JP2953706B2 - パターン認識装置 - Google Patents

パターン認識装置

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JP2953706B2
JP2953706B2 JP1095659A JP9565989A JP2953706B2 JP 2953706 B2 JP2953706 B2 JP 2953706B2 JP 1095659 A JP1095659 A JP 1095659A JP 9565989 A JP9565989 A JP 9565989A JP 2953706 B2 JP2953706 B2 JP 2953706B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は入力音声や図形等の未知入力パターンを高性
能に認識することのできるパターン認識装置に関する。
(従来の技術) パターン認識技術の目覚ましい発展に伴い、種々のパ
ターン認識装置が開発されている。中でも未知カテゴリ
の入力を特徴分析して求められる入力パターンXと、認
識対象カテゴリl(l=1,2,〜L)に属する標準パター
ンの集合をそれぞれM個の直交ベクトルに展開した標準
パターンセット▲φ() m▼(m=1,2,〜M;直交展開
軸)との間で、その類似度S( としてそれぞれ計算する。そしてその中で最大類似度S
(K)(=max{S( })が得られるカテゴリKを前記入
力パターンXに対する認識結果として求めるパターン認
識方法が注目されている。
尚、上式において(・)は内積を示し、wmは(0≦wm
≦1)なる重み係数を示している。
しかして上述した如く求められる類似度S( は、入
力パターンXに対する標準パターンセット▲φ() m
の各部分空間への射影成分の累計と看做すことができ
る。そして各カテゴリの標準パターンセット▲φ() m
▼に対する類似度S( が最大となる標準パターンセッ
ト▲φ(K) m▼のカテゴリを求めると云うことは、前記入
力パターンXが認識対象カテゴリl中のどのカテゴリに
属するかと云う類別規則であると云える。従ってこのよ
うなパターン認識方式は、パターン変動を効果的に吸収
して入力パターンを類別し得るものと云える。
ところがこのようなパターン認識においては、同時に
認識対象外のパターンを如何にして効率的にリジェクト
するかと云う要求がある。このリジェクトについては、
各カテゴリKの標準パターンセット▲φ(K) m▼に対して
求められた類似度S(K)に対してリジェクトレベルR(K)
概念を導入し、 S(K) > R(K) …リジェクトしない S(K) < R(K) …リジェクトする なるリジェクト判定を行うことが試みられている。
然し乍ら、一般的にはこのようなリジェクト判定が有
効に機能しないことが非常に多い。即ち、上記リジェク
トレベルR(K)は、入力パターンXに対する標準パターン
セット▲φ() m▼の各部分空間への射影成分の累計
(類似度S( )に対して設定されるものであり、この
類似度S( )は上述したように入力パターンの変動を
吸収して求められたものとなっている。これ故、類似度
S( )として求められる情報は、パターン変動の吸収
に伴って入力パターンXの特徴自体も抑え込まれたもの
となっている。従ってパターン変動や認識対象外の入力
パターンに対する類似度S( )の変動、更には類似カ
テゴリ間での類似度S( )の接近等を考慮した上で、
そのリジェクトレベルR( )を適正に設定することが
甚だ困難である。
この為、認識対象外の入力パターンに対するリジェク
ト効果を高めてパターン認識しようとするパターン変動
の吸収効果が薄れ、逆にパターン変動の吸収効果を高め
てパターン認識しようとするとリジェクト効果が薄れて
しまうと云う相反する問題が生じた。
(発明が解決しようとする課題) このように従来のパターン認識方式にあっては、パタ
ーン変動等を吸収して認識性能を高め、しかも認識対象
外の入力パターンに対するリジェクト効果を高める上で
相反する問題があり、認識対象とする入力パターンだけ
を高性能に認識する上で大きな課題が残されている。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、認識対象外の入力パターンを
効果的にリジェクトしながら認識対象パターンを高性能
に認識することのできるパターン認識装置を提供するこ
とにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明に係るパターン認識装置は、未知カテゴリを特
徴分析して入力パターンXを求める特徴分析部と、認識
対象カテゴリl(l=1,2,〜L)に属する標本パターン
の集合をM個の直交ベクトルに展開した標準パターンセ
ット▲φ() m▼(m=1,2,〜M;直交展開軸)を記憶し
た標準パターンセット部とを備え、 類似度演算部にて前記入力パターンXの上記標準パタ
ーンセット▲φ() m▼に対する最大類似度▲S(K) m
をm軸毎に求め、この最大類似度▲S(K) m▼とm軸毎に
予め定められてリジェクトテーブル部に格納されている
リジェクト値▲R(K) m▼とをm軸毎に比較し、このリジ
ェクト判定によりリジェクトが生じた場合には前記類似
度演算部における(m+1)軸の類似度演算を中止にす
るようにしたことを特徴とするものである。
(作 用) 本発明によれば、m軸毎に求められる入力パターンX
の標準パターンセット▲φ() m▼に対する最大類似度
▲S(K) m▼を、その都度、m軸毎に予め定められたリジ
ェクト値▲R(K) m▼と比較してその入力パターンXをリ
ジェクトするか否かを判定し、リジェクトが生じなった
場合にのみ次の(m+1)時での最大類似度を求めてい
くので、標準パターンセット▲φ() m▼に対する個々
の部分空間への射影成分の特徴を有効に利用して認識対
象外のパターンをリジェクトしながら、そのパターン認
識処理を進めていくことが可能となる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係るパター
ン認識装置について説明する。このパターン認識装置
は、例えば入力音声を認識する音声認識装置や、イメー
ジ入力される文字・図形、或いは筆記ストローク情報と
してオンライン入力される文字・図形を認識する文字・
図形パターン認識装置等として実現される。
第1図は実施例装置の概略構成図で、1は未知カテゴ
リの入力を特徴分析してその入力パターンXを求める特
徴分析部である。類似度演算部2は特徴分析部1で求め
られる入力パターンXと、標準パターンセット部3に登
録されている認識対象カテゴリl(l=1,2,〜L)につ
いての各標準パターンセット▲φ() m▼(m=1,2,〜
M;直交展開軸)との間で個々にその類似度を計算し、そ
の中で最大値を示す最大類似度とその最大類似度を得る
認識対象カテゴリとを、後述するようにm軸毎に順次求
める。
即ち、上記標準パターンセット部3に登録されている
複数の認識対象カテゴリlについての各標準パターンセ
ット▲φ() m▼は、予め認識対象カテゴリlに属する
複数の入力パターン(標本パターン)の集合を、例えば
KL展開して求めたM個の正規化直交ペクトルのセットか
らなる。類似度演算部2はこのような複数の認識対象カ
テゴリlについての各標準パターンセット▲φ() m
と前記入力パターンXとの間の類似度▲S() m▼を、
m軸(m=1,2,〜M)毎にそれぞれ としてそれぞれ演算する。このようにして求められるm
軸での各認識対象カテゴリlの標準パターンセット▲φ
() m▼に対する類似度▲S() m▼は、前記入力パター
ンXの各標準パターンセット▲φ() m▼に対するm軸
までの部分空間への射影成分の累計となる。類似度演算
部2は、このようにしてm軸毎に求められる複数の認識
対象カテゴリlの各標準パターンセット▲φ() m▼と
前記入力パターンXとの間のm軸までの類似度▲S()
m▼を相互に比較し、その中で最大値を示す最大類似度 と、その最大類似度▲S(K) m▼を得る認識対象カテゴリ
Kとを求める。
しかしてリジェクト判定部4は上述した如く類似度演
算部2で求められたm軸での最大類似度▲S(K) m▼とそ
の最大類似度▲S(K) m▼を得る認識対象カテゴリKとに
従い、リジェクトテーブル部5から上記認識対象カテゴ
リKに対して予め設定されているm軸でのリジェクト値
▲R(K) m▼を求め、前記最大類似度▲S(K) m▼と比較す
る。即ち、リジェクトテーブル部5には、前記複数の認
識対象カテゴリlのそれぞれに対してm軸におけるリジ
ェクト値▲R(K) m▼が予め設定登録されている。リジェ
クト判定部4は類似度演算部2で求められた最大類似度
▲S(K) m▼を得る認識対象カテゴリKに従い、当該認識
対象カテゴリKについての当該m軸に対して予め設定登
録されているリジェクト値▲R(K) m▼を読み出し、この
リジェクト値▲R(K) m▼と前記類似度演算部2で求めら
れた最大類似度▲S(K) m▼とを比較する。そして、例え
ば Hi=Si−Ri なるリジェクト判別関数Hiを求め、 Hi >0 …リジェクトしない Hi ≦0 …リジェクトする として前記入力パターンXをリジェクトするか否かを判
定する。
識別判定部6はこのようなリジェクト判定結果に従っ
て前述した類似度演算部2におけるm軸毎の類似度演算
を制御するもので、m軸での上述したリジェクト判定に
おいてリジェクトが発生した時にはそのリジェクト結果
を出力し、前記類似度演算部2による次の(m+1)軸
についての類似度演算を中止する。またこのm軸でのリ
ジェクト判定でリジェクトが生じなかった場合には前記
類似度演算部2を付勢し、次の(m+1)軸についての
前述した類似度演算、および最大類似度▲S(K) m▼とそ
の最大類似度▲S(K) m▼を得る認識対象カテゴリの抽出
処理を実行させる。
この結果、前記類似度演算部2は識別判定部6からの
制御に基づいてm軸毎の類似度演算を順次繰り返し実行
する。そして識別判定部6はリジェクトの発生を生じる
ことなくM軸までの類似度演算が繰り返し実行され、こ
のM軸での類似度演算結果として求められた最大類似度
▲S(K) M▼がリジェクトされなかったとき、この最大類
似度▲S(K) M▼を得る認識対象カテゴリKMを前記入力パ
ターンXの認識結果として出力する。
第2図は上述した如く構成された実施例装置における
パターン認識処理手続きの流れを示すものである。この
処理手続きの流れに沿って上述したパターン認識処理に
ついて今少し詳しく説明すると、先ず準備処理として前
記類似度演算部2においてm軸毎に求められる最大類似
度▲S() i▼と、その最大類似度▲S() i▼を得たカ
テゴリKiを格納する為のメモリ領域をそれぞれ[0]に
初期設定し(ステップa)、次に前記類似度演算部2に
おけるm軸毎の類似度演算を制御する為のパラメータi
を[1]に初期設定する(ステップb)。
このような準備手続きの後、認識対象カテゴリlに対
する制御パラメータlを[1]に初期設定し(ステップ
c)、入力パターンXと上記パラメータiで示される直
交化軸での前記制御パラメータlで示される標準パター
ンセット▲φ() m▼との類似度▲S() i▼を計算する
(ステップd)。そしてこの演算処理によって求められ
た類似度▲S() i▼と、前記メモリ領域に格納れてい
る最大類似度Siとを比較し(ステップe)、新たに求め
られた類似度▲S() i▼の方が大きい場合には、その
類似度▲S() i▼を用いて前記メモリ領域に格納され
ている最大類似度Siを更新し、同時に前記メモリ領域に
格納されているカテゴリKiを更新する(ステップf)。
尚、新たに求められた類似度▲S() i▼の方が小さい
場合には、メモリ領域の格納情報をそのままにして次の
処理に進む。
この処理を前記制御パラメータlをインクリメントし
ながら(ステップg)、全ての認識対象カテゴリについ
ての類似度演算処理と、その類似度に対する評価が行わ
れるまで、繰り返し実行する(ステップh)。この繰り
返し処理により、前記メモリ領域にパラメータiで示さ
れる直交化軸での入力パターンXと標準パターンセット
▲φ() m▼との間での最大類似度Siと、その最大類似
度Siを得た認識対象カテゴリの情報がそれぞれ格納され
ることになる。
しかる後、リジェクトテーブル部5から、上記パラメ
ータiで示される軸での前記メモリ領域に格納された認
識対象カテゴリKiに対応するリジェクトレベル▲R(Ki)
i▼を求め、前記メモリ領域に格納されている最大類似
度Siとの差をリジェクト判別関数Hiとして求める(ステ
ップi)。そしてこのリジェクト判別関数Hiが[0]よ
り大きいか否かを判定し、リジェクト対象とならないこ
とを確認する(ステップj)。この判定処理にて入力パ
ターンXがリジェクト対象となることが確認された場合
には、当該入力パターンXが認識不能(認識リジェク
ト)である旨をメッセージ出力して、そのパターン認識
処理を終了する(ステップn)。
これに対してリジェクト判別関数Hiが[0]より大き
いことが確認された場合には、前記m軸毎の類似度演算
を制御する為のパラメータiをインクリメントし(ステ
ップk)、その値が最大軸数Mに達していないことを確
認して前述したステップcからの処理手続きを再度実行
させる(ステップl)。
この処理制御により、次の軸での類似度演算と、その
最大類似度に対するリジェクト判定処理が、前記制御パ
ラメータlをインクリメントしながら全ての認識対象カ
テゴリの標準パターンセット▲φ() m▼に対して同様
にして組り返し実行される。そして認識リジェクトが生
じない限り、前記パラメータiのインクリメントによっ
てその軸数を増やしながら各軸での類似度演算と、その
最大類似度に対するリジェクト判定処理が順次繰り返し
実行される。そしてM軸までの類似度演算と、その最大
類似度に対するリジェクト判定処理が行われたにも拘ら
ずリジェクトが発生しなかった場合には、その時に前記
メモリ領域に求められる最大類似度SMを得た認識対象カ
テゴリKMを前記入力パターンXに対する認識結果として
出力する。(ステップm)。
かくして前述した第1図に示すように構成され、第2
図に示すように処理動作する本装置によれば、入力パタ
ーンXに対する標準パターンセット▲φ() m▼のi軸
までの部分空間への射影成分の累計をそれぞれ判定しな
がら、上記入力パターンXに対するリジェクトを制御す
るので、標準パターンセット▲φ() m▼の各軸で示さ
れるパターン特徴を有効に活かして認識対象外のパター
ンを効果的にリジェクトしていくことが可能となる。つ
まり各軸毎に予め定められたリジェクトレベル▲R()
m▼に従い、その軸で最大類似度Siを得るにも拘らず、
標準パターンセット▲φ() m▼の特徴を反映していな
い入力パターンをリジェクトしていくので、認識対象外
のパターンを効果的にリジェクトしていくことが可能と
なる。この結果、標準パターンセット▲φ() m▼の任
意の部分空間に対する正確なリジェクト処理を行うこと
が可能となる。
また認識リジェクトが生じなかった場合には、標準パ
ターンセット▲φ() m▼の各部分空間への射影成分の
累計であるM軸までの類似度演算結果の最大類似度SM
得るカテゴリKMが求められることになるので、パターン
変動を効果的に吸収したパターン認識をなされることに
なる。従って認識対象外のパターンを効果的にリジェク
トしつつ、パターン変動を効果的に吸収して性能の高い
パターン認識処理を行うことが可能となる。
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。この実施例では各軸毎に標準パターンセット▲φ
() m▼との最大類似度を求めてリジェクト判定した
が、例えば予め定められた軸での最大類似度に対してだ
けリジェクト判定を行うようにしても良い。また最大類
似度を得たカテゴリに対するリジェクト判定だけではな
く、その他のカテゴリについて求められた類似度に対し
てもリジェクト判定を行い、そこでリジェクトされたカ
テゴリについては認識対象から除外し、その後の軸に対
する類似度演算を行わないようにしても良い。換言すれ
ば、各軸においてリジェクトされなかったカテゴリにつ
いてのみ、類似度演算処理の対象を絞り込んで行くこと
により、演算処理の無駄を省くようにすることも効果的
である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、標準パターンセ
ットに対して各軸毎に類似度を求め、各軸において定め
られたリジェクトレベルを用いてリジェクト判定を行い
ながらパターン認識処理を進めるので、認識対象外のパ
ターンを効果的に排除しながら、パターン変動を効果的
に吸収して認識処理を高性能に進めることができる等の
実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るパターン認識装置の要
部概略構成図、第2図は実施例装置における認識処理手
続きの流れを示す図である。 1……特徴分析部、2……類似度演算部、3……標準パ
ターンセット部、4……リジェクト判定部、5……リジ
ェクトテーブル部、6……識別判定部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−27878(JP,A) 特開 昭63−259598(JP,A) 特開 昭59−202575(JP,A) 特開 昭62−231391(JP,A) 特開 昭57−102698(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 7/00 G10L 3/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】未知カテゴリの入力を特徴分析して入力パ
    ターンXを求める特徴分析部と、 認識対象カテゴリl(l=1,2,〜L)に属する標本パタ
    ーンの集合をM個の直交ベクトルに展開した標準パター
    ンセット▲φ() m▼(m=1,2,〜M;直交展開軸)を記
    憶した標準パターンセット部と、 前記各認識対象カテゴリlの前記標準パターンセット▲
    φ() m▼と前記入力パターンXとの間の類似度▲S
    () m▼をm軸毎に算出して、m軸毎の最大類似度▲S
    (K) m▼(l=K)を求める類似度演算部と、 前記各認識対象カテゴリlについて予め定められたm軸
    のリジェクト値▲R() m▼を格納したリジェクトテー
    ブル部と、 前記類似度演算部により前記予め定められたm軸での前
    記最大類似度▲S(K) m▼が求められる都度、当該最大類
    似度▲S(K) m▼と、前記リジェクトテーブル部に格納さ
    れている、そのm軸及び最大類似度▲S(K) m▼を得た認
    識対象カテゴリK(l=K)に固有のリジェクト値▲R
    (K) m▼とを比較してリジェクト判定を行うリジェクト判
    定部と、 前記リジェクト判定部にてリジェクトが生じた場合には
    前記入力パターンXを認識対象外としてリジェクトし、
    前記類似度演算部における次の軸以降の全ての前記認識
    対象カテゴリlの前記標準パターンセット▲φ() m
    を対象とする前記入力パターンXとの類似度演算を中止
    させる手段とを具備したことを特徴とするパターン認識
    装置。
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