JP3066457B2 - Optical pattern recognition device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【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、光書込型空間光変調器を用いた光学的
パターン認識装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pattern recognition apparatus using an optical writing type spatial light modulator in the field of optical information processing and optical measurement.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の光学的パターン認識装置として
は、相関演算を用いたジョイント変換相関器やマッチド
フィルタ型相関器が広く知られている。以下にジョイン
ト変換相関器とマッチドフィルタ型相関器について説明
する。図3にジョイント変換相関器の基本的な構成図を
示す。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とする。
被相関画像と参照画像の合同のフーリエ変換画像を強度
分布画像に変換し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204を例にとっ
て説明する。書込用レーザー1から出射された光束は書
込用ビームエキスパンダ2で所定のビーム径の平行光束
に拡大された後、ビームスプリッタ201で2光束に分
岐される。ビームスプリッタ201を透過した光束は、
入力像が記録されているフィルム3を照射し、入力像を
コヒーレント画像に変換する。このコヒーレント画像を
書込用レンズ4を用いてフーリエ変換すると、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
関画像と参照画像の各フーリエ変換画像どうしの干渉に
よる干渉縞が重畳されている。そこで、その変換面に反
射型液晶ライトバルブ204の書込面を配置する。する
と、位相情報をも含んだ合同のフーリエ変換画像は、液
晶ライトバルブ204により強度分布画像に変換され表
示される。2. Description of the Related Art As a conventional optical pattern recognition apparatus, a joint transform correlator using a correlation operation and a matched filter type correlator are widely known. Hereinafter, the joint transform correlator and the matched filter type correlator will be described. FIG. 3 shows a basic configuration diagram of the joint transform correlator. An image in which a reference image serving as a reference for recognition and a correlated image to be recognized are simultaneously arranged adjacent to each other is set as an input image.
As a spatial light modulator for converting a congruent Fourier transform image of a correlated image and a reference image into an intensity distribution image and displaying the intensity distribution image, a liquid crystal light valve 204 of an optical writing type and a reflection type will be described as an example. The light beam emitted from the writing laser 1 is expanded into a parallel light beam having a predetermined beam diameter by the writing beam expander 2 and then split into two light beams by the beam splitter 201. The luminous flux transmitted through the beam splitter 201 is
The film 3 on which the input image is recorded is irradiated, and the input image is converted into a coherent image. When this coherent image is subjected to Fourier transform using the writing lens 4, a congruent Fourier transform image of the reference image and the correlated image is obtained on the transform plane. Interference fringes due to interference between the Fourier transformed images of the correlated image and the reference image are superimposed on the joint Fourier transformed image. Therefore, the writing surface of the reflective liquid crystal light valve 204 is arranged on the conversion surface. Then, the joint Fourier transform image including the phase information is converted into an intensity distribution image by the liquid crystal light valve 204 and displayed.
【0003】次に、ビームスプリッタ201で反射され
た光束は、ミラー202と203、偏光ビームスプリッ
タ8で反射されて反射型液晶ライトバルブ204の読出
面を照射し、反射型液晶ライトバルブ204に表示され
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、検光子の代わりに用いら
れている偏光ビームスプリッタ8を透過することでネガ
像またはポジ像として読み出される。このネガ像または
ポジ像を読出用レンズ9で再びフーリエ変換することに
より、そのフーリエ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10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 201 is reflected by mirrors 202 and 203 and the polarizing beam splitter 8 to irradiate the reading surface of the reflection type liquid crystal light valve 204 and displayed on the reflection type liquid crystal light valve 204. The intensity distribution image is converted into a coherent image. This coherent image is read out as a negative image or a positive image by passing through the polarizing beam splitter 8 used in place of the analyzer. By subjecting the negative or positive image to Fourier transform again by the reading lens 9, a correlation output image including a correlation peak on the Fourier transform plane is obtained. Thus, by receiving the correlation output image with the light receiving element 10 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.
【0004】入力像の合同のフーリエ変換像をCCDカ
メラのよう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。次にマッチドフィルタ型相関器について説
明する。図4にマッチドフィルタ型相関器の基本的な構
成図を示す。参照画像のフーリエ変換画像を強度分布画
像に変換し表示する空間光変調器としては、光書き込み
型で透過型のメモリ性のあるBSO結晶(Bi12SiO
20結晶)303を例にとって説明する。A congruent Fourier transform image of an input image is received by an imaging device such as a CCD camera, and its output is input to an electric writing type spatial light modulator such as a liquid crystal television to display an intensity distribution image. The method is the same in principle. Next, a matched filter type correlator will be described. FIG. 4 shows a basic configuration diagram of the matched filter type correlator. As a spatial light modulator for converting a Fourier transform image of a reference image into an intensity distribution image and displaying the intensity distribution image, a BSO crystal (Bi12SiO
This will be described with reference to (20 crystals) 303 as an example.
【0005】まず、参照画像のマッチドフィルタを作製
する。書込用レーザー1から出射された光束は書込用ビ
ームエキスパンダ2で所定のビーム径の平行光束に拡大
された後、ビームスプリッタ201で2光束に分岐され
る。ビームスプリッター201を透過した光束は、液晶
テレビ(以下液晶TVと略す)304に表示された参照
画像を読み出し、参照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、書込用レンズ4でフーリ
エ変換され、ホログラム作製時の信号光としてBSO結
晶303に照射される。このとき同時にビームスプリッ
ター201で反射した光束は、ミラー202で反射、開
状態のシャッター301を透過してミラー203で反射
し、ホログラム作製時の参照光としてBSO結晶303
を照射する。このとき信号光と参照光とは所定の角度を
もってBSO結晶303に照射され、BSO結晶303
上に信号光と参照光による干渉縞の強度分布が形成され
るので、BSO結晶303にホログラムが記録させる。
このBSO結晶303に記録されたホログラムをマッチ
ドフィルタと呼ぶ。First, a matched filter for a reference image is prepared. The light beam emitted from the writing laser 1 is expanded into a parallel light beam having a predetermined beam diameter by the writing beam expander 2 and then split into two light beams by the beam splitter 201. The light beam transmitted through the beam splitter 201 reads a reference image displayed on a liquid crystal television (hereinafter abbreviated as liquid crystal TV) 304 and converts the reference image into a coherent image. This coherent image is Fourier-transformed by the writing lens 4, and is applied to the BSO crystal 303 as signal light at the time of producing a hologram. At this time, the light beam reflected by the beam splitter 201 at the same time is reflected by the mirror 202, passes through the shutter 301 in the open state, is reflected by the mirror 203, and is used as a BSO crystal 303 as reference light when producing a hologram.
Is irradiated. At this time, the BSO crystal 303 is irradiated with the signal light and the reference light at a predetermined angle, and the BSO crystal 303
Since an intensity distribution of interference fringes due to the signal light and the reference light is formed thereon, a hologram is recorded on the BSO crystal 303.
The hologram recorded on the BSO crystal 303 is called a matched filter.
【0006】次に、上記のマッチドフィルタを用いて相
関演算を行なう。まず、シャッター301を閉じる。そ
して被相関画像を液晶TV304に表示する。この被相
関画像を参照画像と同様にコヒーレント画像に変換す
る。このコヒーレント画像を書込用レンズ4でフーリエ
変換してマッチドフィルタであるBSO結晶303に照
射する。マッチドフィルタであるBSO結晶303を透
過した光束は、読出用レンズ9で再びフーリエ変換され
ることにより、そのフーリエ変換面上に配置されている
受光素子10上に参照画像と被相関画像の相関係数を表
わす相関ピークを得ることができる。Next, a correlation operation is performed using the above-mentioned matched filter. First, the shutter 301 is closed. Then, the correlated image is displayed on the liquid crystal TV 304. This correlated image is converted into a coherent image in the same manner as the reference image. The coherent image is Fourier-transformed by the writing lens 4 and irradiated to the BSO crystal 303 as a matched filter. The luminous flux transmitted through the BSO crystal 303, which is a matched filter, is again Fourier-transformed by the reading lens 9, so that the phase relationship between the reference image and the correlated image is obtained on the light-receiving element 10 arranged on the Fourier transform plane. A correlation peak representing a number can be obtained.
【0007】これらジョイント変換相関器やマッチドフ
ィルタ型相関器の認識能力などを解析するために、コン
ピュータによるシミュレーションが盛んに行われてい
る。そして、コンピュータによるシミュレーションによ
り、さらに認識能力を向上させるための試みがされてき
た。その結果として、ジョイント変換相関器やマッチド
フィルタ型相関器において、フーリエ変換画像を強度画
像に変換する際の非線形性が認識能力に大きく影響して
いることが分かった。入力画像のフーリエ変換画像を線
形な値として相関演算を行うより、適当な閾値で2値化
して相関演算を行った方が相関ピークの半値幅は小さ
く、S/N比が良くなり、相関器の認識能力が向上す
る。In order to analyze the recognition capability of the joint transform correlator and the matched filter type correlator, computer simulations are actively performed. Attempts have been made to further improve the recognition ability by computer simulation. As a result, it was found that in the joint transform correlator and the matched filter correlator, the non-linearity at the time of converting the Fourier transform image into the intensity image greatly affected the recognition ability. Rather than performing the correlation operation with the Fourier transform image of the input image as a linear value, the half-width of the correlation peak is smaller and the S / N ratio is better when the correlation operation is performed by binarizing with an appropriate threshold value. Improve your recognition ability.
【0008】さらに、入力画像のフーリエ変換画像を強
度分布画像に2値化する為の閾値は、最適な閾値にする
ことにより非常に高い認識能力を有する相関器ができる
ことも分かってきた。(例えばビー・ジャビディ 及び
シー・ジェイ・クオ、 アプライド オプチクス、2
7、663(1988):B.Javidi and C.J.Kuo,Applied Optics,2
7,663(1988)。)この最適な閾値は、入力画像により変
化し、また、適当な空間的分布をもつ閾値にする事によ
り認識能力が向上することがあることが知られている。
(例えば、ビー・ジャビディ 及び ジェイ・ワン、
アプライド オプチクス、30、967(1991):B.Javidi and
J.Wang, Applied Optics,30,967(1991)。)また近年、
これまで述べてきた光情報処理や光計測の分野の研究の
進展につれて、高解像度かつ高速応答性を有する空間光
変調器が必要とされるようになってきている。これま
で、光書込型の空間光変調器としては、光変調材料とし
てBSO結晶(Bi12SiO20結晶)などの電気光学結
晶を用いたものや、ネマチック液晶を用いた液晶ライト
バルブなどが多く用いられてきた。しかしこれらは、解
像度や高速応答性などの要求を十分にみたしてはいなか
った。そこで近年は、光変調材料として強誘電性液晶を
用いた光書込型の空間光変調器(以下FLC−OASL
Mと略す)が開発され、使用され始めている。Further, it has been found that a correlator having a very high recognition capability can be obtained by setting an optimum threshold value for binarizing a Fourier transform image of an input image into an intensity distribution image. (Eg Bee Javidi and Sea Jay Kuo, Applied Optics, 2
7, 663 (1988): B. Javidi and CJ Kuo, Applied Optics, 2
7,663 (1988). It is known that the optimum threshold value varies depending on the input image, and that the recognition ability may be improved by setting the threshold value with an appropriate spatial distribution.
(E.g. Bee Javidie and Jay One,
Applied Optics, 30, 967 (1991): B. Javidi and
J. Wang, Applied Optics, 30, 967 (1991). ) Also in recent years,
With the progress of research in the fields of optical information processing and optical measurement described above, a spatial light modulator having high resolution and high-speed response has been required. Heretofore, as an optical writing type spatial light modulator, a device using an electro-optic crystal such as a BSO crystal (Bi12SiO20 crystal) as a light modulation material, a liquid crystal light valve using a nematic liquid crystal, and the like have been widely used. Was. However, they did not sufficiently satisfy the requirements such as resolution and high-speed response. Therefore, in recent years, an optical writing type spatial light modulator (hereinafter, FLC-OASL) using a ferroelectric liquid crystal as a light modulation material has been developed.
M) has been developed and started to be used.
【0009】まず、FLC−OASLMの構造について
述べる。従来のネマチック液晶を用いた液晶ライトバル
ブと異なる点は、液晶層として光透過率または光反射率
と印加電圧の間に明瞭な双安定性を有する強誘電性液晶
を用いていることである。図2は、FLC−OASLM
の構造を示す断面図である。液晶分子を挟持するための
ガラスやプラスチックなどの透明基板101a、101
bは、表面に透明電極層102a、102b、透明基板
の法線方向から75度から85度の範囲の角度で一酸化
ケイ素を斜方蒸着した配向膜層103a、103bが設
けられている。透明基板101aと101bはその配向
膜層103a、103b側を、スペーサ109を介して
間隙を制御して対向させ、強誘電性液晶層104を挟持
するようになっている。また、光による書込側の透明電
極層102a上には光導電層105、遮光層106、誘
電体ミラー107が配向膜層103aとの間に積層形成
され、書込側の透明基板101aと読出側の透明基板1
01bのセル外面には、無反射コーティング層108
a、108bが形成されている。First, the structure of the FLC-OASLM will be described. The difference from a liquid crystal light valve using a conventional nematic liquid crystal is that a ferroelectric liquid crystal having a clear bistability between light transmittance or light reflectance and an applied voltage is used as a liquid crystal layer. FIG. 2 shows the FLC-OASLM
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of FIG. Transparent substrates 101a, 101 such as glass and plastic for holding liquid crystal molecules
As for b, transparent electrode layers 102a and 102b are provided on its surface, and alignment film layers 103a and 103b on which silicon monoxide is obliquely vapor-deposited at an angle in the range of 75 to 85 degrees from the normal direction of the transparent substrate. The transparent substrates 101a and 101b are arranged so that their alignment film layers 103a and 103b face each other with a gap controlled therebetween via a spacer 109 to sandwich the ferroelectric liquid crystal layer 104 therebetween. Further, a photoconductive layer 105, a light shielding layer 106, and a dielectric mirror 107 are formed on the transparent electrode layer 102a on the writing side by light between the alignment film layer 103a and the transparent substrate 101a on the writing side. Side transparent substrate 1
01b, the anti-reflection coating layer 108
a, 108b are formed.
【0010】次に、上記構造を持つFLC−OASLM
を初期化する方法を示す。第1の方法は、一度FLC−
OASLMの書込面全面を光照射し、光照射時の閾値電
圧よりも十分に高いパルス電圧あるいは直流バイアス電
圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を重畳し
た直流バイアス電圧を消去電圧として透明電極層102
aと102bの間に印加して、強誘電性液晶分子を一方
向の安定状態にそろえ、その状態をメモリさせる。第2
の方法は、光照射なしで、暗時の閾値電圧よりも十分に
高いパルス電圧あるいは直流バイアス電圧あるいは10
0Hz〜50kHzの交流電圧を重畳した直流バイアス
電圧を消去電圧として透明電極層102aと102bの
間に印加して強誘電性液晶分子を一方向の安定状態にそ
ろえ、その状態をメモリさせる。通常、暗時の閾値電圧
は、光照射時のそれよりも大きくなっている。Next, the FLC-OASLM having the above structure
Here is how to initialize. The first method is once FLC-
The entire writing surface of the OASLM is irradiated with light, and a pulse voltage or a DC bias voltage sufficiently higher than a threshold voltage at the time of light irradiation or a DC bias voltage on which an AC voltage of 100 Hz to 50 kHz is superimposed is used as an erasing voltage and the transparent electrode layer 102
The ferroelectric liquid crystal molecules are aligned in a stable state in one direction by applying a voltage between a and 102b, and the state is stored. Second
The method of the above is, without light irradiation, a pulse voltage or a DC bias voltage sufficiently higher than the threshold voltage in the dark, or 10
A DC bias voltage on which an AC voltage of 0 Hz to 50 kHz is superimposed is applied between the transparent electrode layers 102a and 102b as an erasing voltage to align the ferroelectric liquid crystal molecules in a stable state in one direction and store the state. Normally, the threshold voltage in darkness is higher than that in light irradiation.
【0011】さらにFLC−OASLMを上記のように
初期化した後の動作について示す。暗時には閾値電圧以
下であり、光照射時には閾値電圧以上となる初期化時と
は逆極性のパルス電圧あるいは直流バイアス電圧あるい
は100Hz〜50kHzの交流電圧を重畳した直流バ
イアス電圧を書込電圧として透明電極層102aと10
2bの間に印加しながら、レーザー光などによって画像
の光書込みをする。レーザー照射を受けた領域の光導電
層105にはキャリアが発生し、発生したキャリアは印
加電圧により電界方向にドリフトし、その結果閾値電圧
が下がり、レーザー照射が行われた領域には閾値電圧以
上の初期化時とは逆極性の印加電圧が印加され、強誘電
性液晶は自発分極の反転に伴う分子の反転が起こり、も
う一方の安定状態に移行するので、画像が二値化処理さ
れて記憶される。この記録された画像は、駆動電圧がゼ
ロになっても記録されたままである。The operation after the FLC-OASLM is initialized as described above will be described. A transparent electrode is used as a transparent electrode as a writing voltage using a pulse voltage having a polarity opposite to that of the initialization or a DC bias voltage or a DC bias voltage obtained by superimposing an AC voltage of 100 Hz to 50 kHz, which is lower than the threshold voltage during darkness and higher than the threshold voltage during light irradiation. Layers 102a and 10
The image is optically written by a laser beam or the like while the voltage is applied between 2b. Carriers are generated in the photoconductive layer 105 in the region irradiated with the laser, and the generated carriers drift in the direction of the electric field due to the applied voltage. As a result, the threshold voltage is lowered, and the region irradiated with the laser is higher than the threshold voltage. The applied voltage of the opposite polarity to that at the time of initialization is applied, and the molecules of the ferroelectric liquid crystal are inverted due to the reversal of spontaneous polarization, and the state shifts to the other stable state, so the image is binarized. It is memorized. The recorded image remains recorded even when the driving voltage becomes zero.
【0012】このように二値化されて記憶された画像
は、初期化によって揃えられた液晶分子の配列の方向
(またはそれに直角方向)に偏光軸を合わせた直線偏光
の読出光の照射、及び、誘電体ミラー107による反射
光の偏光方向に対し、偏光軸が直角(または平行)にな
るように配置された検光子を通すことにより、ポジ状態
またはネガ状態で読出すことができる。検光子として
は、偏光ビームスプリッタが多く用いられる。The image thus binarized and stored is irradiated with linearly polarized readout light whose polarization axis is aligned with the direction of alignment of liquid crystal molecules (or a direction perpendicular thereto) aligned by initialization, and By passing the light through an analyzer arranged such that the polarization axis is perpendicular (or parallel) to the polarization direction of the light reflected by the dielectric mirror 107, it is possible to read in a positive state or a negative state. A polarizing beam splitter is often used as an analyzer.
【0013】このようなFLC−OASLMに限らず、
一般の光書込型の空間光変調器(以下OASLMと略す
る)は、光情報処理に広く利用され始めた。文字や画像
の認識によく用いられるジョイント変換相関器やマッチ
ドフィルタ型相関器などの相関器や、光ニューラルネッ
トワークなどは、その代表的な例である。以前は、ジョ
イント変換相関器におけるフーリエ変換画像を強度分布
画像に変換するための閾値処理や、2値化されたマッチ
ドフィルタの作製は、1度CCDカメラ等によりコンピ
ュータに取り込み、コンピュータの中で電気的に処理
し、液晶テレビ等に表示させていた。Not limited to such FLC-OASLM,
A general optical writing type spatial light modulator (hereinafter abbreviated as OASLM) has begun to be widely used for optical information processing. A correlator such as a joint transform correlator or a matched filter correlator often used for character or image recognition, an optical neural network, and the like are typical examples. Previously, threshold processing for converting a Fourier transform image into an intensity distribution image in a joint transform correlator and production of a binarized matched filter were once taken into a computer by a CCD camera or the like, and then performed in a computer. And then display it on a liquid crystal television or the like.
【0014】しかし、OASLMの進歩により、入力画
像の2値化や、画像認識などによく用いられるジョイン
ト変換相関器やマッチドフィルタ型相関器における非線
形処理が光のまま並列に処理できるようになり、処理時
間の高速化が実現できるようになってきた。However, with the advance of OASLM, non-linear processing in a joint transform correlator or a matched filter type correlator often used for binarization of an input image or image recognition can be processed in parallel with light. It has become possible to shorten the processing time.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
OASLMの感度や2値化の為の閾値の制御は、OAS
LMの駆動条件等で制御されていたために、空間的に一
様な処理しか実現できない。このため、ジョイント変換
相関器やマッチドフィルタ型相関器の認識能力を向上す
ることが困難であった。認識能力を向上させるために
は、コンピュータ等の電気的処理を強いられ処理速度が
著しく低下する。またOASLMを用いた場合、空間的
にある分布を持つ非線形処理などは、光学的に実現する
ことが困難であった。このため、より高度な非線形処理
を行なうためには1度コンピュータに取り込み、コンピ
ュータの中で非線形処理する必要があった。しかし、光
情報を電気情報に変換するので、光の持つ大規模並列性
という特徴を有効に利用できなくなり、また非線形処理
に膨大な計算時間が必要とされ、高速な処理ができなく
なるという課題があった。However, conventionally, the control of the sensitivity of the OASLM and the threshold value for binarization are performed by the OASLM.
Since it is controlled by the LM driving conditions, only spatially uniform processing can be realized. For this reason, it has been difficult to improve the recognition capability of the joint transform correlator and the matched filter type correlator. In order to improve the recognition ability, electrical processing by a computer or the like is forced, and the processing speed is significantly reduced. Further, when the OASLM is used, it is difficult to optically realize nonlinear processing having a certain spatial distribution. For this reason, in order to perform more advanced nonlinear processing, it was necessary to take in the computer once and perform the nonlinear processing in the computer. However, since optical information is converted to electrical information, the problem of large-scale parallelism of light cannot be used effectively, and the non-linear processing requires enormous computation time, making high-speed processing impossible. there were.
【0016】さらに、被相関画像が代わった場合には、
OASLMの感度や2値化の為の閾値を変化させなけれ
ば高い認識能力が得られない。処理の高速化には、高速
なOASLMの感度や2値化の為の閾値の制御が必要と
なる。しかし、時間的にOASLMの感度を変化させる
場合にはOASLMの駆動条件等を時間的に変化させな
ければならず、高速な処理は困難であり、そしてシステ
ムが複雑になってしまう。Further, when the correlated image is replaced,
Unless the sensitivity of the OASLM or the threshold for binarization is changed, high recognition ability cannot be obtained. In order to increase the processing speed, it is necessary to control the sensitivity of the OASLM and the threshold value for binarization. However, when the sensitivity of the OASLM is changed over time, the driving conditions of the OASLM must be changed over time, so that high-speed processing is difficult and the system becomes complicated.
【0017】上記のような理由により、光学的パターン
認識装置の処理速度や認識能力の向上が阻まれていた。
また、処理の高速化、並列化を考えると、制御方法も光
学的な方法を用いたものが望まれる。本発明の目的は、
光書込型空間光変調器の動作閾値を任意に制御し、処理
速度や認識能力の向上した光学的パターン認識装置を提
供することである。For the reasons described above, the improvement of the processing speed and the recognition ability of the optical pattern recognition device has been hindered.
Also, in consideration of speeding up and parallel processing, it is desired that the control method uses an optical method. The purpose of the present invention is
An object of the present invention is to provide an optical pattern recognition device in which the operation threshold value of an optical writing type spatial light modulator is arbitrarily controlled and the processing speed and the recognition ability are improved.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、光書込型空間光変調器を用い、撮像装
置から得られる2次元画像に対して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、光書込型空間光変調器と、前記光書込型空間光変調
器に像を書き込むための書込光を照射する書込光照射手
段と、前記光書込型空間光変調器に記録あるいは表示さ
れた画像を読み出すための読出光照射手段と、前記光書
込型空間光変調器に感度を調整し制御するためのバイア
ス光を照射するバイアス光照射手段と、前記バイアス光
の照射時間あるいは光強度の少なくとも一方を変化させ
るためのバイアス光調整手段とを具備し、前記書込光の
照射時間及び前記バイアス光の照射時間は、前記光書込
型空間光変調器の書込動作時間とそれぞれ少なくとも所
定の時間一致していることを特徴とする光学的パターン
認識装置とした。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses an optical writing type spatial light modulator to automatically form a required pattern on a two-dimensional image obtained from an imaging device. An optical pattern recognition device for recognizing and measuring an optical writing type spatial light modulator; writing light irradiating means for applying writing light for writing an image to the optical writing type spatial light modulator; Reading light irradiating means for reading an image recorded or displayed on the optical writing type spatial light modulator, and a bias for irradiating the optical writing type spatial light modulator with bias light for adjusting and controlling sensitivity Light irradiation means, and bias light adjusting means for changing at least one of the irradiation time of the bias light and the light intensity, wherein the irradiation time of the writing light and the irradiation time of the bias light are the optical writing time. Of embedded spatial light modulator Be consistent operating time and each at least a predetermined time has an optical pattern recognition apparatus according to claim.
【0019】[0019]
【作用】上記のように構成された光学的パターン認識装
置において、特にFLC−OASLMを用いた場合に
は、FLC−OASLMの書き込み動作時間あるいはそ
の一部の期間に、補助光源からの光をバイアス光として
FLC−OASLMの書込側から照射する。ここで、F
LC−OASLMの誘電体ミラー及び遮光層がないか、
あるいはあったとしても、これらが所定の透過率を有す
る場合には、書込光とバイアス光は、FLC−OASL
Mの光導電層に対して同様の作用をするので、補助光源
からの光や書込光をFLC−OASLMの読出側から照
射してもよく、さらにバイアス光は補助光源からの光だ
けでなく読出光そのものをバイアス光として用いても良
い。In the optical pattern recognition apparatus constructed as described above, particularly when the FLC-OASLM is used, the light from the auxiliary light source is biased during the writing operation time of the FLC-OASLM or a part thereof. The light is emitted from the writing side of the FLC-OASLM as light. Where F
Check if there is a dielectric mirror and light shielding layer of LC-OAASLM
Or, if any, if they have a predetermined transmittance, the writing light and the bias light will be FLC-OASL
Since the same action is performed on the photoconductive layer of M, light from the auxiliary light source or writing light may be emitted from the reading side of the FLC-OASLM, and the bias light is not limited to light from the auxiliary light source. The reading light itself may be used as the bias light.
【0020】書込光とバイアス光の光強度の和がFLC
−OASLMの閾値以上になったとき、FLC−OAS
LMに像を2値化記録することが可能となる。つまり、
バイアス光強度を制御することによって書込光に対する
FLC−OASLMの閾値を見かけ上変化させることが
可能になる。さらに、FLC−OASLMの閾値は、書
込光とバイアス光の光強度の和だけではなくその照射時
間にも影響される。FLC−OASLMの書き込み動作
時間に一定の強度のバイアス光をFLC−OASLMの
書込側に照射し、その照射時間を長くする。すると弱い
書込光をFLC−OASLMに照射する事でFLC−O
ASLMの閾値以上になり、FLC−OASLMに像を
2値化記録することが可能となる。つまり、バイアス光
の照射時間を制御する事によって書込光に対するFLC
−OASLMの閾値を見かけ上変化させることも可能と
なる。よって、バイアス光の光強度あるいはバイアス光
照射時間を制御することでFLC−OASLMの閾値を
制御する事が可能となる。FLC−OASLMの閾値を
空間的に一様に変化させるには、バイアス光照射時間あ
るいはバイアス光強度、あるいはその両者を制御するこ
とで実現できる。The sum of the light intensities of the writing light and the bias light is FLC
-When the OASLM threshold is exceeded, FLC-OAS
The image can be binarized and recorded on the LM. That is,
By controlling the bias light intensity, the threshold of the FLC-OASLM for the writing light can be apparently changed. Further, the threshold of the FLC-OAASLM is affected not only by the sum of the light intensities of the writing light and the bias light but also by the irradiation time. During the writing operation time of the FLC-OASLM, a bias light having a constant intensity is irradiated on the writing side of the FLC-OASLM, and the irradiation time is lengthened. Then, by irradiating the weak writing light to the FLC-OASLM, the FLC-O
When the value becomes equal to or larger than the ASLM threshold value, the image can be binarized and recorded on the FLC-OAASLM. In other words, by controlling the irradiation time of the bias light, the FLC
-It becomes possible to change the threshold value of OASLM apparently. Therefore, it is possible to control the threshold of the FLC-OASLM by controlling the light intensity of the bias light or the bias light irradiation time. Changing the threshold of the FLC-OASLM spatially uniformly can be realized by controlling the bias light irradiation time and / or the bias light intensity.
【0021】また、バイアス光の光強度に空間的分布を
つくることで、そのバイアス光強度の空間分布に対応し
てFLC−OASLMの閾値を空間的に制御することが
可能となる。さらに、バイアス光強度を時間的に変化さ
せることで、FLC−OASLMの閾値の時間変化を実
現できる。以上は、FLC−OASLMの場合である。
光変調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたOA
SLMについても同様のことが実現できる。しかし、2
値化以外の場合には、2値化(閾値)制御とは言わず
に、OASLMの見かけ上の感度を制御すると考えれば
よい。このように考えれば、バイアス光照射による方法
により、FLC−OASLMだけでなく、もっと一般的
なOASLMの見かけ上の感度を任意に制御する事が可
能となる。以下、広くOASLMの場合には感度という
言葉を用い、2値化(閾値)処理を行うOASLMの場
合には特に閾値という言葉を用いる。Further, by forming a spatial distribution of the light intensity of the bias light, it becomes possible to spatially control the threshold value of the FLC-OASLM corresponding to the spatial distribution of the bias light intensity. Further, by changing the bias light intensity over time, the time change of the threshold value of the FLC-OASLM can be realized. The above is the case of FLC-OASLM.
OA using material other than ferroelectric liquid crystal as light modulating material
The same can be realized for the SLM. However, 2
In the case other than the binarization (threshold), it may be considered that the apparent sensitivity of the OASLM is controlled instead of the binarization (threshold) control. In this way, it is possible to arbitrarily control not only the FLC-OASLM but also the more general OASLM apparent sensitivity by the method using the bias light irradiation. Hereinafter, the term “sensitivity” is widely used in the case of OASLM, and the term “threshold” is particularly used in the case of OASLM that performs binarization (threshold) processing.
【0022】このような感度(閾値)制御方法を用い
て、光学的パターン認識装置の非線形処理(閾値)処理
を制御することで、ジョイント変換相関器やマッチドフ
ィルタ型相関器の高性能化を実現できる。By controlling the non-linear processing (threshold) processing of the optical pattern recognition apparatus using such a sensitivity (threshold) control method, the performance of a joint transform correlator or a matched filter correlator can be improved. it can.
【0023】[0023]
【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。図1は、本発明による光学的パターン認識
装置の一実施例の構成図である。これは、文字や画像の
認識などに用いられているジョイント変換相関器を用い
た場合である。ここでは、OASLMとして図2で説明
したFLC−OASLMを想定して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an optical pattern recognition device according to the present invention. This is a case where a joint transform correlator used for recognition of characters and images is used. Here, the description will be made on the assumption that the FLC-OASLM described in FIG. 2 is used as the OASLM.
【0024】FLC−OASLM5は、FLC−OAS
LM用駆動回路19に接続されている。このFLC−O
ASLM用駆動回路19は、コンピュータ20により制
御される。FLC−OASLM5に像を書き込むための
書込光を照射する書込光照射手段は、書込用レーザー1
と書込用ビームエキスパンダ2と入力像を提示するフィ
ルム3と書込用レンズ4からなる。ここで、フィルム3
の入力像は、書込用レンズ4の前焦点面にセットされ
る。フィルム3の入力像のフーリエ変換画像がFLC−
OASLM5に照射されるようにFLC−OASLM5
は、書込用レンズ4の後焦点面にセットされている。フ
ィルム4には、1つの参照画像と1つまたは複数の被相
関画像が記録されている。FLC-OASLM5 is FLC-OAS
It is connected to the LM drive circuit 19. This FLC-O
The ASLM drive circuit 19 is controlled by a computer 20. The writing light irradiating means for irradiating the FLC-OASLM 5 with writing light for writing an image is a writing laser 1.
And a writing beam expander 2, a film 3 for presenting an input image, and a writing lens 4. Here, film 3
Is set on the front focal plane of the writing lens 4. The Fourier transform image of the input image of the film 3 is FLC-
FLC-OASLM5 to irradiate OASLM5
Are set on the rear focal plane of the writing lens 4. One reference image and one or more correlated images are recorded on the film 4.
【0025】FLC−OASLM5に記録された像を読
み出すための読出光照射手段は、読出用レーザー6と読
出用ビームエキスパンダ7と偏光ビームスプリッタ8と
読出用レンズ9と受光素子10からなる。読出用レーザ
ー6から照射される光束が、FLC−OASLM5に記
録されている像を読み出す。この読み出された像は、読
出用レンズ9で受光素子10上に照射される。FLC−
OASLM5は、読出用レンズ9の前焦点面にセットさ
れている。また、受光素子10は、読出用レンズ9の後
焦点面にセットされている。A reading light irradiating means for reading an image recorded on the FLC-OASM 5 comprises a reading laser 6, a reading beam expander 7, a polarization beam splitter 8, a reading lens 9, and a light receiving element 10. The light beam emitted from the reading laser 6 reads an image recorded on the FLC-OASLM 5. The read image is irradiated onto the light receiving element 10 by the reading lens 9. FLC-
The OASLM 5 is set on the front focal plane of the reading lens 9. The light receiving element 10 is set on the rear focal plane of the reading lens 9.
【0026】FLC−OASLM5の閾値を制御するた
めのバイアス光を照射するバイアス光照射手段は、補助
光源11と拡散板12とレンズ13とバイアス光の空間
分布を提示するバイアス光用液晶TV14とそれを制御
する画像メモリ18とバイアス光用レンズ15と、ミラ
ー16とバイアス光をFLC−OASLM5に照射する
ために書込用レンズ4とFLC−OASLM5の間に置
かれたハーフミラー17からなる。バイアス光用液晶T
V14は、画像メモリ18に接続され、コンピューター
20により制御されている。バイアス光用レンズ15
は、バイアス光用液晶TV14とFLC−OASLM5
とが結像の関係になるようにセットされている。バイア
ス光用液晶TV14は、バイアス光の照射時間あるいは
光強度の少なくとも一方を変化させるためのバイアス光
調整手段として用いる。ここで、書込光の照射時間及び
バイアス光の照射時間は、FLC−OASLM5の書込
動作時間とそれぞれ少なくとも所定の時間一致している
必要がある。The bias light irradiating means for irradiating the bias light for controlling the threshold value of the FLC-OASLM 5 includes an auxiliary light source 11, a diffusion plate 12, a lens 13, and a bias light liquid crystal TV 14 for presenting a spatial distribution of the bias light. , A bias light lens 15, a mirror 16, and a half mirror 17 placed between the writing lens 4 and the FLC-OASLM 5 for irradiating the FLC-OAASLM 5 with bias light. Liquid crystal T for bias light
V14 is connected to the image memory 18 and controlled by the computer 20. Bias light lens 15
Is a liquid crystal TV14 for bias light and FLC-OASLM5
Are set so as to form an imaging relationship. The bias light liquid crystal TV 14 is used as bias light adjusting means for changing at least one of the irradiation time and the light intensity of the bias light. Here, the irradiation time of the writing light and the irradiation time of the bias light need to coincide at least a predetermined time with the writing operation time of the FLC-OAASLM 5, respectively.
【0027】この図1の実施例のジョイント変換相関器
は、次のように動作する。書込用レーザー1は、書込用
ビームエキスパンダ2で所定のビーム径を持つ平行光束
に広げられる。この平行光束で1つの参照画像と1つま
たは複数の被相関画像の入力像が記録されたフィルム3
の画像をコヒーレント画像として読み出す。このコヒー
レント画像を書込用レンズ4でフーリエ変換する。FL
C−OASLM5は、コヒーレント画像のフーリエ変換
画像を書込側から照射される。そしてFLC−OASL
M5は、このフーリエ変換画像を2値化処理し、強度分
布画像として記録する。The joint transform correlator of the embodiment shown in FIG. 1 operates as follows. The writing laser 1 is expanded by a writing beam expander 2 into a parallel light beam having a predetermined beam diameter. A film 3 on which an input image of one reference image and one or more correlated images is recorded with the parallel light flux
Is read out as a coherent image. This coherent image is Fourier-transformed by the writing lens 4. FL
The C-OASLM 5 irradiates the Fourier transform image of the coherent image from the writing side. And FLC-OASL
M5 binarizes this Fourier transformed image and records it as an intensity distribution image.
【0028】読出用レーザー6は、読出用ビームエキス
パンダ7で所定のビーム径を持つ平行光束に広げられ
る。この平行光束は、偏光ビームスプリッタ8で反射さ
れFLC−OASLM5の読出側に照射される。そして
この平行光束はFLC−OASLM5で反射され、偏光
ビームスプリッタ8を透過し、FLC−OASLM5に
記録された強度分布画像を読み出す。FLC−OASL
M5から読み出された強度分布画像は読出用レンズ9で
さらにフーリエ変換され、受光素子10に照射される。
すると、受光素子10上に参照画像と被相関画像との相
関演算の結果である相関ピークが観察される。参照画像
と被相関画像の類似度により相関演算の結果である相関
ピークの強度が決まる。参照画像と被相関画像が同じ画
像であれば非常に鋭く強い相関ピークが得られ、参照画
像と被相関画像が全く異なる画像の場合には相関ピーク
は非常に弱いものが得られる。The reading laser 6 is expanded by a reading beam expander 7 into a parallel light beam having a predetermined beam diameter. This parallel light beam is reflected by the polarization beam splitter 8 and radiated to the reading side of the FLC-OASLM 5. Then, this parallel light beam is reflected by the FLC-OASLM 5, passes through the polarizing beam splitter 8, and reads out an intensity distribution image recorded on the FLC-OASLM 5. FLC-OASL
The intensity distribution image read from M5 is further subjected to Fourier transform by the reading lens 9, and is irradiated on the light receiving element 10.
Then, a correlation peak as a result of the correlation operation between the reference image and the correlated image is observed on the light receiving element 10. The intensity of the correlation peak as a result of the correlation operation is determined by the similarity between the reference image and the correlated image. If the reference image and the correlated image are the same image, a very sharp and strong correlation peak is obtained. If the reference image and the correlated image are completely different images, a very weak correlation peak is obtained.
【0029】一般的にジョイント変換相関器の認識能力
は、入力像のフーリエ変換画像を強度分布画像に変換す
る際の非線形性に大きく依存する。フーリエ変換画像を
強度分布画像に変換する際、最適な閾値を設定すること
により認識能力を向上させることができる。つまり、図
1のジョイント変換相関器の認識能力は、FLC−OA
SLM5の閾値に大きく影響される。FLC−OASL
M5の閾値を空間的に制御することで、このジョイント
変換相関器の認識能力を高めることができる。この様な
目的のために、閾値を制御するためにバイアス光照射を
行なう。In general, the recognition ability of the joint transform correlator largely depends on the nonlinearity when transforming the Fourier transform image of the input image into the intensity distribution image. When converting a Fourier-transformed image into an intensity distribution image, recognition ability can be improved by setting an optimal threshold value. That is, the recognition capability of the joint transform correlator in FIG.
It is greatly affected by the threshold value of SLM5. FLC-OASL
By spatially controlling the threshold value of M5, the recognition capability of the joint transform correlator can be improved. For such a purpose, bias light irradiation is performed to control the threshold.
【0030】バイアス光照射によるFLC−OASLM
5の閾値制御方法を以下に説明する。FLC−OASL
M5の書込動作時間あるいはその一部の期間に、補助光
源からの光をバイアス光としてFLC−OASLM5の
書込側から照射する。書込光とバイアス光は、FLC−
OASLM5の光導電層に対して同様の作用をするの
で、書込光とバイアス光の光強度の和がFLC−OAS
LM5の閾値以上になったとき、像を2値化記録するこ
とが可能となる。 FLC-OAASLM by bias light irradiation
The threshold control method of No. 5 will be described below. FLC-OASL
During the write operation time of M5 or a part of the write operation time, light from the auxiliary light source is irradiated as bias light from the write side of the FLC-OASLM5. The writing light and the bias light are FLC-
Since the same operation is performed on the photoconductive layer of the OASLM 5, the sum of the light intensities of the writing light and the bias light is FLC-OAS.
Even if it exceeds the threshold of LM5, that Do can be binarized record an image.
【0031】さらに、FLC−OASLMの閾値は、書
込光とバイアス光の光強度の和だけではなくその照射時
間にも影響される。FLC−OASLMの書き込み動作
時間に一定の強度のバイアス光をFLC−OASLMの
書込側に照射し、その照射時間を長くする。すると弱い
書込光をFLC−OASLMに照射する事でFLC−O
ASLMの閾値以上になり、FLC−OASLMに像を
2値化記録することが可能となる。つまり、バイアス光
の照射時間を制御する事によって書込光に対するFLC
−OASLMの閾値を見かけ上変化させることも可能と
なる。よって、バイアス光の光強度あるいはバイアス光
照射時間を制御することでFLC−OASLM5の閾値
を制御する事が可能となる。Further, the threshold of the FLC-OASLM is affected not only by the sum of the light intensities of the writing light and the bias light but also by the irradiation time. During the writing operation time of the FLC-OASLM, a bias light having a constant intensity is irradiated on the writing side of the FLC-OASLM, and the irradiation time is lengthened. Then, by irradiating the weak writing light to the FLC-OASLM, the FLC-O
When the value becomes equal to or larger than the ASLM threshold value, the image can be binarized and recorded on the FLC-OAASLM. In other words, by controlling the irradiation time of the bias light, the FLC
-It becomes possible to change the threshold value of OASLM apparently. Therefore, it is possible to control the threshold of the FLC-OASLM 5 by controlling the light intensity of the bias light or the bias light irradiation time.
【0032】このようなバイアス光の強度分布をつくる
ためにバイアス光照射手段として、補助光源11と拡散
板12とレンズ13とバイアス光用液晶TV14とバイ
アス光用レンズ15を用いた。バイアス光用液晶TV1
4は、画像メモリ18に接続され、コンピューター20
により制御される。補助光源11の光は、光源自身の強
度分布を除去するために拡散板12にいったん照射させ
て、レンズ13によってバイアス光としてバイアス光用
液晶TV14に照射される。そしてバイアス光用液晶T
V14に表示されている像をバイアス光強度分布として
読み出す。このバイアス光用液晶TV14により得られ
るバイアス光強度分布をバイアス光用レンズ15でFL
C−OASLM5の書込側に照射する。バイアス光の強
度分布をつくるバイアス光用液晶TV14の透過率を空
間的に一様にすれば、バイアス光によりFLC−OAS
LM5の閾値を空間的に一様に制御できる。FLC−O
ASLM5の閾値を空間的に変化させたい場合には、そ
の空間分布をバイアス光用液晶TV14に表示させれ
ば、任意の空間的分布を持ったFLC−OASLM5の
閾値を実現できる。In order to generate such a bias light intensity distribution, an auxiliary light source 11, a diffusion plate 12, a lens 13, a bias light liquid crystal TV 14, and a bias light lens 15 were used as bias light irradiating means. Liquid crystal TV1 for bias light
4 is connected to an image memory 18 and a computer 20
Is controlled by The light of the auxiliary light source 11 is once radiated to the diffusion plate 12 to remove the intensity distribution of the light source itself, and is radiated by the lens 13 to the bias light liquid crystal TV 14 as bias light. And the liquid crystal T for bias light
The image displayed at V14 is read as a bias light intensity distribution. The bias light intensity distribution obtained by the bias light liquid crystal TV 14 is adjusted by the bias light lens 15 to FL.
Irradiate the writing side of C-OASLM5. If the transmittance of the bias liquid crystal TV 14 for forming the intensity distribution of the bias light is made spatially uniform, the FLC-OAS is generated by the bias light.
The threshold value of LM5 can be controlled spatially uniformly. FLC-O
When it is desired to spatially change the threshold value of the ASLM 5, if the spatial distribution is displayed on the bias light liquid crystal TV 14, a threshold value of the FLC-OASLM 5 having an arbitrary spatial distribution can be realized.
【0033】このバイアス光の空間的強度分布には、中
心対称、逆ガウス分布、空間周波数分割など数多く種類
が存在する。このような方法によりシステムの目的に最
も適した任意の空間的強度分布について実現できる。例
えば、中心対称の逆ガウス分布を用いると、FLC−O
ASLMに記録される入力像のフーリエ変換像の低い周
波数成分を残したまま、高い周波数成分を記録すること
ができる。このようすると、自己相関において相関ピー
クの強度は強く、相関ピークの形状はよりシャープにな
る。よって、相関器の認識能力が向上する。There are many types of spatial intensity distribution of the bias light, such as central symmetry, inverse Gaussian distribution, and spatial frequency division. In this way, any spatial intensity distribution best suited to the purpose of the system can be realized. For example, using a centrally symmetric inverse Gaussian distribution, FLC-O
High frequency components can be recorded while leaving low frequency components of the Fourier transform image of the input image recorded on the ASLM. In this way, the intensity of the correlation peak in the autocorrelation is strong, and the shape of the correlation peak becomes sharper. Therefore, the recognition capability of the correlator is improved.
【0034】また、バイアス光の空間的な強度分布を実
現するのに、バイアス光用液晶TV14を用いているの
で、FLC−OASLM5の閾値の時間的変化をも容易
に実現することができる。バイアス光用液晶TV14に
表示されている空間分布を時間的に変化させることで、
FLC−OASLMの閾値の時間変化を実現できる。こ
こで、補助光源11は白色光源やLED、レーザー等が
考えられる。また、補助光源11と拡散板12とレンズ
13の代わりに、レーザーとビームエキスパンダを用い
る場合には書込用レーザー1による光束との干渉に注意
が必要である。この場合は、書込用レーザー1による光
束との干渉縞がないようにするか、FLC−OASLM
5の解像度より十分大きい干渉縞の本数にする必要があ
る。Further, since the bias light liquid crystal TV 14 is used to realize the spatial intensity distribution of the bias light, it is possible to easily change the threshold of the FLC-OASLM 5 with time. By temporally changing the spatial distribution displayed on the bias light liquid crystal TV 14,
Time change of the threshold value of the FLC-OAASLM can be realized. Here, the auxiliary light source 11 may be a white light source, an LED, a laser, or the like. When a laser and a beam expander are used instead of the auxiliary light source 11, the diffusion plate 12, and the lens 13, attention must be paid to the interference between the writing laser 1 and the light beam. In this case, there is no interference fringe with the light beam by the writing laser 1 or FLC-OASLM.
It is necessary to set the number of interference fringes sufficiently larger than the resolution of 5.
【0035】また、バイアス光の強度分布をつくるため
に液晶TVを用いたが、これは液晶TVでなくとも、バ
イアス光の強度分布を作れるものであればよく、CRT
や干渉計からの出力等や、液晶TV以外の電気アドレス
型の空間光変調器を用いてもよい。閾値が時間的に変化
しない場合には、バイアス光用液晶TV14の代わりに
写真フィルム等を用いることもできる。Although the liquid crystal TV is used to create the intensity distribution of the bias light, the liquid crystal TV is not limited to the liquid crystal TV but may be any as long as it can create the intensity distribution of the bias light.
Or an output from an interferometer or an electric address type spatial light modulator other than the liquid crystal TV may be used. When the threshold value does not change with time, a photographic film or the like can be used instead of the bias light liquid crystal TV 14.
【0036】この実施例は、反射型のFLC−OASL
Mの場合であるが、透過型のFLC−OASLMについ
ても同様のことが実現できる。さらに、FLC−OAS
LM5の誘電体ミラー及び遮光層がないか、あるいはあ
ったとしても、これらが所定の透過率を有する場合に
は、書込光とバイアス光はFLC−OASLM5の読出
側から照射してもよく、また読出光そのものをバイアス
光としてFLC−OASLM5の読出側に照射しても同
様の閾値制御ができる。This embodiment is a reflection type FLC-OASL.
In the case of M, the same can be realized for a transmission type FLC-OASLM. Furthermore, FLC-OAS
If the dielectric mirror and the light shielding layer of the LM5 are not provided, or if they have a predetermined transmittance, the writing light and the bias light may be irradiated from the reading side of the FLC-OASLM5, The same threshold value control can be performed by irradiating the readout light itself as bias light to the readout side of the FLC-OASLM5.
【0037】また、FLC−OASLM5の代わりに光
変調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたOAS
LMについても同様のことが実現できる。しかし、2値
化以外の場合には、閾値制御とは言わずに、OASLM
の感度を制御する事ができるといえる。次に空間的に一
様なバイアス光をFLC−OASLM5の書込側に照射
した時の相関ピークの様子を図5、図6に示す。入力像
として、参照画像に文字A、被相関画像に文字Aを用い
た自己相関と、被相関画像に文字Bを用いた相互相関の
実験結果を示す。An OAS using a material other than a ferroelectric liquid crystal as a light modulating material instead of the FLC-OASLM5.
The same can be achieved for the LM. However, in cases other than binarization, OASLM is not called threshold control.
Can be controlled. Next, FIGS. 5 and 6 show the state of the correlation peak when the writing side of the FLC-OAASLM 5 is irradiated with the spatially uniform bias light. Experimental results of an autocorrelation using a character A as a reference image and a character A as a correlated image as input images and a cross-correlation using a character B as a correlated image are shown.
【0038】図5は、バイアス光強度を変化させた場合
の相関ピーク強度の変化を示したグラフである。縦軸に
は相関ピーク強度を、横軸にはバイアス光強度を取っ
た。コヒーレント画像に変換された入力像の全光量をパ
ワーメータで測定し、その全光量を書込光量とした。自
己相関の場合には、書込光量が少ない場合と多い場合の
2通りの結果を載せた。書込光量の少ない自己相関の場
合には、バイアス光強度を強くしていくと相関ピーク強
度が強くなっていく。また、書込光量が強い場合には、
バイアス光強度を0から強くしていくと相関ピーク強度
は強くなって行くが、あまりバイアス光強度が強くなり
すぎると今度は逆に相関ピーク強度は弱くなっていく。
相互相関の場合には、バイアス光強度が強くなると、相
関ピーク強度は弱くなる。また、図6は、文字Aの自己
相関について、バイアス光強度を変化させた場合におけ
る相関ピークの半値全幅の変化を示したグラフである。
縦軸には相関ピークの半値全幅を、横軸にはバイアス光
強度を取った。FIG. 5 is a graph showing a change in the correlation peak intensity when the bias light intensity is changed. The vertical axis shows the correlation peak intensity, and the horizontal axis shows the bias light intensity. The total light amount of the input image converted into the coherent image was measured with a power meter, and the total light amount was used as the writing light amount. In the case of autocorrelation, two results, that is, a case where the writing light amount is small and a case where the writing light amount is large, are listed. In the case of autocorrelation with a small writing light amount, the correlation peak intensity increases as the bias light intensity increases. When the writing light amount is strong,
When the bias light intensity is increased from 0, the correlation peak intensity increases. However, when the bias light intensity becomes too strong, the correlation peak intensity becomes weaker.
In the case of cross-correlation, as the bias light intensity increases, the correlation peak intensity decreases. FIG. 6 is a graph showing a change in the full width at half maximum of the correlation peak when the bias light intensity is changed for the autocorrelation of the character A.
The vertical axis shows the full width at half maximum of the correlation peak, and the horizontal axis shows the bias light intensity.
【0039】図6は、図5の自己相関の2つの書込光量
の場合についてプロットしてある。図6の2つの場合と
もバイアス光強度を強くしていくと、相関ピークの半値
全幅は減少していった。図5、図6の結果から、FLC
−OASLM5に照射する最適なバイアス光強度がある
ことがわかる。バイアス光照射によりジョイント変換相
関器の認識能力が悪くなる場合もある。つまり、バイア
ス光を照射しFLC−OASLM5の閾値を最適な値に
する事により、ジョイント変換相関器の認識能力が向上
することが分かる。FIG. 6 is a plot for the case of two writing light amounts of the autocorrelation of FIG. In both cases in FIG. 6, as the bias light intensity was increased, the full width at half maximum of the correlation peak was reduced. From the results of FIGS. 5 and 6, FLC
-It can be seen that there is an optimum bias light intensity for irradiating the OASLM 5. The recognition ability of the joint conversion correlator may be deteriorated by the irradiation of the bias light. In other words, it is understood that the recognition ability of the joint transform correlator is improved by irradiating the bias light and setting the threshold value of the FLC-OASLM 5 to an optimum value.
【0040】図7は、本発明による光学的パターン認識
装置の他の実施例の構成図である。この実施例は、図1
の実施例をよりコンパクトにできるようにしたものであ
る。図7の実施例は、図1の書込用レーザー1と読出用
レーザー6の2つのレーザーを1つの書込用レーザー1
で兼用し、バイアス光照射手段に図1の補助光源11と
拡散板12とレンズ13とバイアス光用液晶TV14の
代わりにCRT605を用いてジョイント変換相関器を
実現したものである。構成や動作が同じ部分は、本実施
例の説明を一部省略あるいは簡単にする。FIG. 7 is a block diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device according to the present invention. This embodiment is shown in FIG.
Is made more compact. In the embodiment of FIG. 7, the two lasers of the writing laser 1 and the reading laser 6 of FIG.
A joint conversion correlator is realized by using a CRT 605 instead of the auxiliary light source 11, the diffusion plate 12, the lens 13, and the bias light liquid crystal TV 14 of FIG. The description of the present embodiment is partially omitted or simplified for portions having the same configuration and operation.
【0041】FLC−OASLM5に像を書き込むため
の書込光を照射する書込光照射手段は、書込用レーザー
1と書込用ビームエキスパンダ2と、2枚のハーフミラ
ー601と602、入力像を提示する入力用液晶TV6
04、コヒーレント画像に変換された入力像のフーリエ
変換画像をFLC−OASLM5の書込側に照射するた
めの書込用レンズ4とからなる。ここで入力用液晶TV
604は、書込用レンズ4の前焦点面に置かれ、FLC
−OASLM5は、書込用レンズ4の後焦点面に置かれ
ている。入力用液晶TV604は、画像メモリ18に接
続されコンピューター20で制御されている。また、入
力用液晶TV604には、1つの参照画像と1つまたは
複数の被相関画像が提示されている。The writing light irradiating means for irradiating writing light for writing an image on the FLC-OASMLM 5 includes a writing laser 1 and a writing beam expander 2, two half mirrors 601 and 602, Input LCD TV6 for presenting an image
04, and a writing lens 4 for irradiating the writing side of the FLC-OASLM 5 with the Fourier transform image of the input image converted into the coherent image. Here, input liquid crystal TV
604 is placed on the front focal plane of the writing lens 4 and FLC
The OASLM 5 is located on the rear focal plane of the writing lens 4. The input liquid crystal TV 604 is connected to the image memory 18 and controlled by the computer 20. In addition, one reference image and one or a plurality of correlated images are presented on the input liquid crystal TV 604.
【0042】FLC−OASLM5に記録された像を読
み出すための読出光照射手段は、書込光照射手段の書込
用レーザー1と書込用ビームスプリッタ2を共有し、ハ
ーフミラー601とミラー603と偏光ビームスプリッ
タ8と読出用レンズ9と受光素子10からなる。書込用
レーザー1から出射され書込用ビームエキスパンダ2で
所定の径に広げられた平行光束は、ハーフミラー601
を透過、ミラー603で反射され、偏光ビームスプリッ
タ8により、FLC−OASLM5の読出側に照射され
る。そしてFLC−OASLM5に2値化記録された入
力像のフーリエ変換された強度分布画像を読み出し、読
出用レンズ9で受光素子10に照射する。ここで、FL
C−OASLM5は読出用レンズ9の前焦点面に置か
れ、受光素子10は読出用レンズ9の後焦点面に置かれ
ており、読出用レンズ9によりFLC−OASLM5に
記録された強度分布画像のフーリエ変換像が受光素子1
0に照射される。The reading light irradiating means for reading out the image recorded on the FLC-OASLM 5 shares the writing laser 1 and the writing beam splitter 2 of the writing light irradiating means, and the half mirror 601 and the mirror 603 It comprises a polarizing beam splitter 8, a reading lens 9, and a light receiving element 10. A parallel light beam emitted from the writing laser 1 and expanded to a predetermined diameter by the writing beam expander 2 is converted into a half mirror 601.
, Is reflected by the mirror 603, and is irradiated by the polarization beam splitter 8 on the reading side of the FLC-OASLM 5. Then, the Fourier-transformed intensity distribution image of the input image binarized and recorded on the FLC-OASLM 5 is read out, and the light-receiving element 10 is irradiated with the reading-out lens 9. Where FL
The C-OASLM 5 is placed on the front focal plane of the reading lens 9, the light receiving element 10 is placed on the rear focal plane of the reading lens 9, and the intensity distribution image of the intensity distribution image recorded on the FLC-OASLM 5 by the reading lens 9 is read. Fourier transform image is light receiving element 1
It is irradiated to 0.
【0043】FLC−OASLM5の閾値を制御するた
めのバイアス光を照射するバイアス光照射手段は、バイ
アス光の強度分布を表示するCRT605とバイアス光
用結像レンズ606からなる。CRT605に表示され
る像によるバイアス光の強度分布がFLC−OASLM
5上に結像するようにバイアス光用結像レンズ606を
セットする。CRT605に表示される像によるバイア
ス光は、ハーフミラー602と書込用レンズ4とを透過
し、FLC−OASLM5の書込側から照射され、FL
C−OASLM5上に結像される。The bias light irradiating means for irradiating the bias light for controlling the threshold value of the FLC-OAASLM 5 includes a CRT 605 for displaying the intensity distribution of the bias light and a bias light imaging lens 606. The intensity distribution of the bias light by the image displayed on the CRT 605 is FLC-OASLM.
The imaging lens 606 for bias light is set so that an image is formed on the imaging lens 5. The bias light based on the image displayed on the CRT 605 passes through the half mirror 602 and the writing lens 4 and is irradiated from the writing side of the FLC-OASLM 5 to FL.
An image is formed on the C-OASLM5.
【0044】この実施例では、バイアス光照射手段にC
RT605を用い、CRT605に空間的分布を持つ像
を表示してバイアス光としている。そのためCRT60
5に表示されている像の空間的分布を変化させること
で、バイアス光強度を空間的に変化させ、FLC−OA
SLM5の閾値を空間的に制御する事ができる。また、
FLC−OASLM5の閾値を時間的に変化することも
できる。CRT605に表示されるバイアス光強度分布
により、図1の実施例と同様に、FLC−OASLM5
の閾値を任意に制御でき、高い認識能力を有する光学的
パターン認識装置が構築できる。In this embodiment, the bias light irradiating means is C
Using the RT 605, an image having a spatial distribution is displayed on the CRT 605 as bias light. Therefore CRT60
5, the bias light intensity is changed spatially by changing the spatial distribution of the image displayed in FIG.
The threshold of the SLM 5 can be spatially controlled. Also,
The threshold of the FLC-OAASLM 5 can be changed with time. According to the bias light intensity distribution displayed on the CRT 605, the FLC-OASLM5
Can be arbitrarily controlled, and an optical pattern recognition device having high recognition ability can be constructed.
【0045】ここで、ハーフミラーの変わりにビームス
プリッタを用いてもよいことはいうまでもない。この実
施例は、反射型のFLC−OASLMの場合であるが、
透過型のFLC−OASLMについても同様のことが実
現できる。FLC−OASLM5の誘電体ミラー及び遮
光層がないか、あるいはあったとしても、これらが所定
の透過率を有する場合には、書込光とバイアス光はFL
C−OASLM5の読出側から照射してもよく、また読
出光そのものをバイアス光としてFLC−OASLM5
の読出側に照射しても同様の閾値制御ができる。Here, it goes without saying that a beam splitter may be used instead of the half mirror. This embodiment is a case of a reflection type FLC-OASLM,
The same can be realized for the transmission type FLC-OASLM. If the dielectric mirror and the light-shielding layer of the FLC-OAASLM 5 are not provided, or if they have a predetermined transmittance, the writing light and the bias light are FL.
Irradiation may be performed from the reading side of the C-OASLM5, or the reading light itself may be used as the bias light as the FLC-OASLM5.
The same threshold value control can be performed by irradiating the read side.
【0046】また、FLC−OASLM5の代わりに光
変調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたOAS
LMについても同様のことが実現できる。しかし、2値
化以外の場合には、閾値制御とは言わずに、OASLM
の感度を制御する事ができるといえる。図8は、本発明
による光学的パターン認識装置の他の実施例の構成図で
ある。これは、画像認識などに用いられるマッチドフィ
ルタを用いたマッチドフィルタ型相関器を用いた場合で
ある。FLC−OASLM5の閾値を制御するためのバ
イアス光を照射するバイアス光照射手段は図1の実施例
と同じであるので説明を省略する。An OAS using a material other than a ferroelectric liquid crystal as a light modulating material instead of the FLC-OASLM5.
The same can be achieved for the LM. However, in cases other than binarization, OASLM is not called threshold control.
Can be controlled. FIG. 8 is a configuration diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device according to the present invention. This is a case where a matched filter type correlator using a matched filter used for image recognition or the like is used. The bias light irradiating means for irradiating the bias light for controlling the threshold value of the FLC-OASLM 5 is the same as that of the embodiment of FIG.
【0047】FLC−OASLM5に像を書き込むため
の書込光を照射する書込光照射手段は、マッチドフィル
タと呼ばれるホログラム作製時の信号光照射手段と参照
光照射手段からなる。ホログラム作製時の信号光照射手
段は、書込用レーザー1と書込用ビームエキスパンダ2
と参照画像を提示する入力用液晶TV604と書込用レ
ンズ4とからなる。ここで入力用液晶TV604は、書
込用レンズ4の前焦点面に置かれ、FLC−OASLM
5は、書込用レンズ4の後焦点面に置かれている。ここ
で入力用液晶TV604は、画像メモリ18に接続さ
れ、コンピューター20により制御されている。The writing light irradiating means for irradiating the FLC-OASLM 5 with writing light for writing an image is composed of a signal light irradiating means called a matched filter for producing a hologram and a reference light irradiating means. The signal light irradiating means for producing the hologram includes a writing laser 1 and a writing beam expander 2.
And an input liquid crystal TV 604 for presenting a reference image and a writing lens 4. Here, the input liquid crystal TV 604 is placed on the front focal plane of the writing lens 4, and the FLC-OASLM
Reference numeral 5 is located on the rear focal plane of the writing lens 4. Here input LCD TV604 is connected to the image memory 18 are controlled by a computer-2 0.
【0048】ホログラム作製時の参照光照射手段は、ビ
ームスプリッタ701と2枚のミラー702と703か
らなる。書込用レーザー1を出射し、書込用ビームエキ
スパンダ2で所定の径に広げられた平行光束は、ビーム
スプリッタ701で反射し、ミラー702と703によ
り、FLC−OASLM5の書込側に所定の入射角をも
って照射される。The reference beam irradiating means at the time of producing the hologram comprises a beam splitter 701 and two mirrors 702 and 703. The collimated light beam emitted from the writing laser 1 and expanded to a predetermined diameter by the writing beam expander 2 is reflected by the beam splitter 701 and is directed to the writing side of the FLC-OASLM 5 by the mirrors 702 and 703. At an incident angle of
【0049】FLC−OASLM5に記録された像を読
み出すための読出光照射手段は、読出用レーザー6と読
出用ビームエキスパンダ7と被相関画像を提示する読出
用フィルム704とフーリエ変換レンズ705と偏光ビ
ームスプリッタ8と読出用レンズ9と受光素子10から
なる。ここで、読出用フィルム704は、フーリエ変換
レンズ705の前焦点面に置かれ、FLC−OASLM
5は、フーリエ変換レンズ705の後焦点面かつ読出用
レンズ9の前焦点面に置かれている。さらに受光素子1
0は、読出用レンズ9の後焦点面に置かれている。The readout light irradiating means for reading out the image recorded on the FLC-OASLM 5 includes a readout laser 6, a readout beam expander 7, a readout film 704 for presenting a correlated image, a Fourier transform lens 705, and a polarization. It comprises a beam splitter 8, a reading lens 9, and a light receiving element 10. Here, the reading film 704 is placed on the front focal plane of the Fourier transform lens 705, and the FLC-OASLM is used.
Reference numeral 5 denotes a rear focal plane of the Fourier transform lens 705 and a front focal plane of the reading lens 9. Further, light receiving element 1
0 is located on the rear focal plane of the reading lens 9.
【0050】まず、マッチドフィルターの作製方法につ
いて説明する。書込用レーザー1は、書込用ビームエキ
スパンダ2により所定のビーム径を持った平行光束に広
げられる。この平行光束は入力用液晶TV604に照射
され、入力用液晶TV604に表示されている参照画像
をコヒーレント画像として読み出す。この読み出された
コヒーレント画像は、書込用レンズ4でフーリエ変換さ
れたフーリエ変換画像を、ホログラム作製時の信号光と
してFLC−OASLM5の書込側に照射される。この
とき同時にビームスプリッタ701で反射した平行光束
は、ミラー702とミラー703で反射し、ホログラム
作製時の参照光としてFLC−OASLM5の書込側に
照射される。このとき信号光と参照光とは所定の角度を
もってFLC−OASLM5に照射され、FLC−OA
SLM5上に信号光と参照光による干渉縞の強度分布を
形成する。First, a method for manufacturing a matched filter will be described. The writing laser 1 is expanded by a writing beam expander 2 into a parallel light beam having a predetermined beam diameter. This parallel light beam is applied to the input liquid crystal TV 604, and the reference image displayed on the input liquid crystal TV 604 is read as a coherent image. The read coherent image is irradiated with a Fourier-transformed image that has been Fourier-transformed by the writing lens 4 to the writing side of the FLC-OASLM 5 as signal light at the time of producing a hologram. At this time, the parallel light beam reflected by the beam splitter 701 at the same time is reflected by the mirror 702 and the mirror 703, and is radiated to the writing side of the FLC-OASLM 5 as reference light at the time of producing a hologram. At this time, the signal light and the reference light are applied to the FLC-OAASLM 5 at a predetermined angle, and the FLC-OA
An intensity distribution of interference fringes due to the signal light and the reference light is formed on the SLM 5.
【0051】そしてこの強度分布をFLC−OASLM
5に2値化記録する。このFLC−OASLM5に記録
されるホログラムが、画像認識の能力に大きく依存す
る。そのため、FLC−OASLM5の閾値を制御する
方法として、バイアス光照射を行なう。図1の実施例と
同様に、バイアス光によりFLC−OASLM5の閾値
を制御する。バイアス光用液晶TV14によって提示さ
れる最適なバイアス光強度あるいはバイアス光照射時
間、あるいはその両者によりFLC−OASLM5の閾
値を制御する。このホログラムが記録されたFLC−O
ASLM5をマッチドフィルタと呼ぶ。The intensity distribution is calculated using FLC-OASLM.
5 is binarized and recorded. The hologram recorded on the FLC-OAASLM 5 largely depends on the ability of image recognition. Therefore, as a method of controlling the threshold value of the FLC-OASLM 5, bias light irradiation is performed. As in the embodiment of FIG. 1, the threshold of the FLC-OASLM 5 is controlled by the bias light. The threshold of the FLC-OASLM 5 is controlled by the optimum bias light intensity or the bias light irradiation time presented by the bias light liquid crystal TV 14, or both. FLC-O with this hologram recorded
ASLM5 is called a matched filter.
【0052】次に、上記のマッチドフィルタを用いて相
関演算を行なう。読出用レーザー6から出射された光束
は、読出用ビームエキスパンダ7により所定のビーム径
を持つ平行光束に広げられる。この平行光束を読出用フ
ィルム704に照射し、読出用フィルム704に記録さ
れている被相関画像をコヒーレント画像として読み出
す。このコヒーレント画像をフーリエ変換レンズ705
でフーリエ変換してマッチドフィルタであるFLC−O
ASLM5の読出側から照射する。マッチドフィルタで
あるFLC−OASLM5で反射した読出光は、偏光ビ
ームスプリッタ8を透過し、読出用レンズ9で再びフー
リエ変換されることにより、そのフーリエ変換面上に配
置されている受光素子10上に参照画像と被相関画像の
相関係数を表わす相関ピークを得ることができる。マッ
チドフィルタ作製にFLC−OASLM5を用い、参照
画像の表示に入力用液晶TV604を用いているので実
時間あるいは高速に参照画像を変更する事が可能であ
り、高速な相関演算が実現できる。そして、マッチドフ
ィルタを作製する際にFLC−OASLM5の閾値を最
適な値にすることで、高い認識能力を有する光学的パタ
ーン認識装置が構築できる。Next, a correlation operation is performed using the above matched filter. The light beam emitted from the reading laser 6 is expanded by the reading beam expander 7 into a parallel light beam having a predetermined beam diameter. The parallel light beam is irradiated on the reading film 704, and the correlated image recorded on the reading film 704 is read as a coherent image. This coherent image is converted to a Fourier transform lens 705
To perform a Fourier transform and FLC-O which is a matched filter
Irradiate from the read side of ASLM5. The readout light reflected by the FLC-OASML5, which is a matched filter, passes through the polarization beam splitter 8 and is again subjected to Fourier transform by the readout lens 9, so that the readout light is reflected on the light receiving element 10 arranged on the Fourier transform plane. A correlation peak representing a correlation coefficient between the reference image and the correlated image can be obtained. Since the FLC-OASLM 5 is used for producing the matched filter and the input liquid crystal TV 604 is used for displaying the reference image, the reference image can be changed in real time or at high speed, and a high-speed correlation operation can be realized. Then, by making the threshold value of the FLC-OASLM 5 an optimum value when producing a matched filter, an optical pattern recognition device having high recognition capability can be constructed.
【0053】ここで、補助光源11は白色光源やLE
D、レーザー等が考えられる。また、補助光源11と拡
散板12とレンズ13の代わりに、レーザーとビームエ
キスパンバを用いる場合には書込用レーザー1による光
束との干渉に注意が必要である。この場合は、書込用レ
ーザー1による光束との干渉縞がないようにするか、F
LC−OASLM5の解像度より十分大きい干渉縞の本
数にする必要がある。Here, the auxiliary light source 11 is a white light source or LE.
D, laser and the like are conceivable. In the case where a laser and a beam expander are used instead of the auxiliary light source 11, the diffusion plate 12, and the lens 13, attention must be paid to interference between the writing laser 1 and the light beam. In this case, there is no interference fringe with the light beam by the writing laser 1 or F
It is necessary to set the number of interference fringes sufficiently larger than the resolution of the LC-OASLM5.
【0054】また、バイアス光の強度分布をつくるため
に液晶TVを用いたが、これは液晶TVでなくとも、バ
イアス光の強度分布を作れるものであればよく、CRT
や干渉計からの出力等や、液晶TV以外の電気アドレス
型の空間光変調器を用いてもよい。閾値が時間的に変化
しない場合には、バイアス光用液晶TV14の代わりに
写真フィルム等を用いることもできる。Although the liquid crystal TV is used to generate the intensity distribution of the bias light, the liquid crystal TV is not limited to the liquid crystal TV as long as it can generate the intensity distribution of the bias light.
Or an output from an interferometer or an electric address type spatial light modulator other than the liquid crystal TV may be used. When the threshold value does not change with time, a photographic film or the like can be used instead of the bias light liquid crystal TV 14.
【0055】この実施例は、反射型のFLC−OASL
Mの場合であるが、透過型のFLC−OASLMについ
ても同様のことが実現できる。さらに、FLC−OAS
LMの誘電体ミラー及び遮光層がないか、あるいはあっ
たとしても、これらが所定の透過率を有する場合には、
書込光とバイアス光はFLC−OASLM5の読出側か
ら照射してもよく、また読出光そのものをバイアス光と
してFLC−OASLM5の読出側に照射しても同様の
閾値制御ができる。This embodiment is a reflection type FLC-OASL.
In the case of M, the same can be realized for a transmission type FLC-OASLM. Furthermore, FLC-OAS
If the LM dielectric mirror and the light-shielding layer are absent, or if they have a predetermined transmittance,
The writing light and the bias light may be applied from the reading side of the FLC-OASLM 5, or the same threshold control can be performed by irradiating the reading light itself as the bias light to the reading side of the FLC-OASLM 5.
【0056】また、FLC−OASLMの代わりに光変
調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたOASL
Mについても同様のことが実現できる。しかし、2値化
以外の場合には、閾値制御とは言わずに、OASLMの
感度を制御する事ができるといえる。図9は、本発明に
よる光学的パターン認識装置の他の実施例の構成図であ
る。この実施例は、図7の実施例と同じように、図8の
実施例をよりコンパクトにできるようにしたものであ
る。図8の書込用レーザー1と読出用レーザー6の2つ
のレーザーを1つの書込用レーザー1で兼用し、バイア
ス光照射手段に図8の補助光源11と拡散板12とレン
ズ13とバイアス光用液晶TV14の代わりにCRT6
05を用いてマッチドフィルタ型相関器を実現したもの
である。構成や動作が同じ部分は、本実施例の説明を一
部省略あるいは簡単にする。An OASL using a material other than a ferroelectric liquid crystal as a light modulation material instead of the FLC-OAASLM.
The same can be realized for M. However, in cases other than the binarization, it can be said that the sensitivity of the OASLM can be controlled without saying threshold control. FIG. 9 is a configuration diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device according to the present invention. This embodiment is similar to the embodiment shown in FIG. 7 and is designed to make the embodiment shown in FIG. 8 more compact. The two lasers of the writing laser 1 and the reading laser 6 of FIG. 8 are shared by one writing laser 1, and the auxiliary light source 11, the diffusion plate 12, the lens 13, the bias light and the bias light of FIG. CRT6 instead of liquid crystal TV14
05 realizes a matched filter type correlator. The description of the present embodiment is partially omitted or simplified for portions having the same configuration and operation.
【0057】FLC−OASLM5に像を書き込むため
の書込光を照射する書込光照射手段は、図8の実施例と
同じく、マッチドフィルタと呼ばれるホログラム作製時
の信号光照射手段と参照光照射手段とからなる。信号光
照射手段は、書込用レーザー1と書込用ビームエキスパ
ンダ2と、2枚のハーフミラー601と602、参照画
像を提示する入力用液晶TV604、参照画像のフーリ
エ変換画像をFLC−OASLM5の書込側に照射する
ための書込用レンズ4とからなる。ここで入力用液晶T
V604は、書込用レンズ4の前焦点面に置かれ、FL
C−OASLM5は、書込用レンズ4の後焦点面に置か
れている。そして、入力用液晶TV604は、画像メモ
リ18に接続されコンピューター20で制御されてい
る。The writing light irradiating means for irradiating the FLC-OASLM 5 with writing light for writing an image is, as in the embodiment of FIG. 8, a signal light irradiating means called a matched filter and a reference light irradiating means for producing a hologram. Consists of The signal light irradiating means includes a writing laser 1 and a writing beam expander 2, two half mirrors 601 and 602, an input liquid crystal TV 604 for presenting a reference image, and a FLC-OASLM5 for a Fourier transform image of the reference image. And a writing lens 4 for irradiating the writing side. Here, the input liquid crystal T
V604 is placed on the front focal plane of the writing lens 4 and FL
The C-OASLM 5 is placed on the back focal plane of the writing lens 4. The input liquid crystal TV 604 is connected to the image memory 18 and controlled by the computer 20.
【0058】ホログラム作製時の参照光照射手段は、参
照光用ハーフミラー801とビームスプリッタ802か
らなる。書込用レーザー1から出射され書込用ビームエ
キスパンダ2で所定の径に広げられた平行光束は、ハー
フミラー801で2光束に分離される。ハーフミラー8
01で反射した光束は、ビームスプリッタ802で反射
されFLC−OASLM5の書込側に照射される。The reference light irradiating means at the time of producing the hologram includes a reference light half mirror 801 and a beam splitter 802. A parallel light beam emitted from the writing laser 1 and expanded to a predetermined diameter by the writing beam expander 2 is split into two light beams by the half mirror 801. Half mirror 8
The light beam reflected by 01 is reflected by the beam splitter 802 and irradiated on the writing side of the FLC-OASLM5.
【0059】FLC−OASLM5に記録された像を読
み出すための読出光照射手段は、書込光照射手段の書込
用レーザー1と書込用ビームスプリッタ2を共有し、ハ
ーフミラー601とハーフミラー801と読出用フィル
ム704とミラー603とフーリエ変換レンズ705と
偏光ビームスプリッタ8と読出用レンズ9と受光素子1
0からなる。ここで読出用フィルム704はフーリエ変
換レンズ705の前焦点面に置かれ、FLC−OASL
M5は、フーリエ変換レンズ705の後焦点面に置かれ
ている。また、読出用フィルム704には、被相関画像
が提示されている。The reading light irradiating means for reading out the image recorded on the FLC-OASLM 5 shares the writing laser 1 and the writing beam splitter 2 of the writing light irradiating means, and the half mirror 601 and the half mirror 801 are used. , Reading film 704, mirror 603, Fourier transform lens 705, polarizing beam splitter 8, reading lens 9, and light receiving element 1
Consists of zero. Here, the reading film 704 is placed on the front focal plane of the Fourier transform lens 705, and FLC-OASL
M5 is located at the back focal plane of the Fourier transform lens 705. Further, a correlated image is presented on the reading film 704.
【0060】FLC−OASLM5の閾値を制御するた
めのバイアス光を照射するバイアス光照射手段は、図7
の実施例と同じで、バイアス光の強度分布を表示するC
RT605と、CRT605に提示されている像の強度
分布がバイアス光強度分布となり、FLC−OASLM
5上に結像するようにバイアス光用結像レンズ606を
セットする。CRT605に表示されている像によるバ
イアス光はハーフミラー602と書込用レンズ4とを透
過し、FLC−OASLM5上に結像される。The bias light irradiating means for irradiating the bias light for controlling the threshold value of the FLC-OASLM 5 is shown in FIG.
C that displays the intensity distribution of the bias light
The intensity distribution of the image presented on the RT 605 and the CRT 605 becomes the bias light intensity distribution, and the FLC-OASLM
The imaging lens 606 for bias light is set so that an image is formed on the imaging lens 5. The bias light based on the image displayed on the CRT 605 passes through the half mirror 602 and the writing lens 4 and forms an image on the FLC-OASLM 5.
【0061】この実施例は、バイアス光照射にCRT6
05を用いていること、図8の書込用レーザーと読出用
レーザー6を1つの書込用レーザー1で兼用している以
外は基本的に図8の実施例と同じである。書込用レンズ
4とFLC−OASLM5の間にビームスプリッタ80
2が配置されているが、FLC−OASLM5の閾値を
制御する方法は、図7の場合と同じであるので説明を省
略する。In this embodiment, the CRT 6
8 is basically the same as the embodiment in FIG. 8 except that the writing laser and the reading laser 6 in FIG. 8 are shared by one writing laser 1. Beam splitter 80 between writing lens 4 and FLC-OASLM 5
Although 2 is arranged, the method of controlling the threshold value of the FLC-OASLM 5 is the same as that of FIG.
【0062】ホログラム作製時の参照光は次のようにF
LC−OASLM5に照射される。書込用レーザー1を
出射し、書込用ビームエキスパンダ2により所定の径を
持つ平行光束に広げられた光束は、ハーフミラー601
で2光束に分離される。ハーフミラー601で反射され
た光束は、参照画像が提示されている入力用液晶TV6
04を照射し、コヒーレント画像として参照画像を読み
出す。読み出された参照画像は、ハーフミラー602で
反射し、FLC−OASLM5の書込側にフーリエ変換
画像として照射される。ホログラム作製時の参照光は、
ハーフミラー601を透過した光束が、参照光用ハーフ
ミラー801とビームスプリッタ802で反射し、FL
C−OASLM5の書込側に照射する。この参照光と信
号光による干渉縞がFLC−OASLM5上に形成さ
れ、FLC−OASLM5に2値化記録することにより
マッチドフィルタが作製される。The reference light at the time of producing the hologram is F
The LC-OASLM5 is irradiated. The light beam emitted from the writing laser 1 and expanded by the writing beam expander 2 into a parallel light beam having a predetermined diameter is converted into a half mirror 601.
Is split into two light beams. The luminous flux reflected by the half mirror 601 is the input liquid crystal TV6 on which the reference image is presented.
Then, the reference image is read as a coherent image. The read reference image is reflected by the half mirror 602, and is irradiated as a Fourier transform image on the writing side of the FLC-OAASLM5. The reference light at the time of producing the hologram is
The light flux transmitted through the half mirror 601 is reflected by the reference light half mirror 801 and the beam splitter 802, and
Irradiate the writing side of C-OASLM5. An interference fringe formed by the reference light and the signal light is formed on the FLC-OASLM 5, and a binary filter is recorded on the FLC-OASLM 5 to produce a matched filter.
【0063】このマッチドフィルタを用いて相関演算を
行う。ハーフミラー801を透過した光束は、読出用フ
ィルム704を照射し、被相関画像をコヒーレント画像
として読み出す。この読み出されたコヒーレント画像
は、ミラー603で反射されフーリエ変換レンズ705
でフーリエ変換される。このフーリエ変換画像は、FL
C−OASLM5の読出側に読出光として照射される。
マッチドフィルタであるFLC−OASLM5で反射し
た読出光は、偏光ビームスプリッタ8を透過し、読出用
レンズ9で再びフーリエ変換されることにより受光素子
10上に参照画像と被相関画像の相関係数を表す相関ピ
ークを得ることができる。A correlation operation is performed using this matched filter. The light beam transmitted through the half mirror 801 irradiates the reading film 704 and reads the correlated image as a coherent image. The read coherent image is reflected by a mirror 603 and is subjected to a Fourier transform lens 705.
Is Fourier-transformed. This Fourier transform image is FL
The reading side of the C-OASLM 5 is irradiated as reading light.
The read light reflected by the FLC-OASLM 5, which is a matched filter, passes through the polarizing beam splitter 8, and is again subjected to Fourier transform by the read lens 9, so that the correlation coefficient between the reference image and the correlated image is formed on the light receiving element 10. A representative correlation peak can be obtained.
【0064】この実施例は、バイアス光照射手段にCR
T605を用いているので、バイアス光強度を空間的に
変化させることで、FLC−OASLM5の閾値を空間
的に制御する事ができる。また、FLC−OASLM5
の時間的に変化する閾値をも制御できる。このように、
バイアス光を照射することでFLC−OASLMの閾値
を制御し、最適なマッチドフィルタを作製することがで
きる。このマッチドフィルタを用いて相関演算を行い、
相関ピークを得る。In this embodiment, the bias light irradiating means has a CR
Since T605 is used, the threshold of the FLC-OASLM5 can be spatially controlled by changing the bias light intensity spatially. FLC-OASLM5
Can also be controlled. in this way,
By irradiating the bias light, the threshold of the FLC-OAASLM can be controlled, and an optimal matched filter can be manufactured. Perform a correlation operation using this matched filter,
Obtain the correlation peak.
【0065】ここで、ハーフミラーの変わりにビームス
プリッタを用いてもようことはいうまでもない。この実
施例は、反射型のFLC−OASLMの場合であるが、
透過型のFLC−OASLMにつても同様のことが実現
できる。さらに、FLC−OASLMの誘電体ミラー及
び遮光層がないか、あるいはあったとしても、これらが
所定の透過率を有する場合には、書込光とバイアス光は
FLC−PASLM5の読出側から照射してもよく、ま
た読出光そのものをバイアス光としてFLC−OASL
M5の読出側に照射しても同様の閾値制御ができる。Here, it goes without saying that a beam splitter may be used instead of the half mirror. This embodiment is a case of a reflection type FLC-OASLM,
The same can be realized with a transmission type FLC-OASLM. Further, if there is no dielectric mirror and light shielding layer of the FLC-OASLM, or if they have a predetermined transmittance, the writing light and the bias light are irradiated from the reading side of the FLC-PASLM5. FLC-OASL using the read light itself as bias light
The same threshold value control can be performed by irradiating the reading side of M5.
【0066】また、FLC−OASLMの代わりに光変
調材料として強誘電性液晶以外のものを用いたOASL
Mに対しては、OASLMの処理が2値化とは限らない
が、その場合にはOASLMの感度を制御する事ができ
るといえる。An OASL using a material other than a ferroelectric liquid crystal as a light modulation material instead of the FLC-OAASLM.
For M, the OASLM processing is not necessarily binarized, but in that case, it can be said that the sensitivity of the OASLM can be controlled.
【0067】[0067]
【発明の効果】本発明は、以上説明したようにバイアス
光をもちいてOASLMの閾値を時間的および空間的に
制御する事ができる。従来は、時間的あるいは空間的に
変化するような閾値処理は、コンピュータなどに取り込
み処理を行なってきたので、膨大な計算時間を必要とし
ていた。しかし、本発明により、光情報を光情報のまま
閾値処理が行えるので非常に高速にそして容易に閾値処
理の実現が可能となり、最適な閾値を設定することで、
高性能な光学的パターン認識装置が実現可能となる。According to the present invention, the threshold value of the OASLM can be temporally and spatially controlled using the bias light as described above. Conventionally, threshold processing that changes temporally or spatially has been fetched by a computer or the like, and thus required a huge amount of calculation time. However, according to the present invention, threshold processing can be performed on optical information as it is as optical information, so that threshold processing can be realized very quickly and easily, and by setting an optimal threshold,
A high-performance optical pattern recognition device can be realized.
【図1】本発明による光学的パターン認識装置の一実施
例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of an optical pattern recognition device according to the present invention.
【図2】強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器の
構造を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a structure of an optical writing type spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal.
【図3】ジョイント変換相関器の一構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a joint transform correlator.
【図4】マッチドフィルタ型相関器の一構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a matched filter type correlator.
【図5】バイアス光照射による相関ピーク強度変化を示
すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a change in correlation peak intensity due to irradiation with bias light.
【図6】バイアス光照射による相関ピークの半値全幅の
変化を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a change in full width at half maximum of a correlation peak due to irradiation with bias light.
【図7】本発明による光学的パターン認識装置の他の一
実施例の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device according to the present invention.
【図8】本発明による光学的パターン認識装置の他の一
実施例の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device according to the present invention.
【図9】本発明による光学的パターン認識装置の他の一
実施例の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of another embodiment of the optical pattern recognition device according to the present invention.
1 書込用レーザー 2 書込用ビームエキスパンダ 3 フィルム 4 書込用レンズ 5 FLC−OASLM 6 読出用レーザー 7 読出用ビームエキスパンダ 8 偏光ビームスプリッター 9 読出用レンズ 10 受光素子 11 補助光源 12 拡散板 13 レンズ 14 バイアス光用液晶TV 15 バイアス光用レンズ 16 ミラー 17 ハーフミラー 18 画像メモリ 19 FLC−OASLM用駆動回路 20 コンピューター 201 ビームスプリッタ 202、203 ミラー 204 反射型液晶ライトバルブ 301 シャッター 302 ビームスプリッタ 303 BSO結晶 304 液晶TV 601、602 ハーフミラー 603 ミラー 604 入力用液晶TV 605 CRT 606 バイアス光用結像レンズ 701 ビームスプリッタ 702、703 ミラー 704 読出用フィルム 705 フーリエ変換レンズ 801 参照光用ハーフミラー 802 ビームスプリッタ REFERENCE SIGNS LIST 1 writing laser 2 writing beam expander 3 film 4 writing lens 5 FLC-OASLM 6 reading laser 7 reading beam expander 8 polarizing beam splitter 9 reading lens 10 light receiving element 11 auxiliary light source 12 diffuser plate Reference Signs List 13 lens 14 liquid crystal TV for bias light 15 lens for bias light 16 mirror 17 half mirror 18 image memory 19 drive circuit for FLC-OAASLM 20 computer 201 beam splitter 202, 203 mirror 204 reflective liquid crystal light valve 301 shutter 302 beam splitter 303 BSO Crystal 304 Liquid crystal TV 601, 602 Half mirror 603 Mirror 604 Input liquid crystal TV 605 CRT 606 Bias light imaging lens 701 Beam splitter 702, 703 Miraー 704 Reading film 705 Fourier transform lens 801 Reference light half mirror 802 Beam splitter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−280179(JP,A) 特開 平3−110609(JP,A) 特開 平3−204625(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/46 G06T 7/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-280179 (JP, A) JP-A-3-110609 (JP, A) JP-A-3-204625 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 27/46 G06T 7/00
Claims (4)
て所要のパターンを自動的に認識あるいは計測する光学
的パターン認識装置において、 光書込型空間光変調器と、 前記光書込型空間光変調器に像を書き込むための書込光
を照射する書込光照射手段と、 前記光書込型空間光変調器に記録あるいは表示された画
像を読み出すための読出光を照射する読出光照射手段
と、 前記光書込型空間光変調器にバイアス光を照射するバイ
アス光照射手段と、 前記バイアス光の照射時間あるいは光強度の少なくとも
一方を変化させるためのバイアス光調整手段とを具備
し、 前記書込光の照射時間及び前記バイアス光の照射時間
は、前記光書込型空間光変調器の書き込み動作時間とそ
れぞれ少なくとも所定の時間一致していることを特徴と
する光学的パターン認識装置。1. An optical pattern recognition device for automatically recognizing or measuring a required pattern on a two-dimensional image obtained from an image pickup means, comprising: an optical writing type spatial light modulator; Writing light irradiating means for irradiating writing light for writing an image on the optical modulator; reading light irradiating reading light for reading an image recorded or displayed on the optical writing type spatial light modulator Means, bias light irradiating means for irradiating the optical writing type spatial light modulator with bias light, and bias light adjusting means for changing at least one of the irradiation time or light intensity of the bias light, The optical pattern, wherein the irradiation time of the writing light and the irradiation time of the bias light respectively correspond at least a predetermined time to a writing operation time of the optical writing type spatial light modulator. Recognition device.
と、 前記反射率分布あるいは透過率分布により像を提示する
素子を反射あるいは透過させその強度分布を読み出し、
前記強度分布をバイアス光強度分布として光書込型空間
光変調器に照射するための光源と、 バイアス光強度分布を光書込型空間光変調器に結像させ
るための結像レンズとからなることを特徴とする請求項
1記載の光学的パターン認識装置。2. The method according to claim 1, wherein the bias light irradiating means reflects or transmits an element for presenting an image by a reflectance distribution or a transmittance distribution, and an intensity of the element by reflecting or transmitting the element for presenting an image by the reflectance distribution or the transmittance distribution. reading,
A light source for irradiating the intensity distribution as a bias light intensity distribution to the optical writing spatial light modulator; and an imaging lens for imaging the bias light intensity distribution on the optical writing spatial light modulator. The optical pattern recognition device according to claim 1, wherein:
する素子と、 バイアス光強度分布を光書込型空間光変調器に結像させ
るための結像レンズとからなることを特徴とする請求項
1記載の光学的パターン認識装置。3. An element for displaying an incoherent image as a bias light intensity distribution, an imaging lens for forming an image of the bias light intensity distribution on an optical writing spatial light modulator. 2. The optical pattern recognition device according to claim 1, comprising:
間光変調器に記録あるいは表示された画像を読み出すた
めの読出光照射手段とを兼用させたことを特徴とする請
求項1記載の光学的パターン認識装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein said bias light irradiating means is combined with a reading light irradiating means for reading an image recorded or displayed on said optical writing type spatial light modulator. Optical pattern recognition device.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP4085786A JP3066457B2 (en) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Optical pattern recognition device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4085786A JP3066457B2 (en) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Optical pattern recognition device |
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---|---|
JPH05290173A JPH05290173A (en) | 1993-11-05 |
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Family Applications (1)
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JP4085786A Expired - Fee Related JP3066457B2 (en) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | Optical pattern recognition device |
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Families Citing this family (1)
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JP4655125B2 (en) * | 2008-08-26 | 2011-03-23 | 富士ゼロックス株式会社 | Writing device and display device |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP4085786A patent/JP3066457B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH05290173A (en) | 1993-11-05 |
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