JP3272506B2 - Optical pattern recognition and classification device - Google Patents

Optical pattern recognition and classification device

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JP3272506B2
JP3272506B2 JP22017193A JP22017193A JP3272506B2 JP 3272506 B2 JP3272506 B2 JP 3272506B2 JP 22017193 A JP22017193 A JP 22017193A JP 22017193 A JP22017193 A JP 22017193A JP 3272506 B2 JP3272506 B2 JP 3272506B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、風景などのように、多
くの物体、文字などを含んでいる画像の中から、特定の
物体、文字の抽出を行い、抽出した物体、文字、画像等
のパターンの認識及び検索、推論、連想等に用いられる
光学的パターン認識分類装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for extracting a specific object or character from an image containing many objects or characters, such as landscapes, and extracting the extracted object, character, image, etc. The present invention relates to an optical pattern recognition / classification apparatus used for pattern recognition and search, inference, association, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】人間が見ている日常の風景のような数多
くの物体や文字などのパターンを含んでいる画像(以下
入力画像と呼ぶ)の中から、特定の抽出したいパターン
を取り出し、認識分類する方法の1つとして、マッチト
フィルタリング法が知られている。
2. Description of the Related Art A specific pattern to be extracted is extracted from an image (hereinafter, referred to as an input image) containing a pattern of a large number of objects and characters such as everyday scenery seen by a human, and is recognized and classified. As one of the methods, a matched filtering method is known.

【0003】マッチトフィルタリング法は、入力画像の
フーリエ変換像が、フーリエ変換レンズの後焦点面に形
成され、焦点位置に配置されている、抽出したいパター
ンのマッチトフィルタに入射し、透過光をフーリエ変換
レンズによって更にフーリエ変換すると、抽出したいパ
ターンと同じパターンが入力画像の中に存在するとき、
フーリエ変換レンズの後焦点面上に高い相関を表す相関
スポットが現れ、その位置により、入力画像の中で抽出
したいパターンと同じパターンの位置を知ることがで
き、認識分類できる方法である。この時、マッチトフィ
ルタには抽出したいパターンの強度分布のフーリエ変換
を参照光との干渉縞の形で記録したホログラムが一般に
用いられる。
In the matched filtering method, a Fourier transform image of an input image is formed on a back focal plane of a Fourier transform lens, is incident on a matched filter of a pattern to be extracted, which is disposed at a focal position, and transmits transmitted light. When the Fourier transform is further performed by the Fourier transform lens, when the same pattern as the pattern to be extracted exists in the input image,
This is a method in which a correlation spot showing a high correlation appears on the back focal plane of the Fourier transform lens, and the position of the same pattern as the pattern to be extracted in the input image can be known from the position, and recognition and classification can be performed. At this time, a hologram in which the Fourier transform of the intensity distribution of the pattern to be extracted is recorded in the form of an interference fringe with the reference light is generally used for the matched filter.

【0004】しかし、この手法においては、フィルタに
ホログラムを用いた場合、抽出したいパターンごとにい
ちいちフィルタを作らなければならないこと、およびフ
ィルタの位置合わせの許容誤差が極めて小さく、数μm
の位置ズレが性能を著しく低下させること、などの問題
点がある。
However, in this method, when a hologram is used as a filter, it is necessary to make a filter for each pattern to be extracted, and the tolerance for the alignment of the filter is extremely small.
There is a problem that the misalignment significantly lowers the performance.

【0005】また、フィルタにホログラムを用いずに、
実時間で抽出したいパターンを変えることができる空間
光変調器を用いた方法もあるが、現存の空間光変調器で
はホログラムと同等の細かいピッチの干渉縞を書く能力
がなく、装置の性能がかなり劣ってしまうという問題点
がある。
Also, without using a hologram as a filter,
There is also a method using a spatial light modulator that can change the pattern to be extracted in real time. There is a problem that it is inferior.

【0006】また、別の方法としては、コンピュータの
デジタル画像処理装置などに使用されているテンプレー
トマッチング法がある。このテンプレートマッチング法
は、抽出したいパターンを入力画像の中で動かして最も
よくあった場所を探す方法である。この方法には、残差
逐次検定法、相互相関係数による方法等がある。しか
し、いずれの方法も基本的には抽出したいパターンを入
力画像の中で走査させなくてはならず、時間がかかると
いう問題点があった。これは画素数が多いほど顕著に現
れてくる問題である。
As another method, there is a template matching method used in a digital image processing device of a computer or the like. This template matching method is a method of moving a pattern to be extracted in an input image and searching for the most suitable place. This method includes a residual sequential test method, a method using a cross-correlation coefficient, and the like. However, any of these methods basically has a problem that a pattern to be extracted must be scanned in an input image, which takes time. This is a problem that appears more noticeably as the number of pixels increases.

【0007】更に上記方法のいずれにおいても、入力画
像中に存在するパターンと、入力画像外から提示する、
抽出したいパターンとがかなり一致していないと、言い
換えれば相関度がかなり高くなければ、入力画像中から
の抽出が難しく、パターンの形に僅かしか違いがなくて
も、それらのパターン毎に、例えばマッチトフィルタリ
ング法ならば、フィルタを複数作製しなければならない
という欠点がある。
Further, in any of the above methods, a pattern present in the input image and a pattern present from outside the input image are provided.
If the pattern to be extracted does not substantially match, in other words, if the degree of correlation is not very high, it is difficult to extract from the input image, and even if there is only a slight difference in the shape of the pattern, for each of those patterns, for example, The matched filtering method has a disadvantage that a plurality of filters must be manufactured.

【0008】そこで、パターン抽出に柔軟性をもたせる
ために、SDFやMACEと呼ばれる特殊なフィルタを
用いて入力画像中からのパターン抽出を行う方法も提案
されているが、この場合も、前もって抽出したいパター
ンに対応した複雑なフィルタを設計、製作しておかなけ
ればならないという問題がある。
In order to make the pattern extraction more flexible, there has been proposed a method of extracting a pattern from an input image using a special filter called SDF or MACE. In this case, too, it is desired to extract the pattern in advance. There is a problem that a complicated filter corresponding to the pattern must be designed and manufactured.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける上述の問題点を解決するためになされたもので、
抽出したいパターン毎に製作しておかなければならない
ホログラム等の干渉縞を描いたマッチトフィルタを用い
ることなく、しかもそのために比較的光学系の位置合わ
せが簡単な光学的パターン認識分類装置を提供すること
を目的とするものである。また、本発明は、抽出したい
パターンの走査無しに、数多くの物体や文字などのパタ
ーンを含んでいる画像の中から、抽出したいパターンと
同じであるパターンばかりでなく、一定の程度の相関の
あるパターンも簡単なフィルタを用いて同時に、簡単に
抽出し、抽出されたパターン毎にさらに細かい認識分類
を行うことができる光学的パターン認識分類装置を提供
することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art.
Provided is an optical pattern recognition / classification apparatus which does not use a matched filter which draws interference fringes such as holograms which must be produced for each pattern to be extracted, and which relatively easily aligns an optical system. It is intended for that purpose. In addition, the present invention is not limited to the scanning of the pattern to be extracted, and from the image including the pattern of many objects and characters, not only the pattern that is the same as the pattern to be extracted, but also a certain degree of correlation. It is an object of the present invention to provide an optical pattern recognition / classification device that can easily and simultaneously extract patterns by using a simple filter and perform finer recognition / classification for each extracted pattern.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のためになされたものである。本発明の光
学的パターン認識分類装置(1)は、1つ以上の認識分
類したいパターンを含む1つ以上の小カテゴリーの集合
から成る所望の大カテゴリーに属するパターンを、入力
された画像(以下入力画像と称する)の中から抽出する
パターン抽出手段と、前記パターン抽出手段により抽出
されたパターン(以下抽出パターンと称する)のそれぞ
れの特徴を表す量(以下特徴量と称する)を、相関また
はそれに類する演算を行う光学系を用いて検出する特徴
量検出手段と、前記特徴量検出手段により検出された1
つ以上の特徴量に基づいて、前記抽出パターンの属する
該小カテゴリーの判別を行う判別手段とから構成され、
前記パターン抽出手段が、第1のコヒーレントな光束を
出射する光源と、入力画像を強度透過率或いは反射率分
布で表示して、前記第1のコヒーレントな光束に強度分
布を与える第1の画像表示手段と、前記第1の画像表示
手段を透過或いは反射した光束の強度分布を、光学的に
フーリエ変換する第1のフーリエ変換レンズと、前記所
望の大カテゴリーに含まれるパターン全体に共通の特徴
を有するパターン(以下代表パターンと称する)のフー
リエ変換像を出力する第1のフーリエ変換像出力手段
と、前記第1のフーリエ変換レンズのフーリエ変換面に
配置され、且つ前記代表パターンのフーリエ変換像を、
強度透過率或いは反射率分布にして表示して、前記第1
の光束に更に強度分布を与える第1の空間光変調器と、
前記第1の空間光変調器を透過或いは反射した光束の強
度分布を光学的に更にフーリエ変換する第2のフーリエ
変換レンズと、前記第2のフーリエ変換レンズによって
フーリエ変換されて得られた出力画像を撮像する撮像手
段と、前記出力画像を、再び前記第1の画像表示手段の
入力画像として表示する画像帰還手段と、前記出力画像
中において、一定値以上の出力値を持つ画素を検出し、
この画素の一定数以上の集団の位置を検出する位置検出
手段と、前記位置検出手段からの出力を基準にして、入
力画像の中から適当な大きさの領域を切り出す領域切り
出し手段とから構成されており、かつ前記領域切り出し
手段により切り出される画像領域が、前記パターン抽出
手段により抽出されるパターンに相当するものであるこ
と、および前記特徴量検出手段が、第2のコヒーレント
な光束を出射する光源と、1つ或いは複数の参照パター
ンを、強度透過率或いは反射率分布で表示して、前記第
2のコヒーレントな光束に強度分布を与える第2の画像
表示手段と、前記第2の画像表示手段を透過或いは反射
した光束の強度分布を、光学的にフーリエ変換する第3
のフーリエ変換レンズと、前記パターン抽出手段により
得られた抽出パターンのフーリエ変換像を出力する第2
のフーリエ変換像出力手段と、前記第3のフーリエ変換
レンズのフーリエ変換面に配置され、且つ前記抽出パタ
ーンのフーリエ変換像を、強度透過率或いは反射率分布
にして表示して、前記第2の光束に更に強度分布を与え
る第2の空間光変調器と、前記第2の空間光変調器を透
過或いは反射した光束の強度分布を、光学的に更にフー
リエ変換する第4のフーリエ変換レンズと、前記第4の
フーリエ変換レンズによってフーリエ変換されて得られ
た像の光量を、前記の1つ或いは複数の参照パターンに
対応して検出する受光手段とから構成されており、かつ
前記受光手段により検出される像の光量が、前記特徴量
検出手段により検出される特徴量を相当することを特徴
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above technical problems. An optical pattern recognition / classification device (1) of the present invention converts a pattern belonging to a desired large category including a set of one or more small categories including one or more patterns to be recognized / classified into an input image (hereinafter referred to as an input image). A pattern extracting unit that extracts from among the images (hereinafter, referred to as an image) and a pattern (hereinafter, referred to as an extracted pattern) extracted by the pattern extracting unit (hereinafter, referred to as an extracted pattern) are correlated or similar to each other. A feature amount detecting means for detecting using an optical system for performing an operation;
Discriminating means for discriminating the small category to which the extracted pattern belongs, based on one or more feature amounts,
A first light source that emits a first coherent light beam; and a first image display that gives an intensity distribution to the first coherent light beam by displaying an input image as an intensity transmittance or a reflectance distribution. Means, a first Fourier transform lens for optically Fourier transforming the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by the first image display means, and a feature common to the entire pattern included in the desired large category. First Fourier transform image output means for outputting a Fourier transform image of the pattern (hereinafter, referred to as a representative pattern), and a Fourier transform image of the representative pattern, which is arranged on the Fourier transform surface of the first Fourier transform lens. ,
The intensity transmittance or reflectance distribution is displayed and the first
A first spatial light modulator that further provides an intensity distribution to the luminous flux of
A second Fourier transform lens for optically further Fourier transforming the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by the first spatial light modulator, and an output image obtained by Fourier transform by the second Fourier transform lens Imaging means for imaging the image, image output means for displaying the output image as an input image of the first image display means again, and detecting a pixel having an output value equal to or more than a certain value in the output image,
The position detection means detects the position of a group of a certain number or more of the pixels, and the area cutout means for cutting out an area of an appropriate size from the input image based on the output from the position detection means. And the image area cut out by the area cutout means corresponds to the pattern extracted by the pattern extraction means, and the feature amount detection means emits a second coherent light beam And second image display means for displaying one or a plurality of reference patterns as intensity transmittance or reflectance distribution to give an intensity distribution to the second coherent light flux, and second image display means Third optically Fourier transforms the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by
A Fourier transform lens for outputting a Fourier transform image of the extracted pattern obtained by the pattern extracting means.
A Fourier-transformed image output means, and a Fourier-transformed image of the extracted pattern, which is arranged on a Fourier-transformed surface of the third Fourier-transformed lens, is displayed as an intensity transmittance or a reflectance distribution, and the second A second spatial light modulator that further provides an intensity distribution to the light beam, a fourth Fourier transform lens that optically further Fourier-transforms the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by the second spatial light modulator, Light receiving means for detecting the amount of light of the image obtained by Fourier transform by the fourth Fourier transform lens in accordance with the one or more reference patterns, and detecting the light quantity by the light receiving means The amount of light of the image corresponds to the feature amount detected by the feature amount detection means.

【0011】また、本発明の他の光学的パターン認識分
類装置(2)は、1つ以上の認識分類したいパターンを
含む1つ以上の小カテゴリーの集合から成る所望の大カ
テゴリーに属するパターンを、入力された画像(以下入
力画像と称する)の中から抽出するパターン抽出手段
と、前記パターン抽出手段により抽出されたパターン
(以下抽出パターンと称する)のそれぞれの特徴を表す
量(以下特徴量と称する)を、相関またはそれに類する
演算を行う光学系を用いて検出する特徴量検出手段と、
前記特徴量検出手段により検出された1つ以上の特徴量
に基づいて、前記抽出パターンの属する該小カテゴリー
の判別を行う判別手段とから構成され、前記パターン抽
出手段が、第1のコヒーレントな光束を出射する光源
と、入力画像を強度透過率或いは反射率分布で表示し
て、前記第1のコヒーレントな光束に強度分布を与える
第1の画像表示手段と、前記第1の画像表示手段を透過
或いは反射した光束の強度分布を、光学的にフーリエ変
換する第1のフーリエ変換レンズと、前記所望の大カテ
ゴリーに含まれるパターン全体に共通の特徴を有するパ
ターン(以下代表パターンと称する)のフーリエ変換像
を出力する第1のフーリエ変換像出力手段と、前記第1
のフーリエ変換レンズのフーリエ変換面に配置され、且
つ前記代表パターンのフーリエ変換像を、強度透過率或
いは反射率分布にして表示して、前記第1の光束に更に
強度分布を与える第1の空間光変調器と、前記第1の空
間光変調器を透過或いは反射した光束の強度分布を光学
的に更にフーリエ変換する第2のフーリエ変換レンズ
と、前記第2のフーリエ変換レンズによってフーリエ変
換されて得られた出力画像を撮像する撮像手段と、前記
出力画像を、再び前記第1の画像表示手段の入力画像と
して表示する画像帰還手段と、前記出力画像中におい
て、一定値以上の出力値を有する画素を検出し、この画
素の一定数以上の集団の位置を検出する位置検出手段
と、前記位置検出手段からの出力を基準にして、入力画
像の中から適当な大きさの領域を切り出す領域切り出し
手段とから構成されており、かつ前記領域切り出し手段
により切り出される画像領域が、前記パターン抽出手段
により抽出されるパターンに相当すること、および前記
特徴量検出手段が、第2のコヒーレントな光束を出射す
る光源と、1つ或いは複数の参照パターンを、強度透過
率或いは反射率分布で表示して、前記第2のコヒーレン
トな光束に強度分布を与える第2の画像表示手段と、各
レンズが前記1つ或いは複数の参照パターンの位置に対
応して配置され、前記第2の画像表示手段を透過或いは
反射した光束の強度分布を、参照パターン毎に光学的に
フーリエ変換する第1のフーリエ変換レンズアレイと、
前記パターン抽出手段により得られた前記抽出パターン
のフーリエ変換像を出力する第2のフーリエ変換像出力
手段と、前記抽出パターンのフーリエ変換像の画像を、
前記第1のフーリエ変換レンズアレイの各レンズに対応
した位置に並列化する画像処理装置と、前記第1のフー
リエ変換レンズアレイの各レンズのフーリエ変換面に配
置され、且つ前記画像処理装置によって作成された前記
抽出パターンのフーリエ変換像の並列画像を、強度透過
率或いは反射率分布で表示して、前記第2の光束に更に
強度分布を与える第3の空間光変調器と、各レンズが前
記1つ或いは複数の参照パターンの位置に対応して配置
され、該第3の空間光変調器を透過或いは反射した光束
の強度分布を、光学的に更にフーリエ変換する第2のフ
ーリエ変換レンズアレイと、前記第2のフーリエ変換レ
ンズアレイの各レンズによってフーリエ変換されて得ら
れた第3の出力画像の光量を、前記の1つ或いは複数の
参照パターンに対応して検出する受光手段とから構成さ
れており、かつ前記受光手段により検出される像の光量
が、前記特徴量検出手段により検出される特徴量に相当
すること、を特徴とするものである。
Further, another optical pattern recognition / classification apparatus (2) of the present invention includes a pattern belonging to a desired large category consisting of a set of one or more small categories including one or more patterns to be recognized and classified. A pattern extraction unit that extracts from an input image (hereinafter, referred to as an input image), and an amount (hereinafter, referred to as a feature amount) representing each characteristic of a pattern (hereinafter, referred to as an extraction pattern) extracted by the pattern extraction unit ) Using an optical system that performs correlation or similar operation,
Discriminating means for discriminating the small category to which the extracted pattern belongs based on one or more feature amounts detected by the feature amount detecting means, wherein the pattern extracting means comprises a first coherent light beam. A first image display means for displaying an input image as an intensity transmittance or a reflectance distribution to give an intensity distribution to the first coherent light beam, and a light source for transmitting the first image display means. Alternatively, a first Fourier transform lens for optically Fourier transforming the intensity distribution of the reflected light beam, and a Fourier transform of a pattern (hereinafter, referred to as a representative pattern) having characteristics common to all the patterns included in the desired large category. First Fourier transform image output means for outputting an image;
A first space that is arranged on the Fourier transform surface of the Fourier transform lens of the above and displays the Fourier transform image of the representative pattern as an intensity transmittance or a reflectance distribution to further provide an intensity distribution to the first light flux. An optical modulator; a second Fourier transform lens for optically further Fourier transforming the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by the first spatial light modulator; and a Fourier transform by the second Fourier transform lens. Imaging means for capturing the obtained output image, image feedback means for displaying the output image again as an input image of the first image display means, and having an output value equal to or more than a certain value in the output image A position detecting means for detecting a pixel and detecting a position of a group of a certain number or more of the pixels; and A region extracting unit for extracting a region, and the image region extracted by the region extracting unit corresponds to a pattern extracted by the pattern extracting unit; A light source that emits a coherent light beam, a second image display unit that displays one or a plurality of reference patterns with an intensity transmittance or a reflectance distribution, and gives an intensity distribution to the second coherent light beam, Each lens is arranged corresponding to the position of the one or a plurality of reference patterns, and a first element for optically Fourier-transforming the intensity distribution of a light beam transmitted or reflected by the second image display means for each reference pattern. A Fourier transform lens array,
A second Fourier transform image output unit that outputs a Fourier transform image of the extracted pattern obtained by the pattern extracting unit, and an image of the Fourier transform image of the extracted pattern.
An image processing device that is arranged in parallel at a position corresponding to each lens of the first Fourier transform lens array; and an image processing device that is arranged on the Fourier transform surface of each lens of the first Fourier transform lens array and created by the image processing device A third spatial light modulator that displays the parallel image of the Fourier transform image of the extracted pattern as an intensity transmittance or a reflectance distribution to further provide an intensity distribution to the second light flux, A second Fourier transform lens array arranged corresponding to the position of one or a plurality of reference patterns and optically further Fourier-transforming the intensity distribution of the light flux transmitted or reflected by the third spatial light modulator; The amount of light of the third output image obtained by Fourier transform by each lens of the second Fourier transform lens array is compared with the one or more reference patterns. Amount of image to be detected by being composed of a light receiving means, and said light receiving means for detecting in the, to correspond to the feature quantity detected by the feature quantity detecting means, characterized in.

【0012】また、本発明の前記装置において、前記第
1或いは第2のフーリエ変換像出力手段の少なくとも1
つが、コヒーレントな光束を出射する光源と、前記の代
表パターンまたは、抽出パターンを、強度透過率或いは
反射率分布にして表示して、前記光束に強度分布を与え
る第3の画像表示手段と、前記第3の画像表示手段から
透過或いは反射した光束の強度分布を、光学的にフーリ
エ変換する第5のフーリエ変換レンズと、前記第5のフ
ーリエ変換レンズによって得られた前記代表パターン、
または抽出パターンのフーリエ変換像を撮像する撮像手
段と、から構成されていることが好ましい。
Further, in the apparatus according to the present invention, at least one of the first or second Fourier transform image output means is provided.
First, a light source that emits a coherent light beam, and a third image display unit that displays the representative pattern or the extracted pattern as an intensity transmittance or a reflectance distribution to give an intensity distribution to the light beam, A fifth Fourier transform lens for optically Fourier transforming the intensity distribution of the light flux transmitted or reflected from the third image display means, and the representative pattern obtained by the fifth Fourier transform lens;
Alternatively, it is preferable that the imaging device is configured to include an imaging unit that captures a Fourier transform image of the extracted pattern.

【0013】また、本発明の前記装置において、前記第
1、第2、或いは第3の空間光変調器の少なくとも1つ
が、第1の光書き込み型の空間光変調器であることが好
適である。
In the apparatus of the present invention, it is preferable that at least one of the first, second, and third spatial light modulators is a first optical writing type spatial light modulator. .

【0014】さらに、本発明の前記装置において、前記
第1の画像表示手段は、第2の光書き込み型空間光変調
器と、この第2の光書き込み型空間光変調器の書き込み
面に入力画像を結像させる結像レンズ系とから構成され
ていることが好適である。
Further, in the apparatus of the present invention, the first image display means includes a second optically-written spatial light modulator, and an input image on a writing surface of the second optically-written spatial light modulator. And an imaging lens system for forming an image.

【0015】さらに、本発明の前記装置において、前記
第1、第2、および第3の空間光変調器の少なくとも1
つに、前記の代表パターン、または抽出パターンのフー
リエ変換像が、実質的に実時間で適当な閾値により二値
化された画像として表示されることが好適である。
Further, in the above-mentioned apparatus according to the present invention, at least one of the first, second and third spatial light modulators is provided.
Finally, it is preferable that the Fourier transform image of the representative pattern or the extracted pattern is displayed as an image binarized by an appropriate threshold substantially in real time.

【0016】さらに本発明の前記装置において、前記第
1、および第2の光書き込み型空間光変調器の少なくと
も1つが、書き込み面から書き込まれた像を閾値により
二値化処理して表示する動作を行うものであることが好
適である。
Further, in the apparatus according to the present invention, at least one of the first and second optical writing type spatial light modulators displays an image written from a writing surface by binarizing the image with a threshold value. Is preferably performed.

【0017】さらに、本発明の前記装置において、前記
判別手段は、各小カテゴリー毎に、この小カテゴリーに
属する抽出パターンの特徴量を複数回取得し、得られた
出力の集合の代表値を基準にして、前記抽出パターン及
び前記特徴量の各成分(以下特徴パラメータと呼ぶ)ご
とに前記抽出パターンのメンバーシップ関数を予め作成
し、入力パターンより抽出された抽出パターンの特徴量
から、各小カテゴリーについて前記各メンバーシップ関
数に基づいて特徴パラメータ毎にメンバーシップ値を算
出し、この得られた各メンバーシップ値の平均値、また
は最小値を、前記抽出パターンのそれぞれの小カテゴリ
ーに属する程度とし、この程度より抽出パターンの決定
を行う演算手段からなるものが好適に用いられる。
Further, in the apparatus according to the present invention, the discriminating means acquires, for each small category, a plurality of feature amounts of an extracted pattern belonging to the small category, and determines a representative value of a set of obtained outputs as a reference. Then, a membership function of the extracted pattern is created in advance for each component (hereinafter, referred to as a feature parameter) of the extracted pattern and the feature amount, and each small category is extracted from the feature amount of the extracted pattern extracted from the input pattern. A membership value is calculated for each feature parameter based on each of the membership functions described above, and an average value or a minimum value of the obtained membership values is set to a degree belonging to each of the small categories of the extraction pattern. From this degree, a device composed of arithmetic means for determining an extraction pattern is preferably used.

【0018】さらに、本発明の前記装置において、前記
判別手段は、前記抽出パターン毎に取得された各特徴量
を入力し、前記抽出パターンの小カテゴリーを示す出力
を有するニューラルネットワークであり、この出力から
抽出パターンの判別を行うものであることが好適であ
る。
Further, in the apparatus according to the present invention, the discriminating means is a neural network which inputs each characteristic amount acquired for each of the extracted patterns and has an output indicating a small category of the extracted pattern. It is preferable that the determination of the extraction pattern is performed based on.

【0019】[0019]

【作用】上述のような本発明の光学的パターン認識分類
装置の構成により、光源から出射された第1のコヒーレ
ントな光束は、第1のフーリエ変換レンズの前側焦点面
に配置された第1の画像表示手段に入射する。第1の画
像表示手段では、入力画像が強度の透過率或いは反射率
分布で表示されているので、入射した第1のコヒーレン
ト光束は、入力画像の強度分布に変調されて、透過又は
反射光として第1の画像表示手段を出射する。変調され
た第1のコヒーレント光束は、第1のフーリエ変換レン
ズを通り、後側焦点面に入力画像のフーリエ変換像を作
る。
According to the configuration of the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention as described above, the first coherent light beam emitted from the light source is transmitted to the first focal point plane of the first Fourier transform lens. The light enters the image display means. In the first image display means, the input image is displayed with the intensity transmittance or reflectance distribution, so that the incident first coherent light flux is modulated into the intensity distribution of the input image and is transmitted or reflected as light. Emit the first image display means. The modulated first coherent light beam passes through a first Fourier transform lens and forms a Fourier transform image of the input image on a rear focal plane.

【0020】一方、1つ以上のパターンを含む1つ以上
の小カテゴリーの集合から成る所望の大カテゴリーに属
するパターン全体に共通する特徴を持つパターン(以下
代表パターンと称する)のフーリエ変換像が第1のフー
リエ変換像出力手段により出力され、第1の空間光変調
器上に強度の透過率或いは反射率分布で表示される。こ
の第1の空間光変調器は第1のフーリエ変換レンズの後
側焦点面に配置されているので、入力画像のフーリエ変
換像が第1の空間光変調器に入射し、代表パターンのフ
ーリエ変換像の強度分布で更に変調され、入力パターン
のフーリエ変換像と代表パターンのフーリエ変換像との
積の出力が透過或いは反射していく。
On the other hand, a Fourier-transformed image of a pattern (hereinafter, referred to as a representative pattern) having characteristics common to the entire pattern belonging to a desired large category consisting of a set of one or more small categories including one or more patterns is obtained. The image is output by one Fourier transform image output means, and is displayed on the first spatial light modulator as an intensity transmittance or reflectance distribution. Since the first spatial light modulator is arranged on the rear focal plane of the first Fourier transform lens, the Fourier transform image of the input image is incident on the first spatial light modulator, and the Fourier transform of the representative pattern is performed. The output is further modulated by the intensity distribution of the image, and the output of the product of the Fourier transform image of the input pattern and the Fourier transform image of the representative pattern is transmitted or reflected.

【0021】このように、この第1の空間変調器にはフ
ーリエ変換像が描かれるだけで干渉縞は描かれないの
で、マッチトフィルタ法等の方法で用いられる干渉縞を
描くためのホログラム等の使用の必要はなくなる。その
ため、この第1の空間光変調器の配置は、マッチトフィ
ルタに比べて厳密さを要求されずにすむ。しかも、代表
パターンを変更するときは、第1の空間光変調器に描く
代表パターンのフーリエ変換像を変えるだけでよく、こ
れは、コンピュータなどの使用により簡単に行うことが
できる。更に、代表パターンは、円や正方形などの簡単
なものでよく、複雑なものは必要としない。
As described above, since only the Fourier transform image is drawn on the first spatial modulator and no interference fringes are drawn, a hologram or the like for drawing interference fringes used in a method such as a matched filter method is used. There is no need to use. Therefore, the arrangement of the first spatial light modulator does not need to be stricter than that of the matched filter. Moreover, when changing the representative pattern, it is only necessary to change the Fourier transform image of the representative pattern drawn on the first spatial light modulator, and this can be easily performed by using a computer or the like. Furthermore, the representative pattern may be a simple one such as a circle or a square, and does not require a complicated one.

【0022】この後、自身の後側焦点距離だけ空間光変
調器の後に配置された第2のフーリエ変換レンズによっ
て、第1のコヒーレント光束は再度フーリエ変換され、
第2のフーリエ変換レンズの前側焦点位置で出力画像と
なる。この出力画像は、入力画像と代表パターンの相互
相関的演算の結果であり、入力画像の中で代表パターン
と似た空間周波数成分を有する部分が残ったものと言う
ことができる。
Thereafter, the first coherent light beam is again Fourier-transformed by the second Fourier transform lens disposed after the spatial light modulator by its own rear focal length,
An output image is obtained at the front focal position of the second Fourier transform lens. This output image is a result of the cross-correlation operation between the input image and the representative pattern, and it can be said that a portion having a spatial frequency component similar to the representative pattern remains in the input image.

【0023】出力画像は、撮像手段により撮像される。
撮像された出力画像は、画像帰還手段により再び入力画
像として第1の画像表示手段に表示される。再び上述の
一連の処理が繰り返される。繰り返しの回数を適当に制
御すれば、入力画像の中の代表パターンと相関があるパ
ターンだけが最後まで残って出力され、結局、入力画像
の中から、所望の大カテゴリーに属するパターンの抽出
が行われた出力画像を得ることができる。また、上述の
処理は、入力画像全体を1本のコヒーレント光束で同時
並列的に行ってしまうので、テンプレートマッチングの
ような走査の時間の必要はない。
The output image is picked up by an image pickup means.
The captured output image is displayed again on the first image display means as an input image by the image feedback means. The series of processes described above is repeated again. If the number of repetitions is appropriately controlled, only the pattern that is correlated with the representative pattern in the input image is output to the end, and after all, the pattern belonging to the desired large category is extracted from the input image. The obtained output image can be obtained. In addition, the above-described processing performs the entire input image simultaneously and in parallel with one coherent light beam, so that there is no need for scanning time such as template matching.

【0024】最終的に撮像された出力画像は位置検出手
段に入力される。位置検出手段では、出力画像の中で一
定のレベル以上の出力値を持つ画素を検出し、この画素
が一定の数以上集まっている集団の位置を検出する。こ
の位置の情報を基にして、元の入力画像中から、前記の
画素の集団の大きさに応じた適当な大きさの領域を切り
出し、抽出パターンを取得する。このようにすれば、数
多くの形状の物体や文字などのパターンを含んでいる入
力画像の中から、1つ以上の小カテゴリーの集団で形成
されている大カテゴリーに属する1つ以上のパターンを
抽出することができ、代表パターンに対し相関性の高い
パターンばかりでなく、ある程度相関のあるパターンも
同時に抽出することができる。
The output image finally picked up is input to the position detecting means. The position detection means detects a pixel having an output value equal to or higher than a certain level in the output image, and detects a position of a group in which a certain number or more of the pixels are collected. Based on this position information, an area of an appropriate size corresponding to the size of the group of pixels is cut out from the original input image, and an extraction pattern is obtained. With this configuration, one or more patterns belonging to a large category formed by a group of one or more small categories are extracted from an input image including patterns of many shapes of objects and characters. Therefore, not only patterns having high correlation with the representative pattern but also patterns having some correlation can be simultaneously extracted.

【0025】更に、光源から出射された第2のコヒーレ
ントな光束は、第3のフーリエ変換レンズの前側焦点位
置に配置された第2の画像表示手段に入射する。第2の
画像表示手段では、1つ或いは複数の参照パターンが強
度の透過率或いは反射率分布で表示されているので、入
射した第2のコヒーレント光束は、1つ或いは複数の参
照パターンの強度分布に変調されて、透過又は反射光と
して第2の画像表示手段を出射する。変調された第2の
コヒーレント光束は、第3のフーリエ変換レンズを通
り、後側焦点面に1つ或いは複数の参照パターンのフー
リエ変換像を作る。
Further, the second coherent light beam emitted from the light source enters the second image display means disposed at the front focal position of the third Fourier transform lens. In the second image display means, one or a plurality of reference patterns are displayed with an intensity transmittance or a reflectance distribution, so that the incident second coherent light beam has an intensity distribution of the one or a plurality of reference patterns. And is emitted from the second image display means as transmitted or reflected light. The modulated second coherent light beam passes through a third Fourier transform lens and forms a Fourier transform image of one or more reference patterns on the rear focal plane.

【0026】一方、入力画像より抽出した抽出パターン
のフーリエ変換像が第2のフーリエ変換像出力手段によ
り出力され、第2の空間光変調器上に強度の透過率或い
は反射率分布で表示される。この第2の空間光変調器は
第3のフーリエ変換レンズの焦点面に配置されているの
で、1つ或いは複数の参照パターンのフーリエ変換像が
第2の空間光変調器に入射し、抽出パターンのフーリエ
変換像の強度分布で更に変調され、1つ或いは複数の参
照パターンのフーリエ変換像と抽出パターンのフーリエ
変換像との積の出力が透過或いは反射していく。
On the other hand, a Fourier-transformed image of the extracted pattern extracted from the input image is output by the second Fourier-transformed image output means, and is displayed on the second spatial light modulator in the form of intensity transmittance or reflectance distribution. . Since the second spatial light modulator is arranged on the focal plane of the third Fourier transform lens, a Fourier transform image of one or a plurality of reference patterns is incident on the second spatial light modulator, and Is further modulated by the intensity distribution of the Fourier-transformed image, and the output of the product of the Fourier-transformed image of one or more reference patterns and the Fourier-transformed image of the extracted pattern is transmitted or reflected.

【0027】このように、この第2の空間光変調器には
フーリエ変換像が描かれるだけで干渉縞は描かれないの
で、マッチトフィルタ法等の方法で用いられる干渉縞を
描くためのホログラム等の使用の必要はなくなる。その
ため、この第2の空間光変調器の配置はマッチトフィル
タに比べて厳密さを要求されずに済む。
As described above, since only the Fourier transform image is drawn on the second spatial light modulator and no interference fringes are drawn, a hologram for drawing interference fringes used in a method such as a matched filter method is used. There is no need to use such as. Therefore, the arrangement of the second spatial light modulator does not need to be stricter than that of the matched filter.

【0028】この後、自身の後側焦点距離だけ第2の空
間光変調器の後ろに配置された第4のフーリエ変換レン
ズによって、第2のコヒーレント光束は再度フーリエ変
換され、得られた像の光量が、1つ或いは複数の参照パ
ターンに対応して配置された受光手段により検出され
る。この検出された出力は、参照パターンのフーリエ変
換像と第2の空間光変調器上の抽出パターンのフーリエ
変換像との一致度が高くなるほど大きくなるので、参照
パターンと抽出パターンの相互相関的演算の結果の出力
と言うことができ、抽出パターンの複数の特徴量の各成
分の取得が簡単な光学系で同時並列的に高速に行うこと
ができる。また、1つ、或いは複数の参照パターンと抽
出パターンとの比較がフーリエ変換面で行われるので、
抽出パターンが移動しても、出力の位置不変性が確保さ
れる。
Thereafter, the second coherent light beam is again Fourier-transformed by the fourth Fourier transform lens disposed behind the second spatial light modulator by its own rear focal length, and the obtained image is transformed. The light amount is detected by light receiving means arranged corresponding to one or a plurality of reference patterns. The detected output increases as the degree of coincidence between the Fourier transform image of the reference pattern and the Fourier transform image of the extracted pattern on the second spatial light modulator increases, so that the cross-correlation calculation between the reference pattern and the extracted pattern is performed. Can be said to be the output of the result, and the acquisition of each component of the plurality of feature amounts of the extraction pattern can be performed simultaneously in parallel with a simple optical system at high speed. Also, one or more reference patterns and the extracted pattern are compared on the Fourier transform plane,
Even if the extraction pattern moves, output position invariance is ensured.

【0029】上述の特徴量検出手段の処理により検出さ
れた特徴量が判別手段に入力されて、大カテゴリーの中
に含まれている、どの小カテゴリーに抽出パターンが属
するかの判定を行う。
The feature value detected by the above-described feature value detecting means is input to the discriminating means, and it is determined which of the small categories included in the large category the extracted pattern belongs to.

【0030】また、光源から出射された第2のコヒーレ
ントな光束は、第1のフーリエ変換レンズアレイの各レ
ンズの前側焦点位置に配置された第2の画像表示手段に
入射する。第2の画像表示手段では、1つ或いは複数の
参照パターンが強度の透過率或いは反射率分布で表示さ
れているので、入射した第2のコヒーレント光束は、1
つ或いは複数の参照パターンの強度分布に変調されて、
透過又は反射光として第2の画像表示手段を出射する。
変調された第2のコヒーレント光束は、各レンズが1つ
或いは複数の参照パターンの位置に対応して配置されて
いる第1のフーリエ変換レンズアレイを通り、各レンズ
の後側焦点位置に1つ或いは複数の参照パターンのフー
リエ変換像をレンズ毎に形成する。
Further, the second coherent light beam emitted from the light source is incident on the second image display means disposed at the front focal position of each lens of the first Fourier transform lens array. In the second image display means, one or a plurality of reference patterns are displayed with a strong transmittance or reflectance distribution.
Modulated into one or more reference pattern intensity distributions,
The second image display means is emitted as transmitted or reflected light.
The modulated second coherent light beam passes through a first Fourier transform lens array in which each lens is arranged corresponding to the position of one or more reference patterns, and one at a rear focal position of each lens. Alternatively, Fourier transform images of a plurality of reference patterns are formed for each lens.

【0031】一方、入力画像より抽出した抽出パターン
のフーリエ変換像が第2のフーリエ変換像出力手段によ
り出力され、画像処理装置において、第1のフーリエ変
換レンズアレイの各レンズに対応した位置に、抽出パタ
ーンのフーリエ変換像が、並列に、複数並べられた画像
が作成される。その後抽出パターンのフーリエ変換像の
並列画像は、第3の空間光変調器上に強度の透過率或い
は反射率分布で、第1のフーリエ変換レンズアレイの各
レンズに対応した位置に表示される。この第3の空間光
変調器は第1のフーリエ変換レンズアレイの各レンズの
後側焦点面に配置されているので、1つ或いは複数の参
照パターンのフーリエ変換像が第3の空間光変調器に入
射し、抽出パターンのフーリエ変換像の強度分布で更に
変調され、1つ或いは複数の参照パターンのフーリエ変
換像と抽出パターンのフーリエ変換像との積の出力が透
過或いは反射していく。
On the other hand, a Fourier-transformed image of the extracted pattern extracted from the input image is output by the second Fourier-transformed image output means. An image in which a plurality of Fourier transform images of the extracted pattern are arranged in parallel is created. Thereafter, the parallel image of the Fourier transform image of the extracted pattern is displayed on the third spatial light modulator with a strong transmittance or reflectance distribution at a position corresponding to each lens of the first Fourier transform lens array. Since the third spatial light modulator is disposed on the rear focal plane of each lens of the first Fourier transform lens array, the Fourier transform image of one or a plurality of reference patterns is converted to the third spatial light modulator. , And further modulated by the intensity distribution of the Fourier transformed image of the extracted pattern, and the output of the product of the Fourier transformed image of one or more reference patterns and the Fourier transformed image of the extracted pattern is transmitted or reflected.

【0032】このように、この第3の空間変調器にはフ
ーリエ変換像が描かれるだけで干渉縞は描かれないの
で、マッチトフィルタ法等の方法で用いられる干渉縞を
描くためのホログラム等の使用の必要はなくなる。その
ため、この第3の空間光変調器の配置はマッチトフィル
タに比べて厳密さを要求されずにすむ。
As described above, since only the Fourier transform image is drawn on the third spatial modulator and no interference fringes are drawn, a hologram or the like for drawing interference fringes used in a method such as a matched filter method is used. There is no need to use. Therefore, the arrangement of the third spatial light modulator is not required to be stricter than that of the matched filter.

【0033】この後、第2のフーリエ変換レンズアレイ
の各レンズはそれ自身の後側焦点距離だけ第3の空間光
変調器の後ろに配置され、この各レンズによって第2の
コヒーレント光束は再度フーリエ変換され、第2のフー
リエ変換レンズアレイの各レンズの前側焦点位置で得ら
れる像の光量が、1つ或いは複数の参照パターンに対応
して配置された受光手段により検出される。この検出さ
れた出力は、参照パターンのフーリエ変換像と第3の空
間光変調器上の抽出パターンのフーリエ変換像との一致
度が高くなるほど大きくなるので、参照パターンと抽出
パターンの相互相関的演算の結果の出力と言うことがで
き、抽出パターンの複数の特徴量の各成分の取得が簡単
な光学系で同時並列的に高速に行うことができる。ま
た、1つ或いは複数の参照パターンと抽出パターンとの
比較がフーリエ変換面で行われるので、抽出パターンが
移動しても、出力の位置不変性が確保される。
Thereafter, each lens of the second Fourier transform lens array is disposed behind the third spatial light modulator by its own back focal length, which causes the second coherent light beam to again be Fourier transformed. The light amount of the converted image obtained at the front focal position of each lens of the second Fourier transform lens array is detected by light receiving means arranged corresponding to one or a plurality of reference patterns. The detected output increases as the degree of coincidence between the Fourier transform image of the reference pattern and the Fourier transform image of the extracted pattern on the third spatial light modulator increases, so that the cross-correlation operation between the reference pattern and the extracted pattern is performed. Can be said to be the output of the result, and the acquisition of each component of the plurality of feature amounts of the extraction pattern can be performed simultaneously in parallel with a simple optical system at high speed. Further, since one or a plurality of reference patterns and the extracted pattern are compared on the Fourier transform plane, even if the extracted pattern moves, the position invariance of the output is ensured.

【0034】上述の特徴量検出手段の処理により検出さ
れた特徴量が判別手段に入力されて、大カテゴリーの中
に含まれている、どの小カテゴリーに抽出パターンが属
するかの判定を行う。
The feature value detected by the above-described feature value detection means is input to the discrimination means to determine which small category included in the large category belongs to the extracted pattern.

【0035】また、前記第1、或いは第2のフーリエ変
換像出力手段のいずれか1以上或いは全てにおいて、光
源から出射されたコヒーレントな光束が、代表パター
ン、または抽出パターンが強度の透過率、或いは反射率
分布で表示されていて、第5のフーリエ変換レンズの前
側焦点面に配置された第3の画像表示手段に入射する。
この入射したコヒーレント光束が、代表パターン、また
は抽出パターンの強度分布に変調されて、透過又は反射
光として出射し、変調されたコヒーレント光束は第5の
フーリエ変換レンズを通り、後側焦点面に、代表パター
ン、または抽出パターンのフーリエ変換像を形成し、そ
のパターンを撮像手段によって撮像する。このような手
段をとることにより、代表パターン、または抽出パター
ンを表示するだけで、光学的に高速、簡便に代表パター
ンまたは、抽出パターンのフーリエ変換像を出力するこ
とができる。また代表パターン、または抽出パターンの
変更は、第3の画像処理手段に表示する画像を変えるだ
けで行うことができる。
In one or more or all of the first or second Fourier-transformed image output means, the coherent light beam emitted from the light source has a representative pattern or an extracted pattern having an intense transmittance or The light is displayed in a reflectance distribution, and is incident on a third image display means disposed on the front focal plane of the fifth Fourier transform lens.
The incident coherent light beam is modulated into the intensity distribution of the representative pattern or the extracted pattern and emitted as transmitted or reflected light. A Fourier transform image of the representative pattern or the extracted pattern is formed, and the pattern is imaged by the imaging means. By employing such means, it is possible to output a Fourier transform image of the representative pattern or the extracted pattern easily and optically at a high speed simply by displaying the representative pattern or the extracted pattern. The change of the representative pattern or the extraction pattern can be performed only by changing the image displayed on the third image processing means.

【0036】更に、前記第1、第2、或いは第3の空間
光変調器のいずれか1つ以上或いは全てに、光書き込み
型のものを用いることによって、フーリエ変換像出力手
段を、代表パターン、または抽出パターンのフーリエ変
換像を直接この空間光変調器に書き込むことができ、光
学的に更に高速かつ簡便に代表パターン、または抽出パ
ターンのフーリエ変換像を表示することができる。
Further, by using an optical writing type for at least one or all of the first, second, or third spatial light modulators, the Fourier transform image output means can be used as a representative pattern, Alternatively, the Fourier transform image of the extracted pattern can be directly written in the spatial light modulator, and the Fourier transform image of the representative pattern or the extracted pattern can be displayed optically and quickly and easily.

【0037】また、第1の画像表示手段において、結像
レンズ系を用いて、入力画像を直接光書き込み型空間光
変調器の書き込み面上に結像させることにより、液晶テ
レビなどの電気的手段を用いずに、光学的に高速かつ簡
便に入力画像を強度透過率或いは反射率分布で表示する
ことができ、画像帰還手段も、出力画像を直接光書き込
み型空間光変調器の書き込み面上に結像させることによ
り高速、簡便に実現することができる。
In the first image display means, an input image is formed directly on a writing surface of a light writing type spatial light modulator by using an image forming lens system, so that an electric means such as a liquid crystal television is provided. The input image can be displayed optically at high speed and easily with the intensity transmittance or the reflectance distribution without using the image, and the image feedback means can also directly output the output image on the writing surface of the light-writing spatial light modulator. By forming an image, high-speed and simple realization can be achieved.

【0038】更にまた、前記第1、第2、或いは第3の
空間光変調器のいずれか1つ以上、或いは全てに、前記
代表パターンまたは、抽出パターンのフーリエ変換像
を、実質的に実時間で、適当な閾値により二値化された
画像として表示することによって、出力画像中の抽出さ
れたパターンや受光手段に入射する参照パターンのコン
トラスト低下防止の改善を行うことができる。
Still further, one or more or all of the first, second, or third spatial light modulators may be provided with a Fourier transform image of the representative pattern or the extracted pattern substantially in real time. By displaying the image as a binarized image using an appropriate threshold value, it is possible to improve the prevention of a decrease in the contrast of the extracted pattern in the output image and the reference pattern incident on the light receiving unit.

【0039】また、前記第1、或いは第2の光書き込み
型空間光変調器のいずれか1つ或いは全てを、書き込み
面から書き込まれた像を閾値により二値化処理して表示
する動作を行うものにすることによっても、出力画像中
の抽出されたパターンや受光手段に入射する参照パター
ンのコントラストの低下の改善を行うことができる。
In addition, an operation is performed in which one or all of the first or second optical writing type spatial light modulators are displayed by binarizing an image written from a writing surface with a threshold value. With this configuration, it is also possible to improve the decrease in the contrast of the extracted pattern in the output image or the reference pattern incident on the light receiving unit.

【0040】また、本発明装置に用いられる判別手段に
おいて、抽出パターン毎の各特徴パラメータごとにメン
バーシップ関数を作成することによって、特徴パラメー
タの数の次元を有する特徴空間において、その属する程
度がメンバーシップ関数で表現される抽出パターン毎の
小カテゴリーを作成することができる。また、特徴パラ
メータを複数回取得し、その代表値をメンバーシップ関
数作成の基準にすることによって、特徴量検出手段に、
出力のゆらぎを考慮した小カテゴリーを作成することが
できる。作成後に、未知の抽出パターンごとに得られた
特徴量から各成分のメンバーシップ値を得て、得られた
メンバーシップ値の最小値または平均値を得ることによ
り、未知の抽出パターンが、どの小カテゴリーに、どの
程度属しているのかを求めることができ、抽出パターン
の判別ができる。
In the discriminating means used in the apparatus of the present invention, by creating a membership function for each feature parameter for each extracted pattern, the degree to which the member belongs in the feature space having the dimension of the number of feature parameters is determined. It is possible to create a small category for each extraction pattern represented by a ship function. Further, by acquiring the characteristic parameter a plurality of times and using the representative value as a reference for creating the membership function,
A small category can be created in consideration of output fluctuation. After the creation, the membership value of each component is obtained from the feature amount obtained for each unknown extraction pattern, and the minimum or average value of the obtained membership values is obtained. The degree to which a category belongs can be determined, and the extraction pattern can be determined.

【0041】更に、判別手段に、ニューラルネットワー
クを用い、ニューラルネットワークの入力層の各ノード
に特徴量検出手段により得られた各特徴量を入力し、各
々のニューラルネットワークの出力層のノードの出力状
態により抽出パターンの属する小カテゴリーの判別を行
うことにより、容易に且つ有効にパターンの認識分類が
できる。ニューラルネットワークでは、学習により、パ
ターンの判別に対する寄与度の大きい特徴パラメータの
判定基準への重み付けを大きくし、寄与度の小さい特徴
パラメータの判定基準への重み付けを小さくし、更に、
特徴の類似した複数のパターンがある場合は、それらの
特徴の差のある部分を特に強調して判定するので、判定
基準の作成も容易に行うことができる。
Further, a neural network is used as the discriminating means, and each feature amount obtained by the feature quantity detecting means is input to each node of the input layer of the neural network. , The small category to which the extracted pattern belongs can be easily and effectively recognized and classified. In the neural network, by learning, the weighting of the criterion of the feature parameter having a large contribution to the determination of the pattern is increased, and the weighting of the criterion of the feature parameter having a small contribution is reduced.
When there are a plurality of patterns having similar features, a portion having a difference between those features is particularly emphasized for determination, so that a determination criterion can be easily created.

【0042】次に、本発明の光学的パターン認識分類装
置を具体的に実施例により説明するが、本発明はそれら
に限定されるものではない。
Next, the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0043】実施例1 図1は、本発明の一実施例を示す光学的パターン認識分
類装置の模式構成図である。本実施例においては、パタ
ーン抽出手段1によりいくつかの小カテゴリーを含む大
カテゴリーに属するパターンを入力画像より抽出し、光
学的相関演算手段2及び判別手段3により、抽出された
大カテゴリーに属する抽出パターンがどの小カテゴリー
に属するかの詳しい分類を行う。
Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic structural view of an optical pattern recognition / classification apparatus showing one embodiment of the present invention. In this embodiment, a pattern belonging to a large category including some small categories is extracted from an input image by a pattern extracting unit 1, and an extraction belonging to the extracted large category is extracted by an optical correlation calculating unit 2 and a discriminating unit 3. A detailed classification of which small category the pattern belongs to is performed.

【0044】レーザ11より出射したコヒーレントな光
束12は、ビームエキスパンダ13によって適当な光束
径に広げてコリメートされ、ハーフミラー14に入射し
て、2つの光束に分けられる。第1の光束12aは、第
1画像表示手段15に入射する。第1フーリエ変換レン
ズ16の前側焦点面に配置された第1画像表示手段15
には、大カテゴリーに属するパターンの抽出の対象とな
る入力画像が強度パターンの透過率分布で描かれ、第1
光束12aが透過して入力画像が読み出される。第1光
束12aは第1フーリエ変換レンズ16を透過して、第
1フーリエ変換レンズ16の後側焦点面に配置された第
1空間光変調器17上に入力画像のフーリエ変換像を形
成する。
The coherent light beam 12 emitted from the laser 11 is expanded to an appropriate light beam diameter by a beam expander 13 and collimated, and then enters a half mirror 14 to be split into two light beams. The first light flux 12a enters the first image display means 15. First image display means 15 arranged on the front focal plane of first Fourier transform lens 16
, An input image from which a pattern belonging to a large category is to be extracted is drawn in a transmittance distribution of an intensity pattern,
The input image is read through the light flux 12a. The first light flux 12a transmits through the first Fourier transform lens 16, and forms a Fourier transform image of the input image on the first spatial light modulator 17 arranged on the rear focal plane of the first Fourier transform lens 16.

【0045】一方、コンピュータ18には入力画像より
抽出したい所望の大カテゴリーに共通の特徴をもつパタ
ーン(以下代表パターンと称する)が予めメモリされて
いて、第1フーリエ変換像出力手段19により代表パタ
ーンのフーリエ変換像が出力され、第1空間光変調器1
7に、目的パターンのフーリエ変換像の強度パターンを
透過率分布として表示する。この時、コンピュータ18
において予め代表パターンのフーリエ変換像をメモリし
ておいてもよい。よって、入力画像のフーリエ変換像
は、第1空間光変調器17を透過する際に、代表パター
ンのフーリエ変換像の強度パターンにより変調を受け、
入力画像と代表パターンの各対応する空間周波数成分の
積の演算が行われる。この後第1光束12aは、第2フ
ーリエ変換レンズ20を透過して再度フーリエ変換さ
れ、第2フーリエ変換レンズ20の前側焦点面に配置さ
れたスクリーン21上に入力画像と代表パターンの相互
相関的演算の結果が出力される。
On the other hand, a pattern (hereinafter referred to as a representative pattern) having characteristics common to a desired large category to be extracted from the input image is stored in the computer 18 in advance, and the first Fourier transform image output means 19 stores the representative pattern. Is output, and the first spatial light modulator 1
In FIG. 7, the intensity pattern of the Fourier transform image of the target pattern is displayed as a transmittance distribution. At this time, the computer 18
In the above, the Fourier transform image of the representative pattern may be stored in advance. Therefore, when the Fourier transform image of the input image is transmitted through the first spatial light modulator 17, it is modulated by the intensity pattern of the Fourier transform image of the representative pattern,
The calculation of the product of the corresponding spatial frequency components of the input image and the representative pattern is performed. Thereafter, the first light flux 12a is transmitted through the second Fourier transform lens 20 and subjected to Fourier transform again. The cross-correlation between the input image and the representative pattern is displayed on a screen 21 arranged on the front focal plane of the second Fourier transform lens 20. The result of the operation is output.

【0046】具体的には、出力画像は入力画像の中で代
表パターンと相関が少ないものが削られた画像であり、
入力画像の中で代表パターンとの相関度が高い部分は、
コントラストが落ちることなく出力され、逆に代表パタ
ーンとの相関度がほとんどない部分は、コントラストが
ほとんどなくなって出力されたものとなり、代表パター
ンと類似するパターンが残った画像が出力され、これを
撮像手段22で撮像する。出力画像を撮像手段22で撮
像した後、再び入力画像として第1画像表示手段15に
表示して、上述の一連の処理を適当な回数繰り返せば、
入力画像の中で代表パターンと相関度の低い部分は消え
て、代表パターンと更に類似度の高いパターンのみが最
後まで残る画像が出力される。このとき、繰り返しの回
数はコンピュータ18のプログラムにより適当な回数に
制御される。
More specifically, the output image is an image in which an input image having a small correlation with the representative pattern is deleted.
The part of the input image that has a high degree of correlation with the representative pattern is
The part that is output without a decrease in contrast and has little correlation with the representative pattern is output with little contrast, and an image in which a pattern similar to the representative pattern remains is output and imaged. An image is taken by the means 22. After the output image is picked up by the image pick-up means 22, it is displayed again on the first image display means 15 as an input image, and the above-described series of processing is repeated an appropriate number of times.
A portion having a low correlation with the representative pattern in the input image disappears, and an image in which only a pattern having a higher similarity with the representative pattern remains until the end is output. At this time, the number of repetitions is controlled to an appropriate number by a program of the computer 18.

【0047】最終的に出力画像は、撮像装置22を経て
コンピュータ18に取り込まれ、画像処理装置23によ
り出力画像中に残ったパターンの位置の検出が行われ
る。出力画像の中で一定値以上の出力値をもつ画素を検
出し、その画素が一定数以上集まった集団を検出し、そ
の位置の情報を出力する。この位置情報に基づいて入力
画像の中から画素の集団の大きさに対応した適当な大き
さの領域が切り出され、抽出パターンとなる。画像処理
装置23には、パーソナルコンピュータ等に接続して用
いられる一般の画像処理ボード等を用いて実現すること
ができる。
Finally, the output image is taken into the computer 18 via the image pickup device 22, and the position of the pattern remaining in the output image is detected by the image processing device 23. A pixel having an output value equal to or more than a certain value in the output image is detected, a group of the pixels having a certain number or more is detected, and information on the position is output. Based on this position information, a region of an appropriate size corresponding to the size of the group of pixels is cut out from the input image to form an extraction pattern. The image processing device 23 can be realized using a general image processing board or the like used by being connected to a personal computer or the like.

【0048】上述の処理により、代表パターンと相関の
ある1つ或いは複数のパターンが抽出され、抽出パター
ンとなる。即ち、共通の特徴をもつ大カテゴリーに属す
るパターンが、抽出パターンとして入力画像から全て抽
出されたことになる。
According to the above-described processing, one or a plurality of patterns correlated with the representative pattern are extracted and become an extracted pattern. That is, all patterns belonging to the large category having common features have been extracted from the input image as extracted patterns.

【0049】上記のような本発明装置に対し、前記マッ
チトフィルタリング法に用いられる従来装置において
は、図2に示されているように、入力画像のフーリエ変
換像が、第1フーリエ変換レンズ16の後焦点面に形成
され、この焦点位置に配置されている、抽出したいパタ
ーン用マッチトフィルタ41に入射し、透過光を第2フ
ーリエ変換レンズ20により更にフーリエ変換する。こ
のとき抽出したいパターンと同一のパターンが入力画像
中に存在すると、第2フーリエ変換レンズ20の後焦点
面上に配置されているスクリーン21上に、高い相関を
表す相関スポットが現わる。このスポットの位置により
入力画像中の抽出したいパターンと同一のパターンの位
置を検知し、認識分類することができる。前記マッチト
フィルタ41としてはホログラムが用いられるが前述の
ようにホログラムを用いると、抽出したいパターン毎に
別々のフィルタを作成する必要があり、フィルタの位置
合わせなどに問題点がある。
In contrast to the above-described apparatus of the present invention, in the conventional apparatus used in the matched filtering method, as shown in FIG. 2, the Fourier transform image of the input image is converted by the first Fourier transform lens 16. The light enters the matched filter 41 for pattern to be extracted, which is formed on the back focal plane and is arranged at this focal position, and the transmitted light is further Fourier transformed by the second Fourier transform lens 20. At this time, if the same pattern as the pattern to be extracted exists in the input image, a correlation spot showing a high correlation appears on the screen 21 disposed on the rear focal plane of the second Fourier transform lens 20. Based on the position of this spot, the position of the same pattern as the pattern to be extracted in the input image can be detected and recognized and classified. A hologram is used as the matched filter 41. However, if a hologram is used as described above, it is necessary to create a separate filter for each pattern to be extracted, and there is a problem in filter alignment.

【0050】本発明装置において、抽出パターンの更に
細かい小カテゴリーへの分類は、以後の処理で行うこと
になる。ここで、図3には入力画像の一例、図4には図
3の入力画像の代表パターンの一例、図5には図3の入
力画像のうち、撮像装置に撮像された出力画像の一例、
図6には出力画像の解析により抽出された抽出パターン
の一例を示す。
In the apparatus of the present invention, the extraction patterns are further classified into smaller categories in the subsequent processing. Here, FIG. 3 shows an example of an input image, FIG. 4 shows an example of a representative pattern of the input image of FIG. 3, FIG. 5 shows an example of an output image of the input image of FIG.
FIG. 6 shows an example of an extraction pattern extracted by analyzing the output image.

【0051】一方、図1において、ハーフミラー14で
2つに分けられた光束の内、第2光束12bは、ミラー
24によって偏向され、第2画像表示手段25に入射す
る。第3フーリエ変換レンズ26の前側焦点面に配置さ
れた第2画像表示手段25にはコンピュータ18に記憶
された参照パターンが強度透過率分布で描かれ、第2光
束12bが透過して参照パターンが読み出される。第2
光束12bは第3フーリエ変換レンズ26を透過して、
第3フーリエ変換レンズ26の後側焦点面に配置された
第2空間光変調器27上に参照パターンのフーリエ変換
像を形成する。第2空間光変調器27には、第2フーリ
エ変換像出力手段28によって出力された上述の処理に
より抽出された抽出パターンの内の1つのフーリエ変換
像の強度パターンが透過率分布として表示されているの
で、参照パターンのフーリエ変換像は第2空間光変調器
27を透過する際に、抽出パターンのフーリエ変換像に
より変調され、参照パターンと抽出パターンの各対応す
る空間周波数成分の積の演算が行われる。
On the other hand, in FIG. 1, the second light flux 12b of the two light fluxes split by the half mirror 14 is deflected by the mirror 24 and enters the second image display means 25. The reference pattern stored in the computer 18 is drawn in an intensity transmittance distribution on the second image display means 25 disposed on the front focal plane of the third Fourier transform lens 26, and the second light flux 12b is transmitted to form the reference pattern. Is read. Second
The light flux 12b passes through the third Fourier transform lens 26,
A Fourier transform image of the reference pattern is formed on the second spatial light modulator 27 disposed on the rear focal plane of the third Fourier transform lens. In the second spatial light modulator 27, the intensity pattern of one Fourier transform image among the extracted patterns output by the above-described processing output by the second Fourier transform image output means 28 is displayed as a transmittance distribution. Therefore, the Fourier transform image of the reference pattern is modulated by the Fourier transform image of the extraction pattern when passing through the second spatial light modulator 27, and the calculation of the product of the corresponding spatial frequency components of the reference pattern and the extraction pattern is performed. Done.

【0052】この後、第2光束12bは第4フーリエ変
換レンズ29を透過して、再度フーリエ変換されて、第
4フーリエ変換レンズ29の前側焦点面に配置された受
光手段30の受光面上に参照パターンと抽出パターンと
の相互相関的演算の結果のパターンができる。このパタ
ーンは正確には、抽出パターンと参照パターンの相関演
算に更に抽出パターンの合成演算を行ったものである。
このパターンの光量を受光手段30により検出し、相互
相関的演算の出力を得る。以下、第2画像表示手段25
に表示する参照パターンを順次変え、前記の処理を行
い、複数の参照パターンに対する相互相関的演算の出力
を得る。
Thereafter, the second light flux 12b passes through the fourth Fourier transform lens 29 and is subjected to Fourier transform again, so that the second light flux 12b falls on the light receiving surface of the light receiving means 30 disposed on the front focal plane of the fourth Fourier transform lens 29. A pattern is created as a result of the cross-correlation operation between the reference pattern and the extracted pattern. To be precise, this pattern is obtained by performing a combination operation of an extracted pattern in addition to a correlation operation between the extracted pattern and the reference pattern.
The light quantity of this pattern is detected by the light receiving means 30, and the output of the cross-correlation calculation is obtained. Hereinafter, the second image display means 25
Are sequentially changed, and the above processing is performed to obtain an output of a cross-correlation operation for a plurality of reference patterns.

【0053】これらの出力を識別判定装置31に入力し
て、抽出パターンが、どの小カテゴリーに属するかの判
定を行う。この判定は、各々の参照パターンに対する抽
出パターンの複数の出力がどのような範囲の値を示すか
を予め調べておくことにより実現される。それらの範囲
が複数の小カテゴリー間で全ての参照パターンに対する
出力について重なりがない限りは、入力された抽出パタ
ーンの各参照パターンに対する出力値が予め調べた範囲
に入るか否かの二値論理の組み合わせから行うことがで
きる。また、統計的に、入力された抽出パターンの特徴
パラメータを成分とするベクトル(特徴ベクトルと呼
ぶ)の各小カテゴリーからの距離を評価する方法とし
て、マハラノビス距離や市街地距離等が提案されてお
り、これらの距離を利用して判定することもできる。識
別判定装置31には、コンピュータ18を用いてソフト
ウェアにより判定機能を実現してもできるし、同様の機
能を電子回路によりハードウェアで実現することもでき
る。
These outputs are input to the identification / judgment device 31 to judge which small category the extracted pattern belongs to. This determination is realized by checking in advance what range of values the plurality of outputs of the extracted pattern for each reference pattern indicate. As long as the ranges do not overlap in the output for all reference patterns among a plurality of sub-categories, the binary logic of whether or not the output value for each reference pattern of the input extracted pattern falls within the range checked beforehand. It can be done from a combination. In addition, Mahalanobis distance, city area distance, and the like have been proposed as a method for statistically evaluating a distance from each small category of a vector (referred to as a feature vector) having a feature parameter of an input extracted pattern as a component. The determination can be made using these distances. The identification determination device 31 can realize the determination function by software using the computer 18 or can realize the same function by hardware using an electronic circuit.

【0054】本発明装置に用いられる第1および第2画
像表示手段15,25には、一般的な電気アドレス型の
空間光変調器である液晶パネルなどを用いることができ
る。また、ここで、第1および第2空間光変調器17,
27には、一般的な電気アドレス型の空間光変調器であ
る液晶パネルなどを用いることができる。更に、撮像装
置22には、CCDカメラや撮像管などを用いることが
できる。
As the first and second image display means 15 and 25 used in the apparatus of the present invention, a liquid crystal panel or the like, which is a general electric address type spatial light modulator, can be used. Here, the first and second spatial light modulators 17,
A liquid crystal panel or the like, which is a general electric address type spatial light modulator, can be used for 27. Further, a CCD camera, an imaging tube, or the like can be used as the imaging device 22.

【0055】また、第1空間光変調器17上に光軸を中
心とした適当な半径を有する円形のマスク等を配置し
て、代表パターン或いは入力画像或いは両方の光軸付近
の像を削る処理を行ってもよい。これにより、どのよう
なパターンもほぼ共通に持っている低い空間周波数成分
がカットされ、代表パターンと相関のあるパターンの抽
出がより効率的に行えるようになる。マスクの使用以外
でも、相関パターンのフーリエ変換像をフーリエ変換像
出力装置19で出力する際に、光軸付近の像を除去する
方法等もある。
Further, a process of arranging a circular mask or the like having an appropriate radius centered on the optical axis on the first spatial light modulator 17 to cut off the representative pattern, the input image, or both images near the optical axis. May be performed. As a result, low spatial frequency components which are almost common to any pattern are cut, and a pattern having a correlation with the representative pattern can be more efficiently extracted. Other than using a mask, there is a method of removing an image near the optical axis when outputting a Fourier transform image of the correlation pattern by the Fourier transform image output device 19.

【0056】更にまた、第1空間光変調器17に、代表
パターンのフーリエ変換像の強度パターンの二値化画像
を表示すれば、代表パターンのフーリエ変換像と一致す
る入力画像のフーリエ変換像の部分は、空間光変調器の
作用をほとんど受けずに透過していくので、出力画像に
残る代表パターンと相関のあるパターンのコントラスト
の低下を防ぐことができる。また、第2空間光変調器2
7に、抽出パターンのフーリエ変換像の二値化画像を表
示すれば、抽出パターンのフーリエ変換像と一致する参
照パターンのフーリエ変換像の部分は、空間光変調器の
作用をほとんど受けずに透過していくので、受光手段3
0に到達する光束の光量の低下を防ぐことができる。
Further, when a binary image of the intensity pattern of the Fourier transform image of the representative pattern is displayed on the first spatial light modulator 17, the Fourier transform image of the input image that matches the Fourier transform image of the representative pattern can be obtained. Since the portion is transmitted almost without being affected by the spatial light modulator, it is possible to prevent a decrease in the contrast of a pattern having a correlation with the representative pattern remaining in the output image. Also, the second spatial light modulator 2
If a binarized image of the Fourier transform image of the extracted pattern is displayed in FIG. 7, the portion of the Fourier transform image of the reference pattern that matches the Fourier transform image of the extracted pattern is transmitted without being affected by the spatial light modulator. Light receiving means 3
It is possible to prevent a decrease in the light amount of the light flux reaching zero.

【0057】このような空間光変調器には、強誘電性液
晶を用いた電気アドレス型のものを用いることができ
る。特に強誘電性液晶を用いた空間光変調器は、画像の
二値化だけでなく、原理的に分解能が高く、高コントラ
ストなので好適である。また、二値化処理を画像処理装
置などを用いて行ってしまえば、一般の電気アドレス型
の空間光変調器を用いても同様のことができる。
As such a spatial light modulator, an electric address type using a ferroelectric liquid crystal can be used. In particular, a spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal is suitable not only for binarization of an image but also for its high resolution and high contrast in principle. In addition, if the binarization process is performed using an image processing device or the like, the same can be achieved using a general electric address type spatial light modulator.

【0058】また、受光手段30には、フォトダイオー
ドやCCD等の撮像装置を用いることができる。更にま
た、本実施例ではハーフミラー14、ミラー24を使用
して、光束を2つに分けたが、レーザ及びビームエキス
パンダを各々2台用いて別々に2つの光束を作るような
装置構成にしても問題はない。
As the light receiving means 30, an image pickup device such as a photodiode or a CCD can be used. Further, in the present embodiment, the light beam is divided into two beams by using the half mirror 14 and the mirror 24. There is no problem.

【0059】実施例2 図7は、本発明の光学的パターン認識分類装置の他の実
施例を示す模式構成図である。実施例2では、第1空間
光変調器17に表示する代表パターンのフーリエ変換像
と第2空間光変調器27に表示する抽出パターンのフー
リエ変換像とを光学的に得ることと、複数の参照パター
ンを第2画像表示手段25に並列に表示し、各々のレン
ズがこの参照パターンに対応する位置に配置された第1
および第2フーリエ変換レンズアレイ51,52を用い
ることに特徴がある。本実施例においても、パターン抽
出手段1によりいくつかの小カテゴリーを含む大カテゴ
リーに属するパターンを入力画像より抽出し、光学的相
関演算手段2及び判別手段3により、抽出された大カテ
ゴリーに属する抽出パターンが、どの小カテゴリーに属
するかの詳しい分類を行う。
Embodiment 2 FIG. 7 is a schematic diagram showing another embodiment of the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention. In the second embodiment, optically obtaining the Fourier transform image of the representative pattern displayed on the first spatial light modulator 17 and the Fourier transform image of the extracted pattern displayed on the second spatial light modulator 27, The pattern is displayed in parallel on the second image display means 25, and the first lens is disposed at a position corresponding to the reference pattern.
And the use of the second Fourier transform lens arrays 51 and 52. Also in the present embodiment, a pattern belonging to a large category including several small categories is extracted from an input image by the pattern extracting means 1, and an extraction belonging to the extracted large category is performed by the optical correlation calculating means 2 and the discriminating means 3. A detailed classification of which small category the pattern belongs to is performed.

【0060】レーザ11より出射したコヒーレントな光
束12は、ビームエキスパンダ13により適当な光束径
に広げてコリメートされ、ハーフミラー14a,14
b,14c,14dにそれぞれ入射し、光束12a,1
2b,12c,12dに分けられる。光束12cは画像
表示手段53に入射する。フーリエ変換レンズ54の前
側焦点面に配置された画像表示手段53には、コンピュ
ータ18にメモリされている代表パターンの強度パター
ンが透過率分布として描かれており、光束12cが透過
して代表パターンが読み出される。その後光束12cは
フーリエ変換レンズ54を透過し、その後側焦点面に配
置されたスクリーン55上に代表パターンのフーリエ変
換像を作る。この像は撮像手段56で撮像される。ここ
で、画像表示手段53に表示される代表パターンは、別
の撮像手段で代表パターンを直接撮像してその像を表示
するようにしてもよい。
The coherent light beam 12 emitted from the laser 11 is expanded to an appropriate light beam diameter by a beam expander 13 and collimated.
b, 14c, and 14d, respectively, and the luminous flux 12a, 1
2b, 12c, and 12d. The light flux 12c enters the image display means 53. On the image display means 53 arranged on the front focal plane of the Fourier transform lens 54, the intensity pattern of the representative pattern stored in the computer 18 is drawn as a transmittance distribution, and the light beam 12c is transmitted and the representative pattern is displayed. Is read. Thereafter, the light flux 12c passes through the Fourier transform lens 54, and forms a Fourier transform image of the representative pattern on a screen 55 arranged on the rear focal plane. This image is captured by the imaging unit 56. Here, as the representative pattern displayed on the image display means 53, the representative pattern may be directly imaged by another imaging means and the image may be displayed.

【0061】一方、光束12aは、第1画像表示手段1
5に入射する。第1フーリエ変換レンズ16の前側焦点
面に配置された第1画像表示手段15には、大カテゴリ
ーに属するパターンの抽出の対象となる入力画像が強度
パターンの透過率分布で描かれ、光束12aが透過して
入力画像が読み出される。光束12aは第1フーリエ変
換レンズ16を透過して、第1フーリエ変換レンズ16
の後側焦点面に配置された第1空間光変調器17上に入
力画像のフーリエ変換像を作る。第1空間光変調器17
には、撮像手段56で撮像された代表パターンのフーリ
エ変換像が強度パターンの透過率分布で表示されている
ので、光束12aが透過する際に、代表パターンのフー
リエ変換像の強度パターンにより変調を受け、入力画像
と代表パターンの各対応する空間周波数成分の積の演算
が行われる。この後光束12aは、第2フーリエ変換レ
ンズ20を透過して再度フーリエ変換され、第2フーリ
エ変換レンズ20の前側焦点面に配置されたスクリーン
21上に入力画像と代表パターンの相互相関的演算の結
果が出力される。
On the other hand, the light beam 12a is
5 is incident. On the first image display means 15 arranged on the front focal plane of the first Fourier transform lens 16, an input image from which a pattern belonging to a large category is to be extracted is drawn in a transmittance distribution of an intensity pattern, and the light flux 12a is The input image is read through. The light beam 12a passes through the first Fourier transform lens 16 and is
A Fourier transform image of the input image is formed on the first spatial light modulator 17 disposed on the rear focal plane of the input image. First spatial light modulator 17
Since the Fourier transform image of the representative pattern imaged by the imaging means 56 is displayed as the transmittance distribution of the intensity pattern, when the light flux 12a is transmitted, the modulation is performed by the intensity pattern of the Fourier transform image of the representative pattern. Then, the product of the corresponding spatial frequency components of the input image and the representative pattern is calculated. After this, the light flux 12a is transmitted through the second Fourier transform lens 20 and subjected to Fourier transform again, and on a screen 21 arranged on the front focal plane of the second Fourier transform lens 20, a cross-correlation calculation of the input image and the representative pattern is performed. The result is output.

【0062】具体的には、出力画像は入力画像の中で代
表パターンと相関が少ないものが削られた画像であり、
入力画像の中で代表パターンとの相関度が高い部分は、
コントラストが落ちることなく出力され、逆に代表パタ
ーンとの相関度がほとんどない部分は、コントラストが
ほとんどなくなって出力されたものになり、代表パター
ンと類似するパターンが残った画像が出力され、これを
撮像手段22で撮像する。出力画像を撮像手段22で撮
像した後、再び入力画像として画像表示手段15に表示
して、上述の一連の処理を適当な回数繰り返せば、入力
画像の中で代表パターンと相関度の低い部分は消えて、
代表パターンと更に類似度の高いパターンのみが最後ま
で残る画像が出力される。このとき、繰り返しの回数は
コンピュータ18のプログラムにより適当な回数に制御
される。
More specifically, the output image is an image in which the input image having a low correlation with the representative pattern is deleted.
The part of the input image that has a high degree of correlation with the representative pattern is
The part that is output without lowering the contrast and, conversely, has little correlation with the representative pattern is output with little contrast, and an image in which a pattern similar to the representative pattern remains is output. The image is taken by the imaging means 22. After the output image is captured by the image capturing unit 22, the image is displayed again on the image display unit 15 as an input image, and the above-described series of processing is repeated an appropriate number of times. Disappear,
An image in which only a pattern having a higher similarity to the representative pattern remains until the end is output. At this time, the number of repetitions is controlled to an appropriate number by a program of the computer 18.

【0063】最終的に出力画像は、撮像手段22を経て
コンピュータ18に取り込まれ、画像処理装置23によ
り出力画像中に残ったパターンの位置の検出が行われ
る。出力画像の中で一定値以上の出力値を持つ画素を検
出し、その画素が一定数以上集まった集団を検出し、そ
の位置の情報を出力する。この位置情報に基づいて入力
画像の中から画素の集団の大きさに対応した適当な大き
さの領域が切り出され、抽出パターンとなる。画像処理
装置23には、パーソナルコンピュータ等に接続して用
いられる一般の画像処理ボード等を用いて実現すること
ができる。
Finally, the output image is taken into the computer 18 through the image pickup means 22, and the position of the pattern remaining in the output image is detected by the image processing device 23. A pixel having an output value equal to or more than a certain value in the output image is detected, a group of the pixels having a certain number or more is detected, and information on the position is output. Based on this position information, a region of an appropriate size corresponding to the size of the group of pixels is cut out from the input image to form an extraction pattern. The image processing device 23 can be realized using a general image processing board or the like used by being connected to a personal computer or the like.

【0064】上述の処理により、目的パターンと相関の
ある1つ或いは複数のパターンが抽出され、抽出パター
ンとなる。即ち、共通の特徴を持つ大カテゴリーに属す
るパターンが、抽出パターンとして入力画像から全て抽
出されたことになる。抽出パターンの更に細かい小カテ
ゴリーへの分類は、以後の処理で行うことになる。
By the above-described processing, one or a plurality of patterns correlated with the target pattern are extracted and become extracted patterns. That is, the patterns belonging to the large category having the common feature are all extracted from the input image as the extraction patterns. The extraction patterns are further classified into smaller categories in the subsequent processing.

【0065】図7において一方、光束12dは画像表示
手段58に入射する。フーリエ変換レンズ59の前側焦
点面に配置された画像表示手段58には、前記処理によ
り抽出された抽出パターンの内の1つの強度パターンが
透過率分布として描かれており、光束12dが透過して
抽出パターンが読み出される。その後光束12dはフー
リエ変換レンズ59を透過し、その後側焦点面に配置さ
れたスクリーン60上に抽出パターンのフーリエ変換像
を作る。この像は撮像装置61で撮像される。抽出され
たフーリエ変換像は、画像処理装置62に入力され、フ
ーリエ変換レンズアレイ51により各レンズに対応した
位置に並列に複数並べられた画像に変換される。画像処
理装置62は、パーソナルコンピュータ等に接続して用
いられる一般の画像処理ボード等を用いて実現すること
ができる。
In FIG. 7, on the other hand, the light flux 12d enters the image display means 58. On the image display means 58 disposed on the front focal plane of the Fourier transform lens 59, one of the extracted patterns extracted by the above processing is drawn as a transmittance distribution, and the light flux 12d is transmitted therethrough. The extraction pattern is read. Thereafter, the light beam 12d passes through the Fourier transform lens 59, and forms a Fourier transform image of the extracted pattern on a screen 60 arranged on the rear focal plane. This image is captured by the imaging device 61. The extracted Fourier-transformed image is input to the image processing device 62, and is converted by the Fourier-transform lens array 51 into a plurality of images arranged in parallel at positions corresponding to the respective lenses. The image processing device 62 can be realized using a general image processing board or the like used by connecting to a personal computer or the like.

【0066】更に、光束12bはミラー24で偏向さ
れ、第2画像表示手段25に入射する。フーリエ変換レ
ンズアレイ51の各レンズの前側焦点面に配置された第
2画像表示手段25にはコンピュータ18に記憶された
複数の参照パターンが並列に強度透過率分布で描かれ、
光束12bが透過してこれら複数の参照パターンが読み
出される。光束12bは、各レンズが参照パターン各々
に対応した位置に配置されているフーリエ変換レンズア
レイ51を透過して、それぞれのレンズの後側焦点面に
配置された第2空間光変調器27上に、複数の参照パタ
ーンのフーリエ変換像が各レンズに対応した位置にでき
る。第2空間光変調器27には、画像処理装置62より
出力された抽出パターンのフーリエ変換像の並列画像が
表示されているので、複数の参照パターンのそれぞれの
フーリエ変換像は第2空間光変調器27を透過する際
に、抽出パターンのフーリエ変換像により変調され、参
照パターンと抽出パターンの各対応する空間周波数成分
の積の演算が行われる。
Further, the light beam 12b is deflected by the mirror 24 and enters the second image display means 25. On the second image display means 25 arranged on the front focal plane of each lens of the Fourier transform lens array 51, a plurality of reference patterns stored in the computer 18 are drawn in parallel with an intensity transmittance distribution,
The plurality of reference patterns are read through the light flux 12b. The light flux 12b passes through the Fourier transform lens array 51 in which each lens is arranged at a position corresponding to each of the reference patterns, and falls on the second spatial light modulator 27 arranged on the rear focal plane of each lens. The Fourier transform images of the plurality of reference patterns can be formed at positions corresponding to the respective lenses. Since the parallel image of the Fourier transform image of the extraction pattern output from the image processing device 62 is displayed on the second spatial light modulator 27, the Fourier transform image of each of the plurality of reference patterns is converted to the second spatial light modulation. When the light passes through the detector 27, it is modulated by the Fourier transform image of the extracted pattern, and the product of the corresponding spatial frequency components of the reference pattern and the extracted pattern is calculated.

【0067】この後、光束12bは、各レンズが複数の
参照パターン各々の位置に対応して配置されたフーリエ
変換レンズアレイ52の各レンズにより再度フーリエ変
換され、フーリエ変換レンズアレイ52の各レンズの前
側焦点位置に受光面が配置された受光手段アレイ63に
入射し、各受光面上に各参照パターンと抽出パターンの
相互相関的演算の結果のパターンができる。これらのパ
ターンの光量を受光装置アレイ63のそれぞれの受光手
段で光電変換などを行い、各参照パターンと抽出パター
ンとの相互相関的演算の出力を複数、同時に検出する。
Thereafter, the light beam 12b is again Fourier-transformed by each lens of the Fourier transform lens array 52 in which each lens is arranged corresponding to the position of each of the plurality of reference patterns. The light enters the light receiving means array 63 in which the light receiving surface is disposed at the front focal position, and a pattern resulting from the cross-correlation calculation of each reference pattern and the extracted pattern is formed on each light receiving surface. The light amounts of these patterns are subjected to photoelectric conversion and the like by respective light receiving means of the light receiving device array 63, and a plurality of outputs of a cross-correlation operation between each reference pattern and the extracted pattern are simultaneously detected.

【0068】これらの出力を識別判定装置31に入力し
て、抽出パターンが、どの小カテゴリーに属するかの判
定を行う。この判定は、各々の参照パターンに対する抽
出パターンの複数の出力がどのような範囲の値を示すか
を予め調べておくことにより実現される。それらの範囲
が複数の小カテゴリー間で全ての参照パターンに対する
出力について重なりがない限りは、入力された抽出パタ
ーンの各参照パターンに対する出力値が予め調べた範囲
に入るか否かの二値論理の組み合わせから行うことがで
きる。また、統計的に、入力された抽出パターンの特徴
パラメータを成分とするベクトル(特徴ベクトルと呼
ぶ)の各小カテゴリーからの距離を評価する方法とし
て、マハラノビス距離や市街地距離を利用して判定する
こともできる。識別判定装置31には、コンピュータ1
8を用いてソフトウェアにより判定機能を実現してもで
きるし、同様の機能を電子回路によりハードウェアで実
現することもできる。
These outputs are input to the identification / judgment device 31 to judge which small category the extracted pattern belongs to. This determination is realized by checking in advance what range of values the plurality of outputs of the extracted pattern for each reference pattern indicate. As long as the ranges do not overlap in the output for all reference patterns among a plurality of sub-categories, the binary logic of whether or not the output value for each reference pattern of the input extracted pattern falls within the range checked beforehand. It can be done from a combination. In addition, as a method of statistically evaluating the distance from each subcategory of a vector (referred to as a feature vector) having a feature parameter of an input extracted pattern as a component, determination is performed using a Mahalanobis distance or a city area distance. You can also. The identification determination device 31 includes the computer 1
The determination function can be realized by software using the software 8, or the same function can be realized by hardware using an electronic circuit.

【0069】ここで用いた画像表示手段15,25,5
3,58には、一般的な電気アドレス型の空間光変調器
である液晶パネルなどを用いることができる。また、こ
こで、空間光変調器17,27には、一般的な電気アド
レス型の空間光変調器である液晶パネルなどを用いるこ
とができる。空間光変調器17,27には、グレーレベ
ルや二値画像で代表パターンや抽出パターンのフーリエ
変換像が書き込まれるが、二値画像で書き込まれる場合
には、出力画像中の代表パターンや受光装置アレイ62
に入射する参照パターンのコントラストの低下が抑えら
れるという効果が出てくる。このような場合、画像処理
装置などを利用して、画像の二値化処理を行うことが好
適である。
The image display means 15, 25, 5 used here
A liquid crystal panel or the like, which is a general electric address type spatial light modulator, can be used for 3, 58. Here, as the spatial light modulators 17 and 27, a liquid crystal panel or the like, which is a general electric address type spatial light modulator, can be used. In the spatial light modulators 17 and 27, a representative pattern or a Fourier transform image of an extracted pattern is written as a gray level or a binary image, but when written as a binary image, a representative pattern or a light receiving device in the output image is written. Array 62
The effect of suppressing a decrease in the contrast of the reference pattern incident on the pixel is obtained. In such a case, it is preferable that the image is binarized using an image processing device or the like.

【0070】更に、撮像装置22,56,61には、C
CDカメラや撮像管などを用いることができる。なお、
本実施例では、光束12をハーフミラー14a,14
b,14cによって4つに分けているが、レーザ及びビ
ームエキスパンダをそれぞれ4台用意して、別々に4つ
の光束を作るような装置にしても問題はない。
Further, the imaging devices 22, 56 and 61 include C
A CD camera or an image pickup tube can be used. In addition,
In this embodiment, the light flux 12 is divided into half mirrors 14a, 14a.
Although it is divided into four according to b and 14c, there is no problem even if an apparatus that prepares four laser beams and four beam expanders and separately generates four light beams is used.

【0071】実施例3 図8は、本発明の光学的パターン認識分類装置の更に別
の実施例を示す模式構成図である。図8の装置では、空
間光変調器に、液晶ライトバルブに代表されるような光
書き込み型のものを用いることに特徴がある。本実施例
3においても、パターン抽出手段1によりいくつかの小
カテゴリーを含む大カテゴリーに属するパターンを入力
画像より抽出し、光学的相関演算手段2及び判別手段3
により、抽出された大カテゴリーに属する抽出パターン
がどの小カテゴリーに属するかの詳しい分類を行う。
Embodiment 3 FIG. 8 is a schematic diagram showing still another embodiment of the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention. The device shown in FIG. 8 is characterized in that an optical writing type device typified by a liquid crystal light valve is used as the spatial light modulator. Also in the third embodiment, a pattern belonging to a large category including some small categories is extracted from an input image by a pattern extracting unit 1, and an optical correlation calculating unit 2 and a discriminating unit 3 are used.
Thus, detailed classification of which small category the extracted pattern belonging to the extracted large category belongs to is performed.

【0072】半導体レーザ71より出射したコヒーレン
トな光束72は、コリメータレンズ73によりコリメー
トされ、画像表示手段53に入射する。フーリエ変換レ
ンズ54の前側焦点面に配置された画像表示手段53に
は、コンピュータ18にメモリされている代表パターン
の強度パターンが透過率分布として描かれており、光束
72が透過して代表パターンが読み出される。その後光
束72はフーリエ変換レンズ54を透過し、その後側焦
点面に配置された光書き込み型空間光変調器74の書き
込み面上に代表パターンのフーリエ変換像を作る。これ
により、光書き込み型空間光変調器74では、例えば液
晶ライトバルブを用いた場合、入射したフーリエ変換像
の光強度分布に応じて、ライトバルブ内の光導電体層の
抵抗変化により、液晶内に電場が印加されて液晶分子配
列が変化し、代表パターンのフーリエ変換像が書き込ま
れる。
The coherent light beam 72 emitted from the semiconductor laser 71 is collimated by the collimator lens 73 and enters the image display means 53. On the image display means 53 arranged on the front focal plane of the Fourier transform lens 54, the intensity pattern of the representative pattern stored in the computer 18 is drawn as a transmittance distribution, and the light beam 72 is transmitted and the representative pattern is displayed. Is read. Thereafter, the light beam 72 passes through the Fourier transform lens 54, and forms a Fourier transform image of the representative pattern on the writing surface of the light writing type spatial light modulator 74 arranged on the rear focal plane. Accordingly, in the optical writing type spatial light modulator 74, for example, when a liquid crystal light valve is used, the resistance of the photoconductor layer in the light valve changes according to the light intensity distribution of the incident Fourier transform image, so that the liquid crystal An electric field is applied to the liquid crystal molecules to change the arrangement of liquid crystal molecules, and a Fourier transform image of a representative pattern is written.

【0073】一方、半導体レーザ75より出射したコヒ
ーレントな光束76は、コリメータレンズ77によりコ
リメートされ、画像表示手段15に入射する。フーリエ
変換レンズ16の前側焦点面に配置された画像表示手段
15には、入力画像が強度パターンの透過率分布で描か
れ、光束76が透過して入力画像が読み出される。変調
された光束76は、偏光ビームスプリッタ78で反射
し、フーリエ変換レンズ16に入射する。この時、偏光
ビームスプリッタ78における反射率を最も良くするた
めには、画像表示手段15の出射光を偏光ビームスプリ
ッタの全反射に対応する直線偏光状態(通常はs偏光状
態)にすればよい。フーリエ変換レンズ16を透過した
後、後側焦点面に配置された光書き込み型空間光変調器
74の読み出し面に入力画像のフーリエ変換像が入射
し、反射するが、この時、光書き込み型空間光変調器7
4には、上記したように代表パターンのフーリエ変換像
が書き込まれ、液晶の構造が変化しているので、代表パ
ターンのフーリエ変換像の部分に当たった入力画像のフ
ーリエ変換像の部分は、光書き込み型空間光変調器74
へ書き込まれたパターンに応じて偏光状態が変化してい
き、反射光は再びフーリエ変換レンズ16を通り、再び
偏光ビームスプリッタ78に入射する。ここで、光書き
込み型空間光変調器74に書き込まれた目的パターンの
フーリエ変換像に応じて変化した直線偏光で、変化前と
直交する成分(通常はp偏光成分)は、偏光ビームスプ
リッタ78をそのまま透過し、フーリエ変換レンズ16
の前側焦点面に配置されたスクリーン21に達し、この
像が出力画像となる。ここで、フーリエ変換レンズ16
は、実施例1或いは2におけるフーリエ変換レンズ20
の働きも兼ねており、2枚のレンズの働きを1枚のレン
ズで実現している。
On the other hand, the coherent light flux 76 emitted from the semiconductor laser 75 is collimated by the collimator lens 77 and enters the image display means 15. On the image display means 15 disposed on the front focal plane of the Fourier transform lens 16, the input image is drawn in the transmittance distribution of the intensity pattern, and the light flux 76 is transmitted to read the input image. The modulated light flux 76 is reflected by the polarization beam splitter 78 and enters the Fourier transform lens 16. At this time, in order to maximize the reflectance at the polarization beam splitter 78, the light emitted from the image display means 15 should be in a linear polarization state (usually an s-polarization state) corresponding to the total reflection of the polarization beam splitter. After passing through the Fourier transform lens 16, the Fourier transform image of the input image is incident on the readout surface of the optical writing type spatial light modulator 74 arranged on the rear focal plane and is reflected. Optical modulator 7
4, the Fourier transform image of the representative pattern is written as described above, and the structure of the liquid crystal is changed. Therefore, the portion of the Fourier transform image of the input image that hits the portion of the Fourier transform image of the representative pattern is light Write-type spatial light modulator 74
The state of polarization changes in accordance with the pattern written in, and the reflected light again passes through the Fourier transform lens 16 and again enters the polarization beam splitter 78. Here, a linearly polarized light component changed in accordance with the Fourier transform image of the target pattern written in the optical writing type spatial light modulator 74 and a component (usually a p-polarized light component) orthogonal to that before the change is transmitted to the polarization beam splitter 78. Transmitted as it is, Fourier transform lens 16
Reaches the screen 21 disposed on the front focal plane of the camera, and this image becomes an output image. Here, the Fourier transform lens 16
Is the Fourier transform lens 20 in the first or second embodiment.
And the function of two lenses is realized by one lens.

【0074】この出力画像は、入力画像と代表パターン
の相互相関的演算の結果である。具体的には、出力画像
は入力画像の中で代表パターンと相関が少ないものが削
られた画像であり、入力画像の中で代表パターンとの相
関度が高い部分は、コントラストが落ちることなく出力
され、逆に代表パターンとの相関度がほとんどない部部
は、コントラストがほとんどなくなって出力されたもの
となり、代表パターンと類似するパターンが残った画像
が出力され、これを撮像手段22で撮像する。出力画像
を撮像手段22で撮像した後、再び入力画像として画像
表示手段15に表示して、上述の一連の処理を適当な回
数繰り返せば、入力画像の中で代表パターンと相関度の
低い部分は消えて、代表パターンと更に類似度の高いパ
ターンのみが最後まで残る画像が出力される。このと
き、繰り返しの回数はコンピュータ18のプログラムに
より適当な回数に制御される。
This output image is the result of the cross-correlation operation between the input image and the representative pattern. Specifically, the output image is an image in which the input image having a low correlation with the representative pattern is removed, and a portion of the input image having a high correlation with the representative pattern is output without lowering the contrast. Conversely, a portion having little correlation with the representative pattern is output with little contrast, and an image in which a pattern similar to the representative pattern remains is output. . After the output image is captured by the image capturing unit 22, the image is displayed again on the image display unit 15 as an input image, and the above-described series of processing is repeated an appropriate number of times. An image that disappears and only the pattern having a higher similarity to the representative pattern remains until the end is output. At this time, the number of repetitions is controlled to an appropriate number by a program of the computer 18.

【0075】最終的に出力画像は、撮像手段22を経て
コンピュータ18に取り込まれ、画像処理装置23によ
り出力画像中に残ったパターンの位置の検出が行われ
る。出力画像の中で一定値以上の出力値を持つ画素を検
出し、その画素が一定数以上集まった集団を検出し、そ
の位置の情報を出力する。この位置情報に基づいて入力
画像の中から画素の集団の大きさに対応した適当な大き
さの領域が切り出され、抽出パターンとなる。画像処理
装置23には、パーソナルコンピュータ等に接続して用
いられる一般の画像処理ボード等を用いて実現すること
ができる。上述の処理により、目的パターンと相関のあ
る1つ或いは複数のパターンが抽出され、抽出パターン
となる。即ち、共通の特徴を持つ大カテゴリーに属する
パターンが、抽出パターンとして入力画像から全て抽出
されたことになる。抽出パターンの更に細かい小カテゴ
リーへの分類は、以後の処理で行うことになる。
Finally, the output image is taken into the computer 18 via the imaging means 22, and the position of the pattern remaining in the output image is detected by the image processing device 23. A pixel having an output value equal to or more than a certain value in the output image is detected, a group of the pixels having a certain number or more is detected, and information on the position is output. Based on this position information, a region of an appropriate size corresponding to the size of the group of pixels is cut out from the input image to form an extraction pattern. The image processing device 23 can be realized using a general image processing board or the like used by being connected to a personal computer or the like. By the above-described processing, one or a plurality of patterns correlated with the target pattern are extracted and become extracted patterns. That is, the patterns belonging to the large category having the common feature are all extracted from the input image as the extraction patterns. The extraction patterns are further classified into smaller categories in the subsequent processing.

【0076】更に、半導体レーザ79より出射したコヒ
ーレントな光束80は、コリメータレンズ81によりコ
リメートされ、画像表示手段58に入射する。フーリエ
変換レンズ59の前側焦点面に配置された画像表示手段
58には、前記処理により抽出された抽出パターンの内
の1つの強度パターンが透過率分布として描かれてお
り、光束80が透過して抽出パターンが読み出される。
その後光束80はフーリエ変換レンズ59を透過し、そ
の後側焦点面に配置された光書き込み型空間光変調器8
2の書き込み面上に抽出パターンのフーリエ変換像を作
り、上記の作用で、光書き込み型空間光変調器82に
は、抽出パターンのフーリエ変換像が書き込まれる。
Further, the coherent light beam 80 emitted from the semiconductor laser 79 is collimated by the collimator lens 81 and enters the image display means 58. On the image display means 58 arranged on the front focal plane of the Fourier transform lens 59, one intensity pattern of the extracted patterns extracted by the above processing is drawn as a transmittance distribution, and the light beam 80 is transmitted therethrough. The extraction pattern is read.
Thereafter, the light beam 80 is transmitted through the Fourier transform lens 59, and the light writing type spatial light modulator 8 disposed on the rear focal plane is provided.
The Fourier transform image of the extracted pattern is formed on the writing surface of No. 2 and the Fourier transform image of the extracted pattern is written in the optical writing type spatial light modulator 82 by the above operation.

【0077】一方、半導体レーザ83より出射したコヒ
ーレントな光束84は、コリメータレンズ85によりコ
リメートされ、画像表示装置25に入射する。フーリエ
変換レンズ26の前側焦点面に配置された画像表示手段
25には、1つ或いは複数の参照パターンが強度パター
ンの透過率分布で描かれ、光束84が透過して参照パタ
ーンが読み出される。変調された光束84は、偏光ビー
ムスプリッタ86で反射し、フーリエ変換レンズ26に
入射する。この時、偏光ビームスプリッタ86における
反射率を最も良くするためには、画像表示装置25の出
射光を偏光ビームスプリッタの全反射に対応する直線偏
光状態(通常はs偏光状態)にすればよい。フーリエ変
換レンズ26を透過した後、後側焦点面に配置された光
書き込み型空間光変調器82の読み出し面に1つ或いは
複数の参照パターンのフーリエ変換像が入射し、反射す
るが、この時、光書き込み型空間光変調器82には、上
記したように抽出パターンのフーリエ変換像が書き込ま
れ、液晶の構造が変化しているので、抽出パターンのフ
ーリエ変換像の部分に当たった参照パターンのフーリエ
変換像の部分は、光書き込み型空間光変調器82へ書き
込まれたパターンに応じて偏光状態が変化していき、反
射光は再びフーリエ変換レンズ26を通り、再び偏光ビ
ームスプリッタ86に入射する。
On the other hand, the coherent light beam 84 emitted from the semiconductor laser 83 is collimated by the collimator lens 85 and enters the image display device 25. One or more reference patterns are drawn in the transmittance distribution of the intensity pattern on the image display means 25 arranged on the front focal plane of the Fourier transform lens 26, and the reference pattern is read out through the light beam 84. The modulated light beam 84 is reflected by the polarization beam splitter 86 and enters the Fourier transform lens 26. At this time, in order to maximize the reflectance at the polarization beam splitter 86, the light emitted from the image display device 25 may be set to a linear polarization state (normally, an s-polarization state) corresponding to the total reflection of the polarization beam splitter. After passing through the Fourier transform lens 26, the Fourier transform image of one or a plurality of reference patterns is incident on the readout surface of the optical writing type spatial light modulator 82 arranged on the rear focal plane and is reflected. Since the Fourier transform image of the extracted pattern is written in the optical writing type spatial light modulator 82 as described above and the structure of the liquid crystal is changed, the reference pattern corresponding to the part of the Fourier transformed image of the extracted pattern is changed. The polarization state of the portion of the Fourier transform image changes in accordance with the pattern written to the optical writing type spatial light modulator 82, and the reflected light again passes through the Fourier transform lens 26 and again enters the polarization beam splitter 86. .

【0078】ここで、光書き込み型空間光変調器82に
書き込まれた抽出パターンのフーリエ変換像に応じて変
化した直線偏光で、変化前と直交する成分(通常はp偏
光成分)は、偏光ビームスプリッタ86をそのまま透過
し、画像表示手段25に描かれていた1つ或いは複数の
参照パターンに対応する位置で、且つフーリエ変換レン
ズ26の前側焦点面に受光面が配置された受光手段アレ
イ63に入射し、受光面上に抽出パターンと1つ或いは
複数の参照パターンの相互相関的演算の結果のパターン
ができる。これらのパターンの光量を受光手段アレイ6
3の各受光手段により光電変換などを行い、1つ或いは
複数の参照パターンと抽出パターンとの相互相関的演算
の出力が複数、同時に検出される。ここで、フーリエ変
換レンズ26は、実施例1(図1)、或いは実施例2
(図7)におけるフーリエ変換レンズ29の働きも兼ね
ており、2枚のレンズの働きを1枚のレンズで実現して
いる。
Here, the linearly polarized light changed in accordance with the Fourier transform image of the extracted pattern written in the optical writing type spatial light modulator 82, and a component orthogonal to the change (usually a p-polarized light component) is a polarized light beam. The light-receiving unit array 63 having the light-receiving surface disposed on the front focal plane of the Fourier transform lens 26 at a position corresponding to one or a plurality of reference patterns drawn on the image display unit 25 and transmitted through the splitter 86 as it is. Then, a pattern is formed on the light receiving surface as a result of the cross-correlation operation of the extracted pattern and one or more reference patterns. The light receiving means array 6
The photoelectric conversion is performed by each of the light receiving means 3 and a plurality of outputs of a cross-correlation operation between one or a plurality of reference patterns and the extracted patterns are simultaneously detected. Here, the Fourier transform lens 26 is used in the first embodiment (FIG. 1) or the second embodiment.
The function of the Fourier transform lens 29 in FIG. 7 is also used, and the function of two lenses is realized by one lens.

【0079】これらの出力を識別判定装置31に入力し
て、抽出パターンが、どの小カテゴリーに属するかの判
定を行う。この判定は、各々の参照パターンに対する抽
出パターンの複数の出力がどのような範囲の値を示すか
を予め調べておくことにより実現される。それらの範囲
が複数の小カテゴリー間で全ての参照パターンに対する
出力について重なりがない限りは、入力された抽出パタ
ーンの各参照パターンに対する出力値が予め調べた範囲
に入るか否かの二値論理の組み合わせから行うことがで
きる。また、統計的に、入力された抽出パターンの特徴
パラメータを成分とするベクトル(特徴ベクトルと呼
ぶ)の各小カテゴリーからの距離を評価する方法とし
て、マハラノビス距離や市街地距離を利用して判定する
こともできる。識別判定装置31には、コンピュータ1
8を用いてソフトウェアにより判定機能を実現してもで
きるし、同様の機能を電子回路によりハードウェアで実
現することもできる。
These outputs are input to the identification / judgment device 31 to judge which small category the extracted pattern belongs to. This determination is realized by checking in advance what range of values the plurality of outputs of the extracted pattern for each reference pattern indicate. As long as the ranges do not overlap in the output for all reference patterns among a plurality of sub-categories, the binary logic of whether or not the output value for each reference pattern of the input extracted pattern falls within the range checked beforehand. It can be done from a combination. In addition, as a method of statistically evaluating the distance from each subcategory of a vector (referred to as a feature vector) having a feature parameter of an input extracted pattern as a component, determination is performed using a Mahalanobis distance or a city area distance. You can also. The identification determination device 31 includes the computer 1
The determination function can be realized by software using the software 8, or the same function can be realized by hardware using an electronic circuit.

【0080】図8の装置で用いた画像表示手段15,2
5,53,58には、一般的な電気アドレス型の空間光
変調器である液晶パネルなどを用いることができる。ま
た、撮像手段22には、CCDカメラや撮像管などを用
いることができる。また本実施例3の装置(図8)で
は、光書き込み型空間光変調器を用いたが、このような
空間光変調器としては、液晶パネルに光導電層を組み合
わせたものが一般的であり、ネマテック型液晶を用いた
ものが発売されている。
The image display means 15, 2 used in the apparatus of FIG.
For 5, 53, 58, a liquid crystal panel or the like, which is a general electric address type spatial light modulator, can be used. Further, a CCD camera, an image pickup tube or the like can be used as the image pickup means 22. In the device of the third embodiment (FIG. 8), an optical writing type spatial light modulator is used. As such a spatial light modulator, a liquid crystal panel combined with a photoconductive layer is generally used. , And those using nematic-type liquid crystal are on sale.

【0081】光書き込み型空間光変調器74,82に
は、グレーレベルや二値画像で代表パターンや抽出パタ
ーンのフーリエ変換像が書き込まれるが、二値画像で書
き込まれる場合には、出力画像中の抽出されたパターン
や受光装置アレイ63に入射する参照パターンのコント
ラストの低下が抑えられるという効果が出てくる。この
ような空間光変調器には強誘電性液晶を用いたものを使
うことができる。特に強誘電性液晶を用いた空間光変調
器は、画像の二値化だけでなく、原理的に分解能が高
く、コントラストが高いものであるので好適である。
A Fourier transform image of a representative pattern or an extracted pattern is written in the optical writing type spatial light modulators 74 and 82 as a gray level or a binary image. The effect of suppressing a decrease in the contrast of the extracted pattern or the reference pattern incident on the light receiving device array 63 is obtained. As such a spatial light modulator, a device using a ferroelectric liquid crystal can be used. In particular, a spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal is preferable because it not only binarizes an image but also has a high resolution and a high contrast in principle.

【0082】さらに光アドレス型空間光変調器として
は、BSO(ビスマス・シリコン・オキサイド;Ba1
2SiO20)などの光誘起屈折率変化を有する媒体を
用いたものも使用できる。特に、BSO材料では、書き
込み光として感度の高い短波長よりの可視光を用いて、
読み出し光として書き込み感度の低い赤色から赤外領域
における波長域の光を用いることにより書き込み及び読
み出しを同時に行なうことができる。但し、BSO材料
は反射板を用いることにより反射型で使用することもで
きるが、通常、透過型として用いることが多い。この場
合、BSO材料に入射する読み出し光の入射方向を変更
する必要もあるが、これは本発明の本質的手段ではな
い。
Further, as an optical address type spatial light modulator, BSO (bismuth silicon oxide; Ba1
A medium using a medium having a photoinduced refractive index change such as (2SiO20) can also be used. In particular, in the case of BSO material, using visible light from a short wavelength having high sensitivity as writing light,
Writing and reading can be performed simultaneously by using light in a wavelength range from red having low writing sensitivity to an infrared region as reading light. However, the BSO material can be used in a reflection type by using a reflection plate, but is usually used as a transmission type in many cases. In this case, it is necessary to change the incident direction of the reading light incident on the BSO material, but this is not an essential means of the present invention.

【0083】実施例4 本実施例4においては、特徴量検出手段及び判別手段の
処理は上記の実施例1(図1)、実施例2(図7)およ
び実施例3(図8)と同様なので、パターン抽出装置の
部分のみ説明する。図9は、本発明の光学的パターン認
識分類装置の更に別の実施例のパターン抽出装置の部分
の模式構成図である。本実施例4においては、光学的処
理のみで画像帰還手段を実現しているという点に特徴が
ある。
Fourth Embodiment In the fourth embodiment, the processing by the feature amount detecting means and the discriminating means is the same as in the first embodiment (FIG. 1), the second embodiment (FIG. 7) and the third embodiment (FIG. 8). Therefore, only the pattern extracting device will be described. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a portion of a pattern extraction device of still another embodiment of the optical pattern recognition / classification device of the present invention. The fourth embodiment is characterized in that the image feedback means is realized only by optical processing.

【0084】図9において半導体レーザ71より出射し
たコヒーレントな光束72は、コリメータレンズ73に
よりコリメートされ、画像表示手段53に入射する。フ
ーリエ変換レンズ54の前側焦点面に配置された画像表
示手段53には、コンピュータ18にメモリされている
代表パターンの強度パターンが透過率分布として描かれ
ており、光束72が透過して代表パターンが読み出され
る。その後光束72はフーリエ変換レンズ54を透過
し、その後側焦点面に配置された光書き込み型空間光変
調器74の書き込み面上に代表パターンのフーリエ変換
像を作る。これにより、光書き込み型空間光変調器74
では、例えば液晶ライトバルブを用いた場合、入射した
フーリエ変換像の光強度分布に応じて、ライトバルブ内
の光導電体層の抵抗変化により、液晶内に電場が印加さ
れて液晶分子配列が変化し、代表パターンのフーリエ変
換像が書き込まれる。
In FIG. 9, a coherent light beam 72 emitted from a semiconductor laser 71 is collimated by a collimator lens 73 and enters an image display means 53. On the image display means 53 arranged on the front focal plane of the Fourier transform lens 54, the intensity pattern of the representative pattern stored in the computer 18 is drawn as a transmittance distribution, and the light beam 72 is transmitted and the representative pattern is displayed. Is read. Thereafter, the light beam 72 passes through the Fourier transform lens 54, and forms a Fourier transform image of the representative pattern on the writing surface of the light writing type spatial light modulator 74 arranged on the rear focal plane. Thereby, the optical writing type spatial light modulator 74
For example, when a liquid crystal light valve is used, an electric field is applied to the liquid crystal due to a change in the resistance of the photoconductor layer in the light valve according to the incident light intensity distribution of the Fourier transform image, and the arrangement of the liquid crystal molecules changes. Then, a Fourier transform image of the representative pattern is written.

【0085】一方、始めの状態では、ミラー91は、図
10に示すような配置にされていて、入力画像90から
の光束が、結合レンズ92を通り、光書き込み型空間光
変調器93上に入力画像90の像が結像する。これによ
り、光書き込み型空間光変調器93では、例えば液晶ラ
イトバルブを用いた場合、入射したフーリエ変換像の光
強度分布に応じて、ライトバルブ内の光導電体層の抵抗
変化により、液晶内に電場が印加されて液晶分子配列が
変化し、入力画像の像が書き込まれる。入力画像は物
体、日常の風景などの自然画像でよい。
On the other hand, in the initial state, the mirror 91 is arranged as shown in FIG. 10, and the light beam from the input image 90 passes through the coupling lens 92 and is placed on the light writing type spatial light modulator 93. An image of the input image 90 is formed. Thus, in the light-writing type spatial light modulator 93, for example, when a liquid crystal light valve is used, the resistance in the photoconductor layer in the light valve changes according to the light intensity distribution of the incident Fourier transform image. An electric field is applied to the liquid crystal molecules to change the arrangement of liquid crystal molecules, and an image of an input image is written. The input image may be a natural image such as an object or a daily scene.

【0086】更に、半導体レーザ75より出射したコヒ
ーレントな光束76は、コリメータレンズ77によりコ
リメートされ、偏光ビームスプリッタ94を透過し、光
書き込み型空間光変調器93に入射する。この時、偏光
ビームスプリッタ94における透過率を最もよくするに
は、半導体レーザ75の出射光を偏光ビームスプリッタ
の全透過に対応する直線偏光状態(通常はp偏光状態)
にすればよい。
Further, the coherent light beam 76 emitted from the semiconductor laser 75 is collimated by the collimator lens 77, passes through the polarization beam splitter 94, and enters the optical writing type spatial light modulator 93. At this time, in order to make the transmittance of the polarizing beam splitter 94 the best, the light emitted from the semiconductor laser 75 is linearly polarized (usually p-polarized) corresponding to the total transmission of the polarizing beam splitter.
What should I do?

【0087】偏光ビームスプリッタ94を透過した後、
光書き込み型空間光変調器93の読み出し面に光束76
が入射し反射するが、この時、光書き込み型空間光変調
器93には、上記したように入力画像が書き込まれ、液
晶の構造が変化しているので、入力画像の像に当たった
光束の部分は、光書き込み型空間光変調器93へ書き込
まれたパターンに応じて偏光状態が変化していき、反射
光は再び偏光ビームスプリッタ94に入射する。ここ
で、光書き込み型空間光変調器93に書き込まれた入力
画像の像に応じて変化した直線偏光で、変化前と直交す
る成分(通常sは偏光成分)は、偏光ビームスプリッタ
94で反射し、ハーフミラー95、ミラー96を経て、
偏光ビームスプリッタ78に入射し、偏光ビームスプリ
ッタ94の場合と同様に反射して、フーリエ変換レンズ
16に入射する。ここで、ハーフミラー95は出力画像
を撮像するために利用される。
After passing through the polarizing beam splitter 94,
The light flux 76 is applied to the read surface of the
At this time, the input image is written into the optical writing spatial light modulator 93 as described above, and the structure of the liquid crystal is changed. The polarization state of the portion changes in accordance with the pattern written in the optical writing spatial light modulator 93, and the reflected light enters the polarization beam splitter 94 again. Here, a linearly polarized light component changed in accordance with the image of the input image written in the optical writing type spatial light modulator 93 and a component (usually s is a polarized light component) orthogonal to that before the change is reflected by the polarization beam splitter 94. , Through the half mirror 95 and the mirror 96,
The light enters the polarization beam splitter 78, is reflected similarly to the case of the polarization beam splitter 94, and enters the Fourier transform lens 16. Here, the half mirror 95 is used to capture an output image.

【0088】フーリエ変換レンズ16を透過した後、後
側焦点面に配置された光書き込み型空間光変調器74の
読み出し面に入力画像のフーリエ変換像が入射し反射す
るが、この時、光書き込み型空間光変調器74には、上
記したように代表パターンのフーリエ変換像が書き込ま
れ、液晶の構造が変化しているので、代表パターンのフ
ーリエ変換像の部分に当たった入力画像のフーリエ変換
像の部分は、光書き込み型空間光変調器74へ書き込ま
れたパターンに応じて偏光状態が変化していき、反射光
は再びフーリエ変換レンズ16を通り、再び偏光ビーム
スプリッタ78に入射する。
After passing through the Fourier transform lens 16, the Fourier transform image of the input image is incident on the readout surface of the optical writing type spatial light modulator 74 arranged on the rear focal plane and is reflected. As described above, the Fourier transform image of the representative pattern is written in the spatial light modulator 74, and the structure of the liquid crystal is changed. Therefore, the Fourier transform image of the input image corresponding to the Fourier transform image of the representative pattern is obtained. The polarization state of the portion changes in accordance with the pattern written in the optical writing type spatial light modulator 74, and the reflected light passes through the Fourier transform lens 16 again, and again enters the polarization beam splitter 78.

【0089】ここで、光書き込み型空間光変調器74に
書き込まれた目的パターンのフーリエ変換像に応じて変
化した直線偏光で、変化前と直交する成分(通常はp偏
光成分)は、偏光ビームスプリッタ78をそのまま透過
する。ここで、フーリエ変換レンズ16は、実施例1
(図1)、或いは実施例2(図7)におけるフーリエ変
換レンズ20の働きも兼ねており、2枚のレンズの働き
を1枚のレンズで実現している。
Here, the linearly polarized light changed in accordance with the Fourier transform image of the target pattern written in the optical writing type spatial light modulator 74, and the component orthogonal to the change (usually the p-polarized light component) is a polarized beam. The light passes through the splitter 78 as it is. Here, the Fourier transform lens 16 corresponds to the first embodiment.
(FIG. 1) or the function of the Fourier transform lens 20 in the second embodiment (FIG. 7) is also used, and the function of two lenses is realized by one lens.

【0090】この透過してきた画像は、入力画像と代表
パターンの相互相関的演算により得られた出力画像であ
る。具体的には、出力画像は入力画像の中で代表パター
ンと相関が少ないものが削られた画像であり、入力画像
の中で代表パターンとの相関度が高い部分は、コントラ
ストが落ちることなく出力され、逆に代表パターンとの
相関度がほとんどない部分は、コントラストがほとんど
なくなって出力されたものとなり、代表パターンと類似
するパターンが残った画像が出力される。ミラー91を
図9のような配置にして、出力画像をフーリエ変換レン
ズ16の前側焦点位置に配置された光書き込み型空間光
変調器93に入射させて、出力画像を再び入力画像とし
て書き込んで、上述の一連の処理を適当な回数繰り返せ
ば、入力画像の中で代表パターンと相関度の低い部分は
消えて、代表パターンと更に類似度のあるパターンのみ
が最後まで残る画像が出力される。
The transmitted image is an output image obtained by performing a cross-correlation operation between the input image and the representative pattern. Specifically, the output image is an image in which the input image having a low correlation with the representative pattern is removed, and a portion of the input image having a high correlation with the representative pattern is output without lowering the contrast. Conversely, a portion having little correlation with the representative pattern is output with little contrast, and an image in which a pattern similar to the representative pattern remains is output. With the mirror 91 arranged as shown in FIG. 9, the output image is made incident on the light-writing type spatial light modulator 93 arranged at the front focal position of the Fourier transform lens 16, and the output image is written again as an input image. If the above series of processing is repeated an appropriate number of times, a portion having a low correlation with the representative pattern in the input image disappears, and an image in which only a pattern having a similarity with the representative pattern remains to the end is output.

【0091】最終的な出力画像は、光書き込み型空間光
変調器93に書き込まれ、前記と同様にして像が読み出
され、ハーフミラー95により一部光束が偏向され、結
像レンズ97に入射する。この結像レンズ97により、
スクリーン21上に出力画像を結像する。この像は撮像
手段22により撮像され、コンピュータ18に取り込ま
れる。この後、画像処理装置23により出力画像中に残
ったパターンの位置の検出が行われ、位置情報に基づい
て入力画像の中から領域を切り出され、抽出パターンと
なる。即ち、共通の特徴を持つ大カテゴリーに属するパ
ターンが、抽出パターンとして入力画像から全て抽出さ
れたことになる。抽出パターンの更に細かい小カテゴリ
ーへの分類は、以後の処理で行うことになる。この後の
特徴量検出手段、判別手段は、実施例1から3と同様な
ので省略する。
The final output image is written to the optical writing type spatial light modulator 93, and the image is read out in the same manner as described above. I do. With this imaging lens 97,
An output image is formed on the screen 21. This image is picked up by the image pickup means 22 and taken into the computer 18. After that, the position of the pattern remaining in the output image is detected by the image processing device 23, and an area is cut out from the input image based on the position information to become an extracted pattern. That is, the patterns belonging to the large category having the common feature are all extracted from the input image as the extraction patterns. The extraction patterns are further classified into smaller categories in the subsequent processing. Subsequent feature amount detecting means and discriminating means are the same as those in the first to third embodiments, and will not be described.

【0092】図9の装置で用いた画像表示手段53に
は、一般的な電気アドレス型の空間光変調器である液晶
パネルなどを用いることができる。また、撮像手段22
には、CCDカメラや撮像管などを用いることができ
る。また本実施例4では、光書き込み型空間光変調器を
用いたが、このような空間光変調器としては、液晶パネ
ルに光導電層を組み合わせたものが一般的であり、ネマ
テック型液晶を用いたものが発売されている。
As the image display means 53 used in the apparatus shown in FIG. 9, a liquid crystal panel or the like, which is a general electric address type spatial light modulator, can be used. Further, the imaging unit 22
, A CCD camera, an image pickup tube or the like can be used. In the fourth embodiment, an optical writing type spatial light modulator is used. However, as such a spatial light modulator, a liquid crystal panel combined with a photoconductive layer is generally used, and a nematic-type liquid crystal is used. What has been released.

【0093】光書き込み型空間光変調器74,93に
は、グレーレベルや二値画像で代表パターンのフーリエ
変換像や入力画像が書き込まれるが、二値画像で書き込
まれる場合には、出力画像中の抽出されたパターン等の
コントラストの低下が抑えられるという効果が出てく
る。このような空間光変調器には強誘電性液晶を用いた
ものを使うことができる。特に強誘電性液晶を用いた空
間光変調器は、画像の二値化だけでなく、原理的に分解
能が高く、コントラストが高いものであるので好適であ
る。
The Fourier transform image and the input image of the representative pattern are written in the optical writing type spatial light modulators 74 and 93 in the form of gray level or binary image. The effect of suppressing a decrease in contrast of the extracted pattern or the like is obtained. As such a spatial light modulator, a device using a ferroelectric liquid crystal can be used. In particular, a spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal is preferable because it not only binarizes an image but also has a high resolution and a high contrast in principle.

【0094】さらに光アドレス型空間光変調器として
は、BSO(ビスマス・シリコン・オキサイド;Ba1
2SiO20)などの光誘起屈折率変化を有する媒体を
用いたものも使用できる。特に、BSO材料では、書き
込み光として感度の高い短波長よりの可視光を用いて、
読み出し光として書き込み感度の低い赤色から赤外領域
における波長域の光を用いることにより書き込み及び読
み出しを同時に行なうことができる。但し、BSO材料
は反射板を用いることにより反射型で使用することもで
きるが、通常、透過型として用いることが多い。この場
合、BSO材料に入射する読み出し光の入射方向を変更
する必要もあるが、これは本発明の本質的手段ではな
い。
Further, as the optical address type spatial light modulator, BSO (bismuth silicon oxide; Ba1
A medium using a medium having a photoinduced refractive index change such as (2SiO20) can also be used. In particular, in the case of BSO material, using visible light from a short wavelength having high sensitivity as writing light,
Writing and reading can be performed simultaneously by using light in a wavelength range from red having low writing sensitivity to an infrared region as reading light. However, the BSO material can be used in a reflection type by using a reflection plate, but is usually used as a transmission type in many cases. In this case, it is necessary to change the incident direction of the reading light incident on the BSO material, but this is not an essential means of the present invention.

【0095】実施例5 本実施例5においては、特徴量検出手段及び判別手段の
処理は上記の実施例1〜3と同様なので、パターン抽出
装置の部分のみ説明する。図11は、本発明の光学的パ
ターン認識分類装置の更に別の実施例のパターン抽出装
置の部分の模式構成図である。本実施例5においては、
更に別の方法で光学的処理のみで画像帰還手段を実現し
ているという点に特徴がある。
Fifth Embodiment In the fifth embodiment, the processes of the feature amount detecting means and the discriminating means are the same as those in the first to third embodiments, and therefore only the pattern extracting device will be described. FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a part of a pattern extraction device of still another embodiment of the optical pattern recognition / classification device of the present invention. In the fifth embodiment,
Another characteristic is that the image feedback means is realized only by optical processing.

【0096】図11において半導体レーザ71より出射
したコヒーレントな光束72は、コリメータレンズ73
によりコリメートされ、画像表示手段53に入射する。
画像表示手段53には、コンピュータ18にメモリされ
ている代表パターンの強度パターンが透過率分布として
描かれており、光束72が透過して代表パターンが読み
出される。その後光束72はフーリエ変換レンズ54を
透過し、その焦点面に配置された光書き込み型空間光変
調器74の書き込み面上に代表パターンのフーリエ変換
像を作る。これにより、光書き込み型空間光変調器74
では、例えば液晶ライトバルブを用いた場合、入射した
フーリエ変換像の光強度分布に応じて、ライトバルブ内
の光導電体層の抵抗変化により、液晶内に電場が印加さ
れて液晶分子配列が変化し、代表パターンのフーリエ変
換像が書き込まれる。
In FIG. 11, a coherent light beam 72 emitted from a semiconductor laser 71 is
And is incident on the image display means 53.
The intensity pattern of the representative pattern stored in the computer 18 is drawn as a transmittance distribution on the image display means 53, and the light beam 72 is transmitted and the representative pattern is read. Thereafter, the light beam 72 passes through the Fourier transform lens 54, and forms a Fourier transform image of the representative pattern on the writing surface of the optical writing type spatial light modulator 74 arranged on the focal plane. Thereby, the optical writing type spatial light modulator 74
For example, when a liquid crystal light valve is used, an electric field is applied to the liquid crystal due to a change in the resistance of the photoconductor layer in the light valve according to the incident light intensity distribution of the Fourier transform image, and the arrangement of the liquid crystal molecules changes. Then, a Fourier transform image of the representative pattern is written.

【0097】一方、半導体レーザ75より出射したコヒ
ーレントな光束76は、コリメータレンズ77によりコ
リメートされ、画像表示手段15に入射する。画像表示
手段15には、入力画像が強度パターンの透過率分布で
描かれ、光束76が透過して入力画像が読み出される。
変調された光束76は、偏光ビームスプリッタ94を透
過し、ミラー96で反射し、フーリエ変換レンズ16の
前側焦点面に配置された光書き込み型空間光変調器93
に入射する。この時、偏光ビームスプリッタ94におけ
る透過率を最も良くするには、画像表示装置15の出射
光を偏光ビームスプリッタの全透過に対応する直線偏光
状態(通常はp偏光状態)にすればよい。
On the other hand, the coherent light beam 76 emitted from the semiconductor laser 75 is collimated by the collimator lens 77 and enters the image display means 15. The input image is drawn on the image display means 15 with the transmittance distribution of the intensity pattern, and the light flux 76 is transmitted to read the input image.
The modulated light flux 76 passes through the polarization beam splitter 94, is reflected by the mirror 96, and is written on the front focal plane of the Fourier transform lens 16 by the light writing type spatial light modulator 93.
Incident on. At this time, in order to make the transmittance of the polarization beam splitter 94 the best, the light emitted from the image display device 15 should be in a linear polarization state (usually a p-polarization state) corresponding to the total transmission of the polarization beam splitter.

【0098】始めの状態においては、半導体レーザ10
1が発光しており、コリメータレンズ102によりコリ
メートされて、ハーフミラー95、ダブプリズム103
を経て、光書き込み型空間光変調器93の書き込み面の
全面に光が入射している。これにより、例えば液晶ライ
トバルブの場合なら、ライトバルブ内の光導電体層の全
ての液晶に電場が印可されて液晶分子配列が全て変化
し、全面に亙って書き込まれている状態になる。このと
き、半導体レーザ101の代わりに、例えばメタルハラ
イドランプ等のインコヒーレントな光源を用いても構わ
ない。また、光による全面書き込み以外にも、光書き込
み型空間光変調器93の駆動状態を変えて、書き込み光
がなくても液晶の状態が変化しているようにしても同様
の効果が得られる。
In the initial state, the semiconductor laser 10
1 emits light and is collimated by a collimator lens 102 to form a half mirror 95 and a Dove prism 103.
After that, light is incident on the entire writing surface of the optical writing type spatial light modulator 93. Thus, for example, in the case of a liquid crystal light valve, an electric field is applied to all the liquid crystals of the photoconductor layer in the light valve, the arrangement of the liquid crystal molecules changes, and the entire surface is written. At this time, instead of the semiconductor laser 101, an incoherent light source such as a metal halide lamp may be used. In addition to the whole surface writing by light, the same effect can be obtained by changing the driving state of the optical writing type spatial light modulator 93 so that the state of the liquid crystal changes even without writing light.

【0099】光書き込み型空間光変調器93の読み出し
面に入射した光束76は、反射し、ミラー96を経て再
び偏光ビームスプリッタ94に入射するが、この時、全
面に亙って液晶の構造が変化しているので、この変調器
の読み出し面に入射した光束の偏光状態が、変化前と直
交する偏光(通常はs偏光)に変化し、偏光ビームスプ
リッタ94で反射して、もう一つの偏光ビームスプリッ
タ78へ入射する。即ち、画像表示装置に表示された入
力画像がそのまま偏光ビームスプリッタ78に達する。
偏光ビームスプリッタ78においても、光束76は上記
と同様に反射し、フーリエ変換レンズ16へ入射し、透
過する。フーリエ変換レンズ16を透過した後、その後
側焦点面に配置された光書き込み型空間光変調器74の
読み出し面上に入力画像のフーリエ変換像が入射し、反
射する。
The light beam 76 incident on the reading surface of the optical writing type spatial light modulator 93 is reflected and enters the polarizing beam splitter 94 again via the mirror 96. At this time, the structure of the liquid crystal over the entire surface is changed. Because of the change, the polarization state of the light beam incident on the readout surface of the modulator changes to a polarization (usually, s-polarization) orthogonal to that before the change, and is reflected by the polarization beam splitter 94 to produce another polarization. The light enters the beam splitter 78. That is, the input image displayed on the image display device reaches the polarizing beam splitter 78 as it is.
Also in the polarization beam splitter 78, the light flux 76 is reflected in the same manner as described above, enters the Fourier transform lens 16, and transmits. After passing through the Fourier transform lens 16, the Fourier transform image of the input image is incident on the readout surface of the optical writing type spatial light modulator 74 arranged on the rear focal plane, and is reflected.

【0100】この時、光書き込み型空間光変調器74に
は、上記したように代表パターンのフーリエ変換像が書
き込まれ、液晶の構造が変化しているので、代表パター
ンのフーリエ変換像の部分に当たった入力画像のフーリ
エ変換像の部分は、光書き込み型空間光変調器74へ書
き込まれたパターンに応じて偏光状態が変化していき、
反射光は再びフーリエ変換レンズ16を通り、再び偏光
ビームスプリッタ78に入射する。ここで、光書き込み
型空間光変調器74に書き込まれた代表パターンのフー
リエ変換像に応じて変化した直線偏光で、変化前と直交
する成分(通常はp偏光成分)は、偏光ビームスプリッ
タ78をそのまま透過し、ハーフミラー95、ダブプリ
ズム103を経て、上述したフーリエ変換レンズ16の
前側焦点面に配置された光書き込み型空間光変調器93
の書き込み面に出力画像が入射する。ここで、ハーフミ
ラー95は、出力画像を撮像するために利用され、ダブ
プリズムは像の上下或いは左右方向の逆転の修正に利用
される。
At this time, the Fourier transform image of the representative pattern is written in the optical writing type spatial light modulator 74 as described above, and the structure of the liquid crystal is changed. In the part of the Fourier transform image of the input image that has hit, the polarization state changes according to the pattern written to the optical writing type spatial light modulator 74,
The reflected light again passes through the Fourier transform lens 16 and again enters the polarization beam splitter 78. Here, a linearly polarized light component changed in accordance with the Fourier transform image of the representative pattern written in the optical writing type spatial light modulator 74 and a component (usually a p-polarized light component) orthogonal to the pre-change linear polarization component passes through the polarization beam splitter 78. The light passes through the half mirror 95 and the Dove prism 103, passes through the half mirror 95, and passes through the Dove prism 103.
The output image is incident on the writing surface of. Here, the half mirror 95 is used to capture an output image, and the Dove prism is used to correct the vertical or horizontal reversal of the image.

【0101】この時、半導体レーザ101の発光を止め
れば、光書き込み型空間光変調器93に入射する光束
は、前記の出力画像だけになり、上述したような原理に
より出力画像が書き込まれる。ここで、光を使用しない
で、変調器の駆動方法の制御だけで始めに全面書き込み
を行っていた場合には、駆動の状態を、書き込み光が入
射している部分の液晶の状態が変化するような通常の駆
動に変えることで、同様に出力画像が書き込まれる。
At this time, if the emission of the semiconductor laser 101 is stopped, the light beam incident on the optical writing type spatial light modulator 93 becomes only the above-mentioned output image, and the output image is written according to the principle described above. Here, in the case where the entire writing is initially performed only by controlling the driving method of the modulator without using light, the driving state changes the state of the liquid crystal in the portion where the writing light is incident. By changing to such normal driving, an output image is similarly written.

【0102】この出力画像は、入力画像と代表パターン
の相互相関的演算により得られた画像である。具体的に
は、入力画像の中で代表パターンと相関が少ないものが
削られた画像であり、入力画像の中で代表パターンとの
相関度が高い部分は、コントラストが落ちることなく出
力され、逆に代表パターンとの相関度がほとんどない部
分は、コントラストがほとんどなくなって出力されたも
のとなり、代表パターンと類似するパターンが残った画
像が出力されたものである。
This output image is an image obtained by performing a cross-correlation operation between the input image and the representative pattern. Specifically, an image having a low correlation with the representative pattern in the input image is a deleted image, and a portion having a high degree of correlation with the representative pattern in the input image is output without lowering the contrast, and The portion having little correlation with the representative pattern is output with little contrast, and an image in which a pattern similar to the representative pattern remains is output.

【0103】この後、画像表示装置15で入力画像の強
度パターンで変調された光束76が、光書き込み型空間
光変調器93に入射し反射するが、この時、光書き込み
型空間光変調器93には、上記したように出力画像が書
き込まれ、液晶の構造が変化しているので、書き込まれ
た出力画像の部分に当たった入力画像の部分は、光書き
込み型空間光変調器93へ書き込まれたパターンに応じ
て偏光状態が変化していき、ミラー96を経て再び偏光
ビームスプリッタ94に入射する。ここで、光書き込み
型空間光変調器93に書き込まれた出力画像に応じて変
化した直線偏光で、変化前と直交する成分(通常はs偏
光成分)は、偏光ビームスプリッタ94で反射し、この
後、前記と同様に偏光ビームスプリッタ78で反射し、
フーリエ変換レンズ16に入射する。
Thereafter, the light flux 76 modulated by the image display device 15 with the intensity pattern of the input image is incident on and reflected by the light-writing type spatial light modulator 93. At this time, the light-writing type spatial light modulator 93 Since the output image is written as described above and the structure of the liquid crystal is changed, the portion of the input image that hits the portion of the written output image is written to the optical writing type spatial light modulator 93. The polarization state changes in accordance with the pattern, and then enters the polarization beam splitter 94 again via the mirror 96. Here, a component (usually, an s-polarized component) of the linearly polarized light changed according to the output image written in the optical writing type spatial light modulator 93 and orthogonal to that before the change is reflected by the polarization beam splitter 94. Thereafter, the light is reflected by the polarizing beam splitter 78 as described above,
The light enters the Fourier transform lens 16.

【0104】フーリエ変換レンズ16に入射したパター
ンは、出力画像と同様に、入力画像の中で代表パターン
と相関が少ないものが削られた画像であり、入力画像の
中で代表パターンとの相関度が高い部分は、コントラス
トが落ちることなく出力され、逆に代表パターンとの相
関度がほとんどない部分は、コントラストがほとんどな
くなって出力されたものとなり、代表パターンと類似す
るパターンが残った画像である。
The pattern incident on the Fourier transform lens 16 is an image in which, as in the case of the output image, a pattern having a small correlation with the representative pattern in the input image is removed, and the degree of correlation with the representative pattern in the input image is reduced. Are output without a decrease in contrast, and conversely, portions with little correlation with the representative pattern are output with little contrast, and are images in which a pattern similar to the representative pattern remains. .

【0105】よって、以下同様に、上述の一連の処理を
適当な回数繰り返せば、入力画像の中で代表パターンと
相関度の低い部分は消えて、代表パターンと更に類似度
の高いパターンのみが最後まで残る画像が出力される。
Therefore, similarly, if the above-described series of processing is repeated an appropriate number of times, portions having a low correlation with the representative pattern in the input image disappear, and only a pattern having a higher similarity with the representative pattern remains at the end. The remaining image is output.

【0106】最終的な出力画像は、ハーフミラー95に
より一部光束が偏向され、フーリエ変換レンズ16の前
側焦点面に配置されたスクリーン21上に出力画像を結
像する。この像は撮像装置22により撮像され、コンピ
ュータ18に取り込まれる。この後、画像処理装置23
により出力画像中に残ったパターンの位置の検出が行わ
れ、位置情報に基づいて入力画像の中から領域を切り出
され、抽出パターンとなる。即ち、共通の特徴を持つ大
カテゴリーに属するパターンが、抽出パターンとして入
力画像から全て抽出されたことになる。抽出パターンの
更に細かい小カテゴリーへの分類は、以後の処理で行う
ことになる。この後の特徴量検出手段、判別手段は、実
施例1から3と同様なので省略する。
The final output image is partially deflected by the half mirror 95 to form an output image on the screen 21 disposed on the front focal plane of the Fourier transform lens 16. This image is picked up by the image pickup device 22 and taken into the computer 18. Thereafter, the image processing device 23
, The position of the pattern remaining in the output image is detected, an area is cut out from the input image based on the position information, and an extracted pattern is obtained. That is, the patterns belonging to the large category having the common feature are all extracted from the input image as the extraction patterns. The extraction patterns are further classified into smaller categories in the subsequent processing. Subsequent feature amount detecting means and discriminating means are the same as those in the first to third embodiments, and will not be described.

【0107】図11の装置で用いた画像表示手段15,
53には、一般的な電気アドレス型の空間光変調器であ
る液晶パネルなどを用いることができる。また、撮像装
置22には、CCDカメラや撮像管などを用いることが
できる。また本実施例5では、光書き込み型空間光変調
器を用いたが、このような空間光変調器としては、液晶
パネルに光導電層を組み合わせたものが一般的であり、
ネマテック型液晶を用いたものが発売されている。
The image display means 15, used in the apparatus of FIG.
A liquid crystal panel or the like, which is a general electric address type spatial light modulator, can be used for 53. Further, as the imaging device 22, a CCD camera, an imaging tube, or the like can be used. In the fifth embodiment, the optical writing type spatial light modulator is used. However, as such a spatial light modulator, a liquid crystal panel combined with a photoconductive layer is generally used.
A product using a nematic-type liquid crystal is on the market.

【0108】光書き込み型空間光変調器74,93に
は、グレーレベルや二値画像で代表パターンのフーリエ
変換像や出力画像が書き込まれるが、二値画像で書き込
まれる場合には、出力画像中の抽出されたパターン等の
コントラストの低下が抑えられるという効果が出てく
る。このような空間光変調器には強誘電性液晶を用いた
ものを使うことができる。特に強誘電性液晶を用いた空
間光変調器は、画像の二値化だけでなく、原理的に分解
能が高く、コントラストが高いものであるので好適であ
る。
The Fourier transform image or the output image of the representative pattern is written in the optical writing type spatial light modulators 74 and 93 in the form of a gray level or a binary image. The effect of suppressing a decrease in contrast of the extracted pattern or the like is obtained. As such a spatial light modulator, a device using a ferroelectric liquid crystal can be used. In particular, a spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal is preferable because it not only binarizes an image but also has a high resolution and a high contrast in principle.

【0109】さらに光アドレス型空間光変調器として
は、BSO(ビスマス・シリコン・オキサイド;Ba1
2SiO20)などの光誘起屈折率変化を有する媒体を
用いたものも使用できる。特に、BSO材料では、書き
込み光として感度の高い短波長よりの可視光を用いて、
読み出し光として書き込み感度の低い赤色から赤外領域
における波長域の光を用いることにより書き込み及び読
み出しを同時に行なうことができる。但し、BSO材料
は反射板を用いることにより反射型で使用することもで
きるが、通常、透過型として用いることが多い。この場
合、BSO材料に入射する読み出し光の入射方向を変更
する必要もあるが、これは本発明の本質的手段ではな
い。
Further, as the optical address type spatial light modulator, BSO (bismuth silicon oxide; Ba1
A medium using a medium having a photoinduced refractive index change such as (2SiO20) can also be used. In particular, in the case of BSO material, using visible light from a short wavelength having high sensitivity as writing light,
Writing and reading can be performed simultaneously by using light in a wavelength range from red having low writing sensitivity to an infrared region as reading light. However, the BSO material can be used in a reflection type by using a reflection plate, but is usually used as a transmission type in many cases. In this case, it is necessary to change the incident direction of the reading light incident on the BSO material, but this is not an essential means of the present invention.

【0110】実施例6 本実施例6においては、光学的相関演算装置などの特徴
量検出手段を用いて、特徴パラメータを取得するところ
までは、上記の実施例1〜5と同様なので、識別判定装
置31の部分のみ説明する。本実施例6では、識別判定
装置31にファジー論理的な演算装置を用いる。これ
は、特徴量検出手段によって得られたカテゴリーに属す
る抽出パターンの複数の特徴量に基づいて、メンバーシ
ップ関数を作成した後、未知の抽出パターンの特徴量と
上記のメンバーシップ関数との照合により特徴パラメー
タ毎にメンバーシップ値を得て、得られた複数のメンバ
ーシップ値を基にして抽出パターンの判別を行うもので
ある。
Embodiment 6 This embodiment 6 is the same as the above-described embodiments 1 to 5 up to the point where the feature parameter is obtained by using the feature amount detecting means such as an optical correlation calculation device. Only the part of the device 31 will be described. In the sixth embodiment, a fuzzy logic operation device is used for the identification determination device 31. This is because, after creating a membership function based on a plurality of feature amounts of the extracted pattern belonging to the category obtained by the feature amount detecting means, the feature amount of the unknown extracted pattern is compared with the membership function described above. A membership value is obtained for each feature parameter, and an extraction pattern is determined based on a plurality of obtained membership values.

【0111】始めに、特徴量検出手段によって特徴量を
取得するが、特徴量検出手段に出力の不安定性があった
場合の影響を少なくするために、各抽出パターンについ
て複数回行うことが望ましい。そこで、複数回のデータ
から特徴パラメータの出力値の代表値の1つである平均
値と標準偏差量を計算し、出力強度に対するメンバーシ
ップ関数を台形型とし、例えば、平均値から標準偏差の
大きさの範囲までをメンバーシップ値1とし、標準偏差
の3倍の大きさをメンバーシップ値0として、台形の斜
辺に相当する部分を標準偏差の等倍から3倍までとす
る。
First, the characteristic amount is acquired by the characteristic amount detecting means. In order to reduce the influence when the characteristic amount detecting means has an unstable output, it is preferable to perform the extraction plural times for each extracted pattern. Therefore, the average value and the standard deviation amount, which are one of the representative values of the output values of the characteristic parameters, are calculated from the data of a plurality of times, and the membership function for the output intensity is set to a trapezoidal shape. The range up to the range is defined as a membership value of 1, a magnitude three times the standard deviation is defined as a membership value of 0, and a portion corresponding to the hypotenuse of the trapezoid is defined as being equal to three times the standard deviation.

【0112】図12〜14は、ある抽出パターンAの特
徴パラメータ1と特徴パラメータ2の出力をメンバーシ
ップ値として表現したパターンAが属する小カテゴリー
のメンバーシップ関数グラフである。この様にして、全
ての小カテゴリーに対して分割パターンごとのメンバー
シップ関数を作成し、識別分類装置31内にメモリして
おく。次に、パターンAの代わりに未知の抽出パターン
を示し、特徴パラメータの各成分の出力を得て、上記の
ように予め作成した小カテゴリーのメンバーシップ関数
と照合する。
FIGS. 12 to 14 are membership function graphs of a small category to which pattern A to which the output of feature parameter 1 and feature parameter 2 of a certain extracted pattern A is expressed as a membership value. In this way, membership functions for each division pattern are created for all the small categories and stored in the identification and classification device 31. Next, an unknown extracted pattern is shown in place of the pattern A, the output of each component of the feature parameter is obtained, and the output is compared with the membership function of the small category created in advance as described above.

【0113】例えば、小カテゴリーA,B,Cのメンバ
ーシップ関数がそれぞれ図12、図13、図14に示さ
れたものであり、この時、未知の抽出パターンの特徴パ
ラメータの出力が、参照パターン1に対してs点、参照
パターン2に対してt点の出力であったとする。表1
は、このs点、t点が各パターンのメンバーシップ関数
に対して、どの程度のメンバーシップ値を有するか(ど
の程度各小カテゴリーに属しているか)を示したグラフ
である。
For example, the membership functions of the small categories A, B, and C are shown in FIGS. 12, 13 and 14, respectively. At this time, the output of the feature parameter of the unknown extraction pattern is the reference pattern It is assumed that the output is s point for 1 and t point for reference pattern 2. Table 1
Is a graph showing how much the s point and the t point have a membership value with respect to the membership function of each pattern (how much they belong to each small category).

【0114】[0114]

【表1】 [Table 1]

【0115】表1で示したメンバーシップ値からAND
演算を行えば、各抽出パターンのメンバーシップ値の最
小値を取ることになり、未知のパターンに対してのメン
バーシップ値は、小カテゴリーAでは1、小カテゴリー
Bでは0、小カテゴリーCでは0、となり、従って未知
の抽出パターンは小カテゴリーAであると、判別するこ
とができる。
From the membership values shown in Table 1, AND
When the calculation is performed, the minimum value of the membership value of each extracted pattern is obtained. The membership value for the unknown pattern is 1 in the small category A, 0 in the small category B, and 0 in the small category C. Therefore, it can be determined that the unknown extraction pattern belongs to the small category A.

【0116】また、表1のメンバーシップ値の相加平均
値を判断材料にすることもできる。即ちこの場合には、
未知の抽出パターンに対して小カテゴリーA,B,Cは
それぞれ1,0.5,0.2となるので、それぞれのパ
ターンの度合いを推し量ることができる。但し、相加平
均を用いる場合には、ある特徴パラメータの特徴量の値
が全くなくとも答が出ることがあるので、上記のような
演算の方が誤りは少ないが、AND演算で答を出すこと
が難しい場合の補助演算として意味がある。即ち、何ら
かの原因で平均値を取ったときの状態と著しくずれ、1
つの特徴パラメータの成分とだけメンバーシップ値が0
で、他の参照パターンとは1であるような場合、AND
演算では正しい答えを出すことができなくなる。この場
合などに第2候補として、相加平均を使うなどの使い方
ができる。
Further, the arithmetic mean of the membership values shown in Table 1 can be used as a judgment material. That is, in this case,
Since the small categories A, B, and C are 1, 0.5, and 0.2 respectively for the unknown extraction pattern, the degree of each pattern can be estimated. However, in the case of using arithmetic averaging, an answer may be obtained even if there is no feature value of a certain characteristic parameter. It is meaningful as an auxiliary operation when it is difficult. That is, the state significantly deviates from the state when the average value is obtained for some reason.
Membership value is 0 only with the components of two feature parameters
And if the other reference pattern is 1, AND
Arithmetic cannot give the correct answer. In this case, the second candidate can be used as an arithmetic mean.

【0117】なお、上記実施例6において、メンバーシ
ップ値を台形型にしたが、メンバーシップ関数にくぼみ
がないいわゆる凸型のファジー集合となるものであれば
どの様なものでも構わない。また、このような演算装置
は、ノイマン型のコンピュータを用いても、ハードウェ
アによる演算装置を用いても構成可能である。
In the sixth embodiment, the membership values are trapezoidal. However, any value may be used as long as it is a so-called convex fuzzy set having no depression in the membership function. Such an arithmetic device can be configured using a Neumann computer or using an arithmetic device using hardware.

【0118】実施例7 本実施例7においては、光学的相関演算装置などの特徴
量検出手段を用いて、特徴量を取得するところまでは、
上記の実施例1〜3と同様なので、識別判定装置31の
部分のみ説明する。
Embodiment 7 In this embodiment 7, up to the point where the characteristic amount is obtained by using the characteristic amount detecting means such as an optical correlation arithmetic unit,
Since it is similar to the above-described first to third embodiments, only the part of the identification determination device 31 will be described.

【0119】識別判定装置31による判定は、小カテゴ
リーの分布によっては、実施例1において述べたように
論理的に判定できる場合もあるが、複数の小カテゴリー
において、その全ての特徴パラメータの取り得る範囲が
確率的に重なりを持つ場合には、単層ないしは多層パー
セプトロンに代表される階層型ニューラルネットワーク
を用いて判定を行うことが有効である。図15に、階層
型のニューラルネットワークを用いた識別判定装置31
の一実施例の構成図を示す。
The determination by the identification determination device 31 can be logically performed as described in the first embodiment depending on the distribution of the small categories, but all the characteristic parameters can be taken in a plurality of small categories. When the ranges have a stochastic overlap, it is effective to make a determination using a hierarchical neural network represented by a single-layer or multilayer perceptron. FIG. 15 shows an identification determining device 31 using a hierarchical neural network.
1 shows a configuration diagram of one embodiment.

【0120】このような階層型ニューラルネットワーク
においては、各小カテゴリーに属する抽出パターンの特
徴パラメータごとの特徴量を入力層の各ノードに入力
し、そのときの小カテゴリーを示す所望の出力の提示を
複数回、全ての抽出パターンについて行うことによっ
て、そのニューラルネットワークが入力された抽出パタ
ーンにふさわしい小カテゴリーを示す出力をするよう
に、ニューラルネットワーク内の結線が組織化されるの
で、二値論理の組み合わせのみでは完全に分離できない
ようなカテゴリーも判定可能になる。入力層の各ノード
には、特徴量検出手段で検出された抽出パターンの各特
徴パラメータの特徴量が入力され、出力層のノードの出
力の状態により、未知のパターンの識別が行われる。
In such a hierarchical neural network, a feature amount for each feature parameter of an extracted pattern belonging to each small category is input to each node of the input layer, and a desired output indicating the small category at that time is presented. By performing on all the extraction patterns a plurality of times, the connections in the neural network are organized so that the neural network outputs a small category suitable for the input extraction pattern. A category that cannot be completely separated by itself alone can also be determined. The feature amount of each feature parameter of the extracted pattern detected by the feature amount detection unit is input to each node of the input layer, and the unknown pattern is identified based on the output state of the node of the output layer.

【0121】識別判定装置31には、コンピュータ18
を用いてソフトウェアにより判定機能を実現してもよい
し、同様の機能を電子回路によりハードウェアにより実
現することもできる。また、学習アルゴリズムも特に限
定する必要はなく、例えば3層以上の多層パーセプトロ
ン構造の場合には、よく知られた一般化デルタルールに
基づく誤差逆伝搬法などを用いることができる。
The identification determining device 31 includes the computer 18
The determination function may be realized by software using, or the same function may be realized by hardware by an electronic circuit. There is no particular limitation on the learning algorithm. For example, in the case of a multi-layer perceptron structure having three or more layers, an error back propagation method based on a well-known generalized delta rule can be used.

【0122】また、ニューラルネットワークには、この
他にも例えば特徴空間において、小カテゴリーを超球で
作成するようなネットワークや基準となるデータポイン
トからの距離の重み付けをするようなネットワークであ
るラジアルベイシスファンクション等があり、これらを
用いてもよい。
The neural network also includes, for example, a network in which a small category is created by a hypersphere in a feature space, and a network in which a distance is weighted from a reference data point. There are functions and the like, and these may be used.

【0123】[0123]

【発明の効果】上述のような、本発明の光学的パターン
認識分類装置の構成により、抽出したいパターンごとに
製作しなければならないホログラム等の干渉縞を描いた
マッチトフィルタを用いる必要がなくなり、しかも、そ
のために比較的光学系の位置合わせが簡単になる。ま
た、光学的に画像全体に対して処理を行っているので、
抽出したいパターンの走査が必要なくなり、そのために
短時間でのパターンの抽出、認識分類が可能になる。更
にまた、抽出したいパターンと完全に同じであるパター
ンばかりでなく、ある一定の程度の相関のあるパターン
も簡単なフィルタを用いて同時に、簡単に抽出でき、そ
の後に更に細かい分類を行うことができ、数多くの物体
や文字などのパターンを含んでいる自然画像のような画
像の中から、パターンを抽出し、認識分類することがで
きる。
According to the configuration of the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention as described above, it is not necessary to use a matched filter which draws interference fringes such as holograms which must be produced for each pattern to be extracted. In addition, the alignment of the optical system is relatively easy. Also, since the entire image is processed optically,
Scanning of a pattern to be extracted is not necessary, and therefore, pattern extraction and recognition classification can be performed in a short time. Furthermore, not only patterns that are exactly the same as the patterns to be extracted, but also patterns that have a certain degree of correlation can be easily and simultaneously extracted using a simple filter, and then finer classification can be performed. A pattern can be extracted and recognized and classified from an image such as a natural image including a pattern of many objects and characters.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の光学的パターン認識分類装置
の一実施例の構成を示す模式構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an embodiment of an optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図2】図2は、従来のマッチトフィルタリング法の光
学系の模式構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an optical system using a conventional matched filtering method.

【図3】図3は、本発明に係わる入力画像の一例を示す
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of an input image according to the present invention.

【図4】図4は、本発明に係わる代表パターンの一例を
示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a representative pattern according to the present invention.

【図5】図5は、本発明に係わる出力画像の一例を示す
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of an output image according to the present invention.

【図6】図6は、本発明に係わる抽出パターンの一例を
示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of an extraction pattern according to the present invention.

【図7】図7は、本発明の光学的パターン認識分類装置
の他の実施例の構成を示す模式構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the configuration of another embodiment of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図8】図8は、本発明の光学的パターン認識分類装置
の他の実施例の構成を示す模式構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing the configuration of another embodiment of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図9】図9は、本発明の光学的パターン認識分類装置
の他の実施例の一部分の構成を示す模式構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a partial configuration of another embodiment of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図10】図10は、図9の装置の一部分の構成を示す
模式構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a part of the device of FIG. 9;

【図11】図11は、本発明の光学的パターン認識分類
装置の他の実施例の一部分の構成を示す模式構成図であ
る。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a partial configuration of another embodiment of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図12】図12は、本発明に係わる一つの小カテゴリ
ーの抽出パターンの特徴パラメータの出力に基づき作成
されたメンバーシップ関数を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a membership function created based on an output of a feature parameter of an extraction pattern of one small category according to the present invention.

【図13】図13は、本発明に係わる別の一つの小カテ
ゴリーの抽出パターンの特徴パラメータの出力に基づき
作成されたメンバーシップ関数を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a membership function created based on the output of the characteristic parameter of the extraction pattern of another small category according to the present invention.

【図14】図14は、本発明に係わる更に別の一つの小
カテゴリーの抽出パターンの特徴パラメータの出力に基
づき作成されたメンバーシップ関数を示す説明図であ
る。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a membership function created based on an output of a feature parameter of an extraction pattern of still another small category according to the present invention.

【図15】図15は、本発明の光学的パターン認識分類
装置の識別判定装置の一実施例として、階層型ニューラ
ルネットワークの一例を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an example of a hierarchical neural network as an embodiment of the identification determination device of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…パターン抽出手段 2…光学的相関演算手段 3…判別手段 11…レーザ 12,12a,12b,12c,12d,72,76,
80,84…光束 13…ビームエキスパンダ 14,14a,14b,14c,14d,95…ハーフ
ミラー 15,25,53,58…画像表示手段 16,20,26,29,54,59…フーリエ変換レ
ンズ 17,27…空間光変調器 18…コンピュータ 19,28…フーリエ変換像出力手段 21,55,60…スクリーン 22,56,61…撮像手段 23,62…画像処理装置 24,91,96…ミラー 30…受光手段 31…識別判定装置 41…マッチトフィルタ 51,52…フーリエ変換レンズアレイ 63…受光手段アレイ 71,75,79,83,101…半導体レーザ 73,77,81,85,102…コリメータレンズ 74,82,93…光書き込み型空間光変調器 78,86,94…偏光ビームスプリッタ 90…入力画像 92,97…結像レンズ 103…ダブプリズム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pattern extraction means 2 ... Optical correlation calculation means 3 ... Discrimination means 11 ... Laser 12,12a, 12b, 12c, 12d, 72,76,
80, 84 luminous flux 13 beam expander 14, 14a, 14b, 14c, 14d, 95 half mirror 15, 25, 53, 58 image display means 16, 20, 26, 29, 54, 59 Fourier transform lens 17, 27 spatial light modulator 18 computer 19, 28 Fourier transform image output means 21, 55, 60 screen 22, 56, 61 imaging means 23, 62 image processing device 24, 91, 96 mirror 30 ... Light receiving means 31... Identification discriminating device 41. Matched filters 51 and 52... Fourier transform lens array 63. Light receiving means array 71, 75, 79, 83, 101. 74, 82, 93 ... optical writing type spatial light modulator 78, 86, 94 ... polarizing beam splitter 90 ... Force image 92, 97 ... imaging lens 103 ... Dove prism

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−78283(JP,A) 特開 平2−293827(JP,A) 特開 平3−105692(JP,A) 特開 平4−84374(JP,A) 特開 平5−100278(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 - 7/60 G02B 27/46 G02F 3/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-78283 (JP, A) JP-A-2-293827 (JP, A) JP-A-3-105569 (JP, A) JP-A-4- 84374 (JP, A) JP-A-5-100278 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06T 7 /00-7/60 G02B 27/46 G02F 3/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 1つ以上の認識分類したいパターンを含
む1つ以上の小カテゴリーの集合から成る所望の大カテ
ゴリーに属するパターンを、入力された画像(以下入力
画像と称する)の中から抽出するパターン抽出手段と、 前記パターン抽出手段により抽出されたパターン(以下
抽出パターンと称する)のそれぞれの特徴を表す量(以
下特徴量と称する)を、相関またはそれに類する演算を
行う光学系を用いて検出する特徴量検出手段と、 前記特徴量検出手段により検出された1つ以上の特徴量
に基づいて、前記抽出パターンの属する前記小カテゴリ
ーの判別を行う判別手段と、 から構成され、 前記パターン抽出手段が、 第1のコヒーレントな光束を出射する光源と、 入力画像を強度透過率或いは反射率分布で表示して、前
記第1のコヒーレントな光束に強度分布を与える第1の
画像表示手段と、 前記第1の画像表示手段を透過或いは反射した光束の強
度分布を、光学的にフーリエ変換する第1のフーリエ変
換レンズと、 前記所望の大カテゴリーに含まれるパターン全体に共通
の特徴を有するパターン(以下代表パターンと称する)
のフーリエ変換像を出力する第1のフーリエ変換像出力
手段と、 前記第1のフーリエ変換レンズのフーリエ変換面に配置
され、且つ前記代表パターンのフーリエ変換像を、強度
透過率、或いは反射率分布にして表示して、前記第1の
光束に更に強度分布を与える第1の空間光変調器と、 前記第1の空間光変調器を透過或いは反射した光束の強
度分布を光学的に更にフーリエ変換する第2のフーリエ
変換レンズと、 前記第2のフーリエ変換レンズによってフーリエ変換さ
れて得られた出力画像を撮像する撮像手段と、 前記出力画像を、再び前記第1の画像表示手段の入力画
像として表示する画像帰還手段と、前記出力画像中にお
いて、一定値以上の出力値を有する画素を検出し、この
画素の一定数以上の集団の位置を検出する位置検出手段
と、 前記位置検出手段からの出力を基準にして、入力画像の
中から適当な大きさの領域を切り出す領域切り出し手段
と、 から構成されており、かつ前記領域切り出し手段により
切り出される画像領域が、前記パターン抽出手段により
抽出されるパターンに相当すること、および前記特徴量
検出手段が、 第2のコヒーレントな光束を出射する光源と、 1つ或いは複数の参照パターンを、強度透過率或いは反
射率分布で表示して、前記第2のコヒーレントな光束に
強度分布を与える第2の画像表示手段と、 前記第2の画像表示手段を透過或いは反射した光束の強
度分布を、光学的にフーリエ変換する第3のフーリエ変
換レンズと、 前記パターン抽出手段により得られた抽出パターンのフ
ーリエ変換像を出力する第2のフーリエ変換像出力手段
と、 前記第3のフーリエ変換レンズのフーリエ変換面に配置
され、且つ前記抽出パターンのフーリエ変換像を、強度
透過率或いは反射率分布にして表示して、前記第2の光
束に更に強度分布を与える第2の空間光変調器と、 前記第2の空間光変調器を透過或いは反射した光束の強
度分布を、光学的に更にフーリエ変換する第4のフーリ
エ変換レンズと、 前記第4のフーリエ変換レンズによってフーリエ変換さ
れて得られた像の光量を、前記の1つ或いは複数の参照
パターンに対応して検出する受光手段と、 から構成されており、かつ前記受光手段により検出され
る像の光量が、前記特徴量検出手段により検出される特
徴量に相当すること、 を特徴とする光学的パターン認識分類装置。
1. A pattern belonging to a desired large category including a set of one or more small categories including one or more patterns to be recognized and classified is extracted from an input image (hereinafter, referred to as an input image). A pattern extracting unit, and an amount (hereinafter, referred to as a feature amount) representing each characteristic of the pattern extracted by the pattern extracting unit (hereinafter, referred to as an extracted pattern) is detected using an optical system that performs correlation or an operation similar thereto. The pattern extracting means, wherein the pattern extracting means comprises: a characteristic amount detecting means for determining the small category to which the extracted pattern belongs, based on one or more characteristic amounts detected by the characteristic amount detecting means. A light source that emits a first coherent light beam, and an input image displayed as an intensity transmittance or a reflectance distribution. A first image display unit for giving an intensity distribution to the luminous flux, a first Fourier transform lens for optically Fourier-transforming the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by the first image display unit; Patterns having characteristics common to all patterns included in the large category (hereinafter referred to as representative patterns)
First Fourier transform image output means for outputting a Fourier transform image of the following, and a Fourier transform image of the representative pattern, which is arranged on a Fourier transform surface of the first Fourier transform lens, converts the Fourier transform image of the representative pattern into an intensity transmittance or a reflectance distribution. A first spatial light modulator that further provides an intensity distribution to the first light beam; and optically further Fourier transforms the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected through the first spatial light modulator. A second Fourier transform lens, an imaging unit that captures an output image obtained by Fourier transform by the second Fourier transform lens, and the output image as an input image of the first image display unit again. Image feedback means for displaying, and a position detection means for detecting a pixel having an output value equal to or more than a certain value in the output image, and detecting a position of a group of a certain number or more of the pixels. An area cutout unit that cuts out an area of an appropriate size from the input image based on the output from the position detection unit, and an image region cut out by the area cutout unit is A light source that emits a second coherent light beam, and a light source that emits a second coherent light beam, and one or more reference patterns are represented by an intensity transmittance or a reflectance distribution. A second image display unit for displaying and providing an intensity distribution to the second coherent light beam; and a third image optically Fourier-transforming the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by the second image display device. And a second Fourier transform image output means for outputting a Fourier transform image of the extracted pattern obtained by the pattern extracting means. A fourth Fourier transform lens disposed on the Fourier transform surface of the third Fourier transform lens, and displaying a Fourier transform image of the extracted pattern as an intensity transmittance or a reflectance distribution to further provide an intensity distribution to the second light flux; A second spatial light modulator, a fourth Fourier transform lens that optically further Fourier-transforms the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by the second spatial light modulator, and a fourth Fourier transform lens. Light receiving means for detecting the amount of light of the image obtained by Fourier transform in accordance with the one or more reference patterns, and wherein the amount of light of the image detected by the light receiving means is An optical pattern recognition / classification apparatus, which corresponds to a feature amount detected by the feature amount detection means.
【請求項2】 1つ以上の認識分類したいパターンを含
む1つ以上の小カテゴリーの集合から成る所望の大カテ
ゴリーに属するパターンを、入力された画像(以下入力
画像と称する)の中から抽出するパターン抽出手段と、 前記パターン抽出手段により抽出されたパターン(以下
抽出パターンと称する)のそれぞれの特徴を表す量(以
下特徴量と称する)を、相関またはそれに類する演算を
行う光学系を用いて検出する特徴量検出手段と、 前記特徴量検出手段により検出された1つ以上の特徴量
に基づいて、前記抽出パターンの属する該小カテゴリー
の判別を行う判別手段とから構成され、 前記パターン抽出手段が、 第1のコヒーレントな光束を出射する光源と、 入力画像を強度透過率或いは反射率分布で表示して、前
記第1のコヒーレントな光束に強度分布を与える第1の
画像表示手段と、 前記第1の画像表示手段を透過或いは反射した光束の強
度分布を、光学的にフーリエ変換する第1のフーリエ変
換レンズと、 前記所望の大カテゴリーに含まれるパターン全体に共通
の特徴を有するパターン(以下代表パターンと称する)
のフーリエ変換像を出力する第1のフーリエ変換像出力
手段と、 前記第1のフーリエ変換レンズのフーリエ変換面に配置
され、且つ前記代表パターンのフーリエ変換像を、強度
透過率或いは反射率分布にして表示して、前記第1の光
束に更に強度分布を与える第1の空間光変調器と、 前記第1の空間光変調器を透過或いは反射した光束の強
度分布を光学的に更にフーリエ変換する第2のフーリエ
変換レンズと、 前記第2のフーリエ変換レンズによってフーリエ変換さ
れて得られた出力画像を撮像する撮像手段と、 前記出力画像を、再び前記第1の画像表示手段の入力画
像として表示する画像帰還手段と、 前記出力画像中において、一定値以上の出力値を有する
画素を検出し、この画素の一定数以上の集団の位置を検
出する位置検出手段と、 前記位置検出手段からの出力を基準にして、入力画像の
中から適当な大きさの領域を切り出す領域切り出し手段
と、 から構成されており、かつ前記領域切り出し手段により
切り出される画像領域が、前記パターン抽出手段により
抽出されるパターンに相当すること、および、 前記特徴量検出手段が、 第2のコヒーレントな光束を出射する光源と、 1つ或いは複数の参照パターンを、強度透過率或いは反
射率分布で表示して、前記第2のコヒーレントな光束に
強度分布を与える第2の画像表示手段と、 各レンズが前記1つ或いは複数の参照パターンの位置に
対応して配置され、前記第2の画像表示手段を透過或い
は反射した光束の強度分布を、参照パターン毎に光学的
にフーリエ変換する第1のフーリエ変換レンズアレイ
と、 前記パターン抽出手段により得られた該抽出パターンの
フーリエ変換像を出力する第2のフーリエ変換像出力手
段と、 前記抽出パターンのフーリエ変換像の画像を、前記第1
のフーリエ変換レンズアレイの各レンズに対応した位置
に並列化する画像処理装置と、 前記第1のフーリエ変換レンズアレイの各レンズのフー
リエ変換面に配置され、且つ前記画像処理装置によって
作成された前記抽出パターンのフーリエ変換像の並列画
像を、強度透過率或いは反射率分布で表示して、前記第
2の光束に更に強度分布を与える第3の空間光変調器
と、 各レンズが前記1つ或いは複数の参照パターンの位置に
対応して配置され、前記第3の空間光変調器を透過或い
は反射した光束の強度分布を、光学的に更にフーリエ変
換する第2のフーリエ変換レンズアレイと、 前記第2のフーリエ変換レンズアレイの各レンズによっ
てフーリエ変換されて得られた第3の出力画像の光量
を、前記の1つ或いは複数の参照パターンに対応して検
出する受光手段と、 から構成されており、かつ前記受光手段により検出され
る像の光量が、前記特徴量検出手段により検出される特
徴量に相当する、 ことを特徴とする光学的パターン認識分類装置。
2. A pattern belonging to a desired large category comprising a set of one or more small categories including one or more patterns to be recognized and classified is extracted from an input image (hereinafter referred to as an input image). A pattern extracting unit, and an amount (hereinafter, referred to as a feature amount) representing each characteristic of the pattern extracted by the pattern extracting unit (hereinafter, referred to as an extracted pattern) is detected using an optical system that performs correlation or an operation similar thereto. A feature amount detecting unit that performs the determination on the small category to which the extracted pattern belongs based on one or more feature amounts detected by the feature amount detecting unit. A light source that emits a first coherent light beam; and an input image displayed as an intensity transmittance or a reflectance distribution. A first image display means for giving an intensity distribution to the light beam; a first Fourier transform lens for optically Fourier transforming the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by the first image display means; Patterns that have characteristics common to all patterns included in the large category (hereinafter referred to as representative patterns)
First Fourier transform image output means for outputting a Fourier transform image of the following; and a Fourier transform image of the representative pattern, which is arranged on a Fourier transform surface of the first Fourier transform lens, is converted into an intensity transmittance or a reflectance distribution. A first spatial light modulator for giving an intensity distribution to the first light beam, and further optically Fourier transforming the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected by the first spatial light modulator. A second Fourier transform lens, imaging means for taking an output image obtained by Fourier transform by the second Fourier transform lens, and displaying the output image again as an input image of the first image display means In the output image, in the output image, a pixel having an output value of a certain value or more is detected, and a position detecting means for detecting a position of a group of a certain number or more of the pixels. Based on the output from the position detecting means, an area extracting means for extracting an area of an appropriate size from the input image, and the image area extracted by the area extracting means is the pattern A light source that emits a second coherent light beam, and one or more reference patterns are represented by an intensity transmittance or a reflectance distribution. A second image display means for displaying and giving an intensity distribution to the second coherent light flux, wherein each lens is arranged corresponding to the position of the one or more reference patterns, and A first Fourier transform lens array for optically Fourier transforming the intensity distribution of the light flux transmitted or reflected by the means for each reference pattern; A second Fourier transform image output means for outputting the Fourier transform image of the extraction pattern obtained by extracting means, the image of the Fourier transform image of the extracted pattern, the first
An image processing device that is arranged in parallel at a position corresponding to each lens of the Fourier transform lens array; and the image processing device that is disposed on the Fourier transform surface of each lens of the first Fourier transform lens array, and is created by the image processing device. A third spatial light modulator that displays a parallel image of the Fourier transform image of the extracted pattern as an intensity transmittance or a reflectance distribution to further provide an intensity distribution to the second light flux; A second Fourier transform lens array arranged corresponding to the positions of the plurality of reference patterns and optically further Fourier-transforming the intensity distribution of the light flux transmitted or reflected by the third spatial light modulator; The amount of light of the third output image obtained by performing Fourier transform by each lens of the two Fourier transform lens arrays corresponds to the one or more reference patterns. An optical pattern recognition classification comprising: a light receiving means for detecting; and a light amount of an image detected by the light receiving means corresponding to a feature amount detected by the feature amount detecting means. apparatus.
【請求項3】 前記第1或いは第2のフーリエ変換像出
力手段の少なくとも1つが、 コヒーレントな光束を出射する光源と、 前記の代表パターンまたは、抽出パターンを、強度透過
率或いは反射率分布にして表示して、前記光束に強度分
布を与える第3の画像表示手段と、 前記第3の画像表示手段から透過或いは反射した光束の
強度分布を、光学的にフーリエ変換する第5のフーリエ
変換レンズと、 前記第5のフーリエ変換レンズによって得られた前記代
表パターン、または抽出パターンのフーリエ変換像を撮
像する撮像手段と、 から構成されていることを特徴とする、請求項1又は2
に記載の光学的パターン認識分類装置。
3. A method according to claim 1, wherein at least one of said first and second Fourier-transformed image output means comprises: a light source for emitting a coherent light beam; A third image display means for displaying and providing an intensity distribution to the light beam; a fifth Fourier transform lens for optically Fourier transforming the intensity distribution of the light beam transmitted or reflected from the third image display means; 3. An imaging unit configured to capture a Fourier transform image of the representative pattern or the extracted pattern obtained by the fifth Fourier transform lens. 4.
An optical pattern recognition / classification device according to claim 1.
【請求項4】 前記第1、第2、或いは第3の空間光変
調器の少なくとも1つが、第1の光書き込み型の空間光
変調器であることを特徴とする、請求項1から3までの
いづれか1項に記載の光学的パターン認識分類装置。
4. The spatial light modulator according to claim 1, wherein at least one of said first, second and third spatial light modulators is a first optical writing type spatial light modulator. The optical pattern recognition / classification apparatus according to any one of the preceding claims.
【請求項5】 前記第1の画像表示手段が、第2の光書
き込み型空間光変調器と、前記第2の光書き込み型空間
光変調器の書き込み面に入力画像を結像させる結像レン
ズ系と、から構成されることを特徴とする、請求項1か
ら4までのいづれか1項に記載の光学的パターン認識分
類装置。
5. The spatial light modulator of claim 1, wherein the first image display means forms an input image on a writing surface of the spatial light modulator of the second optical writing type. The optical pattern recognition / classification device according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical pattern recognition / classification device comprises a system.
【請求項6】 前記第1、第2、或いは第3の空間光変
調器の少なくとも1つに、前記の代表パターン、または
抽出パターンのフーリエ変換像が、実質的に実時間で適
当な閾値により二値化された画像として表示されること
を特徴とする、請求項1から3までのいづれか1項に記
載の光学的パターン認識分類装置。
6. A Fourier transform image of the representative pattern or the extracted pattern is provided in at least one of the first, second, or third spatial light modulators by an appropriate threshold substantially in real time. The optical pattern recognition and classification device according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical pattern recognition and classification device is displayed as a binarized image.
【請求項7】 前記第1、或いは第2の光書き込み型空
間光変調器の少なくとも1つが、書き込み面から書き込
まれた像を閾値により二値化処理して表示する動作を行
うものであることを特徴とする、請求項4、又は5に記
載の光学的パターン認識分類装置。
7. At least one of the first and second optical writing type spatial light modulators performs an operation of binarizing an image written from a writing surface with a threshold and displaying the image. The optical pattern recognition / classification device according to claim 4 or 5, wherein:
【請求項8】 前記判別手段は、各小カテゴリー毎に、
この小カテゴリーに属する抽出パターンの特徴量を複数
回取得し、得られた出力の集合の代表値を基準にして、
前記抽出パターン及び前記特徴量の各成分(以下特徴パ
ラメータと呼ぶ)ごとに、前記抽出パターンのメンバー
シップ関数を予め作成し、 入力パターンより抽出された抽出パターンの特徴量か
ら、各小カテゴリーについて前記各メンバーシップ関数
に基づいて特徴パラメータ毎にメンバーシップ値を算出
し、 この得られた各メンバーシップ値の平均値、または最小
値を、前記抽出パターンのそれぞれの小カテゴリーに属
する程度とし、この程度より抽出パターンの決定を行う
演算手段からなることを特徴とする、請求項1から7ま
でのいずれか1項に記載の光学的パターン認識分類装
置。
8. The discriminating means, for each small category,
The feature amount of the extracted pattern belonging to this small category is acquired a plurality of times, and based on the representative value of the obtained set of outputs,
A membership function of the extracted pattern is created in advance for each component (hereinafter, referred to as a feature parameter) of the extracted pattern and the feature amount, and the feature amount of the extracted pattern extracted from the input pattern is used for each of the small categories. A membership value is calculated for each feature parameter based on each membership function, and an average value or a minimum value of the obtained membership values is set to a degree belonging to each of the small categories of the extraction pattern. The optical pattern recognition / classification apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising an arithmetic unit for determining an extraction pattern.
【請求項9】 前記判別手段は、前記抽出パターン毎に
取得された各特徴量を入力し、前記抽出パターンの小カ
テゴリーを示す出力を有するニューラルネットワークで
あり、この出力から抽出パターンの判別を行うことを特
徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の
光学的パターン認識分類装置。
9. The discrimination means is a neural network which inputs each feature amount acquired for each of the extraction patterns and has an output indicating a small category of the extraction pattern, and discriminates the extraction pattern from the output. The optical pattern recognition / classification device according to any one of claims 1 to 7, wherein:
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