JP2952322B2 - Optical pattern recognition device with automatic adjustment of light intensity - Google Patents

Optical pattern recognition device with automatic adjustment of light intensity

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JP2952322B2
JP2952322B2 JP30056790A JP30056790A JP2952322B2 JP 2952322 B2 JP2952322 B2 JP 2952322B2 JP 30056790 A JP30056790 A JP 30056790A JP 30056790 A JP30056790 A JP 30056790A JP 2952322 B2 JP2952322 B2 JP 2952322B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、光情報処理や光計測の分野において、CC
Dカメラなどの撮像装置から得られる2次元画像に対
し、コヒーレント光を用いた光学的相関処理を施するこ
とにより、パターン認識や計測を自動的に行う装置に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to the field of optical information processing and optical measurement.
The present invention relates to an apparatus that automatically performs pattern recognition and measurement by performing an optical correlation process using coherent light on a two-dimensional image obtained from an imaging device such as a D camera.

[発明の概要] ジョイント変換相関器(Joint Transform Correlato
r)やそれを基に改良された相関器においては、参照画
像や被相関画像の種類や大きさ、個数など入力像の状態
が変化すると、干渉じまのビジビリティや空間周波数領
域の変化など、空間光変換器に表示される合同のフーリ
エ変換画像の強度分布画像の状態が変化する。それによ
って、得られる相関ピークの光強度やS/N比が変化する
ので、相関ピークの光強度は撮像装置や受光素子の適正
受光範囲外となり、正確な相関ピーク強度を測定でき
ず、正確な認識や測定ができなくなるという問題点があ
った。この発明は、以上の問題点を解決するために、合
同のフーリエ変換画像や相関出力画像の光強度あるいは
それらの変化量を測定する手段を有し、その光強度ある
いは受光素子の感度あるいは前記空間光変調器の表示特
性などを自動的に調整することによって、適正な合同の
フーリエ変換画像の強度分布画像を空間光変調器上に表
示し、かつ相関ピークを撮像装置あるいは受光素子で受
光してS/N比よく強度を測定することにより、常に正確
な認識や計測が可能となるようにしたものである。
[Summary of the Invention] Joint Transform Correlato
r) and the improved correlator based on it, if the state of the input image such as the type, size, or number of reference images or correlated images changes, the visibility of interference fringes or changes in the spatial frequency domain The state of the intensity distribution image of the joint Fourier transform image displayed on the spatial light converter changes. As a result, the light intensity and S / N ratio of the obtained correlation peak change, so that the light intensity of the correlation peak is out of the appropriate light receiving range of the image pickup device or the light receiving element, and the accurate correlation peak intensity cannot be measured. There was a problem that recognition and measurement could not be performed. In order to solve the above problems, the present invention has means for measuring the light intensity of the joint Fourier transform image or the correlation output image or the amount of change thereof, and the light intensity or the sensitivity of the light receiving element or the space By automatically adjusting the display characteristics of the optical modulator, the appropriate joint Fourier transform image intensity distribution image is displayed on the spatial light modulator, and the correlation peak is received by the imaging device or the light receiving element. By measuring the intensity with a good S / N ratio, accurate recognition and measurement are always possible.

[従来の技術] 従来の光学的なパターン認識装置や相関処理装置とし
ては、ジョイント変換相関器(Joint Transform Correl
ator)が広く知られている。例えば、この方式における
特許としては、特開昭57−138616号公報、特開昭57−21
0316号公報、特開昭58−21716号公報が提案されてい
る。
[Prior Art] Conventional optical pattern recognition devices and correlation processing devices include a joint transform correlator (Joint Transform Correlator).
ator) is widely known. For example, patents in this system include JP-A-57-138616 and JP-A-57-21.
No. 0316 and JP-A-58-21716 have been proposed.

第2図にジョイント変換相関器の基本的構成図を示
す。合同のフーリエ変換画像の強度分布画像を表示する
空間光変調器としては、光書き込み型で反射型の液晶ラ
イトバルブを例に採って説明する。認識の基準となる参
照画像と認識の対象である被相関画像を同時に隣接して
配置した像を入力像4とする。レーザー19から出射され
た光束はビームエキスパンダ3で拡大された後、ビーム
スプリッタ31で2光束に分岐される。ビームスプリッタ
31を透過した光束は入力像4を照射し、入力像4をコヒ
ーレント画像に変換する。このコヒーレント画像をフ−
リエ変換用レンズ5を用いてフ−リエ変換すると、その
変換面上に参照画像と被相関画像の合同のフーリエ変換
画像が得られる。この合同のフーリエ変換画像上には、
被相関画像の参照画像の各フーリエ変換画像どうしの干
渉による干渉じまが重畳されている。そこで、その変換
面に液晶ライトバルブ6の書き込み面を配置することに
より、合同のフ−リエ変換画像の強度分布画像を液晶ラ
イトバルブ6に表示させることができる。
FIG. 2 shows a basic configuration diagram of the joint transform correlator. As a spatial light modulator for displaying an intensity distribution image of a congruent Fourier transform image, an optical writing type and reflection type liquid crystal light valve will be described as an example. An image in which a reference image serving as a reference for recognition and a correlated image to be recognized are simultaneously arranged adjacently is referred to as an input image 4. The light beam emitted from the laser 19 is expanded by the beam expander 3 and then split by the beam splitter 31 into two light beams. Beam splitter
The light beam transmitted through 31 irradiates input image 4 and converts input image 4 into a coherent image. This coherent image is
When the Fourier transform is performed using the lens 5 for the transform, a congruent Fourier transform image of the reference image and the correlated image is obtained on the transform plane. On this joint Fourier transform image,
Interference fringes due to interference between the Fourier transform images of the reference image of the correlated image are superimposed. Therefore, by disposing the writing surface of the liquid crystal light valve 6 on the conversion surface, the liquid crystal light valve 6 can display the intensity distribution image of the joint Fourier-transformed image.

次に、ビームスプリッタ31で反射された光束はミラー
32、33、偏光ビームスプリッタ11で反射されて液晶ライ
トバルブ6の読みだし面を照射し、表示されている前記
強度分布画像をコヒーレント画像に変換する。このコヒ
ーレント画像は検光子の代わりとして用いられている偏
光ビームスプリッタ11を透過することによりネガ像また
はポジ像として読み出され、それをフ−リエ変換用レン
ズ12でフ−リエ変換することにより、その変換面上に相
関ピークを含む相関出力画像が得られる。そこで、その
変換面上に配置した受光素子13でその相関出力画像を受
光することにより、被相関画像と参照画像の2次元の相
互相関係数を表す相関ピークを相関信号として得ること
ができる。
Next, the light beam reflected by the beam splitter 31 is reflected by a mirror.
32, 33, the light is reflected by the polarizing beam splitter 11, illuminates the reading surface of the liquid crystal light valve 6, and converts the displayed intensity distribution image into a coherent image. This coherent image is read as a negative image or a positive image by transmitting through a polarizing beam splitter 11 used as a substitute for an analyzer, and is subjected to Fourier transform by a Fourier transform lens 12, thereby obtaining A correlation output image including the correlation peak is obtained on the conversion plane. Therefore, by receiving the correlation output image with the light receiving element 13 arranged on the conversion surface, a correlation peak representing a two-dimensional cross-correlation coefficient between the correlated image and the reference image can be obtained as a correlation signal.

光書き込み型で反射型の空間光変調器である液晶ライ
トバルブ6の代わりに、BSO結晶(Bi12SiO20を光変調材
料に用いた透過型の空間光変調器を使用しても原理的に
は同じである。また、合同のフ−リエ変換画像をCCDカ
メラの様な撮像装置で受光し、その出力を液晶テレビの
ような電気書き込み型の空間光変調器に入力することに
よって、強度分布画像を表示する方法でも原理的には同
じである。
In principle, a BSO crystal (a transmissive spatial light modulator using Bi 12 SiO 20 as a light modulating material) may be used instead of the liquid crystal light valve 6 which is a light writing type and a reflective spatial light modulator. The same Fourier transform image is received by an image pickup device such as a CCD camera, and the output is input to an electric writing type spatial light modulator such as a liquid crystal television to obtain an intensity distribution. The same applies in principle to the method of displaying an image.

第3図にジョイント変換相関器における入力像4の一
例を示す。1個の被相関画像と1個の参照画像が隣接し
て配置されている。また、第4図に受光素子13上に得ら
れる被相関画像と参照画像との相関ピークの1例を示
す。中央に現れるのは0次元であり、その左右に1対の
相関ピークが得られる。
FIG. 3 shows an example of the input image 4 in the joint transform correlator. One correlated image and one reference image are arranged adjacent to each other. FIG. 4 shows an example of the correlation peak between the correlated image obtained on the light receiving element 13 and the reference image. The zero dimension appears at the center, and a pair of correlation peaks is obtained on the left and right sides.

従来この方式による相関器においては、第3図に示す
ように、認識したい被相関画像1個に対して、その被相
関画像との相関処理をするためのデータベースである参
照画像も1個であり、多くの参照画像との相関処理を行
う場合には、次々と参照画像を書き換えて行うことがほ
とんどであった。しかも、この相関器をさらに高速で多
機能にするために、参照画像を複数化し、1度に多くの
参照画像との相関処理を行うことは、相関処理の結果得
られる相関ピークの個数とノイズ成分の増大によるS/N
比の低下などの理由により困難であった。
Conventionally, in a correlator based on this method, as shown in FIG. 3, one correlated image to be recognized has one reference image which is a database for performing a correlation process with the correlated image. When performing correlation processing with a large number of reference images, the reference images are often rewritten one after another. Moreover, in order to make the correlator more multifunctional at a higher speed, a plurality of reference images and a correlation process with a large number of reference images at once are required to reduce the number of correlation peaks obtained as a result of the correlation process and noise. S / N due to increased components
It was difficult due to reasons such as a decrease in the ratio.

そこで、我々は上記欠点を解決するために、フィード
バック系を有するジョイント変換相関器[平成2年6月
15日に出願の光学的パターン認識装置]を提案してい
る。これは、通常のジョイント変換相関器において、相
関処理の結果得られる少なくとも1個の被相関画像と少
なくとも1個の参照画像との2次元の各相関係数を、線
形または非線形な伝達関数に入力し、各相関係数に対応
する各参照画像を透過する光強度をその伝達関数の出力
に応じて実質的に変化させるフィードバック系を構成し
たものである。
In order to solve the above drawback, we have developed a joint transform correlator having a feedback system [June 1990
Optical pattern recognition device filed on the 15th]. This means that in a normal joint transform correlator, each two-dimensional correlation coefficient between at least one correlated image and at least one reference image obtained as a result of the correlation processing is input to a linear or non-linear transfer function. Then, a feedback system is configured to substantially change the light intensity transmitted through each reference image corresponding to each correlation coefficient in accordance with the output of the transfer function.

第5図に上記フィードバック系を有するジョイント変
換相関器の基本的構成図を示す。合同のフ−リエ変換画
像の強度分布画像を表示する空間光変調器としては、第
2図と同様に光書き込み型で反射型の液晶ライトバルブ
を例に採って説明する。相関出力画像を受光素子13で受
光するまでは第2図と同じなので省略する。例えば、1
個の被相関画像と複数個の参照画像を入力像として用い
ると、複数対の相関ピークが受光素子13上に得られる。
以下簡単のため、対で得られる相関ピークの片側の相関
ピーク強度だけについて考える。各相関ピーク強度を表
す各相関信号は、受光素子13から出力されて正規化回路
34に入力され、各相関信号が相関信号中で最大の相関信
号で規格化される。そして、その規格化された相関信号
が液晶マスク駆動回路35に入力され、入力像4の直前に
配置されている液晶マスク36を駆動する。それにより、
液晶マスク36上の各参照画像に対応する部分の透過率を
変化させて、各参照画像を透過する光強度を実質的に変
化させるフィードバック系を構成している。
FIG. 5 shows a basic configuration diagram of a joint transform correlator having the above feedback system. As the spatial light modulator for displaying the intensity distribution image of the joint Fourier transform image, an optical writing type and reflection type liquid crystal light valve will be described as an example, as in FIG. Until the correlation output image is received by the light receiving element 13, it is the same as FIG. For example, 1
When a plurality of correlated images and a plurality of reference images are used as input images, a plurality of pairs of correlation peaks are obtained on the light receiving element 13.
Hereinafter, for simplicity, only the correlation peak intensity on one side of the pair of correlation peaks will be considered. Each correlation signal representing each correlation peak intensity is output from the light receiving element 13 and is normalized.
34, each correlation signal is normalized by the largest correlation signal among the correlation signals. Then, the normalized correlation signal is input to the liquid crystal mask driving circuit 35, and drives the liquid crystal mask 36 disposed immediately before the input image 4. Thereby,
A feedback system is configured to change the transmittance of a portion corresponding to each reference image on the liquid crystal mask 36 to substantially change the light intensity transmitted through each reference image.

第6図にフィードバック系を有するジョイント変換相
関器において使用する入力像の一例を示す。被相関画像
が中心に配置され、その円周上に13個の参照画像が配置
されている。
FIG. 6 shows an example of an input image used in a joint transform correlator having a feedback system. The correlated image is arranged at the center, and 13 reference images are arranged on the circumference thereof.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、一般に入力像の状態は常に一定ではな
く、被相関画像や参照画像の種類、大きさ、個数、コン
トラスト等が変化する。例えば、認識や計測する物体が
文字であったり、人の顔であるなど、対象が何であるか
によって被相関画像や参照画像の種類や大きさが変化す
る。また、従来の技術で述べたように、通常はジョイン
ト変換相関器は1個の被相関画像と1個の参照画像との
相関処理を行うことがほとんどであったが、相関器がよ
り高機能でより高速な相関処理を行うことができるよう
に、参照画像または被相関画像を複数にして一度に多く
の相関処理を行う場合もある。その様な場合、入力像を
透過する光量が変化することやフ−リエ変換画像のパタ
ーン自身が変化することにより、合同のフ−リエ変換画
像の強度やその強度分布が変化する。また参照画像の個
数が多くなると、合同のフ−リエ変換画像上に重畳され
ている干渉じまのビジビリティが低下してしまう。その
ような状態で、この合同のフ−リエ変換画像を液晶ライ
トバルブなどの光書き込み型の空間光変調器に表示する
場合、これらの空間光変調器には適正な書き込み光強度
範囲があるため、合同のフ−リエ変換画像中でその光強
度範囲から外れた領域の像は、潰れたり表示できなくな
るなど適正に表示されなくなり、表示される強度分布画
像の状態が大きく変化してしまう。合同のフ−リエ変換
画像をCCDカメラなどで受光し、それを電気書き込み型
の空間光変調器に表示する場合にも同様のことが言え
る。
[Problems to be Solved by the Invention] However, generally, the state of an input image is not always constant, and the type, size, number, contrast, and the like of a correlated image and a reference image change. For example, the type or size of the correlated image or the reference image changes depending on what the target is, such as a case where the object to be recognized or measured is a character or a human face. Further, as described in the related art, usually, the joint transform correlator usually performs the correlation process between one correlated image and one reference image. In some cases, a plurality of reference images or images to be correlated is used and many correlation processes are performed at one time so that a higher-speed correlation process can be performed. In such a case, the intensity of the combined Fourier-transformed image and its intensity distribution change due to a change in the amount of light transmitted through the input image or a change in the pattern of the Fourier-transformed image itself. Also, when the number of reference images increases, the visibility of interference fringes superimposed on the joint Fourier transform image decreases. In such a state, when this joint Fourier transform image is displayed on an optical writing type spatial light modulator such as a liquid crystal light valve, these spatial light modulators have an appropriate writing light intensity range. In the joint Fourier-transformed image, an image in a region outside the light intensity range is not properly displayed, for example, is crushed or cannot be displayed, and the state of the displayed intensity distribution image is greatly changed. The same can be said when the combined Fourier-transformed image is received by a CCD camera or the like and displayed on an electric writing type spatial light modulator.

例えば、被相関画像や参照画像の種類が変化し、入力
像を透過する光量が増大した場合、合同のフ−リエ変換
画像の強度分布も当然変化するが、それだけでなく全体
の強度も増大する。そのため、光強度の強い低周波領域
は像が潰れ、より高周波領域が空間光変調器に表示され
ることになり、表示される空間周波数領域が変化する。
For example, when the type of the correlated image or the reference image changes and the amount of light transmitted through the input image increases, the intensity distribution of the joint Fourier transform image naturally changes, but not only that but also the overall intensity increases. . Therefore, the image is crushed in the low frequency region where the light intensity is strong, and the higher frequency region is displayed on the spatial light modulator, and the displayed spatial frequency region changes.

また例えば、参照画像の個数を増加させた場合には、
合同のフ−リエ変換画像上に重畳されている干渉じまの
ビジビリティが低下する。そのため、空間光変調器上に
表示される強度分布画像上の干渉じまのビジビリティが
低下したり、ある領域では干渉じまが完全に潰れたり表
示されないことも起こる。その上、1個の参照画像の場
合より入力像を透過する光量が増大し、合同のフ−リエ
変換画像自体の光強度が強くなるので、既に述べたよう
に空間光変調器上に表示される強度分布画像の空間周波
数領域が変化する。
Also, for example, when the number of reference images is increased,
The visibility of interference fringes superimposed on the joint Fourier-transformed image is reduced. Therefore, the visibility of the interference fringes on the intensity distribution image displayed on the spatial light modulator may be reduced, or the interference fringes may be completely crushed or not displayed in a certain area. In addition, the amount of light transmitted through the input image is larger than in the case of one reference image, and the light intensity of the joint Fourier transform image itself is increased, so that the image is displayed on the spatial light modulator as described above. The spatial frequency domain of the intensity distribution image changes.

以上のように、入力像の状態が変化することにより、
干渉じまのビジビリティが低下する場合、相関出力画像
中の相関ピーク強度が低下し、かつノイズ成分も増加す
るので、S/N比が大きく低下してしまう。その様な相関
出力画像を受光素子で受光すると、受光素子には適正な
受光強度範囲があるため、その範囲外の光強度の相関ピ
ークは正確に測定できなくなるという問題点があった。
また、表示される空間周波数領域が変化する場合には、
相関処理の特性が大きく変化するという問題点もあっ
た。
As described above, as the state of the input image changes,
When the visibility of the interference fringes decreases, the correlation peak intensity in the correlation output image decreases and the noise component also increases, so that the S / N ratio greatly decreases. When such a correlation output image is received by the light receiving element, there is a problem that the light receiving element has an appropriate light receiving intensity range, so that the correlation peak of the light intensity outside the range cannot be measured accurately.
Also, if the displayed spatial frequency domain changes,
There is also a problem that the characteristics of the correlation processing change significantly.

また、フィードバック系を有するジョイント変換相関
器においては、フィードバックを行うことにより通常の
ジョイント変換相関器よりも多くの参照画像との相関処
理が行えるが、フィードバックにより参照画像を透過す
る光強度を変化させているため、それによって合同のフ
−リエ変換画像の光強度や干渉じまのビジビリティが変
化してしまい、上記と同様の問題点が生じる。
Further, in a joint transform correlator having a feedback system, by performing feedback, correlation processing with more reference images can be performed than in a normal joint transform correlator, but the feedback changes the light intensity transmitted through the reference image. Therefore, the light intensity and the visibility of interference fringes of the joint Fourier-transformed image change, thereby causing the same problems as described above.

[課題を解決するための手段] 本発明においては、 所要の目標を含む少なくとも1つの参照画像と新たに
入力する少なくとも1つの被相関画像とをコヒーレント
画像に変換する手段と、 前記コヒーレント画像をフ−リエ変換し、前記参照画
像と前記被相関画像との合同のフ−リエ変換画像を得る
手段と、 前記合同のフ−リエ変換画像を強度分布画像に変換
し、前記強度分布画像を空間光変調器に表示する手段
と、 前記空間光変調器に表示された前記強度分布画像をコ
ヒーレント光を用いて読み出す手段と、 前記読み出した強度分布画像を再度フ−リエ変換して
得られる相関出力画像を撮像装置または受光素子を用い
て相関信号に変換する手段と、 前記合同のフ−リエ変換画像や前記相関出力画像の光
強度または前記光強度の変化を計測する手段と、 前記光強度または前記光強度の変化に応じて前記光強
度を変化させる手段または前記撮像装置または前記受光
素子の受光感度を変化させる手段または前記空間光変調
器の表示特性を変化させる手段とを有することによって
上記課題を解決した。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, means for converting at least one reference image including a required target and at least one newly input correlated image into a coherent image; Means for performing a Fourier transform to obtain a joint Fourier transform image of the reference image and the correlated image; and converting the joint Fourier transform image into an intensity distribution image, and converting the intensity distribution image to spatial light. Means for displaying on a modulator, means for reading out the intensity distribution image displayed on the spatial light modulator using coherent light, and a correlation output image obtained by again performing Fourier transform on the read out intensity distribution image Means for converting the image into a correlation signal using an imaging device or a light receiving element; and measuring the light intensity of the joint Fourier transform image or the correlation output image or a change in the light intensity. Means for changing the light intensity according to the light intensity or the change in the light intensity, means for changing the light receiving sensitivity of the imaging device or the light receiving element, or changing display characteristics of the spatial light modulator. The above-mentioned subject was solved by having a means.

またさらに高速で高機能にする場合には、前記相関信
号を最大の相関信号で正規化する正規化回路と、 前記正規化回路で正規化した信号をもとに、前記参照
画像の前または後ろに配置したマスク用空間光変調器に
おいて、前記各参照画像に対応する部分の透過率または
反射率を線形または非線形に変化させる手段をも有する
ことにより上記課題を解決した。
In order to further enhance the function at a higher speed, a normalization circuit for normalizing the correlation signal with a maximum correlation signal; and a signal before or after the reference image based on the signal normalized by the normalization circuit. The above-mentioned problem has been solved by providing a means for changing linearly or non-linearly the transmittance or the reflectance of a portion corresponding to each of the reference images in the spatial light modulator for a mask arranged in (1).

[作用] 上記のような構成にすれば、通常のジョイント変換相
関器やフィードバック系を有するジョイント変換相関器
において、参照画像の個数や種類など入力像の状態が変
化した場合、あるいはフィードバックにより各参照画像
を照射する光強度が変化した場合に、合同のフ−リエ変
換画像や相関出力画像の光強度あるいはその変化量を測
定することができる。そして、その光強度あるいはその
変化量に応じて、合同のフ−リエ変換画像や相関出力画
像の光強度を変化させる、あるいは相関出力画像を受光
する撮像装置や受光素子の受光感度を変化させる、ある
いは強度分布画像を表示する空間光変調器の表示特性を
変化させることができる。
[Operation] According to the above-described configuration, in a normal joint conversion correlator or a joint conversion correlator having a feedback system, when the state of the input image such as the number or type of reference images changes, When the light intensity for irradiating the image changes, it is possible to measure the light intensity of the joint Fourier transform image or the correlation output image or the amount of change thereof. Then, in accordance with the light intensity or the amount of change, the light intensity of the joint Fourier transform image or the correlation output image is changed, or the light receiving sensitivity of an image pickup device or a light receiving element that receives the correlation output image is changed. Alternatively, the display characteristics of a spatial light modulator that displays an intensity distribution image can be changed.

以上の方法のいずれか或はそれらを組合せることによ
って、強度分布画像中の適正な空間周波数領域を空間光
変調器に表示することができると共に、干渉じまのビジ
ビリティが低下していても広範囲な領域で干渉じまを空
間光変調器に表示することができる。その上、撮像装置
や受光素子の適正な受光範囲で相関出力画像を受光する
ことができる。
By using any of the above methods or a combination thereof, an appropriate spatial frequency region in the intensity distribution image can be displayed on the spatial light modulator, and a wide range can be obtained even if the visibility of interference fringes is reduced. The interference fringes can be displayed on the spatial light modulator in an appropriate area. In addition, the correlation output image can be received in an appropriate light receiving range of the imaging device or the light receiving element.

その結果、相関処理の特性を変化させることなく、S/
N比のよい相関係数を得ることができるので、光学的に
パターンの認識や計測が正確に行うことができるように
なる。
As a result, without changing the characteristics of the correlation processing,
Since a correlation coefficient with a good N ratio can be obtained, the pattern can be optically recognized and measured accurately.

[実施例] 以下に本発明による実施例を図面に基づいて説明す
る。第1図は、本発明による実施例の構成図である。空
間光変調器としては、光書き込み型で反射型の液晶ライ
トバルブを例に採って説明する。所要の目標を含む少な
くとも1つの参照画像と新たに入力する少なくとも1つ
の被相関画像とをコヒーレント画像に変換する手段は、
書き込み用レーザー1と書き込み用レーザー制御部2と
ビームエキスパンダ3と入力像4からなり、前記コヒー
レント画像をフ−リエ変換し、前記参照画像と前記被相
関画像との合同のフ−リエ変換画像を得る手段は、フ−
リエ変換用レンズ5からなり、前記合同のフ−リエ変換
画像を強度分布画像に変換し、前記強度分布画像を空間
光変調器に表示する手段は、液晶ライトバルブ6と液晶
ライトバルブ駆動回路7からなり、前記空間光変調器に
表示された前記強度分布画像をコヒーレント光を用いて
読み出す手段は、読みだし用レーザー8と読みだし用レ
ーザー制御部9とビームエキスパンダ10と偏光ビームス
プリッタ11からなり、前記読み出した強度分布画像を再
度フ−リエ変換して得られる相関出力画像を撮像装置ま
たは受光素子を用いて相関信号に変換する手段は、フ−
リエ変換用レンズ12と受光素子13と受光素子駆動回路14
からなり、前記合同のフ−リエ変換画像や前記相関出力
画像の光強度または前記光強度の変化を計測する手段
は、ビームスプリッタ21と強度モニター用受光素子22と
強度モニター回路23とピーク強度測定回路15からなり、
前記光強度または前記光強度の変化に応じて前記光強度
を変化させる手段または前記撮像装置または前記受光素
子の受光感度を変化させる手段または前記空間光変調器
の表示特性を変化させる手段は、書き込み用レーザー制
御部2と読みだし用レーザー制御部9からなる。
Example An example according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment according to the present invention. As the spatial light modulator, a liquid crystal light valve of an optical writing type and a reflection type will be described as an example. The means for converting at least one reference image including a required target and at least one newly input correlated image into a coherent image,
A writing laser 1, a writing laser controller 2, a beam expander 3, and an input image 4. The coherent image is subjected to Fourier transform, and a joint Fourier transform image of the reference image and the correlated image is obtained. The means for obtaining
Means for converting the combined Fourier transformed image into an intensity distribution image and displaying the intensity distribution image on a spatial light modulator comprises a liquid crystal light valve 6 and a liquid crystal light valve driving circuit 7; The means for reading out the intensity distribution image displayed on the spatial light modulator using coherent light comprises a reading laser 8, a reading laser control unit 9, a beam expander 10, and a polarization beam splitter 11. Means for converting a correlation output image obtained by Fourier-transforming the read-out intensity distribution image again into a correlation signal using an imaging device or a light receiving element;
Lie transform lens 12, light receiving element 13, and light receiving element drive circuit 14
The means for measuring the light intensity of the joint Fourier transform image or the correlation output image or a change in the light intensity comprises a beam splitter 21, an intensity monitoring light receiving element 22, an intensity monitoring circuit 23, and a peak intensity measurement. Consists of circuit 15,
Means for changing the light intensity according to the light intensity or the change in the light intensity, means for changing the light receiving sensitivity of the imaging device or the light receiving element, or means for changing the display characteristics of the spatial light modulator, And a reading laser control unit 9.

書き込み用レーザー1は、書き込み用レーザー制御部
2によって出力光強度が制御され、コヒーレント光を出
射する。書き込み用レーザー1から出射されたコヒーレ
ント光はビームエキスパンダ3で光束が拡大され、被相
関画像と参照画像が同時に並列に配置された入力像4を
照射することにより、入力像4をコヒーレント画像に変
換する。そのコヒーレント画像はフ−リエ変換用レンズ
5でフ−リエ変換され、その変換面上に配置された液晶
ライトバルブ6の書き込み面に照射される。それによ
り、合同のフ−リエ変換画像の強度分布画像が液晶ライ
トバルブ6に表示される。ここで、液晶ライトバルブ6
は液晶ライトバルブ駆動回路7によって駆動されてい
る。合同のフ−リエ変換画像の1部はビームスプリッタ
21によって分けられ、強度モニター用受光素子22を照射
する。強度モニター用受光素子22からの出力は強度モニ
ター回路23に入力されて、合同のフ−リエ変換画像の光
強度、あるいはその変化量を測定することができる。強
度モニター回路23からの出力は、書き込み用レーザー制
御部2に入力されて、書き込み用レーザー1の出力光強
度を変化させる。
The writing laser 1 has its output light intensity controlled by the writing laser controller 2 and emits coherent light. The luminous flux of the coherent light emitted from the writing laser 1 is expanded by the beam expander 3, and the input image 4 in which the correlated image and the reference image are simultaneously arranged in parallel is irradiated to convert the input image 4 into a coherent image. Convert. The coherent image is Fourier-transformed by the Fourier-transforming lens 5, and is applied to the writing surface of the liquid crystal light valve 6 arranged on the conversion surface. As a result, the intensity distribution image of the joint Fourier transform image is displayed on the liquid crystal light valve 6. Here, the liquid crystal light valve 6
Are driven by a liquid crystal light valve drive circuit 7. Part of the joint Fourier transform image is a beam splitter
The light is radiated to a light receiving element 22 for intensity monitoring. The output from the intensity monitoring light receiving element 22 is input to an intensity monitoring circuit 23, which can measure the light intensity of the combined Fourier transform image or the amount of change thereof. The output from the intensity monitor circuit 23 is input to the writing laser controller 2 and changes the output light intensity of the writing laser 1.

読みだし用レーザー制御部9によって出力光強度が制
御されている読みだし用レーザー8から出射されたコヒ
ーレント光は、ビームエキスパンダ10で光束が拡大さ
れ、偏光ビームスプリッタ11で反射されて液晶ライトバ
ルブ6の読みだし面を照射する。そして、液晶ライトバ
ルブ6の読みだし面で反射されたコヒーレント光が偏光
ビームスプリッタ11を透過することにより、液晶ライト
バルブ6に表示されている前記強度分布画像が、ポジ像
またはネガ像としてコヒーレント画像に変換される。そ
の画像をフ−リエ変換用レンズ12でフ−リエ変換し、そ
の変換面上に配置された受光素子13で相関ピークを含む
相関出力画像を受光する。受光素子13は受光素子駆動回
路14によって駆動され、相関出力画像を相関信号に変換
する。その相関信号はピーク強度測定回路15に入力さ
れ、相関ピーク強度が測定されて出力される。ピーク強
度測定回路15で測定した相関ピーク強度は、読みだし用
レーザー制御部9に入力され、読みだし用レーザー8の
出力光強度を変化させる。
The coherent light emitted from the reading laser 8 whose output light intensity is controlled by the reading laser control unit 9 is expanded by a beam expander 10 and reflected by a polarizing beam splitter 11 to be reflected by a liquid crystal light valve. The reading surface of No. 6 is irradiated. When the coherent light reflected on the reading surface of the liquid crystal light valve 6 passes through the polarizing beam splitter 11, the intensity distribution image displayed on the liquid crystal light valve 6 becomes a coherent image as a positive image or a negative image. Is converted to The image is Fourier-transformed by a Fourier transform lens 12, and a light-receiving element 13 disposed on the conversion surface receives a correlation output image including a correlation peak. The light receiving element 13 is driven by a light receiving element driving circuit 14 and converts a correlation output image into a correlation signal. The correlation signal is input to the peak intensity measurement circuit 15, where the correlation peak intensity is measured and output. The correlation peak intensity measured by the peak intensity measurement circuit 15 is input to the reading laser control unit 9 and changes the output light intensity of the reading laser 8.

ここで、入力像4は、フ−リエ変換用レンズ5の前焦
点面から後焦点面の任意の位置に配置することができる
が、厳密なフ−リエ変換をするためには前焦点面または
フ−リエ変換用レンズ5と後焦点面との間に配置するの
が好ましい。そこで本実施例では、フ−リエ変換用レン
ズ5の前焦点面に入力像4を、後焦点面に液晶ライトバ
ルブ6を配置する。さらに、同様の理由からフ−リエ変
換用レンズ12の前焦点面に液晶ライトバルブ6を、後焦
点面に受光素子13を配置する。
Here, the input image 4 can be arranged at any position from the front focal plane to the rear focal plane of the Fourier transform lens 5, but in order to perform a strict Fourier transform, the front focal plane or the It is preferable to arrange between the Fourier transform lens 5 and the back focal plane. Therefore, in this embodiment, the input image 4 is arranged on the front focal plane of the Fourier transform lens 5, and the liquid crystal light valve 6 is arranged on the rear focal plane. Further, for the same reason, the liquid crystal light valve 6 is disposed on the front focal plane of the Fourier transform lens 12, and the light receiving element 13 is disposed on the rear focal plane.

次に動作について説明する。入力像4には例えば第6
図に示すように、1個の被相関画像の回りに複数の参照
画像を配置したものを用いる。参照画像の個数や、被相
関画像や参照画像の大きさなど入力像の状態が変化する
と、当然入力像を透過する光量が変化するので、合同の
フ−リエ変換画像の光強度が変化する。例えば、参照画
像の個数が増加すると、合同のフ−リエ変換画像の光強
度が強くなって、空間周波数の低い領域は光強度が強く
なりすぎる。さらには、干渉じまのビジビリティも低下
する。そのため、液晶ライトバルブ6に表示される強度
分布画像は、高周波成分は表示されるが低周波成分は潰
れ、かつ干渉じまのビジビリティの低いものとなる。そ
こで、合同のフ−リエ変換画像の光強度あるいはその変
化量を強度モニター用受光素子22と強度モニター回路23
で測定する。上記のように、合同のフ−リエ変換画像の
光強度が増加した場合には、その光強度が常に一定にな
るように、強度モニター回路23から書き込み用レーザー
制御部2に信号を出力し、書き込み用レーザー1の出力
光強度を低下させる。勿論、合同のフ−リエ変換画像の
光強度が常に一定になるように書き込み用レーザー1の
出力光強度を変化させるのではなく、合同のフ−リエ変
換画像の光強度の変化と書き込み用レーザー1の出力光
強度の変化との間に比例関係等の関数関係が存在しても
よい。上記例とは逆に、合同のフ−リエ変換画像の光強
度が減少した場合には、書き込み用レーザー1の出力光
強度が増加するようにすればよい。
Next, the operation will be described. For example, the sixth input image
As shown in the figure, an image in which a plurality of reference images are arranged around one correlated image is used. When the state of the input image such as the number of reference images or the size of the correlated image or the reference image changes, the amount of light transmitted through the input image naturally changes, so that the light intensity of the joint Fourier transform image changes. For example, when the number of reference images increases, the light intensity of the joint Fourier transform image increases, and the light intensity in a region where the spatial frequency is low becomes too strong. Furthermore, the visibility of interference fringes is reduced. Therefore, in the intensity distribution image displayed on the liquid crystal light valve 6, high frequency components are displayed, but low frequency components are crushed, and the visibility of interference fringes is low. Therefore, the light intensity of the joint Fourier-transformed image or the amount of change thereof is determined by the intensity monitoring light receiving element 22 and the intensity monitoring circuit 23.
Measure with As described above, when the light intensity of the joint Fourier transform image increases, a signal is output from the intensity monitor circuit 23 to the writing laser control unit 2 so that the light intensity is always constant, The output light intensity of the writing laser 1 is reduced. Of course, instead of changing the output light intensity of the writing laser 1 so that the light intensity of the joint Fourier transform image is always constant, the change of the light intensity of the joint Fourier transform image and the writing laser A functional relationship such as a proportional relationship may exist between the change of the output light intensity and the change of the output light intensity. Contrary to the above example, when the light intensity of the joint Fourier transform image decreases, the output light intensity of the writing laser 1 may be increased.

ここで、合同のフ−リエ変換画像の光強度或はその変
化量を測定する場合、合同のフ−リエ変換画像全体の光
強度やその変化量を測定してもよいし、光軸近傍だけ或
はある特定の空間周波数領域だけの光強度やその変化量
を測定してもよい。
Here, when measuring the light intensity of the joint Fourier transform image or the amount of change thereof, the light intensity of the entire joint Fourier transform image or the amount of change thereof may be measured, or only in the vicinity of the optical axis. Alternatively, the light intensity in only a specific spatial frequency region and the change amount thereof may be measured.

上述したように、合同のフ−リエ変換画像の光強度あ
るいはその変化量を強度モニター用受光素子22で測定し
て、それを書き込み用レーザー1の出力光強度にフィー
ドバックすることにより、参照画像の個数や、被相関画
像や参照画像の大きさなど入力像の状態が変化した場合
に、合同のフ−リエ変換画像の光強度の変化を補正する
ことができて、液晶ライトバルブ6には常に適正な強度
分布画像が表示できるようになる。
As described above, the light intensity of the congruent Fourier-transformed image or the change amount thereof is measured by the light-receiving element 22 for intensity monitoring, and is fed back to the output light intensity of the writing laser 1, thereby obtaining the reference image. When the state of the input image such as the number or the size of the correlated image or the reference image changes, the change in the light intensity of the joint Fourier transform image can be corrected. An appropriate intensity distribution image can be displayed.

次に相関出力画像について考える。参照画像の個数が
多い場合や、参照画像と被相関画像があまり似ていない
場合などは、液晶ライトバルブ6上に適正な空間周波数
領域の強度分布画像が表示されていても、その強度分布
画像上に重畳されている干渉じまのビジビリティは低い
ものとなる。その場合、受光素子13で受光する相関出力
画像中の相関ピーク強度は弱くかつ、ノイズ成分も増加
する。そのような状態では、相関ピークは受光素子13の
適正な受光範囲、例えばγ特性が線形な範囲で受光でき
なくなり、S/H比が低下して正確な相関ピーク強度の測
定ができなくなる。そこで、ピーク強度測定回路15から
相関ピーク強度を読みだし用レーザー制御部9に出力
し、各相関ピーク強度の総和が一定になるように或は最
大の相関ピーク強度が適正な受光範囲の上限近傍になる
ように、読みだし用レーザー8の出力光強度を増加させ
ることにより、相関ピークが受光素子13の適正な受光範
囲で受光できるようにする。
Next, consider a correlation output image. If the number of reference images is large, or if the reference image and the correlated image are not very similar, even if an intensity distribution image in an appropriate spatial frequency region is displayed on the liquid crystal light valve 6, the intensity distribution image The visibility of the interference fringes superimposed on it is low. In that case, the correlation peak intensity in the correlation output image received by the light receiving element 13 is weak and the noise component also increases. In such a state, the correlation peak cannot be received in an appropriate light receiving range of the light receiving element 13, for example, in a linear range of the γ characteristic, and the S / H ratio is reduced, so that accurate measurement of the correlation peak intensity cannot be performed. Therefore, the correlation peak intensity is read out from the peak intensity measurement circuit 15 and output to the laser control unit 9 so that the sum of the correlation peak intensity is constant or the maximum correlation peak intensity is close to the upper limit of the appropriate light receiving range. By increasing the output light intensity of the reading laser 8 so as to satisfy the following condition, the correlation peak can be received in an appropriate light receiving range of the light receiving element 13.

上述したように、入力像4の状態によって相関ピーク
強度が変化しても、相関ピーク強度を読みだし用レーザ
ー8の出力光強度にフィードバックして出力光強度を変
化させることにより、受光素子13の適正な受光範囲で相
関ピーク強度の測定ができるようになる。
As described above, even if the correlation peak intensity changes depending on the state of the input image 4, the correlation peak intensity is fed back to the output light intensity of the reading laser 8 to change the output light intensity. The correlation peak intensity can be measured in an appropriate light receiving range.

以上示した、合同のフ−リエ変換画像の光強度のフィ
ードバックや相関出力画像の光強度のフィードバックの
どちらか、或は両方を行うことによって、入力像4の状
態が変化しても、S/N比よく相関ピーク強度を測定する
ことができるようになる。
By performing one or both of the above-described feedback of the light intensity of the joint Fourier transform image and the feedback of the light intensity of the correlation output image, even if the state of the input image 4 changes, S / The correlation peak intensity can be measured with a good N ratio.

本発明による他の実施例を図面に基づいて説明する。
第7図は本発明の光学的パターン認識装置の他の実施例
の構成図である。液晶ライトバルブ6より後の光学系は
省略している。前記光強度または前記光強度の変化に応
じて前記光強度を変化させる手段または前記撮像装置ま
たは前記受光素子の受光感度を変化させる手段または前
記空間光変調器の表示特性を変化させる手段は、可変式
NDフィルタ24とステッピングモータ25とモータ制御回路
26からなり、他は第1図における実施例と同じである。
つまり異なる点は、液晶ライトバルブ6の書き込み側の
光束中に、円周方向に透過率が変化する可変式NDフィル
タ24と、この可変式NDフィルタ24を回転させるためのス
テッピングモータ25と、そのモータ25を制御するモータ
制御回路26を設けている点である。強度モニター回路23
の出力をモータ制御回路26に入力し、合同のフ−リエ変
換画像の光強度またはその変化に応じてステッピングモ
ータ25で可変式NDフィルタ24を回転させ、可変式NDフィ
ルタ24の透過率を変化させることによって合同のフ−リ
エ変換画像の光強度を変化させる。可変式NDフィルタ24
を設置する位置は、基本的には書き込み用レーザー1か
ら液晶ライトバルブ6までの光束中の任意の位置で構わ
ないが、光束の直径の小さい書き込み用レーザー1とビ
ームエキスパンダ3の間に配置する方が、コヒーレント
光の光強度を容易に変化させることができるので好まし
い。
Another embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a block diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device of the present invention. The optical system after the liquid crystal light valve 6 is omitted. The means for changing the light intensity according to the change of the light intensity or the light intensity or the means for changing the light receiving sensitivity of the imaging device or the light receiving element or the means for changing the display characteristics of the spatial light modulator is variable. formula
ND filter 24, stepping motor 25, and motor control circuit
The other components are the same as those of the embodiment shown in FIG.
That is, the difference is that a variable ND filter 24 whose transmittance changes in the circumferential direction in the light beam on the writing side of the liquid crystal light valve 6, a stepping motor 25 for rotating the variable ND filter 24, The point is that a motor control circuit 26 for controlling the motor 25 is provided. Strength monitor circuit 23
Is output to the motor control circuit 26, and the variable ND filter 24 is rotated by the stepping motor 25 in accordance with the light intensity of the joint Fourier transform image or its change, thereby changing the transmittance of the variable ND filter 24. This changes the light intensity of the joint Fourier-transformed image. Variable ND filter 24
May be basically set at any position in the light beam from the writing laser 1 to the liquid crystal light valve 6, but it is arranged between the writing laser 1 having a small diameter of the light beam and the beam expander 3. This is preferable because the light intensity of the coherent light can be easily changed.

第8図は本発明の光学的パターン認識装置の他の実施
例の構成図である。液晶ライトバルブ6より後の光学系
は省略している。前記光強度または前記光強度の変化に
応じて前記光強度を変化させる手段または前記撮像装置
または前記受光素子の受光感度を変化させる手段または
前記空間光変調器の表示特性を変化させる手段は、液晶
ライトバルブ駆動回路7からなり、他は第1図における
実施例と同じである。つまり異なる点は、強度モニター
回路23の出力を液晶ライトバルブ駆動回路7に入力して
いる点である。これにより、合同のフ−リエ変換画像の
光強度またはその変化量に応じて、液晶ライトバルブ6
の表示特性を変化させる。具体的には、液晶ライトバル
ブ6に印加する電圧やDCバイアス電圧、駆動周波数を変
化させるなどの方法により、受光感度特性を変化させる
ことができる、通常は印加電圧を変化させる方法が容易
である。
FIG. 8 is a block diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device of the present invention. The optical system after the liquid crystal light valve 6 is omitted. Means for changing the light intensity according to the change of the light intensity or the light intensity or means for changing the light receiving sensitivity of the imaging device or the light receiving element or means for changing the display characteristics of the spatial light modulator, The other components are the same as those of the embodiment shown in FIG. That is, the difference is that the output of the intensity monitor circuit 23 is input to the liquid crystal light valve drive circuit 7. Thereby, the liquid crystal light valve 6 is changed according to the light intensity of the joint Fourier-transformed image or the change amount thereof.
Is changed. Specifically, the light receiving sensitivity characteristic can be changed by a method such as changing a voltage applied to the liquid crystal light valve 6, a DC bias voltage, or a driving frequency. In general, a method of changing the applied voltage is easy. .

第9図は本発明の光学的パターン認識装置の他の実施
例の構成図である。液晶ライトバルブ6より前の光学系
は省略している。前記光強度または前記光強度の変化に
応じて前記光強度を変化させる手段または前記撮像装置
または前記受光素子の受光感度を変化させる手段または
前記空間光変調器の表示特性を変化させる手段は、可変
式NDフィルタ16とステッピングモータ17とモータ制御回
路18からなり、他は第1図における実施例と同じであ
る。つまり異なる点は、液晶ライトバルブ6の読みだし
側の光路中に可変式NDフィルタ16と、その可変式NDフィ
ルタ16を回転させるためのステッピングモータ17と、モ
ータ制御回路18を設けていることである。ピーク強度測
定回路15で相関ピーク強度またはその変化量を測定し、
その出力をモータ制御回路18に入力する。そして、相関
ピーク強度またはその変化量に応じてステッピングモー
タ17で可変式NDフィルタ16を回転させ、可変式NDフィル
タ16の透過率を変えることによって相関出力画像の光強
度を変化させる。可変式NDフィルタ16を設置する位置
は、基本的には読みだし用レーザー8から受光素子13ま
での光路中の任意の位置で構わないが、光束の直径の小
さい読みだし用レーザー8とビームエキスパンダ10の間
に配置するか、または受光素子13の直前に配置する方
が、相関出力画像中の相関ピークの強度を容易に変化さ
せることができるので好ましい。
FIG. 9 is a block diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device of the present invention. The optical system before the liquid crystal light valve 6 is omitted. The means for changing the light intensity according to the change of the light intensity or the light intensity or the means for changing the light receiving sensitivity of the imaging device or the light receiving element or the means for changing the display characteristics of the spatial light modulator is variable. An ND filter 16, a stepping motor 17, and a motor control circuit 18 are the same as those in the embodiment shown in FIG. That is, the difference is that a variable ND filter 16, a stepping motor 17 for rotating the variable ND filter 16, and a motor control circuit 18 are provided in the optical path on the reading side of the liquid crystal light valve 6. is there. The peak intensity measurement circuit 15 measures the correlation peak intensity or its change amount,
The output is input to the motor control circuit 18. Then, the variable ND filter 16 is rotated by the stepping motor 17 according to the correlation peak intensity or the amount of change thereof, and the light intensity of the correlation output image is changed by changing the transmittance of the variable ND filter 16. The variable ND filter 16 can be installed at any position in the optical path from the reading laser 8 to the light receiving element 13, but the reading laser 8 having a small light beam diameter and the beam extractor can be basically used. It is preferable to dispose it between the pandas 10 or immediately before the light receiving element 13 because the intensity of the correlation peak in the correlation output image can be easily changed.

第10図は本発明の光学的パターン認識装置の他の実施
例の構成図である。液晶ライトバルブ6より前の光学系
は省略している。前記光強度または前記光強度の変化に
応じて前記光強度を変化させる手段または前記撮像装置
または前記受光素子の受光感度を変化させる手段または
前記空間光変調器の表示特性を変化させる手段は、受光
素子駆動回路14からなり、他は第1図における実施例と
同じである。つまり異なる点は、ピーク強度測定回路15
の出力を受光素子駆動回路14に入力し、受光素子13の感
度を変化させる点である。ピーク強度測定回路15で相関
ピーク強度またはその変化量を測定し、その出力を受光
素子駆動回路14に入力する。そして、受光素子13の感度
を変化させて、受光素子13の適正な受光範囲で相関ピー
クを受光できるようにしている。
FIG. 10 is a block diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device of the present invention. The optical system before the liquid crystal light valve 6 is omitted. Means for changing the light intensity in accordance with the light intensity or the change in the light intensity, means for changing the light receiving sensitivity of the imaging device or the light receiving element, or means for changing the display characteristics of the spatial light modulator, The other components are the same as those of the embodiment shown in FIG. That is, the difference is that the peak intensity measurement circuit 15
Is input to the light receiving element drive circuit 14 to change the sensitivity of the light receiving element 13. The peak intensity measuring circuit 15 measures the correlation peak intensity or the amount of change thereof, and outputs the output to the light receiving element driving circuit 14. Then, the sensitivity of the light receiving element 13 is changed so that the correlation peak can be received within an appropriate light receiving range of the light receiving element 13.

上記実施例において、書き込み用レーザー1と読みだ
し用レーザー8とレーザーを2個用いているが、書き込
み用レーザー1からの光束をビームスプリッターを用い
て2光束に分離しても良いことは言うまでもない。ま
た、書き込み用レーザー1や読みだし用レーザー8は気
体レーザーや半導体レーザーなど、コヒーレンス性の良
いレーザーであれば良いことはいうまでもない。
In the above embodiment, the writing laser 1, the reading laser 8 and the two lasers are used. Needless to say, the light beam from the writing laser 1 may be separated into two light beams by using a beam splitter. . Needless to say, the writing laser 1 and the reading laser 8 may be any laser having good coherence, such as a gas laser or a semiconductor laser.

上記実施例では、第6図に示すように入力像4として
1個の被相関画像と複数個の参照画像としているが、複
数個の被相関画像と1個の参照画像でも良いし、被相関
画像と参照画像がそれぞれ複数個であっても良いことは
いうまでもない。
In the above embodiment, one correlated image and a plurality of reference images are used as the input image 4 as shown in FIG. 6, but a plurality of correlated images and one reference image may be used. It goes without saying that there may be a plurality of images and a plurality of reference images.

上記実施例における入力像4としては、液晶テレビな
どの電気書き込み型の空間光変調器や、液晶ライトバル
ブなどの光書き込み型の空間光変調器、あるいは写真乾
板などに被相関画像と参照画像を表示したものを用いて
も良いしことは言うまでもない。そして、液晶テレビの
ような空間光変調器に入力像4を表示している場合に
は、液晶テレビのコントラストを変えることによって、
入力像4の透過光量を変化させ、合同のフ−リエ変換画
像の光強度を変化させることができることは言うまでも
ない。
As the input image 4 in the above embodiment, the correlated image and the reference image are written on an electric writing type spatial light modulator such as a liquid crystal television, an optical writing type spatial light modulator such as a liquid crystal light valve, or a photographic dry plate. Needless to say, the displayed one may be used. When the input image 4 is displayed on a spatial light modulator such as a liquid crystal television, by changing the contrast of the liquid crystal television,
It goes without saying that the amount of transmitted light of the input image 4 can be changed to change the light intensity of the joint Fourier-transformed image.

上記実施例における強度モニター用受光素子22は、液
晶ライトバルブ6の直前に配置したビームスプリッタ21
によって合同のフ−リエ変換画像の1部を受光しても良
いし、ビームスプリッタ21を入力像4の直前に配置する
ことによって入力像4の透過光の1部を受光するように
しても良いことは言うまでもない。
The light receiving element 22 for intensity monitoring in the above embodiment is a beam splitter 21 disposed immediately before the liquid crystal light valve 6.
A part of the congruent Fourier-transformed image may be received, or a part of the transmitted light of the input image 4 may be received by disposing the beam splitter 21 immediately before the input image 4. Needless to say.

上記実施例における可変式NDフィルタ24や16の代わり
に、例えば液晶テレビのように、透過率あるいは反射率
を要求どうり変化させることができるものであれば良い
ことは言うまでもない。
It goes without saying that, instead of the variable ND filters 24 and 16 in the above embodiment, any device that can change the transmittance or the reflectance as required, such as a liquid crystal television, may be used.

上記実施例における受光素子13としては、CCDカメラ
のような撮像装置でも良いし、各相関ピークの現れる位
置に受光素子が配置されている受光素子アレイなどでも
良いことは言うまでもない。
It goes without saying that the light receiving element 13 in the above embodiment may be an imaging device such as a CCD camera, or a light receiving element array in which light receiving elements are arranged at positions where correlation peaks appear.

一般には、光変調材料としてネマチック液晶を用いた
液晶ライトバルブが良く知られているが、上記実施例に
おける液晶ライトバルブ6としては、光変調材料として
強誘電性液晶を用いた液晶ライトバルブなどでもよいこ
とは言うまでもない。また、液晶ライトバルブ以外に
も、BSO結晶(Bi12SiO20)などを光変調材料として用い
た透過型の空間光変調器も使用できることは言うまでも
ない。
In general, a liquid crystal light valve using a nematic liquid crystal as a light modulating material is well known. However, as the liquid crystal light valve 6 in the above embodiment, a liquid crystal light valve using a ferroelectric liquid crystal as a light modulating material may be used. It goes without saying that it is good. In addition to the liquid crystal light valve, it goes without saying that a transmission type spatial light modulator using BSO crystal (Bi 12 SiO 20 ) or the like as a light modulation material can be used.

上記実施例では、空間光変調器6としては像入力が光
書き込み型の液晶ライトバルブを例に取っている。しか
し、合同のフ−リエ変換画像をCCDカメラで受光し、そ
れを液晶テレビのように像入力が電気書き込み型の空間
光変調器に表示する方法でも原理的には同じである。そ
の場合、合同のフ−リエ変換画像の光強度やその変化量
を強度モニター用受光素子22で測定しても良いし、合同
のフ−リエ変換画像を受光するCCDカメラ自身で測定し
ても良いことは言うまでもない。そして、測定した合同
のフ−リエ変換画像の光強度やその変化量に応じて、CC
Dカメラの受光感度を変更したり、液晶テレビの透過率
を変えても良いことは言うまでもない。
In the above embodiment, as the spatial light modulator 6, a liquid crystal light valve whose image input is an optical writing type is taken as an example. However, the principle is the same in a method of receiving a joint Fourier-transformed image with a CCD camera and displaying the image on a spatial light modulator whose image input is an electric writing type like a liquid crystal television. In this case, the light intensity of the joint Fourier transform image and the amount of change thereof may be measured by the light-receiving element 22 for intensity monitoring, or may be measured by the CCD camera itself that receives the joint Fourier transform image. Needless to say, it's good. Then, according to the measured light intensity of the joint Fourier transform image and the amount of change thereof, CC
It goes without saying that the light receiving sensitivity of the D camera may be changed or the transmittance of the liquid crystal television may be changed.

上記実施例において、フ−リエ変換用レンズ5及び12
として、焦点距離の等しいレンズを用いる必要はない。
In the above embodiment, the Fourier transform lenses 5 and 12 are used.
It is not necessary to use lenses having the same focal length.

以上の全ての方法は、従来のジョイント変換相関器に
おいてのみではなく、第5図に示すようなフィードバッ
ク系を有するジョイント変換相関器においても適用可能
であることは言うまでもない。その場合、合同のフ−リ
エ変換画像の光強度を変化させる方法としては、液晶マ
スク36の透過率を変化させることによっても可能であ
る。また、例えば入力像4を液晶テレビに表示している
場合では、液晶マスク36を用いる代わりに、入力像4を
表示している液晶テレビの参照画像部分の透過率を変化
させることによっても可能であることは言うまでもな
い。
It goes without saying that all the above methods are applicable not only to the conventional joint transform correlator but also to a joint transform correlator having a feedback system as shown in FIG. In this case, as a method of changing the light intensity of the joint Fourier-transformed image, it is also possible to change the transmittance of the liquid crystal mask 36. Further, for example, when the input image 4 is displayed on the liquid crystal television, it is also possible to change the transmittance of the reference image portion of the liquid crystal television displaying the input image 4 instead of using the liquid crystal mask 36. Needless to say, there is.

上記フィードバック系を有する実施例において、参照
画像を照射する光強度を変化させるマスクとして液晶マ
スク36を用いているが、高速に透過率や反射率を要求通
りに変化させることができる空間光変調器であれば良い
ことは言うまでもない。
In the embodiment having the feedback system, the liquid crystal mask 36 is used as a mask for changing the light intensity for irradiating the reference image, but the spatial light modulator can change the transmittance and the reflectance as required at a high speed. Needless to say, it is good.

上記フィードバック系を有する実施例において、入力
像4は液晶マスク36の直後に配置しているが、互いに近
接して配置してあれば、入力像4が液晶マスク36の前に
配置されていても良いことはいうまでもない。
In the embodiment having the feedback system, the input image 4 is disposed immediately after the liquid crystal mask 36. However, if the input image 4 is disposed close to each other, even if the input image 4 is disposed in front of the liquid crystal mask 36. It goes without saying that it is good.

上記の全ての実施例のうち、いくつかを組み合わせる
ことによって、合同のフ−リエ変換画像や相関出力画像
の光強度を変化させたり、強度分布画像を表示させる空
間光変調器の表示特性や受光素子の感度を変化させても
良いことは言うまでもない。
By combining some of the above embodiments, the light intensity of the joint Fourier transform image or the correlation output image can be changed, or the display characteristics of the spatial light modulator for displaying the intensity distribution image or the light reception can be obtained. It goes without saying that the sensitivity of the element may be changed.

[発明の効果] 以上説明したように、入力像中の参照画像の個数や、
被相関画像や参照画像の大きさ、参照画像と被相関画像
の似ている度合など入力像の状態が変化しても、常に適
正な合同のフ−リエ変換画像の強度分布画像が得られ、
たとえ相関ピークのS/N比が悪くても相関ピークの強度
を正確に測定できるので、相関処置によって得られる結
果の正確さや信頼性が向上する。またこのことにより、
参照画像の個数を従来より増加させることができるの
で、相関器をより多機能かつ高速にすることができる。
[Effects of the Invention] As described above, the number of reference images in the input image,
Even when the state of the input image changes, such as the size of the correlated image or the reference image, or the degree of similarity between the reference image and the correlated image, an appropriate joint intensity distribution image of the Fourier transform image is always obtained.
Even if the S / N ratio of the correlation peak is poor, the intensity of the correlation peak can be accurately measured, so that the accuracy and reliability of the result obtained by the correlation procedure are improved. This also gives
Since the number of reference images can be increased as compared with the related art, the correlator can have more functions and a higher speed.

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

第1図は本発明による光強度の自動調整可能な光学的パ
ターン認識装置の1実施例の構成図、第2図は従来のジ
ョイント変換相関器の1例を示す構成図、第3図はジョ
イント変換相関器における入力像の1例を示す図、第4
図はジョイント変換相関器における相関出力画像の1例
を示す図、第5図はフィードバック系を有するジョイン
ト変換相関器の1例を示す構成図、第6図はフィードバ
ック系を有するジョイント変換相関器の入力像の1例を
示す図、第7図は本発明による光強度の自動調整可能な
光学的パターン認識装置の他の実施例を示す構成図、第
8図は本発明による光強度の自動調整可能な光学的パタ
ーン認識装置の他の実施例を示す構成図、第9図は本発
明による光強度の自動調整可能な光学的パターン認識装
置の他の実施例を示す構成図、第10図は本発明による光
強度の自動調整可能な光学的パターン認識装置の他の実
施例を示す構成図である。 1……書き込み用レーザー 2……書き込み用レーザー制御部 3……ビームエキスパンダ 4……入力像 5……フ−リエ変換用レンズ 6……液晶ライトバルブ 7……液晶ライトバルブ駆動回路 8……読みだし用レーザー 9……読みだし用レーザー制御部 10……ビームエキスパンダ 11……偏光ビームスプリッタ 12……フ−リエ変換用レンズ 13……受光素子 14……受光素子駆動回路 15……ピーク強度測定回路 16……可変式NDフィルタ 17……ステッピングモータ 18……モータ制御回路 19……レーザー 21……ビームスプリッタ 22……強度モニター用受光素子 23……強度モニター回路 24……可変式NDフィルタ 25……ステッピングモータ 26……モータ制御回路 31……ビームスプリッタ 32……ミラー 33……ミラー 34……正規化回路 35……液晶マスク駆動回路 36……液晶マスク fL……フ−リエ変換用レンズの焦点距離
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an optical pattern recognition apparatus capable of automatically adjusting light intensity according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional joint conversion correlator, and FIG. The figure which shows an example of the input image in a conversion correlator, 4th
The figure shows an example of a correlation output image in a joint transform correlator, FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a joint transform correlator having a feedback system, and FIG. 6 is a diagram of a joint transform correlator having a feedback system. FIG. 7 shows an example of an input image, FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of an optical pattern recognition device capable of automatically adjusting light intensity according to the present invention, and FIG. 8 is automatic light intensity adjustment according to the present invention. FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of a possible optical pattern recognition device, FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of an optical pattern recognition device capable of automatically adjusting light intensity according to the present invention, and FIG. FIG. 9 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical pattern recognition device capable of automatically adjusting the light intensity according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Writing laser 2 ... Writing laser control part 3 ... Beam expander 4 ... Input image 5 ... Fourier conversion lens 6 ... Liquid crystal light valve 7 ... Liquid crystal light valve drive circuit 8 ... ... Reading laser 9 ... Reading laser controller 10 ... Beam expander 11 ... Polarizing beam splitter 12 ... Fourier transform lens 13 ... Light receiving element 14 ... Light receiving element driving circuit 15 ... Peak intensity measuring circuit 16 Variable ND filter 17 Stepping motor 18 Motor control circuit 19 Laser 21 Beam splitter 22 Light receiving element for intensity monitoring 23 Intensity monitoring circuit 24 Variable ND filter 25 Stepping motor 26 Motor control circuit 31 Beam splitter 32 Mirror 33 Mirror 34 Normalization circuit 35 Liquid crystal mask drive circuit 36: LCD mask fL: Focal length of Fourier transform lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G02B 27/00 - 27/64 G06E 3/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 G02B 27/00-27/64 G06E 3/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】CCDカメラなどから得られる2次元画像に
対して、コヒーレント光を用いた光学的相関処理を施す
ことにより、所要のパターンを自動的に認識・計測する
光学的パターン認識装置において、所要の目標を含む少
なくとも1つの参照画像と新たに入力する少なくとも1
つの被相関画像とをコヒーレント画像に変換する手段
と、 前記コヒーレント画像をフーリエ変換し、前記参照画像
と前記被相関画像との合同のフーリエ変換画像を得る手
段と、 前記合同のフーリエ変換画像を強度分布画像に変換し、
前記強度分布画像を空間光変調器に表示する手段と、 前記空間光変調器に表示された前記強度分布画像をコヒ
ーレント光を用いて読み出す手段と、 前記読み出した強度分布画像を再度フーリエ変換して得
られる相関出力画像を撮像装置または受光素子を用いて
相関信号に変換する手段と、 前記合同のフーリエ変換画像や前記相関出力画像の光強
度または前記光強度の変化を計測する手段と、 前記光強度または前記光強度の変化に応じて前記光強度
を変換させる手段または前記撮像装置または前記受光素
子の受光感度を変化させる手段または前記空間光変調器
の表示特性を変化させる手段とを具備してなることを特
徴とする光強度の自動調節可能な光学的パターン認識装
置。
An optical pattern recognition apparatus for automatically recognizing and measuring a required pattern by performing an optical correlation process using coherent light on a two-dimensional image obtained from a CCD camera or the like. At least one reference image containing the required target and at least one newly input image
Means for converting the two correlated images into a coherent image; Fourier transforming the coherent image to obtain a congruent Fourier transform image of the reference image and the correlated image; and intensifying the congruent Fourier transform image. Convert to distribution image,
Means for displaying the intensity distribution image on a spatial light modulator, means for reading the intensity distribution image displayed on the spatial light modulator using coherent light, and Fourier transforming the read intensity distribution image again A means for converting the obtained correlation output image into a correlation signal using an imaging device or a light receiving element; a means for measuring a light intensity of the joint Fourier transform image or the correlation output image or a change in the light intensity; and the light Means for converting the light intensity in accordance with a change in intensity or the light intensity, or means for changing the light receiving sensitivity of the imaging device or the light receiving element, or means for changing the display characteristics of the spatial light modulator. An optical pattern recognition device capable of automatically adjusting light intensity.
【請求項2】第1項記載の光強度の自動調節可能な光学
的パターン認識装置において、 前記相関信号を最大の相関信号で正規化する正規化回路
と、 前記正規化回路で正規化した信号をもとに、前記参照画
像の前または後ろに配置したマスク用空間光変調器にお
いて、前記各参照画像に対応する部分の透過率または反
射率を線形または非線形に変化させる手段とを具備して
なることを特徴とする光強度の自動調節可能な光学的パ
ターン認識装置。
2. The optical pattern recognition device according to claim 1, wherein the light intensity is automatically adjusted. A normalization circuit for normalizing the correlation signal with a maximum correlation signal, and a signal normalized by the normalization circuit. Based on the spatial light modulator for the mask arranged before or after the reference image, means for linearly or non-linearly changing the transmittance or reflectance of the portion corresponding to each reference image An optical pattern recognition device capable of automatically adjusting light intensity.
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