als auch Implantat-Träger durch Vergleich visuell wahrgenommener Ist-Muster mit gegebenen Soll-Mustern eine mehrkanalige Bewertungseingabe-Einheit mit einem subjektiven Bewertungsvektor bezüglich der Ähnlichkeit des jeweils wahrgenommenen Bildmusters speisen, daß der Bewertungsvektor in einem Dialog-Modul an ein neuronales Netz mit nicht-über­ wachter Lernregel, oder ein anderes Parametereinstellungs- System zur Erzeugung geeigneter, sequentiell angebotener Folgen von Parametervektoren übergeben wird und daß das Dialog-Modul am mehrkanaligen Netzausgang, oder anderen Systemausgang einen Parametersteuer-Vektor für das jeweils einzustellende RF-Filter erzeugt und daß das Dialog-Modul in einem Entscheidungssystem geeignete Muster-Sequenzen für die Lernphase zur Optimierung einzelner RF-Filter, oder RF- Filtergruppen festlegt und alternativ auch intern gespeicherte Sequenzen von Parametervektoren zur Festlegung von typischen RF-Filterfunktionen erzeugen kann und daß die RF-Filter einen spatiotemporalen Funktionsraum haben, der den Funktionsraum der rezeptiven Feldeigenschaften visueller Neuronen am jeweiligen Implantationsort einschließt, daß die RF-Filter einzeln, oder als Gruppe in dem genannten wahrnehmungs-ba­ sierten Dialog-Verfahren von normalsichtigen Personen auf typische rezeptive Feld (RF) -Eigenschaften vorab eingestellt werden und daß der wahrnehmungs-basierte Dialog geeignete Sequenzen insbesondere bezüglich Wahl der einzustellen RF- Filter, der Soll-Bildmuster insbesondere bezüglich Form, Farbe und Bewegung und unter Berücksichtigung der registrierten neuronalen Impulssignale entweder vorgibt oder extern wählbar macht und daß bei Verwendung für Hörprothesen die RF-Filter einen spatiotemporalen Funktionsraum haben, der den Funktionsraum der rezeptiven Feldeigenschaften auditorischer Neuronen am jeweiligen Implantationsort einschließt, daß die RF-Filter einzeln, oder als Gruppe in einem wahrnehmungs-ba­ sierten Dialog-Verfahren von normal hörenden Personen auf typische rezeptive Feld (RF) -Eigenschaften vorab eingestellt werden und daß der wahrnehmungs-basierte Dialog geeignete Schallmuster-Sequenzen insbesondere bezüglich Frequenz- und Amplitudenmischung sowie Zeitverlauf und unter Berücksichtigung der registrierten neuronalen Impulssignale entweder vorgibt, oder extern wählbar macht.
3. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch daß zur Gewährleistung der funktionellen Anpassungsfähigkeit der RF-Filter für normalsichtige Personen ein Modell zur Simulation des an den Encoder angekoppelten Sehsystems die Abbildungsfunktionen der RF-Filter nach Ende einer Lernphase näherungsweise invertiert, wobei die jeweilige Gesamtfunktion von Encoder und nachgeschaltetem Sehsystem als Ist-Wahrnehmung eines Bildmusters auf einem ersten Monitor im Vergleich mit der Soll-Wahrnehmung auf einem zweiten Monitor subjektiv bewerten und diese Wahrnehmung über eine Bewertungseingabe-Einheit an das Dialog-Modul übergeben und daß bei Verwendung für Hörprothesen ein Modell zur Simulation des an den Encoder angekoppelten Hörsystems die Abbildungsfunktionen der RF- Filter näherungsweise invertiert, wobei normal hörende Personen die jeweilige Gesamtfunktion von Encoder und nachgeschaltetem Hörsystem als Ist-Wahrnehmung eines Schallmusters im Vergleich mit der Soll-Wahrnehmung des gegebenen Schallmusters subjektiv bewerten und diese Vergleichs-Wahrnehmung über eine Bewertungs-Eingabe-Einheit an das Dialog-Modul übergeben.
4. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1 und gekennzeichnet dadurch, daß zur optimalen Funktionsanpassung der RF-Filter für Implantat-Träger die Ist- Wahrnehmung als Ergebnis der Funktion des Encoders und des über implantierte Mikrokontakte angekoppelten zentralen Sehsystems erfolgt und die Soll-Wahrnehmung über ein anderes Sinnesorgan vermittelt wird und daß die Sequenzen der für die verschiedenen Abschnitte des Dialog-Verfahrens bezüglich Musterwahl und Encoderfunktion insbesondere zur Bestimmung der Signalkombinationen für die einzelnen selektiv erregbaren Stimulationsorte, zur vorläufigen individuellen Optimierung der Abbildungsfunktionen der jedem Stimulationsort zugeordneten einzelnen RF-Filter, zur Berücksichtigung der registrierten neuronalen Impulssignale, zur folgenden Optimierung durch simultane Verwendung mehrerer RF-Filter, zur folgenden Optimierung durch zeitliche Abstimmung der Impulsfolgen mehrerer RF-Filter sowie zur periodischen Überprüfung der Einstellungsoptimierung insbesondere zum Ausgleich von Kontaktänderungen oder neurophysiologischen Funktionsänderungen im betreffenden Sinnessystem vorab im Dialog-Modul festgelegt sind, jedoch jederzeit vom Implantat- Träger, oder einem Betreuer während des Dialog-Betriebes verändert werden können und daß bei Verwendung für Hörprothesen vom Implantat-Träger die jeweilige Gesamtfunktion von Encoder und nachgeschaltetem Hörsystem als Ist-Wahrnehmung eines Schallmusters im Vergleich mit der Soll-Wahrnehmung des gegebenen Schallmusters subjektiv bewertet und diese Wahrnehmung über eine Bewertungseingabe-Einheit an das Dialog- Modul übergeben wird.
5. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur zeitlichen Kopplung der von mehreren RF-Filtern des Encoders erzeugten, asynchronen Impuls folgen als Ausgangssignale die Sendezeitpunkte der einzelnen Impulssignale durch steuerbare Zeitverzögerungs-Glieder variiert werden, daß sich durch diese Verstellung der Zeitverzögerung eine zeitliche Kopplung bis hin zum genau synchronen Auftreten zeitlich benachbarter Impulse von verschiedenen RF-Filtern ergibt, daß die Variation der Zeitverzögerung vom Implantat-Träger gesteuert wird, oder im Dialog über ein neuronales Netz erfolgt, oder extern gesteuert wird und daß die Wahl der zeitlich zu koppelnden Impulsgruppen sowohl vom RF-Filter kommende, als auch im Interface registrierte Impulse, insbesondere zur Vermeidung der Erzeugung von Stimulationspulsen in zu großer zeitlicher Nähe zu vom gleichen Neuron registrierten Impulsen, berücksichtigen kann.
6. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1 oder 2 bzw. 5, gekennzeichnet dadurch daß zur funktionellen Erhöhung der Zahl und Trennschärfe der selektiv erreichbaren Stimulationsorte bei einer gegebenen Zahl von stationär implantierten Mikrokontakten die Impulssignale von einem gegebenen RF-Filter an mehrere, örtlich benachbarte Mikrokontakte geleitet werden, daß die aufgrund der Encoderbefehle genau für jeden Mikrokontakt individuell festgelegten und entsprechend im implantierten Interface insbesondere bezüglich Zeitverlauf, Stromstärke, Polarität und Phasenlage decodierten Stimulations-Zeitfunktionen ihrerseits charakteristische Zeitverläufe und lokale Ortsverteilungen des elektro-magnetischen Feldes im Bereich der zu stimulierenden Neuronen bewirken, daß geeignet ausgewählte bzw. durch ein Lernverfahren bestimmte Zeitverläufe und Ortsverteilungen der durch Superposition verschiedener, aufeinander abgestimmter Stimulationssignale an mehreren Mikrokontakten bewirkten Feldverteilungen als Stimulations-Foci örtlich und zeitlich selektiv neuronale Impulserregungen auslösen, daß die selektiven Stimulationsorte durch geeignete Variation der superponierten Stimulationssignale zur örtlichen Verlagerung des Stimulations-Focus schnell gewechselt werden können, daß die entsprechende Variation der Stimulationssignale und der zugehörigen Mikrokontakt-Gruppen zur Verlagerung des Stimulations-Focus im wahrnehmungsbasierten Dialog mit dem Implantat-Träger über ein neuronales Netz, oder andere Optimierungsalgorithmen in der zentralen Kontrolleinheit mit dem Ziel der Bestimmung möglichst vieler, zu selektiver und trennscharfer neuronaler Erregung führender Stimulationsorte erfolgt und daß durch Vergleich registrierter neuronaler Impulse mit den Stimulationssignalen die Optimierung der gegebenenfalls aus spontan auftretenden neuronalen Impulsen und durch Stimulation erzeugten zusätzlichen Impulsen zusammengesetzten neuronalen Erregung bezüglich angestrebter Einzelzell-Selektivität und dauerhafter Bioverträglichkeit verbessert wird.
7. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Simulation von Augenbewegungen Kopfbewegungen und unerwünschte reale Augenbewegungen detektiert werden, daß durch elektronische Bildmuster- Verschiebung in der Eingangsstufe des Encoders, durch optische Variation der Blickrichtung, oder durch Bewegung der Photosensoren Augenbewegungen simuliert werden, daß unter Verwendung der detektierten Kopf- und Augenbewegungssignale und der Bildmusterverschiebung, oder anderer Augenbewegungssimulationen mithilfe einer neuronalen, oder konventionellen Bewegungs-Regelung bzw. Steuerung schnelle und langsame Augenbewegungen für Aufgaben der Mustererkennung, schnellem Umherblicken erzeugt werden, oder daß so prädiktive Augenfolgebewegungen, die intern generiert, aufgrund sensorischer Signale aktualisiert und insbesondere zur verzögerungsfreien Verfolgung und zur zeitweiligen Bewegungsfortführung bei vorübergehendem Verschwinden des zu verfolgenden Objektes mit einem neuronalen Prädiktor erzeugt werden und daß durch geeignete, wahrnehmungs-basiert bestimmte, Bewegungsprogramme zur Simulation visuell induzierter Augenbewegungen eine optimale Anpassung des sensorischen Datenstromes an die Aufnahmebereitschaft des zentralen Sehsystems erfolgt.
8. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur technischen Erzeugung und Variation von Zoom, also variabler Bildmuster-Vergrößerung, Zoom in der Eingangsstufe des Encoders elektronisch erzeugt, oder optisch vor dem Photosensor-Array erzeugt wird und daß die Zoom-Einstellung im wahrnehmungs-basierten Dialog mit dem Implantat-Träger über ein neuronales Netz, oder automatisch entsprechend bestimmten Kriterien der Encoder-Funktion, oder direkt durch ein externes Signal festgelegt wird.
9. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur technischen Verstellung der Akkommodation, also Fokussierungsentfernung, die Akkommodation in der Eingabestufe des Encoders mithilfe eines neuronalen Netzes, oder anderen elektronischen Signalverarbeitungs- Verfahrens erzeugt, oder optisch vor dem Photosensor-Array erzeugt wird und daß die Akkommodations-Einstellung im wahrnehmungs-basierten Dialog mit dem Implantat-Träger über ein anderes neuronales Netz, oder automatisch entsprechend bestimmten Kriterien der Encoder-Funktion, oder direkt durch ein externes Signal festgelegt wird.
10. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß zur Detektion von Augen- und Kopfbewegungen und zur Kompensation unerwünschter Augenbewegungen Kopfbewegungen und reale Augenbewegungen detektiert werden, daß unter Verwendung der detektierten Kopf- und Augenbewegungssignale und der simulierten Augenbewegungen mithilfe einer neuronalen, oder konventionellen Bewegungs- Regelung bzw. Steuerung schnelle und langsame Augenbewegungen erzeugt werden, um unerwünschte Augenbewegungen, oder Scheinbewegungswahrnehmungen zu kompensieren und daß insbesondere zur Lagestabilisierung der Bildmuster bei natürlichen Kopf-Rumpfbewegungen kompensatorische Augen­ bewegungen in Anlehnung an den vestibulo-okulären Reflex erzeugt werden.
11. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Verfügbarmachung simulierter Augenbewegungen, Zoom, Akkommodations-Änderungen, örtlich verteilter Leuchtdichte-Adaptation sowie kompensatorischer Augenbewegungen als separat wählbare Programme die einzelnen Bewegungs- und Verstellungsmoden als separate, oder kombinierte Programme vom Implantat-Träger gewählt, einem automatischen Betrieb in der zentralen Kontroll-Einheit zugewiesen, oder extern vorgegeben werden.
12. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Wahl verschiedener simulierter Augenbewegungsmoden der Implantat-Träger durch eine mitgeführte Befehlseingabe-Einheit, z. B. als Manipulandum, diverse "Active Vision" Funktionen, wie etwa Fixation, oder Objektverfolgung anwählen kann.
13. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur laufenden Übermittlung der aktuellen Position eines visuell erfaßten Objektes im Raum, von Warnsignalen und von technischen Muster­ erkennungsmeldungen an den Implantat-Träger die vom Encoder unter Auswertung von Bildmuster-, Augen- und Kopfbewegungen ermittelte Objektposition mithilfe eines geeigneten, mitgeführten Signalgebers an ein geeignetes Sinnesorgan gemeldet wird und daß der Encoder durch interne Mustererkennungsprogramme, insbesondere in Verbindung mit automatisch ablaufenden, simulierten Augenbewegungen, den Implantat-Träger vor Hindernissen bzw. Gefahren warnt sowie Art und Position technisch erkannter Muster oder Objekte meldet.
14. Encoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Überwachungssystem für eine teilweise sensomotorisch agierende implantierte Struktur für die Überwachung und Bewertung diverser registrierter Signale sowie die Kontrolle von am Implantat-Ort erfolgenden Einwirkungen durch die mit dem Encoder bi-direktional kommunizierende, implantierte Struktur aufweist, dergestalt, daß die implantierte Struktur mit diversen Sensoren, chemischen Analyse- und Reaktionsprozessen, Aktoren für mechanische, elektrische, anderweitig physikalische sowie chemische lokale Einwirkungen am Implantat-Ort und mit einer lernfähigen sensomotorischen Steuerung in Kommunikation mit dem Encoder ausgestattet ist, daß die implantierten Mikrokontakte über eine bi-direktionale Kommunikation sowohl zur Stimulation, als auch zur Registrierung neuronaler Impulse verwendet werden, oder daß zusätzlich Mikrokontakte zur Registrierung von neuronaler Aktivität sowie von physikalischen Parametern, wie z. B. Druck oder Temperatur und von Ionen- oder Molekül-Konzentrationen in der implantierten Struktur verfügbar gemacht werden, daß ferner in der implantierten Struktur teilweise autonom durch ein dort vorhandenes, lernfähiges Steuerungssystem eine Bewertung der am Implantat-Ort registrierten Signale vorgenommen und in physikalische oder chemische lokale Einwirkungsbefehle umgesetzt wird, daß die registrierten Impulse, oder weiteren sensorischen Signale sowie ausgeführten chemischen Prozessen, oder auf das lokale Gewebe einwirkenden Aktionen von der implantierten Struktur durch geeignete Signalwandler, Vorverstärker und Sender an den Encoder gemeldet und daß dort die registrierten Signale für verschiedene Zwecke der sensomotorischen Encoderfunktion weiterverarbeitet und auch extern verfügbar gemacht werden.
15. Verfahren zum Betreiben eines Encoders nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zur technischen Anpassung dem Leuchtdichte-Arbeitsbereiches aus dem über mehrere Leuchtdichte-Dekaden reichenden Funktionsbereich des Photosensor-Arrays ein Arbeitsbereich für den Encoder bezüglich Größe und Adaptations-Leuchtdichte gewählt werden kann, daß dieser ausgewählte Arbeitsbereich aus nichtlinear bewerteten Ausschnitten des Funktionsbereichs zusammengesetzt werden kann, daß durch ein geeignetes Abbildungssystem visuelle Szenen mit örtlichen Teilbereichen sehr unterschiedlicher Leuchtdichte in den jeweiligen, gemeinsamen Leuchtdichte- Arbeitsbereich des Encoders transponiert werden können und damit z. B. die visuelle Wahrnehmung invariant macht gegenüber einer Veränderung der mittleren Szenen-Leuchtdichte, daß die RF-Filterfunktionen zur Simulation der Wahrnehmung im hell- oder dunkel adaptierten Bereich bei Bedarf mit dem Leuchtdichte-Arbeitsbereich des Encoders verstellt werden können und daß sowohl die Arbeitsbereichswahl, als auch die zugehörige RF-Filterverstellung insbesondere im wahrnehmungs-ba­ sierten Dialog, automatisch, während simulierter Augenbewegungen, oder während der Mustererkennung schnell verändert werden können.
16. Encoder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein lernfähiges Vorverarbeitungs-Modul in der zentralen Kontrolleinheit des Encoders zur Vereinfachung der Bildmuster oder Szenen umfaßt, dergestalt, daß am Photosensor-Array Eingang eintreffende Bildmuster durch lernfähige, oder fest vorgegebene Vorverarbeitungs-Verfahren insbesondere bezüglich Farbbewertung, Kontrast-Verstärkung, Kantendetektion, Segmentierung und Figur-Hintergrund Trennung umgewandelt, oder aus dem Musterraum in einen Merkmalsraum abgebildet werden zur Vereinfachung der nachfolgenden Abbildung in RF- Filtern, oder anderen Musterverarbeitungs-Strukturen und daß die Vorverarbeitungs-Schritte insbesondere im wahrnehmungs-ba­ sierten Dialog, automatisch während simulierter Augenbewegungen oder während der Mustererkennung schnell verändert werden können.
17. Lernfähiges Spinal Implant unter Einsatz eines Encoders gemäß Anspruch 1 zur Linderung von neuronalen Funktionsstörungen im Rückenmark oder peripheren Nervensystem insbesondere in bezug auf die Extremitäten-Motorik, den Urogenital Trakt und unerwünschte Schmerzempfindungen oder Phantomwahrnehmungen mit einem lernfähigen Encoder mit Teilfunktionen entsprechend Anspruch 1, einer teilweise autonom sensomotorisch agierenden implantierten Struktur und einem bi-direktionalen Signal- und Energieübertragungssystem, wobei im Encoder in bi-direktionalem Kontakt mit Teilen des Rückenmarks, oder peripheren Nervensystems, oder von Muskelgruppen entsprechende Funktionen des Encoders nach Anspruch 1, des Dialog-Verfahrens nach Anspruch 2, entsprechende Verfahren nach Anspruch 4 zur wahrnehmungs-ba­ sierten, automatischen, oder extern gesteuerten Funktionsanpassung sowohl sensorischer spatiotemporaler Filter zur Empfindungs-Optimierung, als auch motorischer spatiotemporaler Filter, oder anderer Steuerungs-Module zur Bewegungsverlaufs-Optimierung eingesetzt werden, daß entsprechende Verfahren nach Anspruch 5 zur Kopplung von Impulsfolgen, entsprechende Verfahren nach Anspruch 6 zur funktionellen Erhöhung der Zahl und Trennschärfe selektiv erreichbarer Stimulationsorte, entsprechende Verfahren nach Anspruch 12 zur Wahl verschiedener Funktionsabläufe durch eine mitgeführte Befehlseingabe-Einheit, entsprechende Verfahren nach Anspruch 13 zur laufenden Übermittlung ausgewählter Zustandsparameter bezüglich des Implantat-Trägers und des Spinal Implant mithilfe eines geeigneten, mitgeführten Signalgebers an ein geeignetes Sinnesorgan, entsprechende Verfahren nach Ansprüchen 7 und 10 zur Detektion von Augen- und Kopfbewegungen insbesondere für Steuerungszwecke von Spinal Implant Funktionen und für Meldezwecke der Intentionen, oder Wahrnehmungen des Implantat-Trägers verwendet und dem jeweiligen Patienten angepaßt eingesetzt werden und daß durch eine implantierte Struktur nach Anspruch 1 und ein Überwachungssystem nach Anspruch 14 teilweise autonom durch ein dort vorhandenes, lernfähiges Steuerungssystem eine Bewertung der am Implantat-Ort registrierten Signale vorgenommen und in physikalische oder chemische lokale Einwirkungsbefehle umgesetzt wird.
18. Lernfähiges Cranial Implant zur Linderung von neuronalen Funktionsstörungen des Zentralnervensystems mit unerwünschten, sensorischen, motorischen, oder kognitiven Wirkungen, einschließlich Gedächtnisstörungen und Persönlichkeits- Veränderungen mit einem lernfähigen Encoder mit Teilfunktionen entsprechend Anspruch 1, einer teilweise autonomen sensomotorisch agierenden, implantierten Struktur mit Mikrokontakten, Detektoren, Wirkstoff-Depot und Wirkstoff- Applikator, wobei in bi-direktionalem Kontakt mit Hirnregionen innerhalb des Schädels entsprechende Funktionen des lernfähigen Encoders sowie des Dialog-Verfahrens nach Anspruch 2 verwendet werden, daß entsprechende Verfahren nach Anspruch 4 zur wahrnehmungsbasierten, automatischen, oder extern gesteuerten Funktionsanpassung, sowohl sensorischer spatiotempo­ raler Filter zur Empfindungs-Optimierung, als auch motorischer spatiotemporaler Filter, oder anderer Steuerungs- Module zur Bewegungsverlaufs-Optimierung, bedarfsgesteuerten Wirkstoff-Applikation, oder mikrochirurgischen, oder heilenden Einwirkung nach Anspruch 1 verwendet werden, daß entsprechende Verfahren nach Anspruch 5 zur Kopplung von Impulsfolgen, entsprechende Verfahren nach Anspruch 6 zur funktionellen Erhöhung der Zahl und Trennschärfe selektiv erreichbarer Stimulationsorte, entsprechende Verfahren nach Ansprüchen 7 und 10 zur Detektion von Augen- und Kopfbewegungen insbesondere für Steuerungszwecke von Cranial Implant Funktionen und für Meldezwecke der Intentionen oder Wahrnehmungen des Implantat-Trägers, entsprechende Verfahren nach Anspruch 12 zur Wahl verschiedener Funktionsabläufe durch eine mitgeführte Befehlseingabeeinheit und entsprechende Verfahren nach Anspruch 13 zur laufenden Übermittlung ausgewählter Zustandsparameter bezüglich des Implantat-Trägers und des Cranial Implant mithilfe eines geeigneten, mitgeführten Signalgebers an ein geeignetes Sinnesorgan, oder einen Betreuer verwendet und dem jeweiligen Patienten angepaßt eingesetzt werden, sowie daß durch eine implantierte Struktur nach Anspruch 1 und ein Überwachungssystem nach Anspruch 14 teilweise autonom durch ein dort vorhandenes, lernfähiges Steuerungssystem eine Bewertung der am Implantat-Ort registrierten Signale einschließlich chemischer Analysen und Erzeugung von chemischen Reaktionen innerhalb der implantierten Struktur vorgenommen, und in physikalische oder chemische lokale Einwirkungsbefehle, wie z. B. lokale Elektrostimulation, Wirkstoff-Applikation, oder thermische Einwirkung für chirurgische oder heilende Zwecke umgesetzt wird und daß implantierte lokale Wirkstoffdepots in Abhängigkeit von einem über geeignete implantierte Detektoren neuronaler oder Gliazell-Aktivität, physikalischer Parameter, sowie Ionen-, Molekül-, oder Wirkstoff-Konzentrationen erfaßten, und in einer Lernphase bezüglich des Handlungsbedarfes bewerteten, patho-physiologischen Zustandsraum zur lokal begrenzten und zeitlich synchro­ nisierten Ausschüttung genau bemessener Wirkstoffmengen angesteuert werden und daß Teilfunktionen dieser lokalen Zustands-basierten Wirkstoffgabe autonom in der implantierten Struktur, oder in bi-direktionaler Kommunikation mit dem Encoder außerhalb des Schädels, oder direkt vom Implantat- Träger, oder einem medizinisch und technologisch hierfür besonders qualifizierten Team nach informierter Zustimmung des Betroffenen gesteuert werden können.
19. Lernfähiges "Active Night Vision" System mit beweglicher Blickachse unter Einsatz eines Encoders gemäß Anspruch 1, wobei bei einem am Kopf befestigten Sichtgerät mit Kopfbewegungssensoren, welches für den Menschen normalerweise nicht, oder nur schwer sichtbare Bildmuster und Szenen für das menschliche Sehsystem durch Restlichtverstärkung nach Art eines Nachtsichtgerätes, Auswertung einer Szenen-Beleuchtung durch Lichtfrequenzen im nicht sichtbaren Bereich, oder durch andere Bestrahlungsarten, oder Verfahren sichtbar macht, nach einer Lernphase und individuellen Funktionsanpassung an den Benutzer Kopfbewegungen durch elektronische Bildverschiebung, oder andere Verfahren entsprechend Ansprüchen 7 und 10 kompensiert werden, daß Augenbewegungen mit Verfahren entsprechend Anspruch 7 zum Zwecke der Bewegung der Blickachse des Active Night Vision Systems simuliert werden insbesondere für schnelles Umherblicken, oder kontinuierliche und prädiktive Objektverfolgung, daß mit Verfahren entsprechend Anspruch 8 Zoom erzeugt und variiert wird, daß mit Verfahren entsprechend Anspruch 9 Akkommodation technisch verstellt wird, daß mit Verfahren entsprechend Anspruch 11 simulierte Augenbewegungen, Zoom, Akkommodation und regional angepaßte Leuchtdichte-Adaptation als separat wählbare Programme verfügbar gemacht werden, daß die vorgenannten, separat wählbaren Programme mit Verfahren entsprechend Anspruch 12 vom Benutzer durch eine mitgeführte Befehlseingabe-Einheit angewählt werden können, daß die Objektposition relativ zum Benutzer mit Verfahren entsprechend Anspruch 13 an ein geeignetes Sinnesorgan gemeldet wird, daß der Benutzer mit Verfahren entsprechend Anspruch 13 vor Hindernissen bzw. Gefahren gewarnt wird und daß mit Verfahren entsprechend Anspruch 15 der Leuchtdichte-Arbeitsbereich aus nichtlinear bewerteten Ausschnitten des über mehrere Dekaden verteilten Bildmuster-Leuchtdichtebereiches sowohl in bezug auf Szenenorte, als auch deren zugehörige Leuchtdichte insbesondere zur Kontrast-Optimierung und Blendungsvermeidung in einer Lernphase zusammengestellt wird und automatisch, oder vom Benutzer schnell verändert werden kann und mittels eines lernfähigen Vorverarbeitungsmoduls entsprechend Anspruch 16 zur Vereinfachung der Bildmuster oder Szenen detektierte Bildmuster durch lernfähige, oder fest vorgegebene Vorverarbeitungs-Verfahren insbesondere bezüglich Farbbewertung, Kontrastverstärkung, Kantendetektion, Segmentierung und Figur-Hintergrund Trennung umgewandelt werden.
20. Lernfähiges "Active Remote Vision" System unter Einsatz eines Encoders nach Anspruch 1 mit einem am Kopf befestigtbaren Bildmonitorsystem mit Kopfbewegungsdetektoren, einer Befehlseingabeeinheit und einem vom Körper des Benutzers entfernten Sichtgerät mit beweglicher Blickachse, wobei eine bi-direktionale Kommunikation zwischen den Komponenten beim Benutzer und dem entfernten Sichtgerät besteht, daß das Sichtgerät Eigenschaften des Active Night Vision Systems nach Anspruch 19 haben kann, daß die Blickachse des entfernten Sichtgerätes durch Kopfbewegungen des Benutzers, oder durch entsprechend Anspruch 7 simulierte Blick- und prädiktive Folgebewegungen zur autonomen Verfolgung bewegter Objekte nach einer Lernphase in einem geeigneten Koordinatensystem gesteuert wird, und nach Ansprüchen 11 und 12 automatisch aufgerufen, oder vom Benutzer angewählt werden kann, daß die Blickachse, oder Position eines vom entfernten Sichtgerät betrachteten Objektes relativ zu einem geeigneten Referenz- Koordinatensystem umgerechnet und dem Benutzer durch ein Verfahren entsprechend Anspruch 13 an ein geeignetes Sinnesorgan gemeldet wird, daß Zoom mit entsprechend Verfahren nach Anspruch 8 erzeugt und variiert wird, daß Akkommodation mit Verfahren nach Anspruch 9 technisch verstellt wird, daß Zoom- und Akkommodations-Einstellungen dem Benutzer durch Verfahren entsprechend Anspruch 13 an ein geeignetes Sinnesorgan gemeldet werden, daß der Leuchtdichte- Arbeitsbereich entsprechend Anspruch 15 aus nichtlinear bewerteten Ausschnitten des über mehrere Dekaden verteilten Lichtmuster-Leuchtdichtebereiches in Bezug auf Lichtmuster- Orte und deren zugehörige Leuchtdichte insbesondere zur Kontrast-Optimierung und Blendungsvermeidung in einer Lernphase zusammengestellt wird und automatisch, oder vom Benutzer schnell verändert werden kann und mittels eines lernfähigen Vorverarbeitungs-Moduls entsprechend Anspruch 16 zur Vereinfachung der Bildmuster oder Szenen detektierte Bildmuster durch lernfähige, oder fest vorgegebene Vorverarbeitungsverfahren insbesondere bezüglich Farbbewertung, Kontrastverstärkung, Kantendetektion, Segmentierung und Figur-Hintergrund Trennung umgewandelt werden.
21. Lernfähige "Portable Active Vision" Camera unter Einsatz eines Encoders nach Anspruch 1 mit einer Camera oder einem anderen Sichtgerät mit beweglicher Blickachse, Camerabewegungsdetektoren, einem Kontrollmodul mit Monitor beim Benutzer, sowie bi-direktionaler Kommunikation zwischen Camera und Kontrollmodul, wobei die Camera mit Zoom entsprechend Anspruch 8, oder mit anderen Verfahren, mit Akkommodations-Verstellung entsprechend Anspruch 9, oder mit anderen Verfahren und mit technischer Wahl des regional zusammengesetzten Leuchtdichte-Arbeitsbereiches entsprechend Anspruch 15 ausgestattet ist, daß Zoom, Akkommodation, regional separate Leuchtdichte-Anpassung und Bewegungsfunktion der Blickachse nach Ansprüchen 11 und 12 automatisch funktionieren, oder vom Benutzer über das Kontroll-Modul gesteuert oder gewählt werden, daß Blickrichtung oder Position eines fixierten, oder erkannten, oder kontinuierlich verfolgten Objektes sowie Zoom, Akkommodation und Leuchtdichte-Arbeitsbereich dem Benutzer durch Verfahren entsprechend Anspruch 13 an ein geeignetes Sinnesorgan, oder über das Kontrollmodul gemeldet werden, daß der Leuchtdichte- Arbeitsbereich entsprechend Anspruch 15 aus nichtlinear bewerteten Ausschnitten des über mehrere Dekaden verteilten Lichtmuster-Leuchtdichtebereiches insbesondere zur Kontrastoptimierung und Blendungsvermeidung in einer Lernphase zusammengestellt wird und automatisch, oder vom Benutzer schnell verändert werden kann, daß der Benutzer über das Kontrollmodul den Bildmusterverlauf überwachen und entsprechend verschiedene Camera-Blickbewegungsmoden anwählen kann und daß der Benutzer, oder ein vorgegebener Suchalgorithmus bei Auftauchen eines gewünschten Objektes auf dem Monitor eine prädiktive Objektverfolgung oder Fixation insbesondere für Überwachungs- oder Videotelefonanwendungen durch die Active Vision Camera mit Verfahren entsprechend Anspruch 7 auslösen kann, wobei gleichzeitig bei Bedarf eine Kompensation der durch Bewegung des Benützers, oder Fahrzeugs, oder einer anderen Struktur, an dem die Active Vision Camera befestigt sein kann, verursachten Camera-Bewegung mit Verfahren entsprechend Anspruch 10 ausgeführt wird.
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