JP2721510B2 - Identification method and apparatus using matched filter - Google Patents

Identification method and apparatus using matched filter

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JP2721510B2
JP2721510B2 JP63132353A JP13235388A JP2721510B2 JP 2721510 B2 JP2721510 B2 JP 2721510B2 JP 63132353 A JP63132353 A JP 63132353A JP 13235388 A JP13235388 A JP 13235388A JP 2721510 B2 JP2721510 B2 JP 2721510B2
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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、物体の形状、物体表面に記載された文字、
図形、傷の存否及びその存在位置を光学的に検出するマ
ッチド・フィルタを用いた識別方法及び装置に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to the shape of an object, characters written on the surface of the object,
The present invention relates to an identification method and apparatus using a matched filter for optically detecting the presence or absence of a figure or a flaw and the position of the figure.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

電子回路基板の検査、文字認識、一般物体形状の識別
等のために、複数の物体形状と位置及びその数を、生産
現場で実時間で識別するための技術を開発することが望
まれている。
For inspection of electronic circuit boards, character recognition, identification of general object shapes, and the like, it is desired to develop a technology for identifying a plurality of object shapes and positions and the number thereof in real time at a production site. .

本発明者、出願人は、かかる要請に対応すべく多形状
物体の形状、数及び位置を同時に測定可能な光学的マッ
チド・フィルター法を特願昭62-204579号として既に出
願している。
The present inventor and applicant have already filed an application for an optical matched filter method capable of simultaneously measuring the shape, number, and position of a multi-shaped object as Japanese Patent Application No. 62-204579.

このマッチド・フィルタ作成光学系および形状識別光
学系を第5図により概略説明する。
The matched filter producing optical system and the shape discriminating optical system will be schematically described with reference to FIG.

第5図は光学的マッチド・フィルタ法を実施するため
の光学系の概略を示す説明図で、1は光源、2はビーム
スプリッタ、3,4はミラー、5はビームエキスパンダ、
6は参照光、7は物体照明光、8は物体面、9はビーム
合成器、10はマッチドフィルタ、11は出力面、12はCCD
カメラ、13はフレームメモリ、14はマイクロコンピュー
タ、L1はフーリエ変換レンズ、L2は逆フーリエ変換レン
ズ、P1はレンズL1の前焦点面、P2はレンズL1の後焦点
面、P3はレンズL2の後焦点面である。
FIG. 5 is an explanatory view schematically showing an optical system for implementing the optical matched filter method, wherein 1 is a light source, 2 is a beam splitter, 3 and 4 are mirrors, 5 is a beam expander,
6 is a reference light, 7 is an object illumination light, 8 is an object surface, 9 is a beam combiner, 10 is a matched filter, 11 is an output surface, and 12 is a CCD.
Camera, 13 frame memory, 14 is a microcomputer, L 1 is a Fourier transform lens, L 2 is the inverse Fourier transform lens, the front focal plane of the P 1 is the lens L 1, P 2 is the focal plane of the lens L 1, P 3 is a focal plane of the lens L 2.

先ず、マッチド・フィルタを作製するために、広い平
行光束7中に被測定形状物体を互いに遠く離して物体面
8に配置し、フーリエ変換レンズL1の前焦点面P1に置
く。各形状物体から生じた回折光は、レンズL1の後焦点
面P2上に光軸を中心としてそれぞれの回折パターンを形
成する。物体の位置による位相偏移情報と形状が含まれ
ているこれらの回折パターンを、同時に1つの参照光6
と干渉させれば、各物体の形状及び位置の情報が一度の
露光で同時に1枚のホログラムに凍結される。このホロ
グラムはフーリエ変換レンズL1の後焦点面P2上で作製さ
れる。
First, in order to produce a matched filter, in a wide parallel beam 7 far away from each other to be measured shaped object located on the object plane 8 is placed on the front focal plane P 1 of the Fourier transform lens L 1. Diffracted light generated from each shape object forms a respective diffraction pattern around the optical axis on the focal plane P 2 of the lens L 1. These diffraction patterns including the phase shift information and the shape according to the position of the object are simultaneously converted into one reference light 6.
In this case, information on the shape and position of each object is frozen simultaneously into one hologram by one exposure. The hologram is produced on the focal plane P 2 of the Fourier transform lens L 1.

このようにして作成されたマッチド・フィルタ10を用
いて物体の形状とその位置を識別するためには、マッチ
ド・フィルタ10をレンズL1の後焦点面P2に設置する。そ
して参照光6は遮光し、他方、レンズL1の前焦点面P1
物体光7の一部の狭い平行光束をあて、測定視界を形成
する。測定視界中に被測定物体群を入れると、マッチド
・フィルタ10によってそれぞれの物体の形状とその位置
が逆フーリエ変換レンズL2の後焦点面P3上で識別され
る。これら被測定物体に対して、フィルタ作製時にそれ
ぞれの形状の物体が設置されていた位置を中心とし、そ
の周りの被測定物体の現位置が対応する位置に参照光の
光点として現れる。以上のことをP1,P2,P3の面の位置と
座標の関係を説明する第6図を用いて数値的に表すと次
のようになる。フーリエ変換レンズL1の前焦点面P1のx
−y直交座標系において、基準位置での像関数がgi(x,
y),i=1〜nである形状の異なるn個の物体を、基準
位置からx,y方向へ任意にそれぞれxai,yaiだけ離して配
置する。全物体による像U0は、各物体像の和になるか
ら、次のように表される。
To identify this way the object shape using a matched filter 10 that are created and their position is established a matched filter 10 to the focal plane P 2 of the lens L 1. And the reference beam 6 is shielded and the other, give part of the narrow parallel beam of the object beam 7 on the front focal plane P 1 of the lens L 1, to form a measurement field of view. Taking a measurement object group in the measurement field of view is identified on the focal plane P 3 after the shape and the position of each object is the inverse Fourier transform lens L 2 by the matched filter 10. With respect to these measured objects, the current position of the measured object around the position where the object of each shape was set when the filter was manufactured appears as a light spot of the reference light at a corresponding position. The above is expressed numerically as follows using FIG. 6 for explaining the relationship between the positions and coordinates of the planes P 1 , P 2 and P 3 . X of the front focal plane P 1 of the Fourier transform lens L 1
In the y coordinate system, the image function at the reference position is g i (x,
y), the n different objects shapes are i = 1 to n, arranged from the reference position x, respectively optionally in the y-direction x ai, apart only y ai. Image U 0 by all objects, since the sum of each object image, is expressed as follows.

この物体像から焦点距離がf1のレンズL1の後焦点面P2
(xi‐yi座標)には次に示されるフーリエ変換像U0f
つくられる。
The back focal plane P 2 of the lens L 1 having the focal length f 1 from this object image
At (x i -y i coordinate), a Fourier transform image U 0f shown below is created.

ただし、ここでλは入射光の波長であり、gi(x,y)
のフーリエ変換を Gi(xi/λf1,yi/λf1) とした。
Here, λ is the wavelength of the incident light, and g i (x, y)
Is defined as G i (x i / λf 1 , y i / λf 1 ).

U0fを物体光とし、この物体光を光軸から(xi,yi)方
向にそれぞれθ,θだけ傾いて進行する平面波R
(xi,yi)、すなわち、 を参照光としてU0fと干渉させると次のような透過度分
布を持つホログラムを得る。ただし、物体光と参照光の
平均光強度は除去してある。
U 0f is an object light, and a plane wave R traveling with the object light inclined by θ x and θ y in the (x i , y i ) direction from the optical axis, respectively.
(X i , y i ), that is, Is used as a reference beam to interfere with U 0f to obtain a hologram having the following transmittance distribution. However, the average light intensity of the object light and the reference light has been removed.

式(4)に示されるような物体の形状と位置の情報を
含む搬送周波数を持つホログラムをレンズL1の後焦点面
上P2に置き、マッチド・フィルタとする。
Place the hologram with a carrier frequency containing information shape and position of the object as shown in equation (4) to the focal plane P 2 of the lens L 1, a matched filter.

次に、レンズL1の前焦点面上の狭い測定視界中に像函
数Σg(x,y)で表わされる物体群をx,y軸方向に基準点
からそれぞれxbl,yblだけ離して入れると、新たな被測
定物体はレンズL1によってフーリエ変換され、物体光像
函数として次のように与えられる。
Next, put away the lens L 1 of the front focal plane narrow measurement image during visual function on the Σg (x, y) a group of objects represented by x, x respectively from the reference point in the y-axis direction bl, only y bl If a new object to be measured is Fourier transformed by the lens L 1, given as an object light image function as follows.

この光U0bは式(4)で表される透過度分布を持つフ
ィルタによって回折される。そのうちの+1次回折光U
d1は式(4)と式(5)から次のように表される。
This light U 0b is diffracted by a filter having a transmittance distribution represented by Expression (4). + 1st order diffracted light U
d1 is expressed as follows from equations (4) and (5).

さらに、この光は焦点距離がf2であるイメージレンズ
L2の後焦点面P3(x0‐y0座標)上で次のように表され
る。
Further, the image lens the light focal length is f 2
It is expressed on the back focal plane P 3 (x 0 -y 0 coordinate) of L 2 as follows.

この光強度分布をさらに相関函数の形で表わすと次の
ようになる。
This light intensity distribution is further expressed in the form of a correlation function as follows.

式(8)はgi(x,y)とgl(x,y)の相関函数である。
もし、函数が一致するとき、すなわちgl(x,y)がg
i(x,y)と等しい場合には(8)式の値は最大値をと
る。従って、(8)式中のi=l=kの像はx0が次の位
置(x0k,y0k)で最大値 をとる。
Equation (8) is a correlation function between g i (x, y) and g l (x, y).
If the functions match, ie g l (x, y) is g
When it is equal to i (x, y), the value of the expression (8) takes the maximum value. Therefore, the maximum value in the image is x 0 is the next position of the i = l = k in equation (8) (x 0k, y 0k) Take.

また、i≠lとなる像のとる式(8)の相関函数の値
はi=lの場合に比べて小さい。従って、ある形状の物
体はフィルタに記録された同じ形状の物体の位置と式
(9)の関係で示される位置に物体識別信号の光点とし
て形状及び位置が測定される。
Further, the value of the correlation function of the equation (8) taken by the image where i ≠ l is smaller than that in the case of i = 1. Therefore, the shape and the position of an object having a certain shape are measured as the light spot of the object identification signal at the position indicated by the relationship of the equation (9) with the position of the object having the same shape recorded in the filter.

被測定物体の出力位置をさらに明確に把握するため
に、P3面上のフィルタ作製物体の位置を基準とした座標
軸上に被識別物体の認識信号光点の座標を求める。
To more clearly understand the output position of the object to be measured, obtaining the recognition signal point coordinates of the identified object on the coordinate axes relative to the position of the filter produced object on P 3 sides.

フィルタ作製物体gi(x,y)を例えば□:i=1,g1(x,
y),○:i=2,g2(x,y),△:i=3,g3(x,y)とし、入
力P1面でそれぞれの物体をg1(x-xa1,y-ya1),g2(x-xa2,y
-ya2),g3(x-xa3,y-ya3)として配置してフィルタを作製
する。そして、被識別物体g,l=1,2,3をそれぞれ入力面
P1の位置g1(x-xb1,y-yb1),g2(x-xb2,y-yb2),g3(x-xb3,y
-yb3)に配置する。そして、レンズL2の後焦点面P3で出
力の観察を1次回折光で行えば、この1次回折光の光軸
は(−f2 sinθ,−f2 sinθ)にあるため、giとgl
の相関による出力はこの光軸を中心とする座標で の周辺で観測される。
Filter manufactured object g i (x, y), for example, □: i = 1, g 1 (x,
y), ○: i = 2 , g 2 (x, y), △: i = 3, g 3 (x, y) and to the respective object in the input P 1 side g 1 (xx a1, yy a1 ) , g 2 (xx a2 , y
-y a2 ), g 3 (xx a3 , yy a3 ) to create a filter. Then, the object to be identified g, l = 1, 2, 3 is input to the input surface, respectively.
Position g 1 of P 1 (xx b1, yy b1 ), g 2 (xx b2, yy b2), g 3 (xx b3, y
-y b3 ). Since be performed at the focal plane P 3 of the lens L 2 output observations 1-order diffracted light, the optical axis of the first order diffracted light in the (-f 2 sinθ x, -f 2 sinθ y), g i And g l
The output from the correlation of Observed around.

とすれば、 □,○,△の出力フィールドは第7図に示すようにな
る。
Then, the output fields of □, ○, and △ are as shown in FIG.

さらに、被識別物体gによる相関信号はP3面上で次の
座標点に現れる。
Furthermore, the correlation signal by the identified object g is presented in the next coordinate point on P 3 sides.

□:(+xb1+yb1) ○:(+xb2+yb2) △:(+xb3+yb3) すなわち、各識別信号光点は、 点 を中心として に生じ、gl(x,y)の位置(xbl,ybl)とは上下、左右が
逆向きになって(点対称の位置)に出力している。従っ
て、被測定物体として同じものが同一物体面P1に複数存
在する場合には、その物体が対応するP3面上の出力フィ
ールドに、その数に対応する数の光点が、被測定物体面
のP1面での位置に対応して現れることになる。
□: ( 1 + xb1 , 1 + yb1 ) ○: ( 2 + xb2 , 2 + yb2 ) Δ: ( 3 + xb3 , 3 + yb3 ) That is, each identification signal light point is a point. Around At the position (x bl , y bl ) of g l (x, y), and the output is reversed (point-symmetrical position). Therefore, if the same thing is more present in the same object plane P 1 as the object to be measured, the output field on P 3 surfaces the object corresponds, the number of light spots corresponding to the number of objects to be measured It will appear in correspondence with the position in the P 1 side of the face.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上記マッチド・フィルター法において
は、入力像とマッチド・フィルターの全光学系との相対
位置が規定され、また入力像として、通常透明フィルム
に透明度の異なる濃淡像を表示した乾板を用いており、
そのため全光学系を暗室に設置させる必要があることか
ら、工場の生産現場に導入して製品の生産工程に利用す
ることは困難であった。
However, in the matched filter method, the relative position between the input image and the entire optical system of the matched filter is defined, and as the input image, a dry plate that displays a grayscale image with different transparency on a transparent film is usually used. ,
Therefore, since it is necessary to install all optical systems in a dark room, it has been difficult to introduce the optical system into a factory production site and use it in a product production process.

本発明は上記問題点を解決するためのもので、識別対
象が存在する現場には撮影カメラと照明光源のみを配置
し、撮影した像をケーブル等で適当な位置へ伝送して表
示装置に表示し、その表示画像をマッチド・フィルター
の入力画像とすることにより、工場の生産現場等におけ
る物体形状、数及び位置を同時に測定することが可能な
マッチド・フィルタを用いた識別方法及び装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and only a photographing camera and an illumination light source are arranged at a site where an identification target exists, and a photographed image is transmitted to an appropriate position by a cable or the like and displayed on a display device. By providing a display image as an input image of a matched filter, an identification method and apparatus using a matched filter capable of simultaneously measuring the shape, number and position of an object at a production site of a factory are provided. The purpose is to:

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、複数の識別対象を1つの光束中に互いに離
した位置に配置し、それぞれの識別対象のフーリエ変換
像の間に位置による位相差を発生させながら、各識別対
象のフーリエ変換像を同時に形成し、これと1つの参照
光を干渉させて作成したホログラムをマッチド・フィル
ターとして使用する識別方法であって、識別対象の撮影
画像を透明度の差異として表示画面上に表示し、表示画
像をマッチド・フィルター入力画像として識別対象の識
別を行うマッチド・フィルタを用いた識別方法、及び複
数の識別対象を1つの光束中に互いに離した位置に配置
し、それぞれの識別対象のフーリエ変換像の間に位置に
よる位相差を発生させながら、各識別対象のフーリエ変
換像を同時に形成し、これと1つの参照光を干渉させて
作成したホログラムをマッチド・フィルターとして使用
する識別装置であって、識別対象を撮影する撮影装置、
撮影画像を表示する表示装置、表示装置に表示された表
示画像をマッチド・フィルターの入力画像としたときの
出力光学像の逆フーリエ変換像を電気信号に変換する変
換手段、変換手段からの画像信号を処理する信号処理装
置を備えたマッチド・フィルタを用いた識別装置を特徴
とする。
The present invention arranges a plurality of discrimination targets at positions separated from each other in one light flux, and generates a Fourier transform image of each discrimination target while generating a phase difference between the Fourier transform images of each discrimination target. An identification method in which a hologram created simultaneously with one reference beam and used as a matched filter is used as a matched filter. A captured image of an identification target is displayed on a display screen as a difference in transparency, and the display image is displayed. An identification method using a matched filter for identifying an identification target as a matched filter input image, and a method in which a plurality of identification targets are arranged at positions separated from each other in one light beam, and between the Fourier transform images of the respective identification targets. A hologram created by simultaneously forming a Fourier transform image of each identification object while generating a phase difference depending on the position, and causing this to interfere with one reference beam. A discrimination apparatus for use as a matched filter, image capturing apparatus for capturing the identification target,
A display device for displaying a captured image, a conversion unit for converting an inverse Fourier transform image of an output optical image when a display image displayed on the display device is used as an input image of a matched filter into an electric signal, and an image signal from the conversion unit Is characterized by an identification device using a matched filter provided with a signal processing device for processing.

〔作用〕[Action]

本発明は、複数の識別対象を1つの光束中に互いに離
した位置に配置し、それぞれの識別対象のフーリエ変換
像の間に位置による位相差を発生させながら、各識別対
象のフーリエ変換像を同時に形成し、これと1つの参照
光を干渉させて作成したホログラムをマッチド・フィル
ターとして使用し、識別対象の撮影画像を透明度の差異
として表示画面上に表示し、表示画像をマッチド・フィ
ルターの入力画像とすることにより、生産現場のような
ところにある識別対象でも、これをTVカメラ等で撮影し
て画像信号として伝送し、その表示画像をマッチド・フ
ィルター法の入力画像とすることができ、リアルタイム
で迅速識別処理することが可能となる。
The present invention arranges a plurality of discrimination targets at positions separated from each other in one light flux, and generates a Fourier transform image of each discrimination target while generating a phase difference between the Fourier transform images of each discrimination target. A hologram created at the same time and made to interfere with one reference beam is used as a matched filter, and the captured image to be identified is displayed on the display screen as a difference in transparency, and the displayed image is input to the matched filter. By using an image, even an identification target at a place such as a production site can be photographed with a TV camera or the like and transmitted as an image signal, and the display image can be used as an input image of the matched filter method. Rapid identification processing can be performed in real time.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例を示す図で、図中、21は被
識別物体、22はフィルター、23は像拡大・縮小光学系、
24は自動焦点光学系、25は像回転機構、26はTVカメラ、
27は液晶駆動制御装置、28は液晶表示装置、29はレーザ
ー光源、30はコリメータ光学系、31は拡大・縮小光学
系、32は像入力面、33はフーリエ変換レンズ、34は多重
マッチド・フィルター、35は逆フーリエ変換レンズ、36
は出力面、37はCCDカメラ、38はフレームメモリ、39はC
PU、40はインターフェース(I.F)、41、42は光学系コ
ントローラ、43は制御装置、44は画像処理装置である。
FIG. 1 is a view showing one embodiment of the present invention, in which 21 is an object to be identified, 22 is a filter, 23 is an image enlargement / reduction optical system,
24 is an autofocus optical system, 25 is an image rotation mechanism, 26 is a TV camera,
27 is a liquid crystal drive control device, 28 is a liquid crystal display device, 29 is a laser light source, 30 is a collimator optical system, 31 is an enlargement / reduction optical system, 32 is an image input surface, 33 is a Fourier transform lens, 34 is a multi-matched filter , 35 is an inverse Fourier transform lens, 36
Is the output surface, 37 is the CCD camera, 38 is the frame memory, 39 is C
PU, 40 is an interface (IF), 41 and 42 are optical system controllers, 43 is a control device, and 44 is an image processing device.

図において、反射型または透過型照明装置によって照
射された被識別物体21の画像は、原稿フィルタ、偏光フ
ィルタ、色フィルタ或いは空間フィルタ等の物体形状の
特徴抽出光学系を構成するフィルタ22により物体形状の
特徴が抽出される。これらの画像は、像拡大・縮小光学
系23によって画像を識別するのに適した大きさに調整さ
れ、更に自動焦点光学系24を経て、必要な場合には像回
転機構により所定角度回転させてTVカメラ26によって物
体像が撮影される。物体サイズや傾きに無関係に形状だ
けを識別する場合には、物体像拡大・縮小光学系23、及
び像回転機構25によって像の大きさ、傾きをアナログ的
に瞬時に変化させ、マッチド・フィルター24の原画像に
適合する物体像を探すようにする。こうしてTVカメラ26
によって撮影された画像は、必要に応じてフレームメモ
リを備えた画像処理装置44に蓄えられ、画像処理されて
画像の特徴抽出を行う。画像処理の必要がない場合は直
接液晶駆動制御装置27によってアナログ信号を液晶表示
装置28に表示する。こうして画像に対応した光透過度分
布が形成される。
In the figure, an image of an object to be identified 21 illuminated by a reflection type or transmission type illumination device is subjected to object shape by a filter 22 constituting an object shape feature extraction optical system such as a document filter, a polarizing filter, a color filter or a spatial filter. Are extracted. These images are adjusted to a size suitable for discriminating the images by the image enlargement / reduction optical system 23, and further, are rotated by a predetermined angle by the image rotation mechanism, if necessary, through the automatic focusing optical system 24. An object image is captured by the TV camera 26. When only the shape is identified irrespective of the object size and inclination, the size and inclination of the image are instantaneously changed in an analog manner by the object image enlargement / reduction optical system 23 and the image rotation mechanism 25, and the matched filter 24 is used. An object image that matches the original image of is searched for. Thus TV camera 26
The image captured by the camera is stored in an image processing device 44 having a frame memory as needed, and subjected to image processing to extract features of the image. When the image processing is not necessary, the analog signal is directly displayed on the liquid crystal display device 28 by the liquid crystal drive control device 27. Thus, a light transmittance distribution corresponding to the image is formed.

液晶表示装置28上の光透過度分布は、He-Ne等のレー
ザ光源29から出射され、コリメータ光学系30によって平
行光とされたコヒーレント光によってインコヒーレント
/コヒーレント光変換され、さらに再び像特徴抽出用光
学系を含んだ拡大・縮小光学系31によってマッチド・フ
ィルター34の大きさに適したものにされる。液晶表示装
置28上の画像は光学系31のレンズの焦点位置BB面上32に
コヒーレント光画像を形成する。レンズ33の焦点面上に
ある32のコヒーレント光像からの回折パターンはレンズ
33の後焦点面上に設置された多重マッチド・フィルター
34によって形状が判別され、フィルター34上の原画像と
一致する被識別物体像があるときは逆フーリエ変換レン
ズ35の後焦点面上の識別信号光出力面36上でそれぞれの
原画像の設定座標上での物体位置に相関光光点として識
別信号光が現れる。
The light transmittance distribution on the liquid crystal display device 28 is incoherent / coherent light-converted by the coherent light collimated by the collimator optical system 30 and emitted from a laser light source 29 such as He-Ne, and image feature extraction is performed again. The size of the matched filter 34 is adjusted by the enlargement / reduction optical system 31 including the use optical system. The image on the liquid crystal display device 28 forms a coherent light image on the focal position BB plane 32 of the lens of the optical system 31. The diffraction pattern from the 32 coherent light images on the focal plane of lens 33
Multiple matched filters on the back focal plane of 33
The shape is determined by 34, and when there is an object image to be identified that matches the original image on the filter 34, on the identification signal light output surface 36 on the back focal plane of the inverse Fourier transform lens 35, on the set coordinates of each original image The identification signal light appears as a correlation light spot at the object position.

識別信号光出力面36上での光点の強さとその位置はCC
Dカメラ37によって撮られ、その画像信号はCPU39によっ
てコントロールされたフレームメモリに記憶されて解析
され、製品毎のチェック等が行われる。この場合、CCD
カメラの代わりにラインセンサ等他の検出手段を用いる
ようにしてもよい。
The intensity of the light spot on the identification signal light output surface 36 and its position are CC
The image signal taken by the D camera 37 is stored in a frame memory controlled by the CPU 39 and analyzed, and a check is performed for each product. In this case, the CCD
Other detecting means such as a line sensor may be used instead of the camera.

なお、拡大縮小等光学系31、画像撮影装置光学系22〜
26、被識別物体21は、それぞれインターフェース40を介
してCPU39に接続されている光学系コントローラ41、4
2、制御装置43によって制御される。
It should be noted that the optical system 31 such as enlargement / reduction, the optical system 22
26, the object to be identified 21 is an optical system controller 41, 4 connected to the CPU 39 via the interface 40, respectively.
2, controlled by the controller 43.

こうして、TVカメラ26を生産現場に配置して被識別物
体を撮影し、この画像信号をケーブル等で伝送して表示
装置に表示し、表示装置に表示された表示画像をマッチ
ド・フィルターの入力画像とすることにより、タアルタ
イムで識別対象の検査等を行うことができる。なお、表
示装置は液晶表示装置に限らず、透過度、或いは反射率
分布として画像表示できるものであればどのような表示
装置であってもよい。
In this way, the TV camera 26 is arranged at the production site to photograph an object to be identified, this image signal is transmitted by a cable or the like and displayed on a display device, and the display image displayed on the display device is input to the matched filter by an input image. By doing so, it is possible to perform an inspection of the identification target or the like in taal time. The display device is not limited to a liquid crystal display device, and may be any display device as long as it can display images as transmittance or reflectance distribution.

第2図は本発明の他の実施例を示す図で、マッチド・
フィルターとして反射型のものを使う場合である。
FIG. 2 is a view showing another embodiment of the present invention.
In this case, a reflection type filter is used.

先ず、参照光を物体光と反射側から照射してボリュー
ムホログラムを形成してマッチド・フィルターを作成す
る。そして物体像のフーリエ変換像をマッチド・フィル
ター34上に形成し、その反射光をレンズ33に入射して逆
フーリエ変換像をハーフミラー51を介してカメラ37で撮
影する。本実施例では、ボリュームホログラムをマッチ
ド・フィルターとして感材の深さ方向も利用するように
しているので、フィルタとしての感度を向上させること
ができ、またフーリエ変換レンズと逆フーリエ変換レン
ズとを1つのレンズで兼用することができるので装置を
コンパクト化すると共に、フーリエ変換レンズと逆フー
リエ変換レンズ間のアラインメントの問題を解消するこ
とができる。
First, a matched filter is created by irradiating reference light from the object light and the reflection side to form a volume hologram. Then, a Fourier transform image of the object image is formed on the matched filter 34, the reflected light is incident on the lens 33, and the inverse Fourier transform image is photographed by the camera 37 via the half mirror 51. In this embodiment, the volume hologram is used as a matched filter also in the depth direction of the photosensitive material, so that the sensitivity as a filter can be improved, and the Fourier transform lens and the inverse Fourier transform lens can be used in one. Since a single lens can be used, the apparatus can be made compact and the problem of alignment between the Fourier transform lens and the inverse Fourier transform lens can be solved.

第3図は縮小光学系を用いて物体像を縮小する場合、
第4図は拡大光学系を用いて物体像を拡大する場合を示
す図である。
FIG. 3 shows a case where an object image is reduced using a reduction optical system.
FIG. 4 is a diagram showing a case where an object image is enlarged using an enlargement optical system.

一般に物体の大きさによって回折効率は変化し、余り
に大きすぎる物体では回折効率が悪くなり、また血液中
のリンパ球のように余り小さくなり過ぎると光が拡がり
過ぎて同様に回折効率が低下する。そこで、物体が大き
過ぎる場合は像を小さくし、小さ過ぎる場合は大きくす
ることにより回折効率を良くすることができる。
In general, the diffraction efficiency changes depending on the size of the object. If the size is too large, the diffraction efficiency is deteriorated. If the size is too small, such as lymphocytes in blood, light spreads too much and the diffraction efficiency is similarly reduced. Therefore, the diffraction efficiency can be improved by reducing the size of the image if the object is too large, and increasing the size of the image if the object is too small.

そのため、第3図においてはレンズ53、54により物体
面28の像を面32に縮小し、第4図においては、レンズ5
6、57により物体面28の像を面32に拡大している。
Therefore, in FIG. 3, the image of the object plane 28 is reduced to the plane 32 by the lenses 53 and 54, and in FIG.
6 and 57 enlarge the image of the object plane 28 to the plane 32.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、TVカメラを用いて物体
を撮影し、その画像信号をケーブルにより任意の位置に
伝送して液晶表示装置等により画像表示し、表示画像の
濃淡による透過度を利用して光学的マッチド・フィルタ
ー法により識別対象の識別を行うことができるので、撮
影部分のみ現場に設置し、識別装置本体部分は適当な場
所に設置すればよく、生産現場等における物体の識別等
を集中管理室等で行うことが可能となる。また、マッチ
ド・フィルターとして反射型のものを使用することによ
り装置構成をコンパクト化し、また3次元物体を2次元
表示画像にしてからマッチド・フィルター法を適用する
ようにしているので、像の拡大縮小を自由に行うことが
でき、回折効率を良くし、識別精度を向上させることが
可能となる。
As described above, according to the present invention, an object is photographed using a TV camera, the image signal is transmitted to an arbitrary position by a cable, and an image is displayed on a liquid crystal display device or the like. The object to be identified can be identified by the optical matched filter method using it. Therefore, it is sufficient to install only the photographing part at the site and the main part of the identification device at an appropriate place, and to identify the object at the production site etc. Etc. can be performed in a central control room or the like. In addition, the configuration of the apparatus is made compact by using a reflective filter as a matched filter, and the matched filter method is applied after converting a three-dimensional object into a two-dimensional display image. Can be performed freely, the diffraction efficiency can be improved, and the identification accuracy can be improved.

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

第1図は本発明のマッチド・フィルタを用いた画像認識
装置の構成を示す図、第2図は反射型マッチド・フィル
ターを用いた本発明の他の実施例を示す図、第3図は縮
小光学系を用いた本発明の他の実施例を示す図、第4図
は拡大光学系を用いた本発明の他の実施例を示す図、第
5図は光学的マッチド・フィルタ法を実施するための光
学系の概略を示す説明図、第6図は第5図のP1,P2,P3
の位置と座標の関係を示す説明図、第7図はP3面の各形
状物体の識別座標を説明するための説明図である。 21……被識別物体、22……フィルタ、23……像拡大・縮
小光学系、24……自動焦点光学系、25……像回転機構、
26……TVカメラ、27……液晶駆動制御装置、28……液晶
表示装置、29……レーザー光源、30……コリメータ光学
系、31……拡大・縮小光学系、32……像入力面、33……
フーリエ変換レンズ、34……多重マッチド・フィルタ
ー、35……逆フーリエ変換レンズ、36……出力面、37…
…CCDカメラ、38……フレームメモリ、39……CPU、40…
…インターフェース(I.F)、41、42……光学系コント
ローラ、43……制御装置、44……画像処理装置。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an image recognition apparatus using a matched filter of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention using a reflective matched filter, and FIG. FIG. 4 shows another embodiment of the present invention using an optical system, FIG. 4 shows another embodiment of the present invention using an enlarged optical system, and FIG. 5 implements an optical matched filter method. explanatory view showing an outline of an optical system for, FIG. 6 is an explanatory diagram, FIG. 7 is the shape object P 3 faces showing the relationship between the position and the coordinates of P 1, P 2, P 3 side of FIG. 5 FIG. 4 is an explanatory diagram for describing identification coordinates of FIG. 21 ... Identified object, 22 ... Filter, 23 ... Image enlargement / reduction optical system, 24 ... Autofocus optical system, 25 ... Image rotation mechanism,
26 …… TV camera, 27 …… Liquid crystal drive control device, 28 …… Liquid crystal display device, 29 …… Laser light source, 30 …… Collimator optical system, 31 …… Enlargement / reduction optical system, 32 …… Image input surface, 33 ……
Fourier transform lens, 34… Multiple matched filter, 35… Inverse Fourier transform lens, 36 …… Output surface, 37…
… CCD camera, 38 …… Frame memory, 39 …… CPU, 40…
... Interfaces (IF), 41, 42 ... Optical system controller, 43 ... Control device, 44 ... Image processing device.

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の識別対象を1つの光束中に互いに離
した位置に配置し、それぞれの識別対象のフーリエ変換
像の間に位置による位相差を発生させながら、各識別対
象のフーリエ変換像を同時に形成し、これと1つの参照
光を干渉させて作成したホログラムをマッチド・フィル
ターとして使用する識別方法であって、識別対象の撮影
画像を透明度の差異として表示画面上に表示し、表示画
像をマッチド・フィルターの入力画像として識別対象の
識別を行うことを特徴とするマッチド・フィルタを用い
た識別方法。
1. A Fourier transform image of each discrimination object while arranging a plurality of discrimination objects at positions separated from each other in one light beam and generating a phase difference between the Fourier transform images of each discrimination object depending on the position. And a hologram created by interfering this with one reference beam as a matched filter, wherein a captured image of the identification target is displayed on a display screen as a difference in transparency, and the display image is displayed. Using the matched filter as an input image of the matched filter.
【請求項2】複数の識別対象を1つの光束中に互いに離
した位置に配置し、それぞれの識別対象のフーリエ変換
像の間に位置による位相差を発生させながら、各識別対
象のフーリエ変換像を同時に形成し、これと1つの参照
光を干渉させて作成したホログラムをマッチド・フィル
ターとして使用する識別装置であって、識別対象を撮影
する撮影装置、撮影画像を表示する表示装置、表示装置
に表示された表示画像をマッチド・フィルターの入力画
像としたときの出力光学像の逆フーリエ変換像を電気信
号に変換する変換手段、変換手段からの画像信号を処理
する信号処理装置を備えたことを特徴とするマッチド・
フィルタを用いた識別装置。
2. A Fourier transform image of each discrimination object while arranging a plurality of discrimination objects at positions separated from each other in one light beam and generating a phase difference between the Fourier transform images of each discrimination object depending on the position. And a hologram created by causing this and one reference beam to interfere with each other as a matched filter, comprising: a photographing device for photographing a discrimination target, a display device for displaying a photographed image, and a display device. A conversion unit that converts an inverse Fourier transform image of the output optical image into an electric signal when the displayed display image is used as an input image of the matched filter; and a signal processing device that processes an image signal from the conversion unit. Matched features
Identification device using a filter.
【請求項3】識別対象と撮影装置間に特徴抽出光学系を
設けた請求項2記載のマッチド・フィルタを用いた識別
装置。
3. An identification device using a matched filter according to claim 2, wherein a feature extraction optical system is provided between the identification target and the photographing device.
【請求項4】特徴抽出光学系は、フィルタ、拡大・縮小
光学系、像回転機構を含む請求項3記載のマッチド・フ
ィルタを用いた識別装置。
4. The identification device using a matched filter according to claim 3, wherein the feature extraction optical system includes a filter, an enlargement / reduction optical system, and an image rotation mechanism.
【請求項5】特徴抽出光学系は、信号処理装置により駆
動制御される請求項3記載のマッチド・フィルタを用い
た識別装置。
5. An identification device using a matched filter according to claim 3, wherein the feature extraction optical system is driven and controlled by a signal processing device.
【請求項6】画像処理装置により撮影した画像を処理し
て特徴抽出を行うようにした請求項2記載のマッチド・
フィルタを用いた識別装置。
6. A matched image processing apparatus according to claim 2, wherein an image photographed by the image processing apparatus is processed to perform feature extraction.
Identification device using a filter.
【請求項7】表示装置は液晶表示装置である請求項2記
載のマッチド・フィルタを用いた識別装置。
7. The identification device using a matched filter according to claim 2, wherein the display device is a liquid crystal display device.
【請求項8】表示装置とマッチド・フィルター間に拡大
・縮小光学系を有する請求項2記載のマッチド・フィル
タを用いた識別装置。
8. An identification device using a matched filter according to claim 2, further comprising an enlargement / reduction optical system between the display device and the matched filter.
【請求項9】拡大・縮小光学系は、制御用コンピュータ
により駆動制御される請求項8記載のマッチド・フィル
タを用いた識別装置。
9. An identification apparatus using a matched filter according to claim 8, wherein the enlargement / reduction optical system is driven and controlled by a control computer.
【請求項10】マッチド・フィルターは反射型であり、
フーリエ変換レンズに逆フーリエ変換レンズの機能を持
たせた請求項2記載のマッチド・フィルタを用いた識別
装置。
10. The matched filter is of a reflection type,
3. An identification apparatus using a matched filter according to claim 2, wherein the Fourier transform lens has a function of an inverse Fourier transform lens.
【請求項11】識別対象を信号処理装置より駆動制御す
るようにした請求項2記載のマッチド・フィルタを用い
た識別装置。
11. An identification device using a matched filter according to claim 2, wherein the identification target is driven and controlled by a signal processing device.
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