JP2767974B2 - 単位認識ユニット及び認識判断装置 - Google Patents
単位認識ユニット及び認識判断装置Info
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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、対象物の各種特徴データに応じて該対象物
の認識判断を行える装置に関するものである。
の認識判断を行える装置に関するものである。
従来の技術 第７図はこの種の従来の認識判断装置の概要を示すも
のである。73はテンプレート比較器で、71はテンプレー
ト比較器73の信号入力端子、72は、テンプレート比較器
73の信号出力端子、74〜77は予め用意された入力信号パ
ターンのテンプレート、79は学習器、78は学習器79の教
師信号入力端子である。
のである。73はテンプレート比較器で、71はテンプレー
ト比較器73の信号入力端子、72は、テンプレート比較器
73の信号出力端子、74〜77は予め用意された入力信号パ
ターンのテンプレート、79は学習器、78は学習器79の教
師信号入力端子である。
信号入力端子71から、認識対象となる一連の信号がテ
ンプレート比較器73に入力される。テンプレート比較器
73は、入力された信号のパターンと74〜77のそれぞれの
テンプレートとを比較し、誤差の最も少ないテンプレー
トの番号を、認識結果として出力端子出力する。出力結
果が誤っていた場合には、入力信号が所属すべきテンプ
レートの番号が教師信号入力端子78から学習器79に入力
され、所定のテンプレートを修正することによって学習
を行い、認識率の改善を図っていた。
ンプレート比較器73に入力される。テンプレート比較器
73は、入力された信号のパターンと74〜77のそれぞれの
テンプレートとを比較し、誤差の最も少ないテンプレー
トの番号を、認識結果として出力端子出力する。出力結
果が誤っていた場合には、入力信号が所属すべきテンプ
レートの番号が教師信号入力端子78から学習器79に入力
され、所定のテンプレートを修正することによって学習
を行い、認識率の改善を図っていた。
発明が解決しようとする課題 以上のような従来の認識判断装置においては、入力さ
れた信号を、全テンプレートと比較しなければならず、
比較過程に非常に長い時間が必要であった。又、分類認
識させたいパターンの種類と同数のテンプレートを用意
しなければならず、大容量のテンプレート用メモリーが
必要であると共に、テンプレートを修正する異によって
学習を行なうため、学習に長い時間を要した。
れた信号を、全テンプレートと比較しなければならず、
比較過程に非常に長い時間が必要であった。又、分類認
識させたいパターンの種類と同数のテンプレートを用意
しなければならず、大容量のテンプレート用メモリーが
必要であると共に、テンプレートを修正する異によって
学習を行なうため、学習に長い時間を要した。
本発明はかかる点に鑑み、学習、認識処理を短時間で
効率的に行うことが可能で、しかもテンプレート等を必
要としない認識判断装置を提供しようとするものであ
る。
効率的に行うことが可能で、しかもテンプレート等を必
要としない認識判断装置を提供しようとするものであ
る。
課題を解決するための手段 信号入力部と、前記信号入力部からの入力信号に応じ
て量子化を行なう量子化器と、前記量子化器の出力に応
じて、経路の選択を行なう経路選択部とによって単位認
識ユニットを構成する。
て量子化を行なう量子化器と、前記量子化器の出力に応
じて、経路の選択を行なう経路選択部とによって単位認
識ユニットを構成する。
また、前記単位認識ユニットを、多層の階層ネットワ
ーク状に複数個、組み合わせて認識判断装置を構成す
る。
ーク状に複数個、組み合わせて認識判断装置を構成す
る。
作用 以上のように構成した装置の各階層の単位認識ユニッ
トの信号入力部に、対象物の各種特徴データを入力し、
量子化器の出力に応じて、単位認識ユニット同士の結合
経路を切り換え、最下層までの選択経路を決定し、認識
結果が得られるもので、高速に認識処理、及び対象物の
学習が行える。
トの信号入力部に、対象物の各種特徴データを入力し、
量子化器の出力に応じて、単位認識ユニット同士の結合
経路を切り換え、最下層までの選択経路を決定し、認識
結果が得られるもので、高速に認識処理、及び対象物の
学習が行える。
実施例 第１図は本発明による単位認識ユニットの第１の実施
例を示すものである。１は信号入力部で、信号入力端子
1aを介して入力した、認識の対象となる対象物の性質を
表現する特徴データを量子化器２に入力する。量子化器
２は、入力された特徴データを量子化し、すなわち入力
された特徴データを離散的な数値に対応づけ、量子化し
た値、すなわち前記離散的数値を経路選択部３に入力す
る。3aは経路入力端子、3b1及び3b2は経路出力端子で、
単位認識ユニットを組み合わせてネットワークを構成す
るときに、これらの端子を相互に連結するものである。
経路選択部３は、量子化器２から入力された値に基づい
て、経路入力端子3aと、経路出力端子3b1又は3b2との連
結の仕方を変化させる様に構成してある。
例を示すものである。１は信号入力部で、信号入力端子
1aを介して入力した、認識の対象となる対象物の性質を
表現する特徴データを量子化器２に入力する。量子化器
２は、入力された特徴データを量子化し、すなわち入力
された特徴データを離散的な数値に対応づけ、量子化し
た値、すなわち前記離散的数値を経路選択部３に入力す
る。3aは経路入力端子、3b1及び3b2は経路出力端子で、
単位認識ユニットを組み合わせてネットワークを構成す
るときに、これらの端子を相互に連結するものである。
経路選択部３は、量子化器２から入力された値に基づい
て、経路入力端子3aと、経路出力端子3b1又は3b2との連
結の仕方を変化させる様に構成してある。
第２図は、経路入力端子を複数個（この場合には3a
1、3a2の２個）設けた例を示すものであり、第１図と同
様の動作をさせる事ができる。
1、3a2の２個）設けた例を示すものであり、第１図と同
様の動作をさせる事ができる。
第３図は本発明による単位認識ユニットの第２の実施
例を示すものである。この実施例では、経路選択部３
を、１個の経路入力端子3a1を有する経路入力部3aと、
２個の経路出力端子3b1と3b2を有する経路出力部3bと、
スイッチ3cとによって構成したものである。スイッチ3c
は、量子化器２から入力された値に基づき、経路入力部
3aの経路入力端子3a1と経路出力部3bの経路出力端子3b1
又は3b2との連結の仕方を切り換えるようにしてある。
例を示すものである。この実施例では、経路選択部３
を、１個の経路入力端子3a1を有する経路入力部3aと、
２個の経路出力端子3b1と3b2を有する経路出力部3bと、
スイッチ3cとによって構成したものである。スイッチ3c
は、量子化器２から入力された値に基づき、経路入力部
3aの経路入力端子3a1と経路出力部3bの経路出力端子3b1
又は3b2との連結の仕方を切り換えるようにしてある。
第４図は本発明による単位認識ユニットの第３の実施
例を示すものである。この実施例では、経路選択部３
を、１個の経路入力端子3a1を有する経路入力部3aと、
２個の経路出力端子3b1と3b2を有する経路出力部3bと、
経路荷重部3cとによって構成したものである。荷重3c
1、及び3c2は、経路出力部3bの経路出力端子3b1及び3b2
に出力する経路出力信号に加える重みで、荷重器3c0
は、量子化器２の出力する値に応じて、これらの荷重を
変化させる。荷重3c1及び3c2は、経路入力部から入力さ
れた経路信号を重み付けし、経路出力部3bは、この重み
付けした経路信号を経路出力端子3b1及び3b2に出力す
る。
例を示すものである。この実施例では、経路選択部３
を、１個の経路入力端子3a1を有する経路入力部3aと、
２個の経路出力端子3b1と3b2を有する経路出力部3bと、
経路荷重部3cとによって構成したものである。荷重3c
1、及び3c2は、経路出力部3bの経路出力端子3b1及び3b2
に出力する経路出力信号に加える重みで、荷重器3c0
は、量子化器２の出力する値に応じて、これらの荷重を
変化させる。荷重3c1及び3c2は、経路入力部から入力さ
れた経路信号を重み付けし、経路出力部3bは、この重み
付けした経路信号を経路出力端子3b1及び3b2に出力す
る。
第５図は本発明による単位認識ユニットの第４の実施
例を示すものである。この実施例では、経路入力部3a
を、複数の経路入力端子からの入力信号を加算する加算
器3a0によって構成し、又、経路出力部3bを、経路信号
をしきい値処理するしきい値処理器3b0によって構成し
たものである。加算器3a0は、3a1から3a8までの８個の
経路入力端子から入力された経路信号を加算して、経路
選択器3cに入力する。経路選択器3cは、量子化器２の出
力する値に応じて、前記加算した経路信号を、どの様に
経路出力端子へ出力するかを決定する。経路選択器3c
は、既に第３図、第４図にて説明を行なったもので、第
３図、第４図の何れの構成でも、この実施例の経路選択
器として用いることができる。又、この実施例の場合、
経路出力部には経路出力端子が１個しかなく、従って、
経路選択器3cは、第３図の構成を用いた場合には出力す
るかしないかを、又、第４図の構成を用いた場合には、
ただ単に経路信号への重み付けのための荷重を変化させ
る。
例を示すものである。この実施例では、経路入力部3a
を、複数の経路入力端子からの入力信号を加算する加算
器3a0によって構成し、又、経路出力部3bを、経路信号
をしきい値処理するしきい値処理器3b0によって構成し
たものである。加算器3a0は、3a1から3a8までの８個の
経路入力端子から入力された経路信号を加算して、経路
選択器3cに入力する。経路選択器3cは、量子化器２の出
力する値に応じて、前記加算した経路信号を、どの様に
経路出力端子へ出力するかを決定する。経路選択器3c
は、既に第３図、第４図にて説明を行なったもので、第
３図、第４図の何れの構成でも、この実施例の経路選択
器として用いることができる。又、この実施例の場合、
経路出力部には経路出力端子が１個しかなく、従って、
経路選択器3cは、第３図の構成を用いた場合には出力す
るかしないかを、又、第４図の構成を用いた場合には、
ただ単に経路信号への重み付けのための荷重を変化させ
る。
第６図は、本発明による識別判断装置の第１の実施例
を示すものである。本発明による単位認識ユニットを多
層の階層状に相互結合させて、ネットワークを構成して
ある。第１層、第２層、第３層を構成してある単位認識
ユニットn11〜n12、n21〜n24、及びn31〜n38は、例え
ば、第３図に示した単位認識ユニットを用いてあり、既
に説明したように、経路選択部３を、１個の経路入力端
子3a1を有する経路入力部3aと、２個の経路出力端子3b1
と3b2を有する経路出力部3bと、スイッチ3cとによって
構成してある。又、第４層を構成してある単位認識ユニ
ットn41〜n43は、例えば、第５図に示した単位認識ユニ
ットを用いたもので、既に説明したように、経路入力部
3aを、複数の経路入力端子からの入力信号を加算する加
算器3a0によって構成し、又、経路出力部3bを、経路信
号をしきい値処理するしきい値処理器3b0によって構成
したものである。この図に示す認識判断装置は、２個か
ら成る３種類の特徴データに基づき、３種類に分類、認
識させるものである。
を示すものである。本発明による単位認識ユニットを多
層の階層状に相互結合させて、ネットワークを構成して
ある。第１層、第２層、第３層を構成してある単位認識
ユニットn11〜n12、n21〜n24、及びn31〜n38は、例え
ば、第３図に示した単位認識ユニットを用いてあり、既
に説明したように、経路選択部３を、１個の経路入力端
子3a1を有する経路入力部3aと、２個の経路出力端子3b1
と3b2を有する経路出力部3bと、スイッチ3cとによって
構成してある。又、第４層を構成してある単位認識ユニ
ットn41〜n43は、例えば、第５図に示した単位認識ユニ
ットを用いたもので、既に説明したように、経路入力部
3aを、複数の経路入力端子からの入力信号を加算する加
算器3a0によって構成し、又、経路出力部3bを、経路信
号をしきい値処理するしきい値処理器3b0によって構成
したものである。この図に示す認識判断装置は、２個か
ら成る３種類の特徴データに基づき、３種類に分類、認
識させるものである。
動作 次に、第６図に示した認識判断装置の学習動作を説明
する。
する。
第１層目の単位認識ユニットn11及びn12の経路入力端
子への経路信号として、先ず１を与える。又、これらの
ユニットの量子化器への信号入力端子には、認識対象物
の第１の一連の特徴データを入力する。（この図の場合
には、２個の第１特徴データを、それぞれ２個の単位認
識ユニットに入力する。）これらの第１特徴データを、
n11及びn12の量子化器が量子化し、この量子化した値に
基づいて、経路p11及びp12が、第３図に示したスイッチ
によって選ばれ、第２層目の単位認識ユニットn22及びn
23の経路入力端子へ、経路信号“1"が送られる。これら
のユニットの量子化器への信号入力端子には、認識対象
物の第２の一連の特徴データを入力する。（この図の場
合には、２個の第２特徴データを、それぞれ２個の単位
認識ユニットn22及びn23に入力する。）これらの第２特
徴データを、n22及びn23の量子化器が量子化し、この量
子化した値に基づいて、経路p21及びp22が、第３図に示
したスイッチによって選ばれ、第３層目の単位認識ユニ
ットn34及びn36の経路入力端子へ、経路信号“1"が送ら
れる。これらのユニットの量子化器への信号入力端子に
は、認識対象物が分類したい３項目のどれに属するかを
示す教師入力信号、即ち、n41〜n43のどれを選ぶかを示
す信号を入力する。この図の場合には、n34及びn36の２
個の単位認識ユニットを少なくとも含む第３層目の単位
認識ユニット全てに教師入力信号を入力する。この教師
入力信号を、n34及びn36の量子化器が量子化し、この量
子化した値に基づいて、経路p31及びp32が、第３図に示
したスイッチによって選ばれる。この時、経路信号“1"
が入力されていない第３層目の単位認識ユニット（n3
1、n32，n33，n35，n37，n38）では、教師入力信号を入
力しても経路信号“1"が入力されないため、スイッチに
よって出力される信号はない。
子への経路信号として、先ず１を与える。又、これらの
ユニットの量子化器への信号入力端子には、認識対象物
の第１の一連の特徴データを入力する。（この図の場合
には、２個の第１特徴データを、それぞれ２個の単位認
識ユニットに入力する。）これらの第１特徴データを、
n11及びn12の量子化器が量子化し、この量子化した値に
基づいて、経路p11及びp12が、第３図に示したスイッチ
によって選ばれ、第２層目の単位認識ユニットn22及びn
23の経路入力端子へ、経路信号“1"が送られる。これら
のユニットの量子化器への信号入力端子には、認識対象
物の第２の一連の特徴データを入力する。（この図の場
合には、２個の第２特徴データを、それぞれ２個の単位
認識ユニットn22及びn23に入力する。）これらの第２特
徴データを、n22及びn23の量子化器が量子化し、この量
子化した値に基づいて、経路p21及びp22が、第３図に示
したスイッチによって選ばれ、第３層目の単位認識ユニ
ットn34及びn36の経路入力端子へ、経路信号“1"が送ら
れる。これらのユニットの量子化器への信号入力端子に
は、認識対象物が分類したい３項目のどれに属するかを
示す教師入力信号、即ち、n41〜n43のどれを選ぶかを示
す信号を入力する。この図の場合には、n34及びn36の２
個の単位認識ユニットを少なくとも含む第３層目の単位
認識ユニット全てに教師入力信号を入力する。この教師
入力信号を、n34及びn36の量子化器が量子化し、この量
子化した値に基づいて、経路p31及びp32が、第３図に示
したスイッチによって選ばれる。この時、経路信号“1"
が入力されていない第３層目の単位認識ユニット（n3
1、n32，n33，n35，n37，n38）では、教師入力信号を入
力しても経路信号“1"が入力されないため、スイッチに
よって出力される信号はない。
以上説明したように、本発明による認識判断装置の学
習過程は、多層の階層ネットワークを構成する各単位認
識ユニットの信号入力部に、対象物の各種特徴データを
入力し、量子化器の出力に応じて、単位認識ユニット同
士の結合経路を切り換え、最下層の前層に於いては、教
師信号入力によって最下層までの選択経路を決定するだ
けでよく、従って、非常に高速に学習処理が行える。
又、追加学習を行なう場合にも、基本的には各単位認識
ユニットの結合経路を追加、又は変更するだけでよく、
追加学習性にも優れている。
習過程は、多層の階層ネットワークを構成する各単位認
識ユニットの信号入力部に、対象物の各種特徴データを
入力し、量子化器の出力に応じて、単位認識ユニット同
士の結合経路を切り換え、最下層の前層に於いては、教
師信号入力によって最下層までの選択経路を決定するだ
けでよく、従って、非常に高速に学習処理が行える。
又、追加学習を行なう場合にも、基本的には各単位認識
ユニットの結合経路を追加、又は変更するだけでよく、
追加学習性にも優れている。
認識動作 第１層から第２層までの単位認識ユニットn11、n12及
びn22、n23は、学習の動作と全く同様に、入力した特徴
データを量子化器が量子化し、これに基ずいてスイッチ
を切り換え、経路p11、p12及びp21、p22を順次選択す
る。認識動作の場合、第３層の単位認識ユニットn34及
びn36の信号入力端子には、教師入力信号は入力されな
い。従って、学習時のスイッチの状態が保持されてお
り、これらのスイッチの状態に応じて経路p31及びp32が
選択され、第４層目の単位認識ユニットn42の経路入力
端子へ、経路信号“1"が送られる。このユニットの経路
入力部の加算器は、p31及びp32の経路を通して入力され
た経路信号を加算する。信号入力部の信号入力端子に
は、信号“1"が入力され、量子化器がこれを量子化し、
経路選択器は、経路出力を可能な状態にし、（信号“0"
が入力された場合には、経路出力をしない状態に経路選
択器が切り換える。）加算した経路入力信号を経路出力
器に送る。経路出力器は、この信号をしきい値処理し、
経路出力端子に出力する。従って、加算した信号の値が
あるしきい値より大きければ、出力がなされるわけであ
り、このようにして、入力した認識対象物特徴データに
基づき、認識対象物の分類、認識判断を行なうことが出
来るわけである。又、しきい値処理をする関数として
は、シグモイド関数、ステップ関数等を用いることが出
来る。
びn22、n23は、学習の動作と全く同様に、入力した特徴
データを量子化器が量子化し、これに基ずいてスイッチ
を切り換え、経路p11、p12及びp21、p22を順次選択す
る。認識動作の場合、第３層の単位認識ユニットn34及
びn36の信号入力端子には、教師入力信号は入力されな
い。従って、学習時のスイッチの状態が保持されてお
り、これらのスイッチの状態に応じて経路p31及びp32が
選択され、第４層目の単位認識ユニットn42の経路入力
端子へ、経路信号“1"が送られる。このユニットの経路
入力部の加算器は、p31及びp32の経路を通して入力され
た経路信号を加算する。信号入力部の信号入力端子に
は、信号“1"が入力され、量子化器がこれを量子化し、
経路選択器は、経路出力を可能な状態にし、（信号“0"
が入力された場合には、経路出力をしない状態に経路選
択器が切り換える。）加算した経路入力信号を経路出力
器に送る。経路出力器は、この信号をしきい値処理し、
経路出力端子に出力する。従って、加算した信号の値が
あるしきい値より大きければ、出力がなされるわけであ
り、このようにして、入力した認識対象物特徴データに
基づき、認識対象物の分類、認識判断を行なうことが出
来るわけである。又、しきい値処理をする関数として
は、シグモイド関数、ステップ関数等を用いることが出
来る。
以上説明したように、本発明による認識判断装置の認
識過程は、多層の階層ネットワークを構成する各単位認
識ユニットの信号入力部に、対象物の各種特徴データを
入力し、量子化器の出力に応じて、単位認識ユニット同
士の結合経路を切り換え、又、最下層の前層に於ては、
学習過程で設定された結合経路に基づいて、最下層まで
の選択経路を決定するだけで認識結果が得られ、従っ
て、学習結果に基づいて、非常に高速に認識処理が行え
る。
識過程は、多層の階層ネットワークを構成する各単位認
識ユニットの信号入力部に、対象物の各種特徴データを
入力し、量子化器の出力に応じて、単位認識ユニット同
士の結合経路を切り換え、又、最下層の前層に於ては、
学習過程で設定された結合経路に基づいて、最下層まで
の選択経路を決定するだけで認識結果が得られ、従っ
て、学習結果に基づいて、非常に高速に認識処理が行え
る。
発明の効果 以上説明したように、本発明は、信号入力部と、前記
信号入力部からの入力信号に応じて量子化を行なう量子
化器と、前記量子化器の出力に応じて、経路の選択を行
なう経路選択部とによって構成した単位認識ユニット、
並びに、前記単位認識ユニットを、多層の階層ネットワ
ーク状に複数個、組み合わせて構成した認識判断装置を
提供しようとするもので、以上のように構成した装置の
各階層の単位認識ユニットの信号入力部に、対象物の各
種特徴データを入力し、量子化器の出力に応じて、単位
認識ユニット同士の結合経路を切り換え、最下層までの
選択経路を決定することにより、認識結果が得られるも
ので、高速に学習、認識処理が行える。
信号入力部からの入力信号に応じて量子化を行なう量子
化器と、前記量子化器の出力に応じて、経路の選択を行
なう経路選択部とによって構成した単位認識ユニット、
並びに、前記単位認識ユニットを、多層の階層ネットワ
ーク状に複数個、組み合わせて構成した認識判断装置を
提供しようとするもので、以上のように構成した装置の
各階層の単位認識ユニットの信号入力部に、対象物の各
種特徴データを入力し、量子化器の出力に応じて、単位
認識ユニット同士の結合経路を切り換え、最下層までの
選択経路を決定することにより、認識結果が得られるも
ので、高速に学習、認識処理が行える。
第１図から第５図は、本発明による単位認識ユニットの
第１〜第５の実施例を示す図、第６図は本発明による認
識判断装置の実施例を示す図、第７図は、従来の認識判
断装置の一例を示す図である。 １……信号入力部、1a……信号入力端子、 ２……量子化器、３……経路選択部 3a……経路入力端子、3b1、3b2……経路出力端子。
第１〜第５の実施例を示す図、第６図は本発明による認
識判断装置の実施例を示す図、第７図は、従来の認識判
断装置の一例を示す図である。 １……信号入力部、1a……信号入力端子、 ２……量子化器、３……経路選択部 3a……経路入力端子、3b1、3b2……経路出力端子。
Claims (7)
- 【請求項１】信号入力部と、前記信号入力部からの入力
信号に応じて量子化を行う量子化器と、少なくとも１個
の経路入力端子と、少なくとも１個の経路出力端子を有
し、前記量子化器の出力に応じて経路の選択を行う経路
選択部を備えた単位認識ユニット。 - 【請求項２】経路選択部は、少なくとも１個の経路入力
端子を有する経路入力部と、少なくとも１個の経路出力
端子を有する経路出力部を有し、前記経路入力部の経路
入力端子と前記経路出力端子の経路出力端子との連結を
量子化器の出力に応じて切り換える構成とした請求項１
に記載の単位認識ユニット。 - 【請求項３】経路選択部は、少なくとも１個の経路入力
端子を有する経路入力部と、少なくとも１個の経路出力
端子を有する経路出力部を有し、前記経路入力部の経路
入力端子と前記経路出力端子の経路出力端子との連結の
強度を、量子化器の出力に応じて変化させる構成とした
請求項１に記載の単位認識ユニット。 - 【請求項４】少なくとも複数の経路入力端子からの入力
信号を加算する加算器によって経路入力部を構成し、少
なくとも前記加算器の出力信号をしきい値処理するしき
い値処理器によって経路出力部を構成した請求項２また
は３記載の単位認識ユニット。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の単位認識
ユニットから選択された単位認識ユニットを、多層の階
層状に複数個組み合わせて構成した認識判断装置。 - 【請求項６】多層の階層構造中で、最下層の前層に位置
する単位認識ユニットの信号入力部に、教師信号を入力
するようにした請求項５に記載の認識判断装置。 - 【請求項７】多層の階層構造中の最下層に位置する単位
認識ユニットを、請求項４に記載の単位認識ユニットで
構成した請求項５または６に記載の認識判断装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2127286A JP2767974B2 (ja) | 1990-05-16 | 1990-05-16 | 単位認識ユニット及び認識判断装置 |
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