DE69224774T2

DE69224774T2 - Lichtmodulationsvorrichtung und Bilderkennungsverfahren

Info

Publication number: DE69224774T2
Application number: DE69224774T
Authority: DE
Inventors: Koji Akiyama; Yasunori Kuratomi; Michihiro Miyauchi; Koji Nomura; Hisahito Ogawa; Akio Takimoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: EP0519418A3; DE69224774D1; US5515189A; EP0519418B1; EP0519418A2; JPH0561064A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine in der optischen Informationsverarbeitung einsetzbare Lichtmodulationsvorrichtung sowie ein Bilderkennungsverfahren zum Verarbeiten von Bildern unter Verwendung eines neuronalen Netzwerks, das einen solchen Aufbau besitzt, daß es die Informationsverarbeitungsmechanismen des menschlichen Gehirns simulieren kann.
In den vergangenen Jahren sind Informationsverarbeitungsvorrichtungen auf der Basis neuronaler Netzwerke untersucht worden. Insbesondere sind die optischen neuronalen Netzwerke als ein effektives Mittel für die Hochgeschwindigkeitsverarbeitung von Daten zweidimensionaler Bilder entwickelt worden (M. Ishikawa u.a., Applied Optics, Bd. 29, Nr.2, S. 289-295 (1990)). Das optische, neuronale Netzwerk verwendet aufgrund seiner Fähigkeit, mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen, und seiner Eigenschaften hinsichtlich der räumlichen Parallelität ein optisches Signal als Datenmedium. Die Raumlichtmodulationsvorrichtung ist bei dem Entwurf eines optischen, neuronalen Netzwerks ein Schlüsselbauteil.
Figur 24 gibt einen Querschnitt durch eine bekannte Raumlichtmodulationsvorrichtung 1 wieder, die eine transparente Elektrode 2, eine licht- bzw. photoleitfähige Schicht 3, eine Lichtreflektionsschicht 4, eine Lichtmodulationsschicht 5 sowie eine zweite transparente Elektrode 2' aufweist, die in dieser Reihenfolge angeordnet und zwischen Substraten 6, 6' an jeder Seite sandwichartig aufgenommen sind. Dese Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Wenn ein Eingangslicht 7 mit einer zweidimensionalen Verteilung der Lichtintensität der photoleitfähigen Schicht 3 zugeführt wird, werden Träger bzw. Carrier entsprechend der Lichtverteilung erzeugt und der elektrische Widerstand des Bereiches nimmt ab, in dem das Licht der photoleitfähigen Schicht 3 zugeführt wird. Eine Spannung wird zwischen den transparenten Elektroden 2, 2' angelegt und die an der Lichtmodulationsschicht 5 angelegte Spannung steigt in dem Bereich an, der dem Bereich entspricht, in dem der elektrische Widerstand in der photoleitfähigen Schicht 3 gefallen ist. Auf diese Weise wird das gelesene Licht 8 bzw. Leselicht 8 entsprechend der Lichtverteilung des Eingangslichts räumlich moduliert. Die Lichtreflektionsschicht 4 ist hierbei aus dem einfachen Grund vorgesehen, das Leselicht 8 wirksam zureflektieren.
Das US-A-4,693,561, das den nächstkommenden Stand der Technik bildet, von dem die Erfindung ausgeht, offenbart eine amorphe Siliziumraumlichtmodulation, die einen eindeutigen bzw. einzigartigen Dreielektrodenaufbau aufweist, welcher dazu verwendet wird, eine zweidimensionale elektrische Feldverteilung in einem Flüssigkristallmaterial zu erzeugen. Dieser bekannte Modulator kann bei sehr dünnen Photoleitschichten und einer Mittenelektrode in der Form einer Gitterstruktur verwendet werden, um die Steuerung der Feldform zu ermöglichen, während darüber hinaus eine hohe räumliche Auflösung erreicht wird.
Das genaue und schnelle Extrahieren von für ein Bild eigentümliche Merkmale ist von besonderer Bedeutung, um die Erfassungsleistung eines optischen, neuronalen Netzwerkes zu verbessern.
Jedoch arbeitet die bekannte Raumlichtmodulationsvorrichtung nur als eine Lichteingabevorrichtung und führt nichts anderes aus als einfache Logikoperationen, wie beispielsweise die Digitalisierung, die sich aus den Lichtmodulationseigenschaften der Lichtmodulationsschicht ergibt. Es ist für diese Art von Vorrichtungen unmöglich, die spezifischen Merkmale eines Bildes zu extrahieren.
Weiterhin erfordert das Extrahieren der spezifischen Merkmale eines Eingangsbildes, daß das Eingangsbild photoelektrisch umgewandelt und in einem Bildspeicher für die Merkmalsextraktionsverarbeitung durch einen elektronischen Computer gespeichert wird. Dieser Vorgang ist zeitintensiv, wobei die Verarbeitungszeit zunimmt, wenn die Matrix des Bildes vergrößert wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtmodulationsvorrichtung mit einem einfachen Aufbau zum Extrahieren der spezifischen Merkmale eines Eingangsbildes mit einer hohen Geschwindigkeit zu schaffen. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderkennungsverfahren bereitzustellen, welches auf der Basis eines neuronalen Netzwerkes unter Verwendung der durch diese Lichtmodulationsvorrichtung extrahierten Merkmale arbeitet.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung eine Lichtmodulationsvorrichtung vorgeschlagen, die eine erste transparente Elel(trode, eine photoleitfähige Schicht, welche auf der ersten transparenten Elektrode gebildet ist, eine Lichtmodulationsschicht, welche auf der photoleitfähigen Schicht gebildet ist, eine zweite transparente Elektrode, welche auf der Lichtmodulationsschicht gebildet ist, mehrere Elektroden, welche zwischen der photoleitfähigen Schicht und der Lichtmodulationsschicht vorgesehen sind, sowie Mittel zum Anlegen eines Potentials zwischen den transparenten Elektroden aufweist, das nicht ausreicht, die Lichtmodulationsschicht ohne Aktivierung der photoleitfähigen Schicht zu aktivieren. Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Elektroden voneinander elektrisch isoliert, in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet sowie in der Art und Weise angeordnet sind, daß sie verschiedene Segmente definieren, die eine Vielzahl von Pixeln in einem Eingabebildbereich der Vorrichtung umfassen, wobei eine Elektrode ein entsprechendes Segment auf einem Potential hält, welches in Reaktion auf die Aktivierung des entsprechenden Segments der photoleitfähigen Schicht die Schwellwertspannung der Lichtmodulationsschicht überschreitet, um das Leselicht zu modulieren. Es ist darüber hinaus ein Bilderkennungsverfahren vorgesehen, bei dem eine derartige Lichtmodulationsvorrichtung verwendet wird, und das die folgenden Schritte enthält: Extrahieren einer Zeileninformation und geometrischer Formen entsprechend den Segmenten, verarbeiten der Zeileninformation und der geometrischen Formen mittels eines neuronalen Netzwerkes und Erkennen des dabei gebildeten Bildes.
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Bei dem vorstehenden Aufbau ist vorzugsweise eine Isolationsschicht dort vorgesehen, wo sich die Elektrodenmuster überlappen.
Darüber hinaus ist es bei dem vorstehenden Aufbau bevorzugt, daß die leitfähige Elektrode eine Kombination von mehreren parallelen Elektrodenmustern ist, von denen die Längsrichtungen parallel zueinander oder sich in einem Winkel von 45º oder 90º überschneidend ausgebildet sind.
Außerdem ist es bei dem vorstehenden Aufbau bevorzugt, daß die photoleitfähige Schicht und die leitfähige Elektrode das gleiche zweidimensionale Verteilungsmuster aufweisen.
Darüber hinaus ist es bei dem vorstehend erläuterten Aufbau bevorzugt, daß die Lichtmodulationsschicht und die leitfähige Elektrode das gleiche zweidimensionale Verteilungsmuster besitzen.
Weiterhin ist es bei dem vorstehenden Aufbau bevorzugt, daß die leitfähigen Elektroden ein optisches Reflexionsvermögen aufweisen.
Außerdem ist es bei dem vorstehend erläuterten Aufbau bevorzugt, daß die Elektrodenmuster in identischer Form in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind.
Darüber hinaus ist es bei dem vorstehenden Aufbau bevorzugt, daß die elektrisch miteinander verbundenen Elektrodenmuster einen gleichen Bereich umfassen. Weiterhin ist es bei dem vorstehend erläuterten Aufbau bevorzugt, daß eine Schildschicht zum Blockieren von auf die photoleitfähige Schicht einfallendem Licht zwischen der ersten transparenten Elektrode und der photoleitfähigen Schicht in den Bereichen vorgesehen ist, wo keine leitfähige Elektrode vorhanden ist.
Die Lichtmodulationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut, daß die zueinander weisenden, transparenten Elektroden die photoleitfähige Schicht sowie die Lichtmodulationsschicht sandwichartig zwischen sich aufnehmen. Die zwischen der photoleitfähigen Schicht und der Lichtmodulationsschicht gebildeten, leitfähigen Elektroden umfassen mehrere Elektrodenmuster, die nur in einer spezifischen Richtung kontinuierlich sind.
Das Arbeitsprinzip wird nun nachstehend erläutert.
(1) Wenn kein Licht der photoleitfähigen Schicht zugeführt wird, ist der elektrische Widerstand der photoleitfähigen Schicht deutlich größer als der der Lichtmodulationsschicht. Eine zwischen den transparenten Elektroden angelegte Spannung wird daher hauptsächlich der photoleitfähigen Schicht zugeführt. Das an der Lichtmodulationsschicht angelegte, elektrische Feld ist klein. Das Leselicht wird daher nicht moduliert.
(2) Wenn Licht der photoleitfähigen Schicht zugeführt wird, werden Träger entsprechend der Lichtverteilung erzeugt, der elektrische Widerstand der photoleitfähigen Schicht fällt und die Stärke des an der Lichtmodulationsschicht vorhandenen Feldes nimmt in Übereinstimmung mit den Gesetzen der Spannungsverteilung zu.
Je höher die Eingangslichtintensität wird, desto geringer wird der elektrische Widerstand der photoleitfähigen Schicht. Da jedoch die Lichtmodulationsschicht
gegenüber der angelegten Feldstärke die Modulationseigenschaft einer nichtlinearen Sättigungsfunktion besitzt, kann die Lichtmodulationsschicht das Leselicht nur dann modulieren, wenn die angelegte Feldstärke einen vorbestimmten Schwell wert überschreitet.
An der Lichtmodulationsschicht wird eine Spannung angelegt, wo das Elektrodenmuster vorhanden ist. Die Lichtmodulationsschicht kann das Leselicht nur modulieren, wenn ihre entsprechende photoleitfähige Schicht durch das Licht bestrahlt wird, dessen Gesamtintensität den Schwellwert überschreitet. Dies bedeutet, daß die Merkmale des Eingangslichts entsprechend der Formen des Elektrodenmusters extrahiert werden können.
Durch Anordnen der leitfähigen Elektrode, die hinsichtlich ihrer Form ähnlich zu den zu extrahierenden Mustern angeordnet ist, können die spezifischen Merkmale des Eingangsbildes mit einer hohen Geschwindigkeit extrahiert werden.
Wenn die leitfähige Elektrode mehrere parallele Elektrodemuster umfaßt, entsprechen die parallel zu der Längsrichtung des Elektrodenmusters angeordneten Zeilensegmente den spezifischen Bildmerkmalen. Wenn Zeilensegmente mit einer Länge, die zumindest lang genug ist, um den Schwellwert der Lichtmodulation zu erfüllen, in dem Bild vorhanden sind, wird das Leselicht entsprechend zu diesem Teil moduliert und die entsprechenden Zeilensegmente können extrahiert werden.
Weiterhin werden die Bildmerkmale, die extrahiert werden können, nicht auf Zeilensegmente beschränkt. Durch Zuführen einer kreisförmigen, poligonalen oder sogar trüben Form zu dem Elektrodenmuster können Bildmerkmale, die dieser Form entsprechen, ebenfalls extrahiert werden. Darüber hinaus kann ein Kurzschluß der Elektrodenmuster durch Vorsehen einer Isolierschicht an denjenigen Stellen verhindert werden, wo sich die Elektrodenmuster an Schnittstellen überlappen.
Insbesondere können vertikale, horizontale, linksschräge ("/') und rechtsschräge ("\') Zeilensegmente als spezifische Bildmerkmale extrahiert werden, wenn die leitfähigen Elektroden mehrere parallele Elektrodenmuster umfassen. Die Längsrichtungen der Elektrodenmuster sind parallel zueinander oder sich in Winkeln von 45º oder 90º überschneidend angeordnet.
Weiterhin kann die Trägerkreuz kopplung verhindert werden, wenn die photoleitfähge Schicht und die leitfähige Elektrode mit dem gleichen zweidimensionalen Verteilungsmuster ausgebildet sind.
Darüber hinaus kann der Modulationskonstrast des Leselichtes verbessert werden, wenn die Lichtmodulationsschicht und die leitfähige Elektrode mit dem gleichen zweidimensionalen Verteilungsmuster ausgebildet sind.
Außerdem kann der Erfassungskontrast des Ausgangs- bzw. Ausgabebildes verbessert werden, wenn eine Schildschicht zum Blockieren einfallenden Lichtes zwischen der ersten transparenten Elektrode und der photoleitfähigen Schicht in denjenigen Bereichen vorgesehen wird, wo keine leitfähige Elektrode vorhanden ist.
Darüber hinaus kann die Erfassungsempfindlichkeit gesteigert werden, wenn die leitfähige Elektrode ein optisches Reflexionsvermögen besitzt, da der durch die photoleitfähige Schicht hindurchtretende Teil des Eingangslichtes durch die leitfähige Elektrode reflektiert wird und wieder in die photoleitfähige Schicht eintritt. Weiterhin kann die Lichtnutzungseffektivität des Leselichtes gesteigert werden, da das Leselicht, das durch die Lichtmodulationsschicht hindurchtritt, durch die leitfähige Elektrode reflektiert wird und wieder in die Lichtmodulationsschicht eintritt.
Außerdem kann dann das Eingangsbild in Pixeleinheiten einer n × m-Matrix für die Bildverarbeitung zerlegt werden (wobei n und m natürliche Zahlen sind), wenn die Elektrodenmuster mit identischer Form periodisch in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet sind. Weiterhin können Muster der gewünschten Form ohne weiteres gestaltet werden, wenn diese periodisch angeordneten Elektroden elektrisch miteinander verbunden sind.
Darüber hinaus können mehrere Arten von geometrischen Mustern mit einer einzelnen Schwellwertcharakteriszik extrahiert werden, wenn die eiektrisch miteinander verbundenen Elektrodenmuster einen gleichen Bereich aufweisen.
Schließlich verbessert das Bilderkennungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in großem Umfang die Bilderkennungsfähigkeit eines optischen, neuronalen Netzwerkes unter Verwendung der vorstehend erläuterten Lichtmodulationsvorrichtung durch Extrahierung von Zeilensegmenten und geometrischen Formen, die bei dem Bild als spezifische Bildmerkmale enthalten sind.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehende, ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Darstellungen deutlicher zutage treten. Hierbei ist:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine Lichtmodulationsvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik;
Figur 2 ein Querschnitt der in Figur 1 gezeigten Lichtmodulationsvorrichtung entlang der dortigen Linie A-A';
Figur 3(a) ein Beispiel eines Eingangslichtes für die Lichtmodulationsvorrichtung der Erfindung;
Figur 3(b) eine Darstellung, die das Eingangs- bzw. Eingabeverfahren der Lichtmodulationsvorrichtung der Erfindung erläutert;
Figur 3(c) eine Darstellung, die das Ausgabeergebnis der Lichtmodulationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Figur 4 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 eine Darstellung, die das Ausgabeergebnis der Lichtmodulationsvorrichtung der Erfindung wiedergibt;
Figur 6(a) eine Draufsicht auf mehrere, parallel angeordnete Elektrodenmuster in einer Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 6(b) eine Draufsicht auf das Elektrodenmuster mit extrahierten Zeilenkomponenten;
Figur 7 eine Draufsicht auf die Lichtmodulationsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Figur 8 ein Querschnitt der in Figur 7 gezeigten Lichtmodulationsvorrichtung entlang der Linie B-B';
Figur 9 eine Darstellung zum Erläutern des Ausgaberesultats der Lichtmodulationsvorrichtung;
Figur 10 eine konzeptionelle Darstellung des neuronalen Netzwerkmodelles, das bei dem Bilderkennungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Figur 11 eine Draufsicht auf die Lichtmodulationsvorrichtung, die in dem bei dem Bilderkennungsverfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzten neuronalen Netzwerkmodell verwendet wird;
Figur 12 eine Darstellung, die das Ausgaberesultat der Bilderkennung unter Verwendung des Bilderkennungsverfahrens der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
Figur 13 eine Darstellung einiger Buchstabenmuster, die durch das Bilderkennungsverfahren der vorliegenden Erfindung erkannt werden;
Figur 14 eine Draufsicht auf eine Lichtmodulationsvorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 15 ein Querschnitt der in Figur 14 gezeigten Lichtmodulationsvorrichtung entlang der dortigen Linie C-C';
Figur 16 ein Beispiel des der Lichtmodulationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zugeführten Eingangslichtes;
Figur 17 eine Darstellung, die das Ausgabeergebnis der Lichtmodulationsvorrichtung der Erfindung wiedergibt;
Figur 18 eine Draufsicht auf eine Lichtmodulationsvorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 19 eine detaillierte Draufsicht auf den in Figur 18 gezeigten Bereich 46 für ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 20 eine detaillierte Draufsicht auf den in Figur 18 gezeigten Bereich 47 für ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 21 eine detaillierte Draufsicht auf den in Figur 18 wiedergegebenen Bereich 48 für ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 22 eine detaillierte Draufsicht auf den in Figur 1 8 wiedergegebenen Bereich 49 für ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Figur 23 eine graphische Darstellung eines Beispiels der Lichtmodulationseigenschaften der Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 24 ein Querschnitt einer bekannten Lichtmodulationsvorrichtung

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ausführungsbeispiele einer Lichtmodulationsvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik und der vorliegenden Erfindung werden nun nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren erläutert.

Erstes Ausföhrungsbeispiel

Figur 1 ist eine Draufsicht aur das erste Ausführungsbeispiei einer Lichtmodulationsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik und Figur 2 ein Querschnitt der in Figur 1 gezeigten Lichtmodulationsvorrichtung entlang der dortigen Linie A-A'.
Diese Lichtmodulationsvorrichtung 1 weist eine transparente Elektrode 2, eine photoleitfähige Schicht 3, eine leitfähige Elektrode 9, eine Lichtmodulationsschicht sowie eine zweite transparente Elektrode 2' auf, die in dieser Reihenfolge angeordnet und zwischen Substraten 6, 6' an jeder Seite sandwichartig aufgenommen sind.
Die Substrate 6, 6' sind aus einem Material mit guten Transmissions- bzw. Übertragungseigenschaften für das Eingangs- bzw. Eingabelicht 7 und das Leselicht 8 hergesteilt. Als Beispiel wird bei diesem Ausfürungsbeispiel ein Quarsubstrat verwendet. In ähnlicher Weise sind die transparenten Elektroden 2,2' bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise aus ITO hergestellt. Die photoleitfähige Schicht 3 ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, welches einen Abfall im elektrischen Widerstand, d.h. einen Anstieg in der elektrischen Leitfähigkeit zeigt, wenn es Licht ausgesetzt wird. Die photoleitfähige Schicht 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine eine Dicke von 1 um aufweisende Schicht aus amorphen Silizium. Die Beziehung zwischen der Lichtintensität 1, die dem amorphen Silizium zugeführt wird, und der elektrischen Leitfähigkeit or wird durch die Gleichung (1) ausgedrückt:
lγ
wobei die elektrische Leitfähigkeit U proportional der konstanten γ-Energie der einfallenden Lichtintensität l ist. Um die präzise Summe der einfallenden Lichtintensität zu erhalten, ist die Konstante y vorzugsweise annähernd gleich 1.
Die Lichtmodulationsschicht 5 führt eine Digitalisierungsfunktion des angelegten elektrischen Feldes aus und weist beispielsweise ferroelektrische Flüssigkeitskristalle auf, die zwischen Ausrichtschichten sandwichartig aufgenommen sind. Um die vertikalen Zeilensegmente in dem Eingangsbild zu extrahieren, wird eine photoleitfähige Schicht 9 durch beispielsweise Al gebildet, dessen Schicht ( 2000 Å) durch Dampfablagerung hergestellt wird. Die lange Seite der Elektroden werden parallel zu der Vertikalrichtung angeordnet, wie es in Figur 1 gezeigt ist. Wenn kein Eingangslicht 7 der Lichtmodulationsvorrichtung 1 zugeführt wird, ist der elektrische Widerstand der photoleitfähigen Schicht 3 im Vergleich zu dem der Lichtmodulationsschicht 5 hoch. Daher wird die an den transparenten Elektroden 2, 2' der Lichtmodulationsvorrichtung 1 anliegende Spannung hauptsächlich der photoleitfähigen Schicht 3 zugeführt. Wenn Licht der photoleitfähigen Schicht 3 zugeführt wird, nimmt die elektrische Leitfähigkeit uentsprechend der einfallenden Lichtintensität 1 zu (der elektrische Widerstand nimmt ab) und die an der Lichtmodulationsschicht anliegende Feldstärke nimmt in Übereinstimmung mit den Gesetzen der Spannungsverteilung zu.
Um das Leselicht 8 zu modulieren, welches der Modulationsschicht 5 zugeführt wird, wo die leitfähige Elektrode 9 vorhanden ist, muß die Summe der einfallenden Lichtintensität an dem Teil der photoleitfähigen Schicht 3 einen vorbestimmten Schwellwert überschreiben. Dies deshalb, da die eitfähigen Eiektroden 9 zwischen der photoleitfähigen Schicht 3 und der Lichtmodulationsschicht 5 bei dieser Lichtmodulationsvorrichtung 1 angeordnet sind und Bereiche, bei denen eine leitfähige Elektrode 9 vorhanden ist, das gleiche Potential annehmen. Mit anderen Worten, wenn die vertikalen Zeilensegmente in dem Eingangslicht größer als eine spezifische Länge sind, wird das diesem Teil zugeführte Leselicht moduliert. Es ist für die leitfähigen Elektroden 9 bevorzugt, durch Dampfablagerung eines Metalls, wie beispielsweise Aluminium hergestellt zu werden, um ein hohes optisches Reflexionsvermögen aufzuweisen. Wenn daher die Summe des Eingangslichtes für die photoleitfähige Schicht 3, wo eine leitfähige Elektrode 9 ebenfalls vorhanden ist, einen spezifischen Schwellwert überschreitet, kann das Leselicht 8 moduliert werden und als reflektiertes Licht ausgegeben werden. Die Zeilensegmentinformation in dem Eingangsbild kann daher durch Fokussieren auf denjenigen Teil des Leselichts 8, der der Position der leitfähigen Elektrode 9 entspricht, erhalten werden.
Figur 23 ist eine graphische Darstellung der Lichtmodulationseigenschaften der Lichtmodulationsvorrichtung 1. Es ist zu bemerken, daß der Schwellwert durch Ändern der Offset-Spannung der an der Lichtmodulationsvorrichtung 1 angelegten Spannung erreicht werden kann.
Die Eingabe eines Buchstabenbildes in die Lichtmodulationsvorrichtung 1 wird nun nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 3 erläutert.
Bei diesem Beispiel wird der Buchstabe "A", der durch ein 8 × 8-Pixelmatrix wiedergegeben ist, verwendet. Der in Figur 3(a) gezeigte Buchstabe wird zunächst der Lichtmodulationsvorrichtung 1 zugeführt, die ein Muster von acht paralleln Elektroden aufweist, wie es in Figur 3(b) gezeigt ist. Die Elektroden, die das Leselicht 8 modulieren können, sind die in Figur 3(c) schraffiert dargestellt und mit dem Bezugszeichen 1 2 versehenen Elektroden. Da es möglich ist, den Schwell wert der Vorrichtung so einzustellen, daß eine Modulation nur dann stattfindet, wenn das lange vertikale Zeilensegment in Figur 3(a) in einem Bild vorhanden ist, können die vertikalen Zeilensegmente, die in dem Buchstabenbild vorhanden sind, als Bildmerkmale extrahiert werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Figur 4 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel ist grundsätzlich in der gleichen Weise aufgebaut wie das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel. Es unterscheidet sich dahingehend von diesem, daß die leitfähige Elektrode 9 mehrere vertikal sowie horizontal kontinuierlich sich erstreckende Elektrodenmuster 14, 15 enthält. Zusätzlich werden diese Muster elektrisch durch eine Isolationsschicht isoliert, die dort vorgesehen ist, wo sich die Muster überschneiden. Diese Stelle ist in Figur 4 mit den Bezugszeicher 16 gekennzeichnet
Die Lichtmodulationsvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in 64 Bereiche aufgeteilt, die durch unterbrochene Linien in Figur 4 gekennzechnet sind. Eine angelegte Vorspannung ist so eingestellt, daß das Leselicht nur dann moduliert wird, wenn das Licht mindestens zwei benachbarten Bereichen zuueführt wird. Es ist daher für das Elektrodenmuster, das durch die schraffierten Bereiche 1 7 in Figur 5 gekennzeichnet ist, möglich, das Leselicht zu modulieren, wenn beispielsweise der Buchstabe "A" in Figur 3(a) vorhanden ist. Auf diese Weise können Zeilensegmente in jeder Richtung durch unterschiedliche Elektrodenmuster getrennt extrahiert werden, da die Elektroden mit unterschiedlichen Richtungen elektrisch voneinander isoliert sind.

Drittes Ausführungsbeispiel

Anschließend wird ein alternatives Ausführungsbeispiel der Lichtmodulationsvorrichtung erläutert, bei dem die leitfähige Elektrode 9 eine Kombination von mehreren parallelen Elektrodenmustern ist, deren Längsrichtungen parallel zueinander oder sich in einem Winkel von 45º oder 90º überschneidend ausgerichtet sind.
Figur 6(a) ist eine Draufsicht auf die Lichtmodulationsvorrichtung. Die mehreren, parallel ausgerichteten Elektrodenmuster 28 schneiden sich in einem Winkel von 90º oder diagonal in einem Winkel von 45º rechts oder links. Es ist zu bemerken, daß die Elektrodenmuster 28 dort elektrisch voneinander isoliert sind, wo sich die Muster überlappen.
Zeilensegmente aus vier Richtungen bei dem Eingangs- bzw. Eingabebild können getrennt voneinander mit dieser Lichtmodulationsvorrichtung separiert werden. Wenn beispielsweise der Buchstabe "A" entsprechend der Figur 3(a) der Lichtmodulationsvorrichtung 1 zugeführt wird, arbeitet die Lichtmodulationsschicht 5 nur an denjenigen Teilen der Elektrodenmuster 29, die in einem durch eine unterbrochen dargestellte Linie in Figur 6(b) gekennzeichneten Bereich liegen. Auf diese Weise können die Zeilensegmente in jeder dieser Richtungen, die in dem Eingangsbild enthalten sind, als Bildmerkmale extrahiert werden.

Viertes Ausführungsbeispiel

Figur 7 ist eine Draufsicht auf eine Lichtmodulationsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik und Figur 8 ein Querschnitt der in Figur 7 gezeigte Lichtmodulationsvorrichtung entlang der dortigen Linie B-B'.
Die Lichtmodulationsvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen aufgebaut und enthält eine transparente Elektrode 2, eine photoleitfähige Schicht 3, eine leitfähige Elektrode 9, eine Lichtmodulationsschicht 5 sowie eine zweite transparente Elektrode 2', die zusammen in dieser Reihenfolge angeordnet und zwischen Substraten 6, 6' an jeder Seite sandwichartig aufgenommen sind. Sie unterscheidet sich jedoch dahingehend, daß die photoleitfähige Schicht 3 und die Lichtmodulationsschicht 5 die gleichen zweidimensionalen Musterverteilungen wie die leitfähige Elektrode 9 aufweisen. Eine transparente Isolationsschicht 21 ist an den diskontinuierlichen bzw. unterbrochenen Teilen der photoleitfähigen Schicht 3 und der Lichtmodulationsschicht 5 vorgesehen. Die Lichtmodulationsschicht 5 zeigt eine Digitalisierungsfunktion gegenüber einem angelegten Feld und besteht beispielsweise aus ferroelektrischen Kristallen mit einer oder mehreren Ausrichtschichten.
Der Basisbetrieb bzw. der grundsätzliche Betrieb ist der gleiche, wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel die Lichtmodulationsschicht 5 kann Leselicht nur dann modulieren, wenn die Summe der Lichtintensität, die ihrer entsprechenden photoleitfähigen Schicht 3 zugeführt wird, einen Schwell wert überschreitet. Wenn beispielsweise der in Figur 3(a) gezeigte Buchstabe "A", der Lichtmodulationsvorrichtung 1 zugeführt wird, arbeitet die Lichtmodulationsschicht 5 nur an denjenigen Teilen, die durch die schraffierten Bereiche 22 in Figur 9 gekennzeichnet sind. Auf diese Weise können vertikale Zeilensegmente, die in dem Eingabebild enthalten sind, als Bildmerkmale extrahiert werden.
Es ist zu bemerken, daß durch das Vorsehen von vier Lichtmodulationsvorrichtungen (eine erste Lichtmodulationsvorrichtung mit mehreren sich vertikal längserstreckenden Elektroden, einer zweite Lichtmodulationsvorrichtung mit mehreren sich horizontal längserstreckenden Elektroden, eine dritte Lichtmodulationsvorrichtung mit mehreren Elektroden, die sich von links in einem Winkel von 450 zu den vertikal verlaufenden Elektroden der ersten Lichtmodulationsvorrichtung geneigt erstrecken, und einer vierten Lichtmodulationsvorrichtung mit mehreren Elektroden, die sich von rechts in einem Winkel von 45º zu den Vertikalelektroden der ersien Lichtmodulationsvorrichzung erstrecken), weiche sich in einer kaskadartigen Weise überlappen, und durch Zuführen eines Bildes aus bzw. von der photoleitfähigen Schicht der ersten Lichtmodulationsvorrichtung vier Arten von Zeilensegmenten, die in dem Eingabebild enthalten sind, als Bildmerkmale extrahiert werden können.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Anschließend wird ein Bilderkennungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Es verarbeitet ein Eingabebild durch ein neuronales Netzwerk, welches Informationen der aus dem Eingabebild durch die Lichtmodulationsvorrichtung extrahierten Zeilensegmente verwendet.
Figur 10 ist eine konzeptionelle Darstellung des neuronalen Netzwerkmodells, das bei dem Bilderkennungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Dieses Modell besitzt vier zweidimensionale Neuronenschichten, wobei die Neuronen den gleichen Eingabe-/Ausgabevorgang bzw. -betrieb wie die Nervenzellen eines menschlichen Gehirns ausführen. Dieses neuronale Netzwerkmodell erkennt ein Bild durch Extrahieren von vier Arten von Zeilensegmenten (vertikale sowie horizontale Streifen und rechts bzw. links schrägverlaufende Streifen) und durch Integrieren dieser Zeilen, um Informationen über die existierenden Positionen oder Grade (Längen) dieser Linien zu extrahieren. Beispielsweise kann dieses neuronale Netzwerkmodell von Hand geschriebene Buchstaben erkennen.
Die Betriebsweise dieses neuronalen Netzwerkes wird nun nachstehend im Detail erläutert.
Die Eingabeschicht 30 ist eine zweidimensionale 8 × 8 Matrix aus Neuronen, der ein 8 × 8 Bitbild, wie es in Figur 3(a) gezeigt ist, zugeführt wird. Die zweite Schicht 31 ist in vier Bereiche 32-35 aufgeteilt, wobei jeder Bereich eine zweidimensionale Matrix aus 8 × 8 Elementen ist, so daß die zweite Schicht insgesamt 256 Neuronen in einer 16 × 16 Matrix aufweist. Jeder dieser Bereiche 32-35 in der zweiten Schicht ist mit den Neuronen der Eingabe- bzw. Eingangsschicht 30 in einer spezifischen Weise entsprechend den Zeilensegmenten einer spezifischen Richtung in dem Eingabebild verbunden. Beispielsweise ist jedes einzelne Neuron in der Region bzw. in dem Bereich 32 mit dem Neuron in der gleichen korrespondierenden Position in der Eingabeschicht 30 und mit den beiden benachbarten Neuronen oberhalb und unterhalb davon verbunden. Ein Neuron im Bereich 32 kann nur dann "feuern", wenn ein vertikales Zeilensegment in seiner entsprechenden Position in dem Eingabebild vorhanden ist. Dieser Bereich 32 extrahiert vertikale Zeilensegmente in dem Eingabebereich.
In ähnlicher Weise sind die Neuronen des Bereiches 33 mit den Neuronen in der gleichen korrespondierenden Position in der Eingabeschicht 30 und mit den beiden benachbarten Neuronen an der rechten und linken Seite davon verbunden, wogegen die Neuronen des Bereiches 34 mit den entsprechenden Neuronen und mit den Neuronen verbunden sind, die diagonal benachbart an einem nach links sich erstreckenden Streifen angeordnet sind. Die Neuronen in dem unteren rechten Bereich 35 sind mit den entsprechenden Neuronen und den Neuronen, die diagonal benachbart auf einem nach rechts abfallenden Streifen angeordnet sind, verbunden.
Weiterhin ist jeder Bereich 32-35 der zweiten Schicht 31 in neun Unterregionen aufgeteilt. Diese Unterregionen sind äquivalent zu der Aufteilung des zweidimensionalen Eingabebitbildes in neun Teile. Darüber hinaus sind alle Neuronen in jedem Unterbereich mit dem gleichen einzelnen Neuronen in der dritten Schicht 36 verbunden. Ein Neuron in der dritten Schicht 36 kann nur "feuern", wenn die mit ihm verbundenen Neuronen in dem Unterbereich der zweiten Schicht 31 "feuern"
Daher wirkt die Richtung und die existierende Position der Zeilensegmente auf ein Neuron in der dritten Schicht 36 in Abhängigkeit seines mit ihm verbundenen Unterbereichs in der zweiten Schicht 3 1 ein. Mit anderen Worten kennzeichnet der Ausgangszustand jedes Neurons in der dritten Schicht die Richtung, die vorhandene Position und die Länge des entsprechenden Zeilensegments in dem zweidimensionalen Bitbild, das dem neuronalen Netzwerk zugeführt wird.
Jedes Neuron in der dritten Schicht 36 ist mit allen Neuronen der vierten Schicht 37 verbunden. Die Summe der Eingangssignale zu jedem Neuron in der vierten Schicht 37 wird erhalten und nur ein Neuron mit dem größten Wert kann "feuern". Um beispielsweise die 26 Buchstaben des Alphabets zu erkennen, weist die vierte Schicht 37 insgesamt 26 Neuronen auf, von denen jedes mit einem bestimmten Buchstaben übereinstimmt. Der Buchstabe, der mit dem "feuernden" Neuron übereinstimmt, ist daher das Ergebnis der Erkennung. Die synaptischen Gewichte zwischen der dritten und vierten Schicht werden unter Verwendung einer ortogenalen Lemmethode trainiert und alle anderen synaptischen Gewichte sind reste Positionen mit konstanten Werten.
Figur 11 ist eine Draufsicht auf die Lichtmodulationsvorrichtung, die vier Arten von Zeilensegmente des Eingabebilds extrahiert und die der zweiten Schicht in dem vorstehenden neuronalen Netzwerkmodell entspricht.
Der Aufbau dieser Lichtmodulationsvorrichtung ist der gleiche, wie bei dem vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiel und umfaßt eine transparente Elektrode 2, eine photoleitfähige Schicht 3, eine leitfähige Elektrode 9, eine Lichtmodulationsschicht 5 und eine zweite transparente Elektrode 2', die in dieser Reihenfolge angeordnet und zwischen Substraten 6, 6' an jeder Seite sandwichartig aufgenommen sind. Das Elektrodenmuster 38 besteht aus zwei Einheitselektroden 39, welche elektrisch verbunden sind.
Ein armophes Silizium wird für die photoleitfähige Schicht 3 und ferroetektrische Kristalle für die Lichtmodulationsschicht 5 verwendet. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel moduliert die Lichtmodulationsschicht 5 das Leselicht 8 nur an denjenigen Teilen, wo ihre entsprechende photoleitfähige Schicht 3 durch eine ausreichende Lichtmenge (überschreitet den Schwellwert) bestrahlt wird. Das modulierte Leselicht 8 wird dann durch die leitfähige Elektrode 38 reflektiert.
Wie in Figur 11 gezeigt ist, kann die Lichtmodulationsvorrichtung daher in Insgesamt 64 Bereiche in einer 8 × 8-Matrix aufgeteilt werden. Jeder Bereich entspricht einer Region des Eingabebuchstabenmusters, beispielsweise dem Buchstaben "A", wie er in Figur 3(a) gezeigt ist.
Es wird angenommen, daß der Buchstaben "A", der in Figur 3(a) gezeigt ist, der Lichtmodulationsvorrichtung zugeführt wird. Dieses Buchstabenmuster wird beispielsweise auf der transparenten Flüssigkeitskristallanzeige angezeigt und die schraffierten Bereiche 11 in Figur 3(a) lassen Licht hindurchtreten. Der Schwellwert θ der Modulationsvorrichtung wird so eingestellt, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:
l × S ≤ θ ≈< 2 × l × S
wobei l die Lichtenergie pro Einheitsbereich des Lichtsdurchgangsbereiches 11 und S der Bereich der Einheitselektrode 39 der Lichtmodulationsvorrichtung, die in Figur 11 gezeigt ist, kennzeichnet.
Mit anderen Worten ist es für die in Figur 11 gezeigte Lichtmodulationsvorrichtung notwendig, das Leselicht zu modulieren, wobei die beiden elektrisch verbundenen Einheitselektroden 39 durch das Licht illuminiert werden. Beispielsweise muß für eine Einheitselektrode, die vertikal über benachbarte Bereiche zur Modulation verbunden ist, Licht zu den zwei vertikal benachbarten Bereichen zugeführt werden. Das Gleiche trifft für die horizontal und diagonal verbundene Elektroden zu.
Wenn daher ein Buchstabenmuster wie beispielsweise das in Figur 3(a) gezeigte zugeführt wird, wird die Lichtmodulationsschicht das Leselicht 8 nur an der schraffierten Elektrode 40 in Figur 1 2 modulieren. Durch Beobachtung der Elektrode jedes Bereiches der Lichtmodulationsvorrichtung kann daher bestimmt werden, welches Zeilensegment in dem Eingabemuster enthalten ist. Da beispielsweise nur die Einheitselektroden, welche über vertikal benachbarte Bereiche verbunden sind, im Bereich 41 in der Figur 1 2 moduliert werden, ist es bekannt, daß dieser Teil ein vertikales Zeilensegment in dem Buchstabenmuster aufweist. Da weiterhin die Elektroden, welche vertikal und links diagonal im Bereich 42 verbunden sind, modulieren, zeigt es sich, daß dieser Teil ein vertikales und ein diagonales Zeilensegment in dem Buchstabenmuster enthält.
Wie vorstehend erläutert worden ist, kann das Ausgabeergebnis dieser Lichtmodulationsvorrichtung die Ausgabeergebnisse der zweiten Schicht in dem neuronalen Netzwerkmodell, das in Figur 10 gezeigt ist, ausdrücken.
Um die Funktionen der dritten und vierten Schicht in dem in Figur 10 gezeigten neuronalen Netzwerkmodell zu erzielen, werden die Modulationsergebnisse der Lichtmodulationsvorrichtung mit einer CCD-Kamera erfaßt und einem Computer zugeführt.
Durch Aufteilen der Lichtmodulationsvorrichtung in neun Unterbereiche und Berechnen der Zahl der Einheitselektroden, welche das Leselicht 8 in jedem Unterbereich modulieren, kann die Ausgabe des Neurons der in der Figur 10 gezeigten dritten Schicht erhalten werden. Die Verbindutig zwischen der dritten und vierten Schicht wird mittels Computersoftware erhalten.
Die vorstehende Erkennungsvorrichtung kann genau Buchstabenmuster erkennen, wie es in Figur 13 gezeigt ist. Dies zeigt, daß das bei dieser Erkennungsvorrichtung verwendete neuronale Netzwerkmodell eine hohe Erkennungsfähigkeit gegenüber verschobenen Mustern bereitstellt.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Figur 14 ist eine Draufsicht auf eine Lichtmodulationsvorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung und Figur 1 5 ein Querschnitt der in Figur 14 gezeigten Lichtmodulationsvorrichtung entlang der dortigen Linie C-C'.
Diese Lichtmodulationsvorrichtung weist eine transparente Elektrode 2, eine Lichtschildschicht 10, eine photoleitfähige Schicht 3, eine leitfähige Elektrode 9, eine Lichtmodulationsschicht 5 und eine zweite transparente Elektrode 2' auf, die in dieser Reihenfolge angeordnet und zwischen Substraten 6, 6' an jeder Seite sandwichartig aufgenommen sind. Wie bei dem vorstehend erläuterten, fünften Ausführungsbeispiel wird die Lichtmodulationsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels in 64 Bereiche basierend auf der Regelmäßigkeit der Elektrodenstruktur aufgeteilt. Das Elektrodenmuster 43 besteht aus fünf Einheitselektroden 39, welche elektrisch verbunden sind.
Die Lichtschildschicht 10 hindert einfallendes Licht daran, die Lichtmodulationsschicht zu bestrahlen, wo keine Einheitselektrode 39 vorhanden ist. Die Lichtmodulationsschicht 5 führt eine Digitalisierungsfunktion des angelegten Feldes aus und weist beispielsweise ferroelektrische Flüssigkeitskristalle auf, die zwischen Ausrichtschichten sandwichartig angeordnet sind. Wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel der Lichtmodulationsvorrichtung kann daher die Lichtmodulationsschicht 5 das Leselicht 8 nur dann modulieren, wenn alle Teile der photoleitfähigen Schicht 3, die mit elektrisch verbundenen, feuernden Elektroden übereinstimmen, zur gleichen Zeit bestrahlt werden. Das modulierte Leselicht 8 wird dann durch die leitfähige Elektrode 43 reflektiert.
Es wird angenommen, daß der Buchstabe "t", wie es in Figur 16 gezeigt ist, der Lichtmodulationsvorrichtung zugeführt wird. Dieses Buchstabenmuster wird beispielsweise auf der transparenten Flüssigkeitskristallanzeige angezeigt und die schraffierten Bereiche 44 in Figur 16 lassen Licht hindurchtreten. Der Schweliwert Oder Modulationsvorrichtung wird so eingestellt, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:
4 × l × S < θ < 5 × l × S,
wobei 1 die Lichtenergie pro Einheitsbereich des Lichtdurchlaßbereiches 44 und S der Bereich der Einheitselektrode 39 der n Figur 14 gezeigten Lichtmodülationsvorrichtung kennzeichnet.
Wenn daher das in Figur 16 gezeigte Buchstabenmuster eingegeben wird, wird das Leselicht 8 durch die Lichtmodulationsvorrichtung nur an den in Figur 17 gezeigten Elektroden 45 moduliert.
Auf diese Weise kann die Lichtmodulationsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel solche geometrischen Forrnen wie "+" die in einem Bild enthalten sind, extrahieren.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Figur 18 ist eine Draufsicht auf eine Lichtmodulationsvorrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Figuren 19, 20, 21, 22 sind detaillierte Draufsichten auf die in Figur 18 gezeigten Bereiche 46, 47, 48 bzw. 49. Diese Lichtmodulationsvorrichtung weist eine transparente Elektrode 2, eine Lichtschildschicht 10, eine photoleitfähige Schicht 3, eine leitfähige Elektrode 9, eine Lichtmodulationsschicht 5 und eine zweite transparente Elektrode 2' auf, die in dieser Reihenfolge zueinander angeordnet und zwischen Substraten 6, 6' an jeder Seite sandwichartig aufgenommen sind.
Die Lichtmodulationsvorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist in vier Bereich 46, 47, 48, 49, basierend auf der Elektrodenstruktur, aufgeteilt. Insbesondere unterscheidet sich das geometrische Muster, das durch jeden Bereich extrahiert wird. Beispielsweise besitzt der in Figur 19 gezeigte Bereich 46 Elektroden, welche aus fünf Einheitselektroden bestehen, und kann das Muster "+" extrahieren. In ähnlicher Weise weist der in Figur 20 gezeigte Bereich 47 Elektroden auf, welche aus vier Einheitselektroden bestehen, und kann das Muster " " extrahieren. Der in Figur 21 gezeigte Bereich 48 besitzt Elektroden, die aus drei Einheitselektroden bestehen, und kann das Muster "A" extrahieren. Der in Figur 22 gezeigte Bereich 49 weist Elektroden auf, die aus zwei Einheitselektroden bestehen, und kann das Muster " " extrahieren.
Wie bei dem fünften und sechsten Ausführungsbeispiel der Lichtmodulationsvorrichtung moduliert daher die Lichtmodulationsschicht 5 das Leselicht 8 nur an denjenigen Teilen, wo ihre entsprechende photoleitfähige Schicht 3 durch eine ausreichende Lichtmenge bestrahlt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich die Zahl der elektrisch verbundenen Einheitselektroden 39 in jedern Bereich, jedoch kann durch Einstellen der Summe der Bereiche der verbundenen Einheitselektroden auf den gleichen Wert die Formen mit einem einzelnen Schwell-
wert θ extrahiert werden.
Die Elektrode jeder Einheit sollte die folgende Gleichung 2 erfüllen:
4 × l × S&sub1; < θ < 5 × l × S&sub1;
3 × l × S&sub2; < θ < 4 × 1 × S&sub2;
2 × l × S&sub3; < θ < 3 × 1 × S&sub3;
l × S&sub4; < θ < 2 × 1 × S&sub4; (2),
wobei 0 der Schwellwert, S&sub1;, S&sub2;, S&sub3; und S&sub4; die Bereiche der Einheitselektroden in den Regionen 46, 47, 48, 49 und 1 die einfallende Lichtintensität pro Einheitsbereich ist.
Um die unterschiedlichen geometrischen Muster mit dieser Lichtmodulationsvorrichtung zu extrahieren, sollte der Bereich der Einheitselektroden S&sub2;, S&sub3;, S&sub4; die folgende Gleichung 3 erfüllen:
S&sub2; = 5 × S&sub1;/4
S&sub3; = 5 × S&sub1;/3
S&sub4; = 5 × S&sub1;/2 (3).
Daher kann die Lichtmodulationsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel geometrische Forrnen wie "+" " ", " " und " " extrahieren, die in einem Bild enthalten sind.
Es ist zu bemerken, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Beschreibung beschränkt ist. Verschiedene andere Forrnen können durch Anwendung der gleichen Prinzipien erkannt werden und sollen nicht als außerhalb dem Geiste dieser Erfindung liegend betrachtet werden.
Wie vorstehend erläutert worden ist, können Zeilensegmente und geometrische Muster, die ein Eingangsbild bilden, genau mit hoher Geschwindigkeit mittels eines einfachen Aufbaus gemäß der Lichtmodulationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung extrahiert werden.
Weiterhin können Zeilensegmente und geometrische Muster, die in einem Eingabebild enthalten sind, mit hoher Geschwindigkeit mittels des Bilderkennungsverfahrens der Erfindung extrahiert werden. Die Bilderkennung mit extrem hoher
Leistung ist unter Verwendung dieses Verfahrens in Kombination mit einem neuronalen Neutzwerk möglich.

Claims

1. Lichtmodulationsvorrichtung, enthaltend:

eine erste transparente Elektrode (2), eine photoleitfähige Schicht (3), die auf der ersten transparenten Elektrode (2) gebildet ist, eine Lichtmodulationsschicht (5), die auf der photoleitfähigen Schicht (3) gebildet ist, eine zweite transparente Elektrode (2'), die auf der Lichtmodulationsschicht (5) gebildet ist, mehrere Elektroden (9; 14, 15), die zwischen der photoleitfähigen Schicht (3) und der Lichtmodulationsschicht (5) gebildet sind, sowie Mittel zum Anlegen eines Potentials zwischen den transparenten Elektroden (2, 2'), welches nicht ausreicht, die Lichtmodulationsschicht (5) ohne Aktivierung der photoleitfähigen Schicht (3) zu aktivieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (9; 14, 15) voneinander elektrisch isoliert, in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet und in der Art und Weise angeordnet sind, daß sie verschiedene Segmente definieren, die eine Vielzahl von Pixeln in einem Eingabebildbereich der Vorrichtung enthalten, wobei eine Elektrode ein entsprechendes Segment auf einem Potential hält, welches in Reaktion auf die Aktivierung des entsprechenden Segments der photoleitfähigen Schicht (3) die Schwellwertspannung der Lichtmodulationsschicht überschreitet, um das Leselicht (8) zu modulieren.

2. Lichtmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Richtungen die horizontale Richtung, die vertikale Richtung und Richtungen umfassen, die sich in einem Winkel von 45º schneiden.

3. Lichtmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Elektroden (9; 14, 15) an deren Schnittpunkten durch Isolierschichtmittel elektrisch voneinander isoliert sind.

4. Lichtmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die photoleitfähi.ge Schicht (3) in Pixeleinheiten aufgeteilt ist.

5. Lichtmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der jede der Elektroden (9; 14, 15) mehrere getrennte, elektrisch verbundene Einheitenelektroden umfaßt.

6. Bilderkennungsverfahren, bei dem eine Lichtmodulationsvorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche verwendet wird, enthaltend die folgenden Schritte:

Extrahieren einer Zeileninformation und geometrischer Formen entsprechend den Segmenten,

Verarbeiten der Zeileninformation und der geometrischen Formen mittels eines neuronalen Netzwerkes und

Erkennen des dabei gebildeten Bildes.