JP2615964B2 - 光学的情報処理装置 - Google Patents
光学的情報処理装置Info
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- JP2615964B2 JP2615964B2 JP1017945A JP1794589A JP2615964B2 JP 2615964 B2 JP2615964 B2 JP 2615964B2 JP 1017945 A JP1017945 A JP 1017945A JP 1794589 A JP1794589 A JP 1794589A JP 2615964 B2 JP2615964 B2 JP 2615964B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、産業用ロボット等の視覚装置において、入
力画像の空間周波数領域におけるフィルタリング、特徴
抽出等の画像処理、あるいは複数の入力パターンから特
定の標準パターンと一致するものを識別する光学的情報
処理装置に関するものである。
力画像の空間周波数領域におけるフィルタリング、特徴
抽出等の画像処理、あるいは複数の入力パターンから特
定の標準パターンと一致するものを識別する光学的情報
処理装置に関するものである。
従来の技術 従来の光学的画像処理装置の例として複数の入力パタ
ーンから特定の標準パターンと一致するものを識別する
光学的相関処理装置について、第３図、第４図に基づい
て説明する。第３図は従来の光学的画像処理装置の構成
図である。１は光源、２は光源１からの光を平行光に変
換するコリメータレンズ、３は入力パターン、４は第１
のレンズ、５は光学的フィルタ、６は第２のレンズであ
り、入力パターン３は第１のレンズ４の前側焦点面に配
置されており、また光学的フィルタ５は第１のレンズ４
の後側焦点面に配置されている、また第２のレンズ６の
前側焦点面は第１のレンズ４の後側焦点面と一致する様
に配置されている。
ーンから特定の標準パターンと一致するものを識別する
光学的相関処理装置について、第３図、第４図に基づい
て説明する。第３図は従来の光学的画像処理装置の構成
図である。１は光源、２は光源１からの光を平行光に変
換するコリメータレンズ、３は入力パターン、４は第１
のレンズ、５は光学的フィルタ、６は第２のレンズであ
り、入力パターン３は第１のレンズ４の前側焦点面に配
置されており、また光学的フィルタ５は第１のレンズ４
の後側焦点面に配置されている、また第２のレンズ６の
前側焦点面は第１のレンズ４の後側焦点面と一致する様
に配置されている。
次に、この光学的フィルタ５の作成方法を第４図を用
いて説明する。７は光学的フィルタ５の作成用光源、８
はこの光源７からの光を平行光化するコリメータレン
ズ、９は識別対象となる標準パターン、10は光学的フィ
ルタ作成用のレンズ、11は光学的フィルタ作成用の参照
光であり、標準パターン９はレンズ10の前側焦点面に配
置されている。また光学的フィルタ作成用乾板12はレン
ズ10の後側焦点面に配置されている。このような構成と
することで、乾板12上には標準パターン９のフーリエ変
換像がホログラムの形で形成され、これがマッチトフィ
ルタと呼ばれる光学的フィルタとなる。
いて説明する。７は光学的フィルタ５の作成用光源、８
はこの光源７からの光を平行光化するコリメータレン
ズ、９は識別対象となる標準パターン、10は光学的フィ
ルタ作成用のレンズ、11は光学的フィルタ作成用の参照
光であり、標準パターン９はレンズ10の前側焦点面に配
置されている。また光学的フィルタ作成用乾板12はレン
ズ10の後側焦点面に配置されている。このような構成と
することで、乾板12上には標準パターン９のフーリエ変
換像がホログラムの形で形成され、これがマッチトフィ
ルタと呼ばれる光学的フィルタとなる。
次にこの従来例の光学的画像処理装置の動作について
第３図を用いて説明する。入力パターン３が平行光によ
り照射されると第１のレンズ４の後側焦点面すなわち光
学的フィルタ５面上に、入力パターン３のフーリエ変換
像が形成される、このフーリエ変換像と光学的フィルタ
５面上に予め第４図に示した光学系により作成された標
準パターン９のフーリエ変換像の光学的積が第２のレン
ズ６により逆フーリエ変換される。その結果、入力パタ
ーン３が標準パターン９と一致した時のみ第２のレンズ
６の後側焦点面に輝点が発生し、この輝点を検出するこ
とで複数の入力パターン３の中から標準パターン９と一
致するパターンを識別できる。
第３図を用いて説明する。入力パターン３が平行光によ
り照射されると第１のレンズ４の後側焦点面すなわち光
学的フィルタ５面上に、入力パターン３のフーリエ変換
像が形成される、このフーリエ変換像と光学的フィルタ
５面上に予め第４図に示した光学系により作成された標
準パターン９のフーリエ変換像の光学的積が第２のレン
ズ６により逆フーリエ変換される。その結果、入力パタ
ーン３が標準パターン９と一致した時のみ第２のレンズ
６の後側焦点面に輝点が発生し、この輝点を検出するこ
とで複数の入力パターン３の中から標準パターン９と一
致するパターンを識別できる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、複数の入力パタ
ーン３を逐次入れ替えなければならない上、複数の標準
パターンに対して識別を行おうとする時には光学的フィ
ルタ５を逐一入れ替える必要があり、この際精密な位置
決め精度が必要となるため容易に標準パターンを変更で
きず入力パターンの識別のリアルタイム性およびフレキ
シビリティに欠けるといった欠点を有していた。
ーン３を逐次入れ替えなければならない上、複数の標準
パターンに対して識別を行おうとする時には光学的フィ
ルタ５を逐一入れ替える必要があり、この際精密な位置
決め精度が必要となるため容易に標準パターンを変更で
きず入力パターンの識別のリアルタイム性およびフレキ
シビリティに欠けるといった欠点を有していた。
本発明は、空間光変調素子を入力パターンの表示装置
として用い、さらに光学的フイルタの表示手段としても
空間光変調素子を用いることで、リアルタイム性及びフ
レキシビリティを有する光学的情報処理装置を提供する
だけでなく、並列光演算結果を電気的あるいは光学的に
フィードバックする機能を持つ事で、より高精度かつ、
多機能な光学的情報処理装置を提供することを目的とす
る。
として用い、さらに光学的フイルタの表示手段としても
空間光変調素子を用いることで、リアルタイム性及びフ
レキシビリティを有する光学的情報処理装置を提供する
だけでなく、並列光演算結果を電気的あるいは光学的に
フィードバックする機能を持つ事で、より高精度かつ、
多機能な光学的情報処理装置を提供することを目的とす
る。
課題を解決するための手段 本発明は、第１の空間光変調素子と、この第１の空間
光変調素子を照射する光源と、この第１の空間光変調素
子の置かれた面をその前側の焦点面とする第１のレンズ
と、この第１のレンズの後側の焦点面に配置した第２の
空間光変調素子と、前記第１のレンズの後側の焦点面を
その前側焦点面とする第２のレンズと、この第２のレン
ズの後側焦点面に光電変換装置を配置すると共に、この
光電変換装置の出力信号を第１あるいは第２の空間光変
調素子に表示信号として入力する信号変換手段とを備え
たことを特徴とする光学的情報処理装置である。
光変調素子を照射する光源と、この第１の空間光変調素
子の置かれた面をその前側の焦点面とする第１のレンズ
と、この第１のレンズの後側の焦点面に配置した第２の
空間光変調素子と、前記第１のレンズの後側の焦点面を
その前側焦点面とする第２のレンズと、この第２のレン
ズの後側焦点面に光電変換装置を配置すると共に、この
光電変換装置の出力信号を第１あるいは第２の空間光変
調素子に表示信号として入力する信号変換手段とを備え
たことを特徴とする光学的情報処理装置である。
また、第１の空間光変調素子と、この第１の空間光変
調素子を照射する光源と、この第１の空間光変調素子の
置かれた面をその前側の焦点面とする第１のレンズと、
この第１のレンズの後側の焦点面に配置した第３の空間
光変調素子と、前記第１のレンズの後側の焦点面をその
前側焦点面とする第２のレンズと、第２の空間光変調素
子の表示画像を前記第３の空間光変調素子に縮小投影す
る第３のレンズと、前記第２のレンズの後側焦点面に光
電変換装置を配置すると共に、この光電変換装置の出力
信号を第１あるいは第２の空間光変調素子に表示信号と
して入力する信号変換手段とを備えたことを特徴とする
光学的情報処理装置である。
調素子を照射する光源と、この第１の空間光変調素子の
置かれた面をその前側の焦点面とする第１のレンズと、
この第１のレンズの後側の焦点面に配置した第３の空間
光変調素子と、前記第１のレンズの後側の焦点面をその
前側焦点面とする第２のレンズと、第２の空間光変調素
子の表示画像を前記第３の空間光変調素子に縮小投影す
る第３のレンズと、前記第２のレンズの後側焦点面に光
電変換装置を配置すると共に、この光電変換装置の出力
信号を第１あるいは第２の空間光変調素子に表示信号と
して入力する信号変換手段とを備えたことを特徴とする
光学的情報処理装置である。
作用 本発明は、上記した構成によりたとえばTVカメラから
入力した画像を第１の空間光変調素子に表示することで
入力パターンとし、計算機ホログラム等の光学的フィル
タを第２の空間光変調素子に表示することで、あるいは
第２の空間光変調素子の表示画像を縮小投影した第３の
空間光変調素子を光学的フィルタとして用いることで、
多数の入力パターンに対して多様な並列光演算処理をリ
アルタイムで実行しかつ、その演算結果または、この光
学的演算結果をディジタル信号処理した結果を第１ある
いは、第２の空間光変調素子に表示することで、異種の
並列光演算処理を直列に実行可能となる。または、その
入力画像に対して最適な光学的フィルタを用いた光学的
情報処理装置を提供できる。
入力した画像を第１の空間光変調素子に表示することで
入力パターンとし、計算機ホログラム等の光学的フィル
タを第２の空間光変調素子に表示することで、あるいは
第２の空間光変調素子の表示画像を縮小投影した第３の
空間光変調素子を光学的フィルタとして用いることで、
多数の入力パターンに対して多様な並列光演算処理をリ
アルタイムで実行しかつ、その演算結果または、この光
学的演算結果をディジタル信号処理した結果を第１ある
いは、第２の空間光変調素子に表示することで、異種の
並列光演算処理を直列に実行可能となる。または、その
入力画像に対して最適な光学的フィルタを用いた光学的
情報処理装置を提供できる。
実施例 第１図は本発明の第１の実施例の平面図である。20は
TVカメラ、21はTVカメラ20により撮像された画像を表示
する第１の液晶ディスプレイ、22は半導体レーザ、23は
半導体レーザ22からの光を平行な光にするコリメータレ
ンズ、24は第１のレンズであり第１の液晶ディスプレイ
21はこの第１のレンズ24の前側焦点面に配置されてい
る。25は第２の液晶ディスプレイであり第１のレンズ24
の後側焦点面に配置されている、26は複数の標準パター
ンに対して第２の液晶ディスプレイ上の各絵素をサンプ
リング点として予め計算されたフーリエ変換計算機ホロ
グラムのデータ、すなわち第２の液晶ディスプレイ25の
各絵素毎の透過率に対応する印加電圧のデータを書き込
んだリードオンリーメモリ（以下ROMと称す）、27は第
２のレンズでありその前側焦点面に第２の液晶ディスプ
レイ25が配置されている。28は第２のレンズ27の後側焦
点面に配置された光電変換装置であり、29は光電変換装
置28の出力信号を第１の液晶ディスプレイ21に適した例
えばNTSCノンインタレース信号に変換し第１の液晶ディ
スプレイ21に入力する信号変換手段である。
TVカメラ、21はTVカメラ20により撮像された画像を表示
する第１の液晶ディスプレイ、22は半導体レーザ、23は
半導体レーザ22からの光を平行な光にするコリメータレ
ンズ、24は第１のレンズであり第１の液晶ディスプレイ
21はこの第１のレンズ24の前側焦点面に配置されてい
る。25は第２の液晶ディスプレイであり第１のレンズ24
の後側焦点面に配置されている、26は複数の標準パター
ンに対して第２の液晶ディスプレイ上の各絵素をサンプ
リング点として予め計算されたフーリエ変換計算機ホロ
グラムのデータ、すなわち第２の液晶ディスプレイ25の
各絵素毎の透過率に対応する印加電圧のデータを書き込
んだリードオンリーメモリ（以下ROMと称す）、27は第
２のレンズでありその前側焦点面に第２の液晶ディスプ
レイ25が配置されている。28は第２のレンズ27の後側焦
点面に配置された光電変換装置であり、29は光電変換装
置28の出力信号を第１の液晶ディスプレイ21に適した例
えばNTSCノンインタレース信号に変換し第１の液晶ディ
スプレイ21に入力する信号変換手段である。
次に第１の実施例についてその動作を説明する。ま
ず、TVカメラ20により被測定物体が撮像されると、その
画像が第１の液晶ディスプレイ21上に表示される、この
第１の液晶ディスプレイ21はコリメータレンズ23により
平行光化された半導体レーザ22からのコヒーレント光に
より照射される。この第１の液晶ディスプレイ21は第１
のレンズ24の前側焦点面に配置されているので、第１の
レンズ24の後側焦点面すなわち第２の液晶ディスプレイ
25上に被測定物体の第１のレンズ24により光学的に変換
されたフーリエ変換像が形成される。この時第２の液晶
ディスプレイ25には、光学的フィルタとしてラプラシア
ン等の空間微分フィルタが、ROM26に書き込まれたデー
タが入力信号となり第２の液晶ディスプレイ25の各絵素
毎の透過率を空間的に変調することで、フーリエ変換計
算機ホログラムの形で表示される。従って、第１の液晶
ディスプレイ21上に表示された被測定物体の入力像を第
１のレンズ24により光学的に変換したフーリエ変換像
と、ラプラシアン等の空間微分フィルタが第２の液晶デ
ィスプレイ25上で重畳される。また、この第２の液晶デ
ィスプレイ25は第２のレンズ27の前側焦点面に配置され
ているので、被測定物体と空間微分フィルタの２つのフ
ーリエ変換像の光学的積が第２のレンズ27によりフーリ
エ逆変換される。
ず、TVカメラ20により被測定物体が撮像されると、その
画像が第１の液晶ディスプレイ21上に表示される、この
第１の液晶ディスプレイ21はコリメータレンズ23により
平行光化された半導体レーザ22からのコヒーレント光に
より照射される。この第１の液晶ディスプレイ21は第１
のレンズ24の前側焦点面に配置されているので、第１の
レンズ24の後側焦点面すなわち第２の液晶ディスプレイ
25上に被測定物体の第１のレンズ24により光学的に変換
されたフーリエ変換像が形成される。この時第２の液晶
ディスプレイ25には、光学的フィルタとしてラプラシア
ン等の空間微分フィルタが、ROM26に書き込まれたデー
タが入力信号となり第２の液晶ディスプレイ25の各絵素
毎の透過率を空間的に変調することで、フーリエ変換計
算機ホログラムの形で表示される。従って、第１の液晶
ディスプレイ21上に表示された被測定物体の入力像を第
１のレンズ24により光学的に変換したフーリエ変換像
と、ラプラシアン等の空間微分フィルタが第２の液晶デ
ィスプレイ25上で重畳される。また、この第２の液晶デ
ィスプレイ25は第２のレンズ27の前側焦点面に配置され
ているので、被測定物体と空間微分フィルタの２つのフ
ーリエ変換像の光学的積が第２のレンズ27によりフーリ
エ逆変換される。
その結果、入力画像の空間微分像すなわち入力画像の
輪郭が、光電変換手段28により検出される、これを信号
変換手段29により第１の液晶ディスプレイ21に表示し、
第２の液晶ディスプレイ25に、予め標準パターンの輪郭
像に対して第２の液晶ディスプレイ上の各絵素をサンプ
リング点として計算されたフーリエ変換像が、ROM26に
書き込まれたデータが入力信号となり第２の液晶ディス
プレイ25の各絵素毎の透過率を空間的に変調すること
で、フーリエ変換計算機ホログラムの形で表示する。も
し、被測定物体の標準パターンの第２の液晶ディスプレ
イ25上のフーリエ変換像が一致した時すなわち両者が同
一物体の時、第２のレンズ27の後側焦点面に輝点が発生
し、光電変換手段28で検出される。このようにして、第
２の液晶ディスプレイ25上に表示された計算機ホログラ
ムによる光学的フィルタが、マッチトフィルタとして作
用する光学的相関処理を行う光学的画像処理装置が実現
できる。本発明の第１の実施例の光学的画像処理装置に
よれば、ROM26に予め書き込まれた複数の標準パターン
を逐次第２の液晶ディスプレイ25上に電気的に表示し、
前記光学的相関処理を行うだけで被測定物体の複数の標
準パターンに対する識別が可能となる。
輪郭が、光電変換手段28により検出される、これを信号
変換手段29により第１の液晶ディスプレイ21に表示し、
第２の液晶ディスプレイ25に、予め標準パターンの輪郭
像に対して第２の液晶ディスプレイ上の各絵素をサンプ
リング点として計算されたフーリエ変換像が、ROM26に
書き込まれたデータが入力信号となり第２の液晶ディス
プレイ25の各絵素毎の透過率を空間的に変調すること
で、フーリエ変換計算機ホログラムの形で表示する。も
し、被測定物体の標準パターンの第２の液晶ディスプレ
イ25上のフーリエ変換像が一致した時すなわち両者が同
一物体の時、第２のレンズ27の後側焦点面に輝点が発生
し、光電変換手段28で検出される。このようにして、第
２の液晶ディスプレイ25上に表示された計算機ホログラ
ムによる光学的フィルタが、マッチトフィルタとして作
用する光学的相関処理を行う光学的画像処理装置が実現
できる。本発明の第１の実施例の光学的画像処理装置に
よれば、ROM26に予め書き込まれた複数の標準パターン
を逐次第２の液晶ディスプレイ25上に電気的に表示し、
前記光学的相関処理を行うだけで被測定物体の複数の標
準パターンに対する識別が可能となる。
すなわち、本実施例によれば、TVカメラ20で撮像した
画像を第１の液晶ディスプレイ21に表示することで、入
力パターンをリアルタイムで容易に置換できる。さらに
予めROM26に書き込み済みのデータにより各絵素の透過
率を空間的に変調することで、第２の液晶ディスプレイ
25上に表示するマッチトフィルタをリアルタイムでμｍ
オーダの位置決め精度を要することがなく容易に置換で
きるので、リアルタイム性およびフレキシビリティを有
する光学的情報処理装置を提供できる。
画像を第１の液晶ディスプレイ21に表示することで、入
力パターンをリアルタイムで容易に置換できる。さらに
予めROM26に書き込み済みのデータにより各絵素の透過
率を空間的に変調することで、第２の液晶ディスプレイ
25上に表示するマッチトフィルタをリアルタイムでμｍ
オーダの位置決め精度を要することがなく容易に置換で
きるので、リアルタイム性およびフレキシビリティを有
する光学的情報処理装置を提供できる。
さらに、はじめに入力画像の最良の特徴量である輪郭
像を抽出することで、照明等環境も影響あるいは対象物
の反射率分布等に影響されず高精度な識別が可能な光学
的情報処理装置を提供できる。
像を抽出することで、照明等環境も影響あるいは対象物
の反射率分布等に影響されず高精度な識別が可能な光学
的情報処理装置を提供できる。
上記実施例では輪郭像抽出後、第２の液晶ディスプレ
イ25上に表示する光学的フィルタとしてマッチトフィル
タを用いた例を示したが、この光学的フィルタの他の実
施例を以下に説明する。この実施例では、ROM26にカッ
トオフ周波数の異なる複数の低域通過フィルタ作用を持
つフーリエ変換計算機ホログラムのデータを書き込んで
おく、これを順次カットオフ周波数の低いものから読み
出しこのデータにより第２の液晶ディスプレイ25上に低
域通過フィルタ作用を持つフーリエ変換計算機ホログラ
ムを表示し、これと第１の液晶ディスプレイ21に表示さ
れた入力画像を第１のレンズ24で光学的に変換したフー
リエ変換像とを重畳し、これを第２のレンズ27でフーリ
エ逆変換することで、第２のレンズ27の後側焦点面に生
じる再回折像の空間周波数スペクトラムの帯域を徐々に
上げていく、すなわち粗い画像から微細な構造を含んだ
細かい画像にまで上記再回折像を変化させることが可能
となる。このような光学的フィルタを用いれば、初めに
粗い画像から被測定物体の有無あるいは顕著な特徴を抽
出し、順次より詳細な画像からより細かい特徴を検出す
るアルゴリズムを容易に実現できるので、従来と比較し
て高速で確度の高い認識、識別を行える光学的画像処理
装置を提供できる。
イ25上に表示する光学的フィルタとしてマッチトフィル
タを用いた例を示したが、この光学的フィルタの他の実
施例を以下に説明する。この実施例では、ROM26にカッ
トオフ周波数の異なる複数の低域通過フィルタ作用を持
つフーリエ変換計算機ホログラムのデータを書き込んで
おく、これを順次カットオフ周波数の低いものから読み
出しこのデータにより第２の液晶ディスプレイ25上に低
域通過フィルタ作用を持つフーリエ変換計算機ホログラ
ムを表示し、これと第１の液晶ディスプレイ21に表示さ
れた入力画像を第１のレンズ24で光学的に変換したフー
リエ変換像とを重畳し、これを第２のレンズ27でフーリ
エ逆変換することで、第２のレンズ27の後側焦点面に生
じる再回折像の空間周波数スペクトラムの帯域を徐々に
上げていく、すなわち粗い画像から微細な構造を含んだ
細かい画像にまで上記再回折像を変化させることが可能
となる。このような光学的フィルタを用いれば、初めに
粗い画像から被測定物体の有無あるいは顕著な特徴を抽
出し、順次より詳細な画像からより細かい特徴を検出す
るアルゴリズムを容易に実現できるので、従来と比較し
て高速で確度の高い認識、識別を行える光学的画像処理
装置を提供できる。
また本実施例の信号変換手段29を光電変換手段28から
の濃淡出力信号を２値のディジタル信号に変換後、ディ
ジタル信号処理しそのあと、第１の空間光変調素子に表
示信号として入力する信号変換手段として構成すれば、
例えばディジタル信号処理としてしきい値処理を行う事
で、輪郭像の濃淡ばらつきをも補正することが可能とな
りさらに、高精度な光学的情報処理装置を実現できる。
の濃淡出力信号を２値のディジタル信号に変換後、ディ
ジタル信号処理しそのあと、第１の空間光変調素子に表
示信号として入力する信号変換手段として構成すれば、
例えばディジタル信号処理としてしきい値処理を行う事
で、輪郭像の濃淡ばらつきをも補正することが可能とな
りさらに、高精度な光学的情報処理装置を実現できる。
なお、本実施例では第１及び第２の空間光変調素子と
して電気書き込み型の液晶ディスプレイを用いたが、こ
れに限る事はなく光り書き込み型液晶デバイス、BSO等
の光学結晶等の空間光変調素子を用いても良い。
して電気書き込み型の液晶ディスプレイを用いたが、こ
れに限る事はなく光り書き込み型液晶デバイス、BSO等
の光学結晶等の空間光変調素子を用いても良い。
次に本発明の第２の実施例について第２図を用いて説
明する、図中の番号で第１図と同じものは同一のものを
示す。30は例えば光屈折率効果材料を用いた第３の空間
光変調素子、31は縮小投影レンズである第３のレンズ、
32は第１のビームスプリッタ、33は第２のビームスプリ
ッタ、34は光路変換ミラーであり、第１の液晶ディスプ
レイ21は第１のレンズ24の前側焦点面に配置されてお
り、空間光変調素子30は第１のレンズ24の後側焦点面に
配置されている。また、第２のレンズ27の前側焦点面は
第１のレンズ24の後側焦点面と一致させて配置されてい
る。また光検出器28は第２のレンズ27の後側焦点面に配
置されている。
明する、図中の番号で第１図と同じものは同一のものを
示す。30は例えば光屈折率効果材料を用いた第３の空間
光変調素子、31は縮小投影レンズである第３のレンズ、
32は第１のビームスプリッタ、33は第２のビームスプリ
ッタ、34は光路変換ミラーであり、第１の液晶ディスプ
レイ21は第１のレンズ24の前側焦点面に配置されてお
り、空間光変調素子30は第１のレンズ24の後側焦点面に
配置されている。また、第２のレンズ27の前側焦点面は
第１のレンズ24の後側焦点面と一致させて配置されてい
る。また光検出器28は第２のレンズ27の後側焦点面に配
置されている。
以上のように構成された第２の実施例についてその動
作を第２図を用いて説明する。まず、TVカメラ20により
被測定物体が撮像されると、その画像が第１の液晶ディ
スプレイ21上に表示される、この第１の液晶ディスプレ
イ21はコリメータレンズ23により平行光化された半導体
レーザ22からのコヒーレント光により照射される。この
第１の液晶ディスプレイ21は第１のレンズ24の前側焦点
面に配置されているので、第１のレンズ24の後側焦点面
すなわち空間光変調素子30上に被測定物体のフーリエ変
換像が形成される。この時空間光変調素子30には、光学
的フィルタとしてラプラシアン等の空間微分フィルタ
が、ROM26に書き込まれたデータが入力信号となり第２
の液晶ディスプレイ25の各絵素毎の透過率を空間的に変
調することで、フーリエ変換計算機ホログラムの形で表
示される。このフーリエ変換計算機ホログラムがコリメ
ータレンズ23の後方に配置された第１のビームスプリッ
タ32により２分割された平行光により照射され、第３の
レンズ31により縮小投影されて反射率の空間的分布の形
で書き込まれている。従って、第１の液晶ディスプレイ
21上に表示された被測定物体の入力像を第１のレンズ24
により光学的に変換したフーリエ変換像と、ラプラシア
ン等の空間微分フィルタが空間光変調素子30上で重畳さ
れた形で反射する。また、この空間光変調素子30は第２
のレンズ27の前側焦点面に配置されているので、被測定
物体と空間微分フィルタの２つのフーリエ変換像の光学
的積が第２のレンズ27によりフーリエ逆変換される。
作を第２図を用いて説明する。まず、TVカメラ20により
被測定物体が撮像されると、その画像が第１の液晶ディ
スプレイ21上に表示される、この第１の液晶ディスプレ
イ21はコリメータレンズ23により平行光化された半導体
レーザ22からのコヒーレント光により照射される。この
第１の液晶ディスプレイ21は第１のレンズ24の前側焦点
面に配置されているので、第１のレンズ24の後側焦点面
すなわち空間光変調素子30上に被測定物体のフーリエ変
換像が形成される。この時空間光変調素子30には、光学
的フィルタとしてラプラシアン等の空間微分フィルタ
が、ROM26に書き込まれたデータが入力信号となり第２
の液晶ディスプレイ25の各絵素毎の透過率を空間的に変
調することで、フーリエ変換計算機ホログラムの形で表
示される。このフーリエ変換計算機ホログラムがコリメ
ータレンズ23の後方に配置された第１のビームスプリッ
タ32により２分割された平行光により照射され、第３の
レンズ31により縮小投影されて反射率の空間的分布の形
で書き込まれている。従って、第１の液晶ディスプレイ
21上に表示された被測定物体の入力像を第１のレンズ24
により光学的に変換したフーリエ変換像と、ラプラシア
ン等の空間微分フィルタが空間光変調素子30上で重畳さ
れた形で反射する。また、この空間光変調素子30は第２
のレンズ27の前側焦点面に配置されているので、被測定
物体と空間微分フィルタの２つのフーリエ変換像の光学
的積が第２のレンズ27によりフーリエ逆変換される。
その結果、入力画像の空間微分像すなわち入力画像の
輪郭が、光電変換手段28により検出されるこれを信号変
換手段29により第１の液晶ディスプレイ21に表示し、空
間光変調素子30に予め標準パターンの輪郭像に対して計
算されたフーリエ変換像が、ROM26に書き込まれたデー
タが入力信号となり第２の液晶ディスプレイ25の各絵素
毎の透過率を空間的に変調することで、フーリエ変換計
算機ホログラムの形で表示する。もし、被測定物体の輪
郭像と第２の液晶ディスプレイ25上の標準パターンの輪
郭像のフーリエ変換像が第３のレンズ31により縮小され
て空間光変調素子30に書き込まれたものと一致した時
は、第２のレンズ27の後側焦点面に輝点が発生し、光電
変換手段28で検出される。このようにして、第２の液晶
ディスプレイ25上に表示されたフーリエ変換計算機ホロ
グラムを第３のレンズ31により縮小投影して空間光変調
素子30に書き込んだ反射率の空間的分布が、マッチトフ
ィルタとして作用する光学的相関処理を行う光学的画像
処理装置が実現できる。
輪郭が、光電変換手段28により検出されるこれを信号変
換手段29により第１の液晶ディスプレイ21に表示し、空
間光変調素子30に予め標準パターンの輪郭像に対して計
算されたフーリエ変換像が、ROM26に書き込まれたデー
タが入力信号となり第２の液晶ディスプレイ25の各絵素
毎の透過率を空間的に変調することで、フーリエ変換計
算機ホログラムの形で表示する。もし、被測定物体の輪
郭像と第２の液晶ディスプレイ25上の標準パターンの輪
郭像のフーリエ変換像が第３のレンズ31により縮小され
て空間光変調素子30に書き込まれたものと一致した時
は、第２のレンズ27の後側焦点面に輝点が発生し、光電
変換手段28で検出される。このようにして、第２の液晶
ディスプレイ25上に表示されたフーリエ変換計算機ホロ
グラムを第３のレンズ31により縮小投影して空間光変調
素子30に書き込んだ反射率の空間的分布が、マッチトフ
ィルタとして作用する光学的相関処理を行う光学的画像
処理装置が実現できる。
この本発明の第２の実施例によれば第１の実施例と同
様に、リアルタイム性およびフレキシビリティを有する
光学的画像処理装置を提供でき、さらに本発明の第１の
実施例と同様に、はじめに入力画像の最良の特徴量であ
る輪郭像を抽出することで、照明等の環境あるいは対象
物の反射率分布等に影響されず高精度な識別が可能な光
学的情報処理装置を提供できるだけでは無く、第２の液
晶ディスプレイ上のフーリエ変換像を第３のレンズ31に
より縮小投影して空間光変調素子30に書き込むことで、
液晶ディスプレイの絵素の空間的密度を実質的に高める
ことができる。従って、第１の実施例に於ける第２の液
晶ディスプレイで表示できるマッチトフィルタと比較し
て、より高い空間周波数まで含んだマッチトフィルタを
空間光変調素子30上で実現できる。すなわち本発明の第
１の実施例よりも、より微細な構造を含んだ被測定物体
に対しても識別が可能な光学的情報処理装置を実現でき
る。
様に、リアルタイム性およびフレキシビリティを有する
光学的画像処理装置を提供でき、さらに本発明の第１の
実施例と同様に、はじめに入力画像の最良の特徴量であ
る輪郭像を抽出することで、照明等の環境あるいは対象
物の反射率分布等に影響されず高精度な識別が可能な光
学的情報処理装置を提供できるだけでは無く、第２の液
晶ディスプレイ上のフーリエ変換像を第３のレンズ31に
より縮小投影して空間光変調素子30に書き込むことで、
液晶ディスプレイの絵素の空間的密度を実質的に高める
ことができる。従って、第１の実施例に於ける第２の液
晶ディスプレイで表示できるマッチトフィルタと比較し
て、より高い空間周波数まで含んだマッチトフィルタを
空間光変調素子30上で実現できる。すなわち本発明の第
１の実施例よりも、より微細な構造を含んだ被測定物体
に対しても識別が可能な光学的情報処理装置を実現でき
る。
また、前記本発明の第１及び第２の実施例において
は、光電変換手段28の出力信号を信号変換手段29により
第１の空間光変調素子に表示して、異種の並列光演算を
実行する実施例を示したが、はじめに予め計算しておい
たいくつかの光学的フィルタに対するパターンマッチン
グの実行結果を、光電変換手段28により検出し、例えば
ニューロコンピュータ等を介して、学習することにより
ROM26のデータ内容を対象物、照明等の環境に対して最
適化して第２の空間光変調素子に表示することで、高精
度な光学的情報処理装置を提供することが出来る。
は、光電変換手段28の出力信号を信号変換手段29により
第１の空間光変調素子に表示して、異種の並列光演算を
実行する実施例を示したが、はじめに予め計算しておい
たいくつかの光学的フィルタに対するパターンマッチン
グの実行結果を、光電変換手段28により検出し、例えば
ニューロコンピュータ等を介して、学習することにより
ROM26のデータ内容を対象物、照明等の環境に対して最
適化して第２の空間光変調素子に表示することで、高精
度な光学的情報処理装置を提供することが出来る。
発明の効果 以上のように、本発明においては、多数の入力パター
ンに対して多様な並列光演算処理をリアルタイムで実行
しかつ、その演算結果または、この光学的演算結果をデ
ィジタル信号処理した結果を第１あるいは、第２の空間
光変調素子に表示することで、異種の並列光演算処理を
直列に実行可能となる。また、その入力画像に対して最
適な光学的フィルタを用いた光学的情報処理装置を提供
できる。
ンに対して多様な並列光演算処理をリアルタイムで実行
しかつ、その演算結果または、この光学的演算結果をデ
ィジタル信号処理した結果を第１あるいは、第２の空間
光変調素子に表示することで、異種の並列光演算処理を
直列に実行可能となる。また、その入力画像に対して最
適な光学的フィルタを用いた光学的情報処理装置を提供
できる。
第１図は本発明の第１の実施例の光学的画像処理装置の
平面図、第２図は本発明の第２の実施例の光学的画像処
理装置の平面図、第３図は従来例の光学的相関処理装置
として用いられる光学的画像処理装置の構成図、第４図
は同装置の光学的フィルタの作成光学系の構成図であ
る。 20……TVカメラ、21……第１の液晶ディスプレイ、22…
…半導体レーザ、23……コリメータレンズ、24……第１
のレンズ、25……第２の液晶ディスプレイ、26……リー
ドオンリーメモリ（ROM）、27……第２のレンズ、28…
…光電変換手段、29……信号変換手段、30……空間光変
調素子、31……第３のレンズ、32……第１のビームスプ
リッタ、33……第２のビームスプリッタ、34……光路変
換ミラー。
平面図、第２図は本発明の第２の実施例の光学的画像処
理装置の平面図、第３図は従来例の光学的相関処理装置
として用いられる光学的画像処理装置の構成図、第４図
は同装置の光学的フィルタの作成光学系の構成図であ
る。 20……TVカメラ、21……第１の液晶ディスプレイ、22…
…半導体レーザ、23……コリメータレンズ、24……第１
のレンズ、25……第２の液晶ディスプレイ、26……リー
ドオンリーメモリ（ROM）、27……第２のレンズ、28…
…光電変換手段、29……信号変換手段、30……空間光変
調素子、31……第３のレンズ、32……第１のビームスプ
リッタ、33……第２のビームスプリッタ、34……光路変
換ミラー。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−127223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−89714（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−132412（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】電気的に書き換え可能な第１の空間光変調
素子と、この第１の空間光変調素子を照射する光源と、
この第１の空間光変調素子の置かれた面をその前側の焦
点面とする第１のレンズと、この第１のレンズの後側の
焦点面に配置した電気的に書き換え可能な第２の空間光
変調素子と、前記第１のレンズの後側の焦点面をその前
側焦点面とする第２のレンズと、この第２のレンズの後
側焦点面に光電変換装置を配置すると共に、この光電変
換装置の出力信号を第１の空間光変調素子への表示に適
した変換を行い、この変換信号を入力する信号変換手段
とを備えたことを特徴とする光学的情報処理装置。 - 【請求項２】電気的に書き換え可能な第１の空間光変調
素子と、この第１の空間光変調素子を照射する光源と、
この第１の空間光変調素子の置かれた面をその前側の焦
点面とする第１のレンズと、この第１のレンズの後側の
焦点面に配置した第３の空間光変調素子と、前記第１の
レンズの後側の焦点面をその前側焦点面とする第２のレ
ンズと、電気的に書き換え可能な第２の空間光変調素子
の表示画像を前記第３の空間光変調素子に縮小投影する
第３のレンズと、前記第２のレンズの後側焦点面に光電
変換装置を配置すると共に、この光電変換装置の出力信
号を第１の空間光変調素子への表示に適した変換を行
い、この変換信号を入力する信号変換手段とを備えたこ
とを特徴とする光学的情報処理装置。 - 【請求項３】請求項１及び２において、信号変換手段を
光電変換手段からの濃淡出力信号を２値のディジタル信
号に変換後、ディジタル信号処理し、第１の空間光変調
素子に表示信号として入力する信号変換手段として構成
したことを特徴とする光学的情報処理装置。 - 【請求項４】請求項１、２又は３において第１及び第２
の空間光変調素子を液晶ディスプレイで構成したことを
特徴とする光学的情報処理装置。 - 【請求項５】請求項１又は２において第１及び第２の空
間光変調素子の各絵素毎の透過率を空間的に変調して計
算機ホログラムを表示することを特徴とする光学的情報
処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017945A JP2615964B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 光学的情報処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017945A JP2615964B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 光学的情報処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02198414A JPH02198414A (ja) | 1990-08-06 |
| JP2615964B2 true JP2615964B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=11957915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1017945A Expired - Fee Related JP2615964B2 (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 光学的情報処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2615964B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013519885A (ja) * | 2010-02-12 | 2013-05-30 | アドバンスト フュージョン システムズ エルエルシー | 物質を検出するための方法及びシステム |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5689714A (en) * | 1979-12-24 | 1981-07-21 | Dainippon Printing Co Ltd | Light information processing method and its device |
| JPS63127223A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-05-31 | Canon Inc | 画像処理装置 |
| JPH02132412A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光学的画像処理装置 |
-
1989
- 1989-01-27 JP JP1017945A patent/JP2615964B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013519885A (ja) * | 2010-02-12 | 2013-05-30 | アドバンスト フュージョン システムズ エルエルシー | 物質を検出するための方法及びシステム |
| JP2015111138A (ja) * | 2010-02-12 | 2015-06-18 | アドバンスト フュージョン システムズ エルエルシー | 物質を検出するための方法及びシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02198414A (ja) | 1990-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |