JP3099203B2 - Optical pattern recognition and classification device - Google Patents
Optical pattern recognition and classification deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、物体、文字、音声等の
認識及び情報の検索、推論、連想等に用いられるパタ−
ン認識及び分類を行なう光学的認識分類装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to patterns used for recognizing objects, characters, voices, etc. and for searching, inferring, associating information, and the like.
The present invention relates to an optical recognition / classification device for performing recognition and classification.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、認識、連想、推論等のノイマン型
コンピュ−タにおいて、不得意とされる情報処理を効果
的に行なう方法として、ニュ−ラルネットワ−ク技術が
注目されている。特に、ニュ−ラルネットワ−クの学習
手法である誤差逆伝搬学習法(Error Back Propagatio
n:BP法)を用いて、ネットワ−ク内のユニット(ニュ
−ロンをモデルとして通常多入力、出力の信号処理素
子)間の結合荷重を決定することにより、各入力パタ−
ンの特徴を捉えたフレキシブルな認識を行なうことがで
きる。2. Description of the Related Art In recent years, a neural network technique has attracted attention as a method of effectively performing information processing which is not good at a Neumann-type computer such as recognition, association, and inference. In particular, the error back propagation learning method (Error Back Propagatio
n: BP method) to determine the coupling weight between units (generally a multi-input, output signal processing element using a neuron as a model) in the network, thereby obtaining each input pattern.
Flexible recognition that captures the features of the
【0003】図2は、従来のニュ−ラルネットワ−クの
構造を示す構成図である。BP法による学習を行なうニ
ュ−ラルネットワ−クでは、通常、ユニットの集合を3
層以上の層構造とし、その内でパタ−ンの信号入力を行
なう層を入力層、認識出力信号を出力する層を出力層、
残りを中間層或いは隠れ層と称する。さて、入力層の各
ユニットから出力された出力値In(n:ユニット番
号)は、中間層ユニットへの伝播し、更に、中間層の各
ユニットから出力された出力値Cn(n:ユニット番
号)は、出力層の各ユニットへの伝播し、この出力層の
各ユニットから出力値On(n:ユニット番号)が得ら
れる。(図2においては、入力層及び中間層ユニットの
出力が複数のユニットと結合しているので、多出力のよ
うに見えるが、これは、1つのユニットからの出力を複
数のユニットに入力しているためであり、出力値は、1
つのユニットに付き、1つのみである。)このとき、原
則として、同一層内に含まれるユニット同志の結線はな
いものとし、また、出力に近い層から、より入力層に近
い層への信号のフィ−ドバックはないものとする。FIG. 2 is a configuration diagram showing the structure of a conventional neural network. In a neural network for learning by the BP method, a set of units is usually set to three.
A layer structure having at least two layers, in which a layer for inputting a pattern signal is an input layer, a layer for outputting a recognition output signal is an output layer,
The rest is called an intermediate layer or a hidden layer. The output value In (n: unit number) output from each unit of the input layer propagates to the intermediate layer unit, and further, the output value Cn (n: unit number) output from each unit of the intermediate layer Propagates to each unit in the output layer, and an output value On (n: unit number) is obtained from each unit in the output layer. (In FIG. 2, since the outputs of the input layer and the hidden layer unit are combined with a plurality of units, it looks like a multiple output. This is because the output from one unit is input to the plurality of units. Output value is 1
There is only one per unit. At this time, in principle, there is no connection between units included in the same layer, and there is no signal feedback from the layer closer to the output to the layer closer to the input layer.
【0004】図2において、各ユニット間の結合は、矢
印で示されており、入力層のユニットと中間層のユニッ
トとの結合荷重値を対応するユニット番号を添え字とし
て、付けたVij(i:中間層ユニット番号であり、
j:入力層ユニット番号である)、中間層のユニットと
出力のユニットとの結合荷重値を対応するユニット番号
を添え字として付けたWij(i:出力層ユニット番号
であり、j:中間層ユニット番号である)で表わすもの
とする。例えば、入力層ユニット1と中間層ユニット1
との結合荷重値は、V11と表わされる。また、中間層ユ
ニット3と出力層ユニット5の結合荷重値は、W53と表
わされる。In FIG. 2, the connection between the units is indicated by an arrow, and the connection load value between the unit of the input layer and the unit of the intermediate layer is denoted by Vij (i) with the corresponding unit number as a subscript. : Intermediate layer unit number,
j: an input layer unit number), Wij (i: output layer unit number, j: intermediate layer unit) in which the unit weight corresponding to the coupling load value between the unit of the intermediate layer and the output unit is added as a subscript Number). For example, the input layer unit 1 and the intermediate layer unit 1
Coupling load value and is expressed as V 11. The coupling load value of the intermediate layer unit 3 and the output layer unit 5 is represented as W 53.
【0005】通常、中間層ユニット及び出力層ユニット
の入力出力特性は、次の式で表わされる。Generally, the input / output characteristics of the intermediate layer unit and the output layer unit are expressed by the following equations.
【数1】 f(x)=1/[1+exp(−x)]・・・・・(3) ここで、i、jは、各々、上述のように対応するユニッ
ト番号であり、ξ、θは各々のユニットにおけるバイア
ス値である。また、式(3)に示した関数は、シグモイ
ド関数と呼ばれている。(Equation 1) f (x) = 1 / [1 + exp (−x)] (3) where i and j are unit numbers corresponding to the above, respectively, and ξ and θ are each unit. Is the bias value at. The function shown in the equation (3) is called a sigmoid function.
【0006】以上に説明したニュ−ラルネットワ−クの
構成において、ある入力パタ−ン即ち入力層ユニットの
出力ベクトル(I1 I2 I3 I4 I5 )を与えたときの
出力層からの所望の出力と、実際の出力Oi (ここで
は、i=1、2、・・・5)との各ユニットの誤差の2
乗和が小さくなるように、各ユニット間結合荷重の大き
さを修正することにより、ある入力パタ−ンに対して所
望の出力パタ−ンを出力するニュ−ラルネットワ−クを
得ることができる。BPは、このときの荷重の修正係数
を計算する方法であり(一般化δル−ルとも称され
る)、この修正係数を用いて効率よく学習を収束させる
ために、いくつかの方法が提案されている。In the above-described configuration of the neural network, when a certain input pattern, that is, an output vector (I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 ) of an input layer unit is given, a desired signal from the output layer is given. And the actual output O i (here, i = 1, 2,..., 5) of the error of each unit.
A neural network that outputs a desired output pattern for a certain input pattern can be obtained by modifying the magnitude of the coupling load between the units so that the sum of squares is reduced. The BP is a method of calculating a correction coefficient of the load at this time (also referred to as a generalized δ rule). In order to efficiently converge the learning using the correction coefficient, several methods have been proposed. Have been.
【0007】ところが、画像等の認識や連想を行なう場
合には、画像を構成する画素数が多く入力ニュ−ロン数
が非常に多くなると、中間ニュ−ロンとの結線が膨大に
なり、ニュ−ラルネットワ−クを実現する際の大きな障
壁となっていた。また、文字や画像は入力面内におい
て、特定の位置にあるとは限らず、場所の如何にかかわ
らず認識や連想を行なおうとすると、一度位置が固定さ
れたパタ−ンで学習されたニュ−ラルネットワ−クでは
対応することができない。そこで、学習時に予め位置の
異なる文字や学習を提示する等の提案があるが、学習に
時間がかかると共に、位置に対する不変性を確保するた
めに中間ニュ−ロン数が非常に多く必要となり、装置化
に際し、大きな障害となった。However, when recognizing or associating an image or the like, if the number of pixels constituting the image is large and the number of input neurons is very large, the connection with the intermediate neurons becomes enormous, and the number of neurons becomes large. This has been a major obstacle in realizing a ral network. In addition, characters and images are not necessarily located at specific positions on the input surface, and if recognition or association is attempted regardless of the location, a text learned in a pattern whose position has been fixed once. -It cannot be handled by the Ral network. Therefore, there are proposals for presenting characters or learning at different positions in advance at the time of learning. However, it takes a long time to learn, and an extremely large number of intermediate neurons is required to secure invariance with respect to the position. It became a major obstacle in the transition.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するために為されたもので、非常に少ない入力
ユニット数で位置不変性を確保することのできる光学的
パタ−ン認識分類装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an optical pattern recognition which can secure position invariance with a very small number of input units. It is an object to provide a classification device.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために成されたもので、少なくとも、コ
ヒーレント光源と、第1のパターンを表示する第1の装
置と、該第1の装置から出射された光束の複素振幅分布
を、光学的にフーリエ変換するための第1のフーリエ変
換レンズと、該第1のフーリエ変換レンズのフーリエ変
換面に配置され且つ、第2のパターンを表示する第2の
装置と、該第2の装置を透過した光量或いは反射した光
量を検出する受光素子と、前記第1のパターンと、前記
第2のパターンとの相互相関出力として、取り出された
該受光素子からの出力に基づいて、被検パターンを認識
分類する手段とを有する光学的パターン認識分類装置に
おいて、前記の被検パターンを認識分類する手段は、前
記認識分類したいパターンと各参照パターン或いは各参
照パターンのフーリエ変換パターンとの該相互相関出力
を複数回取り、得られた相関度の集合の代表値を、少な
くとも基準にして、認識分類したいクラス毎に、前記各
参照パターン或いは前記各参照パターンのフーリエ変換
パターンに対応したメンバーシップ関数を作成した後、
被検パターンと前記各参照パターン或いは前記各参照パ
ターンのフーリエ変換パターンとの前記相互相関出力と
認識分類したいクラスに割り当てられているメンバーシ
ップ関数とのメンバーシップ値を取り、該メンバーシッ
プ値の最も小さいメンバーシップ値、又は、該メンバー
シップ値の平均値を、被検パターンの前記認識分類した
いクラスに属する程度とすることを特徴とする前記光学
的パターン認識分類装置である。 Means for Solving the Problems The present invention has been made to solve the above technical problem, even without low, and co <br/> Heeren DOO light source, a first pattern A first device for displaying, a first Fourier transform lens for optically Fourier transforming a complex amplitude distribution of a light beam emitted from the first device, and a Fourier transform of the first Fourier transform lens and is disposed on the surface, and a second device for displaying the second pattern, a light receiving element for detecting the amount of light amount or the reflected and transmitted through the second device, said first pattern, the second as the cross-correlation output with the pattern, based on the output from the retrieved light receiving element, the optical pattern recognition classifier and means for classifying recognize the test pattern
The means for recognizing and classifying the test pattern is
The pattern to be recognized and classified and each reference pattern or each reference
The cross-correlation output of the illumination pattern with the Fourier transform pattern
Multiple times, and reduce the representative value of the set of
Based on at least the above, for each class to be recognized and classified,
Fourier transform of the reference pattern or each of the reference patterns
After creating a membership function for the pattern,
The test pattern and each of the reference patterns or each of the reference patterns
The cross-correlation output with the Fourier transform pattern of the turn and
Membership assigned to the class to be recognized and classified
Take the membership value with the
Or the lowest membership value
The average value of the ship values was classified as the recognition pattern of the test pattern.
Characterized in that it belongs to a class
It is a strategic pattern recognition and classification device.
【0010】少なくとも、コヒーレント光源と、第1の
パターンを表示する第1の装置と、該第1の装置から出
射された光束の複素振幅分布を、光学的にフーリエ変換
するための第1のフーリエ変換レンズと、該第1のフー
リエ変換レンズのフーリエ変換面に配置され且つ、第2
のパターンを表示する第2の装置と、該第2の装置を透
過した光量或いは反射した光量を検出する受光素子と、
前記第1のパターンと、前記第2のパターンとの相互相
関出力として、取り出された該受光素子からの出力に基
づいて、被検パターンを認識分類する手段とを有する光
学的パターン認識分類装置において、前記の相互相関出
力に基づいて被検パターンを認識分類する手段は、ニュ
ーラルネットワークにおいて、前記参照パターン或いは
前記参照パターンのフーリエ変換パターンの数だけ用意
した入力ニューロンに、前記各参照パターン或いは前記
各参照パターンのフーリエ変換パターンと前記認識分類
したいクラスに属するパターンとの前記相互相関出力を
各々入力して、ニューロン間の結合荷重値を決定した
後、前記各参照パターン或いは前記各参照パターンのフ
ーリエ変換パターンと被検パターンとの相互相関出力
を、対応する前記入力ニューロンに、入力して、被検パ
ターンを認識分類するものである。 [0010] Even without low, exits and coherently light source, a first device for displaying a first pattern, the first device
Optically Fourier transform the complex amplitude distribution of the emitted light beam
A first Fourier transform lens for performing
The second lens is disposed on the Fourier transform plane of the Rier transform lens, and
A second device for displaying the pattern of
A light receiving element for detecting the amount of light passed or reflected,
Mutual phase between the first pattern and the second pattern
Function output based on the output from the photodetector taken out.
Means for recognizing and classifying the test pattern
In the biological pattern recognition and classification device,
The means for recognizing and classifying test patterns based on force
In the neural network, the reference pattern or
Prepare as many as the number of Fourier transform patterns of the reference pattern
The input neuron, the reference pattern or the
Fourier transform pattern of each reference pattern and the recognition classification
The cross-correlation output with the pattern belonging to the class
Input weights to determine connection weights between neurons
Thereafter, each reference pattern or a file of each reference pattern
-Cross-correlation output between the Lie transform pattern and the test pattern
Is input to the corresponding input neuron, and the
Recognition and classification of turns.
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【作用】上記のような本発明の光学的認識分類装置によ
り、認識分類したいパターンのフーリエ変換パターンと
参照パターン或いは、そのフーリエ変換パターンとの照
合が、フーリエ変換面において、実時間に行なわれ、各
参照パターン或いは各参照パターンのフーリエ変換パタ
ーンとの相互相関度を各受光素子により検出することが
できる。従って、認識分類したいパターンを構成する画
素分の入力情報を参照パターンの個数分の情報に圧縮す
ることができる。更に、認識分類したいパターンの入力
面内での移動に対して、認識分類したいパターンのフー
リエ変換パターンは、移動することがないので、完全に
位置に対する不変性を確保することができるようにな
る。このように、圧縮したパターン情報を参照パターン
の数だけの入力空間においてマッピングし、その集合体
をあるカテゴリーに属する程度として表したメンバーシ
ップ関数で表現し、ある被検パターンとこれらのメンバ
ーシップ関数と照合させることにより、情報量を削減
し、且つ、位置不変性を確保した認識分類をすることが
できる。また、上記の圧縮したパターン情報をニューラ
ルネットワークの入力層に入力すれば、著しくニューロ
ン数を削減することができると共に、位置不変性を確保
することができる。According to the optical recognition / classification apparatus of the present invention as described above, the comparison between the Fourier transform pattern of the pattern to be recognized and classified and the reference pattern or the Fourier transform pattern is performed in real time on the Fourier transform plane. The cross-correlation between each reference pattern and the Fourier transform pattern of each reference pattern can be detected by each light receiving element. Therefore, it is possible to compress the input information for the pixels constituting the pattern to be recognized and classified into information for the number of reference patterns. In addition, input the pattern you want to recognize and classify
Since the Fourier transform pattern of the pattern to be recognized and classified does not move with respect to the movement in the plane, the invariance with respect to the position can be completely secured. In this way, the compressed pattern information is mapped in the input space as many as the number of reference patterns, and the aggregate is represented by a membership function expressing the degree of belonging to a certain category. By performing collation with, it is possible to reduce the amount of information and perform recognition classification that ensures position invariance. If the above-mentioned compressed pattern information is input to the input layer of the neural network, the number of neurons can be remarkably reduced and the position invariance can be secured.
【0013】次に、本発明の光学的パタ−ン認識分類装
置を具体的に実施例により説明するが、本発明はそれら
によって限定されるものではない。Next, the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not limited thereto.
【0014】[0014]
【実施例1】図1は、本発明の光学的パタ−ン認識分類
装置の1例の構成を説明する模式的構成図である。図1
の光学的配置図において、光学的パタ−ン認識分類装置
は、画像出力手段1、光学的フ−リエ変換手段2、画像
出力手段3、光検出手段4、検出信号処理手段5とから
本質的に構成されている。[Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of an example of an optical pattern recognition / classification apparatus according to the present invention. FIG.
1, the optical pattern recognition / classification apparatus is essentially composed of an image output means 1, an optical Fourier transform means 2, an image output means 3, a light detection means 4, and a detection signal processing means 5. Is configured.
【0015】パタ−ン表示装置15に描かれた認識分類
したいクラスに属するパタ−ンの1つを、レ−ザ11か
ら出力されたコヒ−レント光束12で読み出し、フ−リ
エ変換レンズ21によりパタ−ン表示装置31上にフ−
リエ変換パタ−ンを形成する。一方、コンピュ−タ51
からの信号により参照パタ−ンをパタ−ン表示装置31
に描いておくと、その参照パタ−ンが空間周波数フィル
タの役割をすることになる。従って、認識分類したいク
ラスに属するパタ−ンの特定の周波数成分がカットさ
れ、或いは減衰されたパタ−ンが結像レンズ32を経
て、受光素子41上に結像される。この受光素子41で
受光された信号が、コンピュ−タ51に送られる。次
に、コンピュ−タ51からの信号により、別の参照パタ
−ンを次々にパタ−ン表示装置31上に提示し、参照パ
タ−ンの情報と共に受光素子41で検出された被検パタ
−ンをパタ−ン表示装置15に順次提示して、上記のよ
うに参照パタ−ンを次々にパタ−ン表示装置31に提示
して、認識分類したいクラスに属するパタ−ンと参照パ
タ−ンの情報及び受光素子41で検出された信号を、共
に、コンピュ−タ51に記憶していく。One of the patterns belonging to the class to be recognized and classified drawn on the pattern display device 15 is read out by the coherent light beam 12 output from the laser 11, and is read by the Fourier transform lens 21. The hood is displayed on the pattern display device 31.
A Rie transform pattern is formed. On the other hand, the computer 51
A reference pattern is displayed by a signal from the
The reference pattern serves as a spatial frequency filter. Therefore, a specific frequency component of the pattern belonging to the class to be recognized and classified is cut or attenuated, and the image is formed on the light receiving element 41 through the imaging lens 32. The signal received by the light receiving element 41 is sent to the computer 51. Next, in accordance with a signal from the computer 51, another reference pattern is successively presented on the pattern display device 31, and the test pattern detected by the light receiving element 41 together with the information of the reference pattern. The patterns are sequentially presented to the pattern display device 15, and the reference patterns are successively presented to the pattern display device 31 as described above, so that the patterns belonging to the class to be recognized and classified and the reference patterns are displayed. And the signal detected by the light receiving element 41 are stored in the computer 51 together.
【0016】このようにすると、フーリエ変換面に配置
されたパターン表示装置31においては、認識分類した
いクラスに属するパターンのフーリエ変換パターンと参
照パターンとの相互相関処理が行なわれていることにな
るので、被検パターンが入力面内で移動しても位置不変
性が確保できるのである。更に、一般的には、パターン
を表示する画素数は非常に多いので、少数の参照パター
ンに情報を圧縮することにより、非常に少ない参照パタ
ーンのセットで認識分類することができるようになるの
である。さて、認識過程は、コンピュータ51にメモリ
ーされている参照パターンと認識分類したいクラスに属
するパターン及びそれらの相互相関出力に基づいて、各
参照パターンに対応したメンバーシップ関数を作成し、
被検パターンと各参照パターンとの相互相関出力と該メ
ンバーシップ関数とを照合することにより行なうもので
ある。ここで、前記のメンバーシップ関数の作成の1例
を次に説明する。例えば、ある認識分類させたいクラス
に属するパターンのフーリエ変換パターン(パターン表
示装置に入射されるパターン)が、図3に示されたもの
であったとする。尚、斜線部分は、光量がほとんどない
部分を示している。In this way, the arrangement on the Fourier transform plane
In the obtained pattern display device 31 , since the cross-correlation processing between the Fourier transform pattern of the pattern belonging to the class to be recognized and classified and the reference pattern is performed, even if the test pattern moves in the input plane. Positional invariance can be ensured. Further, in general, since the number of pixels for displaying a pattern is very large, by compressing information into a small number of reference patterns, recognition and classification can be performed with a very small set of reference patterns. . Now, in the recognition process, a membership function corresponding to each reference pattern is created based on the reference patterns stored in the computer 51, the patterns belonging to the class to be recognized and classified, and their cross-correlation outputs.
This is performed by comparing the cross-correlation output between the test pattern and each reference pattern with the membership function. Here, an example of the creation of the membership function will be described below. For example, it is assumed that a Fourier transform pattern (a pattern incident on the pattern display device) of a pattern belonging to a class to be recognized and classified is shown in FIG. Note that the hatched portion indicates a portion where there is almost no light quantity.
【0017】一方、参照パターンとして、図4(a)及
び図4(b)に示す2つを選定したとすると、パターン
表示装置31を透過してきた光束は、各々、図5
(a)、(b)に示すように、ある認識分類させたいク
ラスに属するパターンのフーリエ変換パターンの一部
が、マスクされる。即ち、該パターンの一部の空間周波
数成分がカットされたものとして出力される。尚、図4
における斜線部分は、光が透過しない部分を示してい
る。このように、認識分類させたいパターンの空間周波
数成分と参照パターンとを照合させることになる。さ
て、認識分類したいクラスに属するパターンと参照パタ
ーンのセットを各々パターン表示装置15及びパターン
表示装置31に次々に提示し、データをコンピュータに
入力していく。然し乍ら、これらの動作を各認識分類し
たいパターンについて、複数回行なうことが望ましい。
これは、コヒーレント光によるスペックルノイズや、パ
ターン表示装置15及び31の時間的な不安定性や受光
素子41の信号の入力タイミング等の影響により、相互
相関出力強度が揺らぐので、唯一回の相互相関出力値を
用いて認識分類を行なうと、正確な認識分類を行なうこ
とができないためである。そこで、複数回のデータから
各クラスに属するパターンに対する相互相関出力値の代
表値の1つである平均値と標準偏差値を計算し、各参照
パターンに対する相互相関出力強度に対するメンバーシ
ップ関数を台形型とし、例えば、平均値から標準偏差の
大きさの範囲までをメンバーシップ値1とし、標準偏差
の大きさの3倍をメンバーシップ値0として、台形の斜
辺に相当する部分を標準偏差の等倍から3倍までとす
る。Meanwhile, as a reference pattern, assuming that selects a two shown in FIG. 4 (a) and 4 (b), the pattern
The light beams transmitted through the display device 31 are respectively shown in FIG.
As shown in (a) and (b), a part of the Fourier transform pattern of a pattern belonging to a class to be recognized and classified is masked. That is, the pattern is output as a part of the pattern in which the spatial frequency components have been cut. FIG.
The shaded portion in the figure indicates a portion through which light does not pass. In this way, the spatial frequency component of the pattern to be recognized and classified is compared with the reference pattern. Now, sets of patterns belonging to the class to be recognized and classified and reference patterns are sequentially presented to the pattern display device 15 and the pattern display device 31, respectively, and data is input to the computer. However, it is desirable to perform these operations a plurality of times for each pattern to be recognized and classified.
This is because the cross-correlation output intensity fluctuates due to the effects of speckle noise due to coherent light, the temporal instability of the pattern display devices 15 and 31, the input timing of the signal of the light receiving element 41, and the like. This is because if recognition classification is performed using output values, accurate recognition classification cannot be performed. Therefore, the average value and the standard deviation value, which are one of the representative values of the cross-correlation output values for the patterns belonging to each class, are calculated from the data of a plurality of times, and the membership function for the cross-correlation output intensity for each reference pattern is trapezoidal. For example, a membership value of 1 from the average value to the range of the standard deviation is set to a membership value of 0, and a portion corresponding to the trapezoidal hypotenuse is set to a unity value of the standard deviation. Up to 3 times.
【0018】図6は、このようにして得た認識分類した
いパタ−ンを画像Aとした場合の参照パタ−ン1と参照
パタ−ン2に対する相互相関出力をメンバ−シップ関数
として表現したグラフである。このようにして、すべて
の認識分類したいクラスの情報と共に蓄えておく。但
し、標準偏差値が複数回の試行において、たまたま非常
に小さいという場合もあるので、若干の補正を加えるこ
とも必要である。FIG. 6 is a graph showing the cross-correlation output for the reference pattern 1 and the reference pattern 2 when the pattern to be recognized and classified as described above is assumed to be an image A, as a membership function. It is. In this way, it is stored together with the information of all the classes to be recognized and classified. However, since the standard deviation value happens to be extremely small in a plurality of trials, it is necessary to add a slight correction.
【0019】次に、画像Aの代わりに未知の画像パタ−
ンを提示し、各参照パタ−ンに対する相互相関出力出力
強度をコンピュ−タ51に取り込み、上記各認識分類し
たいパタ−ンのメンバ−シップ関数と照合する。例え
ば、認識分類したい画像パタ−ンA、B、Cに対するメ
ンバ−シップ関数が各々図6、図7、図8に示されたも
のであるとする。このとき、未知の画像パタ−ンの相関
出力強度が、参照パタ−ン1に対してa点、参照パタ−
ン2に対してb点の出力を得たとする。図9は、このa
点、b点が各認識分類したいパタ−ンに対して、どの程
度のメンバ−シップ値を有するかを示したグラフを示
す。上記の事例では、1、0の値しか有さなかったが、
台形の斜辺に相当する部分に値を有する場合もあり、一
般的には、メンバ−シップ関数値がアナログ値を有す
る。Next, an unknown image pattern is used instead of the image A.
The computer 51 receives the cross-correlation output output intensity for each reference pattern and compares it with the membership function of the pattern to be recognized and classified. For example, suppose that the membership functions for the image patterns A, B, and C to be recognized and classified are those shown in FIGS. 6, 7, and 8, respectively. At this time, the correlation output intensity of the unknown image pattern is a point a with respect to the reference pattern 1,
It is assumed that the output at the point b is obtained with respect to the terminal 2. FIG. 9 shows this a
FIG. 9 is a graph showing the membership values of the points b and b with respect to the pattern to be recognized and classified. In the above case, we only had the values 1,0,
There may be a value in a portion corresponding to the oblique side of the trapezoid, and generally, the membership function value has an analog value.
【0020】さて、図9に示したメンバ−シップ値か
ら、ファジ−論理的にANDの演算を行なえば、各認識
分類したいパタ−ンのメンバ−シップ値の最小値を取る
こととなり、未知のパタ−ンに対して、画像パタ−ン
A、B、Cは、各々、0、0、1となる。従って、未知
のパタ−ンは、100%画像パタ−ンCであると言うこ
とができる。一方、メンバ−シップ値の最小値が0では
ないパタ−ンがいくつもあった場合には、その最小値の
値をもって、あるパタ−ンである度合いを推し計ること
ができる。また、図7に示すメンバ−シップ値の相加平
均値を判断する材料にすることもできる。即ち、この場
合には、未知のパタ−ンに対して、画像パタ−ンA、
B、Cは、各々、0.5、0、1となるので、各々のパ
タ−ンの度合いを推し計ることができる。但し、相加平
均を用いる場合には、ある参照パタ−ンとの相関度が全
く合っていなくとも答えが出ることがあるので、ファジ
−論理的なAND演算のほうが誤りが少ないが、AND
演算で答えを得ることが困難である場合の補助演算とし
て意味がある。即ち、何等かの原因で、平均値を取った
ときの状態と著しくずれ、1つの参照パタ−ンとだけメ
ンバ−シップ値が0で、他の参照パタ−ンとは1である
ような場合、AND演算では正しい答えを出すことがで
きなくなる。この場合に、第2候補として、相加平均を
使うなどの使い方ができる。尚、上記の実施例におい
て、メンバ−シップ関数を台形型にしたが、メンバ−シ
ップ関数に凹みがない、所謂、凸のファジ−集合となる
ものであれば、どのようなものであっても構わないこと
が言うまでもないことである。If the AND operation is fuzzy-logically performed from the membership values shown in FIG. 9, the minimum value of the membership values of the patterns to be recognized and classified is obtained, and an unknown value is obtained. With respect to the pattern, the image patterns A, B, and C are 0, 0, and 1, respectively. Therefore, the unknown pattern can be said to be 100% image pattern C. On the other hand, when there are several patterns in which the minimum value of the membership value is not 0, the degree of a certain pattern can be estimated by using the values of the minimum values. Further, it can be used as a material for determining the arithmetic mean value of the membership values shown in FIG. That is, in this case, for an unknown pattern, the image pattern A,
Since B and C are 0.5, 0 and 1, respectively, the degree of each pattern can be estimated. However, when the arithmetic mean is used, an answer may be obtained even if the degree of correlation with a certain reference pattern does not match at all. Therefore, the fuzzy logical AND operation has fewer errors, but
It is meaningful as an auxiliary operation when it is difficult to obtain an answer by the operation. That is, for some reason, when the average value is significantly different from the state when the average value is obtained, the membership value is 0 for only one reference pattern and 1 for the other reference patterns. , The AND operation cannot give a correct answer. In this case, it is possible to use an arithmetic mean as the second candidate. In the above-described embodiment, the membership function is trapezoidal. However, the membership function may have any shape as long as the membership function does not have a depression and is a so-called convex fuzzy set. It goes without saying that it does not matter.
【0021】以上のように、認識分類したいパタ−ンに
対して、各参照パタ−ンとの相互相関出力に基づいてメ
ンバ−シップ関数を作成し、認識分類する方法について
述べたが、その他の方法として、以下に述べるニュ−ラ
ルネットワ−クを用いる方法がある。一般的に、ニュ−
ラルネットワ−クを用いて、画像等の認識を行なう場
合、画像自体の構成画素数が非常に大きく、(例えば、
少なくとも100×100以上)、入力ニュ−ロン数が
1万以上になってしまう。更に、認識分類したい画像の
個数が多ければ、それに必要な中間ニュ−ロン数も非常
に大きくなり、インタ−コネクションの本数が莫大にな
る。更に、画像を認識する場合、入力面内で画像がシフ
トしている場合というのは通常起こることであるので、
位置不変性を確保しておく必要がある。ところが、位置
不変性を確保するためには、どうしても中間ニュ−ロン
数を認識分類したい画像の個数よりも、はるかに多くす
る必要がある。このために、ますますインタ−コネクシ
ョンの数が増大し、実質的に画像の認識を数多く行なう
ことが困難であった。As described above, the method of creating a membership function for a pattern to be recognized and classified based on the cross-correlation output with each reference pattern and performing recognition and classification has been described. As a method, there is a method using a neural network described below. In general,
When recognizing an image or the like using a neural network, the number of constituent pixels of the image itself is very large.
At least 100 × 100), the number of input neurons becomes 10,000 or more. Further, if the number of images to be recognized and classified is large, the number of intermediate neurons required for the image becomes very large, and the number of interconnections becomes enormous. Furthermore, when recognizing an image, it is normal for the image to shift in the input plane,
It is necessary to ensure position invariance. However, in order to ensure positional invariance, the number of intermediate neurons must be much larger than the number of images to be recognized and classified. For this reason, the number of interconnections has been further increased, and it has been difficult to substantially recognize many images.
【0022】ところが、上記のように、被検パタ−ンの
フ−リエ変換面において、参照パタ−ンと相互相関を取
ることにより、位置不変性が保たれる上に、被検パタ−
ンの膨大な情報を参照パタ−ンとの相互相関の情報に圧
縮して表し、参照パタ−ンの数だけ、用意した入力ニュ
−ロンに割り当てることにより、非常に少数の入力ニュ
−ロン数で数多くのパタ−ンを認識分類することができ
るのである。即ち、図10に示すように、入力ニュ−ロ
ンとして、参照パタ−ン1と参照パタ−ン2に対する相
互相関出力を入力するようにして、通常の3層の階層型
のニュ−ラルネットワ−クで学習して、ニュ−ロン間の
結線の荷重値を決定した後に、被検パタ−ンと各参照パ
タ−ンとの相互相関出力を対応する入力ニュ−ロンに入
力するにより、出力ニュ−ロンが所望のクラスに属する
程度を出力するようになる。However, as described above, the cross-correlation with the reference pattern on the Fourier transform surface of the pattern to be inspected keeps the position invariance and the pattern to be inspected.
A very small number of input neurons can be obtained by compressing and expressing the enormous amount of information in the cross-correlation information with the reference pattern and assigning the same number of reference patterns to the prepared input neurons. Thus, many patterns can be recognized and classified. That is, as shown in FIG. 10, a cross-correlation output for the reference pattern 1 and the reference pattern 2 is inputted as an input neuron, so that an ordinary three-layer hierarchical neural network is used. After determining the load value of the connection between neurons, the cross-correlation output between the pattern to be inspected and each reference pattern is input to the corresponding input neuron. Will output the degree to which Ron belongs to the desired class.
【0023】尚、上記実施例におけるニュ−ラルネット
ワ−クは、入力ニュ−ロンがあれば、どのようなもので
あっても良いことは言うまでもないことである。例え
ば、超球で囲むようなネットワ−クや基準となるデ−タ
ポイントからの距離に重み付けをするようなネットワ−
クであるラジアル・ベイシス・ファンクションでも良
い。また、通常、被検パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ン
の光軸上付近は、空間周波数の低いところで、光量的に
大きく、情報量としても重要なものは少ないので、この
付近の光量を受光しないように、受光素子41にマスク
を掛けるなどの処理を行なうことにより、SN比を向上
させることができる。It is needless to say that the neural network in the above embodiment may be any type as long as there is an input neuron. For example, a network that surrounds a hypersphere or a network that weights the distance from a reference data point.
The radial basis function, which is a function, may be used. Usually, the area near the optical axis of the Fourier transform pattern of the test pattern is large in light quantity at a low spatial frequency, and there is little information that is important as an information quantity. By performing processing such as masking the light receiving element 41 so as not to receive light, the SN ratio can be improved.
【0024】[0024]
【実施例2】図11は、本発明の別の光学的パタ−ン認
識分類装置の模式的構成図である。本実施例では、被検
パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンと相互相関演算を行な
うパタ−ンが、参照パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンで
ある特徴がある。図11の光学的配置図において、光学
的パタ−ン認識分類装置は、画像出力手段1、光学的フ
−リエ変換手段2、画像出力手段3、光検出手段4、検
出信号処理手段5とから本質的に構成されている。[Embodiment 2] FIG. 11 is a schematic structural view of another optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention. This embodiment is characterized in that the pattern for performing the cross-correlation calculation with the Fourier transform pattern of the test pattern is the Fourier transform pattern of the reference pattern. In the optical layout diagram of FIG. 11, the optical pattern recognition / classification device includes an image output means 1, an optical Fourier transform means 2, an image output means 3, a light detection means 4, and a detection signal processing means 5. It is essentially composed.
【0025】パタ−ン表示装置15に描かれた認識分類
したいクラスに属するパタ−ン1つを、レ−ザ11から
出射したコヒ−レント光束12で読み出し、フ−リエ変
換レンズ21により、パタ−ン表示装置31上にフ−リ
エ変換パタ−ンを作成する。一方、コンピュ−タ51内
にメモリ−してある参照パタ−ンをパタ−ン表示装置1
6に描き、これをビ−ムスプリッタ−14で分岐された
光束17で読み出し、フ−リエ変換レンズ22によりス
クリ−ン33上にフ−リエ変換パタ−ンを作成する。上
記した参照パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンをCCD等
の2次元受光素子42で受光し、パタ−ン表示装置31
に描く。この場合、参照パタ−ンのフ−リエ変換パタ−
ンの強度パタ−ンが、パタ−ン表示装置31上に透過度
分布として描かれるので、認識分類したいクラスに属す
るパタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンの強度パタ−ンによ
り、変調を受け、被検パタ−ンと参照パタ−ンの各対応
する空間周波数成分の積が、出力され、結像レンズ32
により、受光素子41で上記した空間周波数成分の積の
和の出力(被検パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンと参照
パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンの相互相関出力)を得
ることができる。このようにして、参照パタ−ンをパタ
−ン表示装置16に、次々と提示し、認識分類したいパ
タ−ンについて、繰り返し相互相関出力のデ−タを取る
ことは、実施例1と同様なので省略する。One pattern belonging to the class to be recognized and classified drawn on the pattern display device 15 is read out by the coherent light beam 12 emitted from the laser 11 and is read by the Fourier transform lens 21. A Fourier conversion pattern is created on the display unit 31. On the other hand, the reference pattern stored in the computer 51 is stored in the pattern display device 1.
6 is read by the beam 17 split by the beam splitter 14 and a Fourier transform pattern is created on the screen 33 by the Fourier transform lens 22. The Fourier transform pattern of the above-mentioned reference pattern is received by a two-dimensional light receiving element 42 such as a CCD and the pattern display device 31.
Draw on. In this case, the Fourier transform pattern of the reference pattern
Since the intensity pattern of the pattern is drawn as a transmittance distribution on the pattern display device 31, the modulation is performed by the intensity pattern of the Fourier transform pattern of the pattern belonging to the class to be recognized and classified. The product of the corresponding spatial frequency components of the pattern to be inspected and the reference pattern is output to the imaging lens 32.
As a result, the output of the sum of the products of the spatial frequency components (the cross-correlation output of the Fourier transform pattern of the test pattern and the Fourier transform pattern of the reference pattern) is output from the light receiving element 41. Obtainable. In this manner, it is the same as in the first embodiment that the reference patterns are successively presented on the pattern display device 16 and the data of the cross-correlation output is repeatedly obtained for the patterns to be recognized and classified. Omitted.
【0026】このようにすると、フーリエ変換面に配置
されたパターン表示装置31においては、認識分類した
いクラスに属するパターンのフーリエ変換パターンと参
照パターンのフーリエ変換パターンとの相互相関処理が
行なわれていることになるので、被検パターンが入力面
内で移動しても、位置不変性が確保することができる。
更に、一般的には、パターンを表示する画素数は、非常
に多いので、少数の参照パターンのフーリエ変換パター
ンとの相互相関出力に情報を圧縮することにより、非常
に少ない参照パターンのセットで認識分類することがで
きるようになるのである。以後、認識分類する方法、即
ち、コンピュータ51により、メンバーシップ関数を作
成し、照合する方法及びニューラルネットワークの入力
ニューロンに入力する方法についても、上記実施例1と
同様なので省略する。In this way, the arrangement on the Fourier transform plane
In the obtained pattern display device 31 , since the cross-correlation processing is performed between the Fourier transform pattern of the pattern belonging to the class to be recognized and classified and the Fourier transform pattern of the reference pattern, the test pattern is displayed on the input surface. Even if it moves, positional invariance can be ensured.
Furthermore, in general, since the number of pixels for displaying a pattern is very large, information is compressed into a cross-correlation output of a small number of reference patterns and a Fourier transform pattern, so that recognition can be performed with a very small set of reference patterns. It can be classified. Hereinafter, a method of performing recognition and classification, that is, a method of creating and comparing a membership function by the computer 51 and a method of inputting the input function to an input neuron of the neural network are also the same as those in the first embodiment, and will not be described.
【0027】更に、ほとんど実時間で被検パタ−ンの認
識を行なわせることもできる。これは、図11におい
て、コンピュ−タ51からの信号をパタ−ン表示装置1
6ではなく、パタ−ン表示装置15へ入力することと
し、パタ−ン表示装置15上に異なる参照パタ−ンを図
12に示すように、同時に、並列的に表示し、被検パタ
−ンをパタ−ン表示装置16上に1つだけ、表示するこ
とにより達成することができる。即ち、パタ−ン表示装
置15上に描かれた個々の参照パタ−ンがフ−リエ変換
レンズ21により同時にフ−リエ変換され、パタ−ン表
示装置31に入力される。Further, the pattern to be inspected can be recognized almost in real time. This is because the signal from the computer 51 is shown in FIG.
6, the reference pattern is input to the pattern display device 15, and different reference patterns are simultaneously displayed in parallel on the pattern display device 15 as shown in FIG. Is displayed on the pattern display device 16 only once. That is, the individual reference patterns drawn on the pattern display device 15 are Fourier-transformed simultaneously by the Fourier transform lens 21 and input to the pattern display device 31.
【0028】一方、被検パタ−ンは、フ−リエ変換レン
ズ22によりフ−リエ変換され、その強度パタ−ンが、
2次元受光素子42を経て、パタ−ン表示装置31上に
マスクパタ−ンとして描かれる。従って、個々の参照パ
タ−ンのフ−リエ変換パタ−ンは、このマスクにより同
時並列的に変調され、結像レンズ32に入力される。こ
の結像レンズ32を受光素子41とパタ−ン表示装置1
5とが共役な関係になるような位置に配置しておけば、
受光素子41上には、パタ−ン表示装置15上に描かれ
た各参照パタ−ンの位置と共役な位置に、被検パタ−ン
のフ−リエ変換パタ−ンの強度パタ−ンで変調された参
照パタ−ンが表示される。この変調された個々の参照パ
タ−ンを受光素子41で検出することにより、同時並列
的に参照パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンと被検パタ−
ンのフ−リエ変換パタ−ンとの相互相関出力を得ること
ができるのである。この場合、更に、参照パタ−ンのセ
ットを予め決めておき、パタ−ン表示装置15の代わり
に写真フィルム等を用いれば、参照パタ−ンの提示をす
ることなく、非常に容易に、完全に並列的な演算を行な
うことができる。On the other hand, the test pattern is Fourier-transformed by the Fourier-transform lens 22, and its intensity pattern is
The pattern is drawn as a mask pattern on the pattern display device 31 via the two-dimensional light receiving element 42. Accordingly, the Fourier transform patterns of the individual reference patterns are modulated simultaneously and in parallel by this mask and input to the imaging lens 32. The imaging lens 32 is connected to the light receiving element 41 and the pattern display device 1.
If it is arranged at a position where 5 and 5 are conjugated,
On the light receiving element 41, the intensity pattern of the Fourier transform pattern of the test pattern is set at a position conjugate with the position of each reference pattern drawn on the pattern display device 15. The modulated reference pattern is displayed. The modulated individual reference patterns are detected by the light receiving element 41, so that the Fourier transform pattern of the reference patterns and the test pattern are simultaneously and in parallel.
The cross-correlation output with the Fourier transform pattern can be obtained. In this case, if a set of reference patterns is determined in advance and a photographic film or the like is used in place of the pattern display device 15, it is very easy and complete to present the reference patterns. Can be performed in parallel.
【0029】尚、本実施例における参照パタ−ンのフ−
リエ変換パタ−ンは、強度パタ−ンそのものでも良い
し、強度パタ−ンを実質上2値化して、明暗のパタ−ン
にしてパタ−ン表示装置31に提示しても良い。2値化
して明暗パタ−ンで表示する場合には、参照パタ−ンの
比較的に強度の強い空間周波数成分を強調して、出力す
ることができるために、参照パタ−ンの特徴をより強調
した被検パタ−ンとの相互相関出力を得ることができ
る。また、上記の実施例におけるパタ−ン表示装置1
5、16、31を透過型の液晶テレビ画面のような電気
アドレス型の空間光変調器としたが、反射型であっても
良いし、光アドレス型の空間光変調器であっても良い。
また、通常、被検パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンの光
軸付近は、空間周波数の低いところで、光量的に大き
く、情報量としても重要なものは少ないので、この付近
の光量を受光しないように受光素子41にマスクを掛け
るなどの処理をすることにより、SN比を向上させるこ
とができることも、前記の実施例1と同様である。Incidentally, the reference pattern in this embodiment has a function of
The linear transformation pattern may be the intensity pattern itself, or the intensity pattern may be substantially binarized and presented to the pattern display device 31 as a light / dark pattern. When a binary pattern is displayed in a light-dark pattern, a spatial frequency component having a relatively high intensity of the reference pattern can be emphasized and output, so that the characteristics of the reference pattern can be further enhanced. A cross-correlation output with the emphasized test pattern can be obtained. Further, the pattern display device 1 according to the above embodiment is used.
Although 5, 16 and 31 are electric address type spatial light modulators such as transmission type liquid crystal television screens, they may be reflection type or optical address type spatial light modulators.
Usually, the light intensity near the optical axis of the Fourier transform pattern of the pattern to be inspected is large at a low spatial frequency and little important as the information amount. As in the first embodiment, the SN ratio can be improved by performing a process such as masking the light receiving element 41 so as not to receive light.
【0030】[0030]
【実施例3】図13は、本発明の他の具体例を示す光学
的パタ−ン認識分類装置の模式的構成図である。本実施
例で特徴的なことは、認識分類したいパタ−ン1つを複
数個、1つの空間光変調器上に表示し、その1つ1つを
個別にフ−リエ変換レンズアレイにより、フ−リエ変換
す、その1つ1つのフ−リエ変換パタ−ンに対し、別々
の参照パタ−ンを提示して、相互相関出力を同時並列的
に取る点である。Embodiment 3 FIG. 13 is a schematic structural view of an optical pattern recognition / classification apparatus showing another embodiment of the present invention. What is characteristic in this embodiment is that a plurality of patterns to be recognized and classified are displayed on one spatial light modulator, and each one of them is individually processed by a Fourier transform lens array. The point is that different reference patterns are presented for each of the Fourier transform patterns to be subjected to the Rier transform, and the cross-correlation outputs are taken in parallel.
【0031】画像表示装置15には、認識分類したいク
ラスの属する同一のパタ−ンを複数個表示し、レ−ザ1
1から出射されたコヒ−レント光束12で読み出し、フ
−リエ変換レンズアレイ23によりパタ−ン表示装置3
1上に、該認識分類したいクラスの属するパタ−ンのフ
−リエ変換パタ−ンを複数作成する。一方、コンピュ−
タ51からの信号により、フ−リエ変換レンズアレイ2
3の各々の光軸付近に別々の参照パタ−ンを、パタ−ン
表示装置31に描いておくと、各々の参照パタ−ンが、
認識分類したいクラスに属するパタ−ンに対して、別々
の空間周波数フィルタとして作用することになるので、
被検パタ−ンの特定の周波数成分がカットされ、或いは
減衰されたパタ−ンが、結像レンズアレイ34を経て、
受光素子アレイ43上に結像される。The image display device 15 displays a plurality of identical patterns to which a class to be recognized and classified belongs.
The light is read out by the coherent light flux 12 emitted from the light source 1 and the pattern display device 3 is output by the Fourier transform lens array 23.
1, a plurality of Fourier transform patterns of a pattern to which the class to be recognized and classified belongs are created. On the other hand, the computer
Fourier transform lens array 2
When a separate reference pattern is drawn on the pattern display device 31 near each optical axis of No. 3, each reference pattern becomes
Since the patterns belonging to the class to be recognized and classified will act as separate spatial frequency filters,
A specific frequency component of the pattern to be inspected is cut or attenuated, and the pattern passes through the imaging lens array 34.
An image is formed on the light receiving element array 43.
【0032】受光素子アレイ43で受光された光量(即
ち、認識分類したいクラスに属するパタ−ンと参照パタ
−ンとの相互相関出力を表す)は、コンピュ−タ51に
送られ、認識分類したいクラスに属するパタ−ンの情報
と各参照パタ−ンの情報及びそれらの相互相関出力をメ
モリ−していく。次に、異なる認識分類したいクラスに
属する同一のパタ−ンを、複数個パタ−ン表示装置15
に順次に提示し、前記したように、認識分類したいクラ
スに属するパタ−ンの情報と各参照パタ−ンの情報及び
それらの相互相関出力をメモリ−していく。The amount of light received by the light receiving element array 43 (that is, the cross-correlation output between the pattern belonging to the class to be recognized and classified and the reference pattern) is sent to the computer 51 to be recognized and classified. The information on the patterns belonging to the class, the information on each reference pattern, and their cross-correlation outputs are stored. Next, the same pattern belonging to the class to be recognized and classified differently is displayed in a plurality of pattern display devices 15.
The information of patterns belonging to the class to be recognized and classified, the information of each reference pattern, and their cross-correlation outputs are stored in the memory as described above.
【0033】このようにすると、フーリエ変換面に配置
されたパターン表示装置31においては、被検パターン
のフーリエ変換パターンと各参照パターンとの相互相関
処理が行なわれていることになるので、被検パターンが
入力面内で移動しても、位置不変性が確保することがで
きる。更に、一般的には、パターンを表示する画素数
は、非常に多いので、少数の参照パターンに情報を圧縮
することにより、非常に少ない参照パターンのセットで
認識分類することができるようになるのである。以後、
認識分類する方法、即ち、コンピュータ51によりメン
バーシップ関数を作成し、照合する方法及びニューラル
ネットワークの入力ニューロンに入力する方法について
は、前記の実施例1と同様なので省略する。In this way, the arrangement on the Fourier transform plane
Since the cross-correlation processing between the Fourier transform pattern of the test pattern and each of the reference patterns is performed in the pattern display device 31 that has been described, even if the test pattern moves on the input surface, the position of the pattern is not changed. Denaturation can be ensured. Further, in general, the number of pixels for displaying a pattern is very large, so that by compressing information into a small number of reference patterns, recognition and classification can be performed with a very small set of reference patterns. is there. Since then
The method of performing recognition and classification, that is, the method of creating and checking a membership function by the computer 51, and the method of inputting the input function to the input neuron of the neural network are the same as in the first embodiment, and will not be described.
【0034】この場合には、参照パタ−ンを順次に、パ
タ−ン表示装置16に提示して、相互相関出力を取る必
要性がないので、大幅に相関出力を取り入れる時間を削
減することができる。また、相互相関出力を取るための
参照パタ−ンを予め決めておけば、パタ−ン表示装置3
1の代わりにフィルム等の固定のマスクパタ−ンを使用
することもできる。この場合には、参照パタ−ンを表示
する時間も削減することができるようになるので、更に
高速なパタ−ン認識分類装置とすることができる。尚、
前記の実施例におけるパタ−ン表示装置15や31を透
過型の液晶テレビ画面のような電気アドレス型の空間光
変調器としたが、反射型であっても良いし、光アドレス
型の空間光変調器であっても良い。また、通常、被検パ
タ−ンのフ−リエ変換パタ−ンの光軸付近では、空間周
波数の低いところで、光量的に大きく、情報量としても
重要なものは少ないので、この付近の光量を受光しない
ように、受光素子アレイ43にマスクを掛けるなどの処
理を行なうことにより、SN比を向上させることができ
るも、前記の実施例1と同様である。In this case, since it is not necessary to sequentially present the reference patterns to the pattern display device 16 and take the cross-correlation output, it is possible to greatly reduce the time for incorporating the correlation output. it can. If a reference pattern for obtaining the cross-correlation output is determined in advance, the pattern display device 3
Instead of 1, a fixed mask pattern such as a film can be used. In this case, the time required to display the reference pattern can be reduced, so that a faster pattern recognition / classification apparatus can be provided. still,
Although the pattern display devices 15 and 31 in the above embodiments are electric address type spatial light modulators such as transmissive liquid crystal television screens, they may be reflection type or optical address type spatial light modulators. It may be a modulator. Usually, near the optical axis of the Fourier transform pattern of the test pattern, the light amount is large at a low spatial frequency and the amount of information is not important. By performing processing such as applying a mask to the light receiving element array 43 so as not to receive light, the SN ratio can be improved, but the same as in the first embodiment.
【0035】また、写真フィルム等の固定のマスクパタ
−ンを使用する場合には、前記の実施例2における参照
パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンを別の光学系において
作成しておき、フ−リエ変換レンズアレイの光軸上に別
々の参照パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンマスクとして
配置することにより、前記実施例2の参照パタ−ンのフ
−リエ変換パタ−ンと認識分類したいパタ−ンとの相互
相関出力を並列的に、しかも、実時間で得ることができ
るようになる。When a fixed mask pattern such as a photographic film is used, the Fourier transform pattern of the reference pattern in the second embodiment is prepared in another optical system. By arranging as a Fourier transform pattern mask of a separate reference pattern on the optical axis of the Fourier transform lens array, it is recognized as a Fourier transform pattern of the reference pattern of the second embodiment. Cross-correlation outputs with the pattern to be classified can be obtained in parallel and in real time.
【0036】また、この場合には、前記実施例2と同様
に、参照パターンのフーリエ変換パターンは、強度パタ
ーンそのものでも良いし、強度パターンを実質上2値化
して、明暗のパターンにして、フーリエ変換パターンマ
スクとしても良い。2値化して明暗パターンにして、フ
ーリエ変換パターンマスクとする場合、参照パターンの
比較的強度の強い空間周波数成分を強調して出力するこ
とができるために、参照パターンの特徴量を、より強調
した被検パターンとの相互相関出力を得ることができ
る。In this case, similarly to the second embodiment, the Fourier transform pattern of the reference pattern may be the intensity pattern itself, or the intensity pattern may be substantially binarized to obtain a bright and dark image. May be used as a Fourier transform pattern mask. In the case where a binary pattern is converted into a light-dark pattern to form a Fourier transform pattern mask, a spatial frequency component having a relatively strong reference pattern can be emphasized and output. Therefore, the feature amount of the reference pattern is further emphasized. The cross-correlation output with the test pattern can be obtained.
【0037】[0037]
【実施例4】次に、図14は、本発明の光学的パタ−ン
認識分類装置の更に他の例を示す模式的構成図である。
本実施例の特徴的なことは、認識分類したいクラスに属
するパタ−ン1つを複数個、1つの空間光変調器上に表
示し、その1つ1つを個別にフ−リエ変換レンズアレイ
により、フ−リエ変換し、その1つ1つのフ−リエ変換
パタ−ンに対して、別々の参照パタ−ンのフ−リエ変換
パタ−ンを提示して、相互相関出力を同時並列的に取る
点である。Embodiment 4 Next, FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing still another example of the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention.
A characteristic of this embodiment is that a plurality of patterns belonging to a class to be recognized and classified are displayed on one spatial light modulator, and each one is individually Fourier-transformed lens array. , A Fourier transform pattern of a separate reference pattern is presented for each one of the Fourier transform patterns, and the cross-correlation outputs are simultaneously and in parallel. The point to take.
【0038】パターン表示装置15には、認識分類した
いクラスに属する同一のパターンを複数個表示し、レー
ザ11から出射されたコヒーレント光束12で読み出
し、フーリエ変換レンズアレイ23によりパターン表示
装置31上に認識分類したいパターンのフーリエ変換パ
ターンを複数作成する。一方、ビームスプリッター15
で分岐された光束17は、コンピュータ51からの信号
によりパターン表示装置16上に描かれた複数の別々の
参照パターンを照射する。パターン表示装置16から出
射された光束は、各々の参照パターンにより変調を受
け、フーリエ変換レンズアレイ24に入射され、各々の
参照パターンに対応したフーリエ変換パターンをスクリ
ーン33上に作成する。これらを、CCD等の2次元受
光素子42により受光し、パターン表示装置31上にフ
ーリエ変換レンズアレイ23の各々の光軸と参照パター
ンのフーリエ変換パターンの中心が一致するように配置
する。このようにして、各々の参照パターンのフーリエ
変換パターンが認識分類したいクラスに属するパターン
に対して、別々の空間周波数フィルタとして作用するこ
とになるので、認識分類したいパターンの特定の周波数
成分がカットされ、或いは減衰されたパターンが、結像
レンズアレイ34を経て、受光素子アレイ43上に結像
される。A plurality of identical patterns belonging to a class to be recognized and classified are displayed on the pattern display device 15, read out with the coherent light beam 12 emitted from the laser 11, and recognized on the pattern display device 31 by the Fourier transform lens array 23. Create multiple Fourier transform patterns for the pattern you want to classify. On the other hand, beam splitter 15
The light beam 17 split by the above-mentioned method irradiates a plurality of different reference patterns drawn on the pattern display device 16 by a signal from the computer 51. The luminous flux emitted from the pattern display device 16 is modulated by each reference pattern, is incident on the Fourier transform lens array 24, and creates a Fourier transform pattern corresponding to each reference pattern on the screen 33 . These are received by a two-dimensional light receiving element 42 such as a CCD, and are arranged on the pattern display device 31 such that the respective optical axes of the Fourier transform lens array 23 coincide with the center of the Fourier transform pattern of the reference pattern. In this way, since the Fourier transform pattern of each reference pattern acts as a separate spatial frequency filter for the pattern belonging to the class to be recognized and classified, a specific frequency component of the pattern to be recognized and classified is cut. Alternatively, the attenuated pattern is imaged on the light receiving element array 43 via the imaging lens array 34.
【0039】受光素子アレイ43で受光された光量(即
ち、認識分類したいクラスに属するパタ−ンと参照パタ
−ンのフ−リエ変換パタ−ンとの相互相関出力を表す)
は、コンピュ−タ51に送られ、認識分類したいクラス
に属するパタ−ンの情報と各参照パタ−ンの情報及び該
相互相関出力をメモリ−していく。次に、別の異なる認
識分類したいクラスに属する同一のパタ−ンを複数個、
パタ−ン表示装置15に順次に提示し、前記したように
認識分類したいクラスに属するパタ−ンの情報と各参照
パタ−ンの情報及び相互相関出力をメモリ−していく。The amount of light received by the light receiving element array 43 (that is, the cross-correlation output between the pattern belonging to the class to be recognized and classified and the Fourier transform pattern of the reference pattern)
Is sent to the computer 51 and stores information of patterns belonging to the class to be recognized and classified, information of each reference pattern, and the cross-correlation output. Next, a plurality of the same patterns belonging to different classes to be recognized and classified,
The information is sequentially presented to the pattern display device 15, and the information of the pattern belonging to the class to be recognized and classified, the information of each reference pattern, and the cross-correlation output are stored as described above.
【0040】このようにすると、フーリエ変換面に配置
されたパターン表示装置31においては、認識分類した
いクラスに属するパターンのフーリエ変換パターンと参
照パターンのフーリエ変換パターンとの相互相関処理が
行なわれていることになる。従って、被検パターンが入
力面内で移動しても、位置不変性が確保できるのであ
る。更に、一般的には、パターンを表示する画素数は、
非常に多いので、少数の参照パターンのフーリエ変換パ
ターンとの相互相関出力に情報を圧縮することにより、
非常に少ない参照パターンのセットで認識分類すること
ができる。以後、認識分類する方法、即ち、コンピュー
タ51によりメンバーシップ関数を作成し、照合する方
法及びニューラルネットワークの入力ニューロンに入力
する方法についても、前記実施例1と同様なので、省略
する。In this way, the arrangement on the Fourier transform plane
In the obtained pattern display device 31 , the cross-correlation processing is performed between the Fourier transform pattern of the pattern belonging to the class to be recognized and classified and the Fourier transform pattern of the reference pattern. Therefore, even if the test pattern moves within the input plane, position invariance can be ensured. Furthermore, in general, the number of pixels that display a pattern is
By compressing the information into a cross-correlation output of a small number of reference patterns with the Fourier transform pattern,
Recognition classification can be performed with a very small set of reference patterns. Hereinafter, a method of performing recognition and classification, that is, a method of creating and checking a membership function by the computer 51 and a method of inputting the input function to an input neuron of a neural network are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
【0041】この場合には、参照パタ−ンを順次に、パ
タ−ン表示装置16に提示して、相互相関出力を取る必
要性がないので、大幅に、相関出力を取り入れる時間を
削減することができる。尚、前記実施例における、パタ
−ン表示装置15や31を透過型の液晶テレビ画面のよ
うな電気アドレス型の空間光変調器としたが、反射型で
あっても良いし、光アドレス型の空間光変調器であって
も良い。また、通常、被検パタ−ンのフ−リエ変換パタ
−ンの光軸上付近では、空間周波数の低いところで、光
量的に大きく、情報量としても重要なものは少ないの
で、この付近の光量を受光しないように、受光素子アレ
イ43にマスクを掛けるなどの処理をすることにより、
SN比を向上させることができるのは、前記実施例1と
同様である。また、前記実施例2と同様に、参照パタ−
ンのフ−リエ変換パタ−ンは、強度パタ−ンそのもので
も良いし、強度パタ−ンを実質上2値化して明暗のパタ
−ンにして、フ−リエ変換パタ−ンマスクとすることが
できる。後者の場合には、参照パタ−ンの比較的強度の
強い空間周波数成分を強調して出力することができるた
めに、参照パタ−ンの特徴量をより強調した被検パタ−
ンとの相互相関出力を得ることができる。尚、ここで用
いた空間光変調器は、例えば、ネマテイック液晶パネル
に光導電層を設けた構成のものが、Liquid Crystal Lig
ht Valve(LCLV)の名で、米国ヒュ−ズ社より市販されて
いる。また、より高速の動作及び高い分解能を有するも
のとして、強誘電性液晶を用いたデバイスも開発されて
いる。更に、Bi12SiO20(BSO)を用いた透過型
の素子も入手可能である。但し、透過型の素子の場合に
は、読み出し光束の入射させる方向が変わるために、光
学系の変更が必要であるが、本質的には反射型の空間光
変調器を用いる場合と同様である。In this case, since it is not necessary to sequentially present the reference patterns to the pattern display device 16 and take the cross-correlation output, it is possible to greatly reduce the time for incorporating the correlation output. Can be. In the above embodiment, the pattern display devices 15 and 31 are electric address type spatial light modulators such as transmissive liquid crystal television screens, but may be reflection type or optical address type spatial light modulators. It may be a spatial light modulator. In addition, usually, near the optical axis of the Fourier transform pattern of the test pattern, the light amount is large at a low spatial frequency and the amount of information is not important. In order not to receive light, a process such as applying a mask to the light receiving element array 43 is performed.
The SN ratio can be improved as in the first embodiment. Further, similarly to the second embodiment, the reference pattern
The Fourier transform pattern of the pattern may be the intensity pattern itself, or the intensity pattern may be substantially binarized to be a light-dark pattern to form a Fourier transform pattern mask. it can. In the latter case, since the spatial frequency component of the reference pattern having relatively high intensity can be emphasized and output, the test pattern in which the feature amount of the reference pattern is further enhanced.
And a cross-correlation output with the target can be obtained. The spatial light modulator used here is, for example, a liquid crystal panel having a photoconductive layer provided on a nematic liquid crystal panel.
It is commercially available under the name of ht Valve (LCLV) from Fuse, USA. Also, devices using ferroelectric liquid crystals have been developed as having higher speed operation and higher resolution. Further, a transmissive element using Bi 12 SiO 20 (BSO) is also available. However, in the case of a transmissive element, a change in the optical system is necessary because the direction in which the readout light beam is incident is changed, but this is essentially the same as the case in which a reflective spatial light modulator is used. .
【0042】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学的パ
タ−ン認識分類装置により、前記のような効果が得られ
た。それらをまとめると、次のような顕著な技術的効果
となる。即ち、第1に、極めて簡単な構成で認識分類し
たいクラスに属するパタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンと
参照パタ−ン若しくは参照パタ−ンのフ−リエ変換パタ
−ンとの相互相関量を検出することができるので、認識
分類したいパタ−ンが面内で移動しても完全に認識する
ことができる光学的パタ−ン認識分類装置を提供するこ
とができた。As described above, the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention has the above-mentioned effects. Summarizing them has the following remarkable technical effects. First, the cross-correlation between the Fourier transform pattern of the pattern belonging to the class to be recognized and classified with an extremely simple configuration and the reference pattern or the Fourier transform pattern of the reference pattern. Since the quantity can be detected, an optical pattern recognition / classification apparatus capable of completely recognizing a pattern to be recognized / classified even when moved in a plane can be provided.
【0043】第2に、認識分類したいクラスに属するパ
タ−ンのフ−リエ変換パタ−ンと参照パタ−ン若しくは
参照パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンとの相互相関出力
を検出することができるので、参照パタ−ンを少数提示
することにより、非常に多くの画素から成るパタ−ンの
情報を極めて少ない相互相関出力に情報量を圧縮するこ
とにより、ニュ−ラルネットワ−クの入力ニュ−ロン数
の大幅な削減することができる光学的パタ−ン認識分類
装置を提供することができた。第3に、認識分類したい
クラスに属するパタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンと参照
パタ−ン若しくは参照パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ン
との相互相関出力を検出することができるので、この相
関出力を元に作成したメンバ−シップ関数のファジ−論
理的AND演算を行なうことにより、極めて正確な認識
や分類及び連想を行なえる光学的パタ−ン認識分類装置
を提供することができた。Second, a cross-correlation output between the Fourier transform pattern of the pattern belonging to the class to be recognized and classified and the reference pattern or the Fourier transform pattern of the reference pattern is detected. Therefore, by presenting a small number of reference patterns, the information of the pattern consisting of a very large number of pixels is compressed into an extremely small cross-correlation output, whereby the input of the neural network is reduced. An optical pattern recognition / classification apparatus capable of greatly reducing the number of neurons can be provided. Third, the cross-correlation output between the Fourier transform pattern of the pattern belonging to the class to be recognized and classified and the reference pattern or the Fourier transform pattern of the reference pattern can be detected. Therefore, by performing a fuzzy-logical AND operation of the membership function created based on the correlation output, it is possible to provide an optical pattern recognition / classification device capable of performing highly accurate recognition, classification and association. did it.
【図1】本発明の光学的パタ−ン認識分類装置の一例の
構成を示す模式的構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an example of an optical pattern recognition / classification device of the present invention.
【図2】従来の3層ニュ−ラルネットワ−ク1例を示す
模式的構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing one example of a conventional three-layer neural network.
【図3】本発明に係わる認識分類したいパタ−ンのフ−
リエ変換パタ−ンの1例を示した説明図である。FIG. 3 is a diagram showing a pattern of a pattern to be recognized and classified according to the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a Rier conversion pattern.
【図4】本発明に用いる参照パタ−ンの1例の分布領域
を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a distribution area of an example of a reference pattern used in the present invention.
【図5】本発明に係わる認識分類したいパタ−ンのフ−
リエ変換パタ−ンと参照パタ−ンとの相互相関パタ−ン
の1例を示す説明図である。FIG. 5 is a view showing a pattern of a pattern to be recognized and classified according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a cross-correlation pattern between a Rier transform pattern and a reference pattern.
【図6】本発明に係わる1つの認識分類したいパタ−ン
と参照パタ−ンとの相互相関出力に基づいて作成された
メンバ−シップ関数を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a membership function created based on a cross-correlation output between one pattern to be recognized and classified and a reference pattern according to the present invention.
【図7】本発明に係わる別の1つの認識分類したいパタ
−ンと参照パタ−ンとの相互相関出力に基づいて作成さ
れたメンバ−シップ関数を示す説明である。FIG. 7 is an illustration showing a membership function created based on a cross-correlation output between another pattern to be recognized and classified and a reference pattern according to the present invention.
【図8】本発明に係わる更に別のの認識分類したいパタ
−ンと参照パタ−ンとの相互相関出力に基づいて作成さ
れたメンバ−シップ関数を示す説明前記である。FIG. 8 is a diagram illustrating a membership function created based on a cross-correlation output between a pattern to be recognized and classified and a reference pattern according to another embodiment of the present invention.
【図9】本発明に係わる未知のパタ−ンに対して測定さ
れた相関度が認識分類されるべきパタ−ンに対して有し
たメンバ−シップ値を表す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a membership value of a correlation measured for an unknown pattern according to the present invention with respect to a pattern to be recognized and classified.
【図10】本発明に係わる参照パタ−ンと認識分類した
いパタ−ンとの相互相関出力をニュ−ラルネットワ−ク
に入力することを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing that a cross-correlation output between a reference pattern and a pattern to be recognized and classified according to the present invention is input to a neural network.
【図11】本発明の光学的パタ−ン認識分類装置の別の
構成を示す模式的構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing another configuration of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.
【図12】本発明の光学的パタ−ン認識分類装置の一部
の表示される参照パタ−ンを示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a reference pattern displayed on a part of the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention.
【図13】本発明の光学的パタ−ン認識分類装置の更に
別の構成を示す模式的構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram showing still another configuration of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.
【図14】本発明の光学的パタ−ン認識分類装置の他の
構成を示す模式的構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing another configuration of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.
1、3 画像出力手段 2 光学的フ−リエ変換手段 4 光検出手段 5 検出信号処理手段 11 レ−ザ 12、17 光束 13 ビ−ムエキスパンダ 14 ビ−ムスプリッタ− 15、16、31 パタ−ン表示装置 18 ミラ− 21、22 フ−リエ変換レンズ 23、24 フ−リエ変換レンズアレイ 32 結像レンズ 33 スクリ−ン 34 受光素子 41 2次元受光素子 43 受光素子アレイ 51 コンピュ−タ 1, 3 Image output means 2 Optical Fourier transform means 4 Light detection means 5 Detection signal processing means 11 Laser 12, 17 Light flux 13 Beam expander 14 Beam splitter 15, 16, 31 Pattern Display device 18 mirror 21, 22 Fourier transform lens 23, 24 Fourier transform lens array 32 imaging lens 33 screen 34 light receiving element 41 two-dimensional light receiving element 43 light receiving element array 51 computer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G06G 7/19 G06G 7/19 A (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 3/00 502 G02B 27/42 G03H 1/16 G06F 15/18 G06G 7/19 G06F 9/44 G06T 7/00 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI G06G 7/19 G06G 7/19 A (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 3/00 502 G02B 27 / 42 G03H 1/16 G06F 15/18 G06G 7/19 G06F 9/44 G06T 7/00 JICST file (JOIS)
Claims (2)
パターンを表示する第1の装置と、該第1の装置から出
射された光束の複素振幅分布を、光学的にフーリエ変換
するための第1のフーリエ変換レンズと、該第1のフー
リエ変換レンズのフーリエ変換面に配置され且つ、第2
のパターンを表示する第2の装置と、該第2の装置を透
過した光量或いは反射した光量を検出する受光素子と、
前記第1のパターンと、前記第2のパターンとの相互相
関出力として、取り出された該受光素子からの出力に基
づいて、被検パターンを認識分類する手段とを有する光
学的パターン認識分類装置において、 前記の被検パターンを認識分類する手段は、前記認識分
類したいパターンと各参照パターン或いは各参照パター
ンのフーリエ変換パターンとの該相互相関出力を複数回
取り、得られた相関度の集合の代表値を、少なくとも基
準にして、認識分類したいクラス毎に、前記各参照パタ
ーン或いは前記各参照パターンのフーリエ変換パターン
に対応したメンバーシップ関数を作成した後、被検パタ
ーンと前記各参照パターン或いは前記各参照パターンの
フーリエ変換パターンとの前記相互相関出力と認識分類
したいクラスに割り当てられているメンバーシップ関数
とのメンバーシップ値を取り、該メンバーシップ値の最
も小さいメンバーシップ値、又は、該メンバーシップ値
の平均値を、被検パターンの前記認識分類したいクラス
に属する程度とすることを特徴とする前記 光学的パター
ン認識分類装置。Even 1. A no less, and coherently light source, a first device for displaying a first pattern, the complex amplitude distribution of the light flux emitted from the first device, is optically Fourier transform a first Fourier transform lens for, and is arranged at the Fourier transform plane of the first Fourier transform lens, second
A second device for displaying the pattern of the above, a light receiving element for detecting the amount of light transmitted or reflected by the second device,
Said first pattern, as a cross-correlation output between the second pattern, based on the output from Installing the issued light receiving element, a light and a means for classifying recognize the test pattern
In the biological pattern recognition / classification device, the means for recognizing and classifying the test pattern includes:
The pattern you want to match and each reference pattern or each reference pattern
The cross-correlation output with the Fourier transform pattern of
The representative value of the obtained set of correlations at least
In the same way, for each class to be recognized and classified,
Or the Fourier transform pattern of each of the reference patterns
After creating a membership function corresponding to
Of each reference pattern or each reference pattern
Cross-correlation output with Fourier transform pattern and recognition classification
Membership function assigned to the class you want
The membership value of
Is also smaller, or the membership value
Of the test pattern to be recognized and classified
The optical pattern recognition / classification apparatus.
パターンを表示する第1の装置と、該第1の装置から出
射された光束の複素振幅分布を、光学的にフーリエ変換
するための第1のフーリエ変換レンズと、該第1のフー
リエ変換レンズのフーリエ変換面に配置され且つ、第2
のパターンを表示する第2の装置と、該第2の装置を透
過した光量或いは反射した光量を検出する受光素子と、
前記第1のパターンと、前記第2のパターンとの相互相
関出力として、取り出された該受光素子からの出力に基
づいて、被検パターンを認識分類する手段とを有する光
学的パターン認識分類装置において、 前記の被検パターンを認識分類する手段は、ニューラル
ネットワークにおいて、前記参照パターン或いは前記参
照パターンのフーリエ変換パターンの数だけ用意した入
力ニューロンに、前記各参照パターン或いは前記各参照
パターンのフーリエ変換パターンと前記認識分類したい
クラスに属するパターンとの前記相互相関出力を各々入
力して、ニューロン間の結合荷重値を決定した後、前記
各参照パターン或いは前記各参照パターンのフーリエ変
換パターンと被検パターンとの相互相関出力を、対応す
る前記入力ニューロンに、入力して、被検パターンを認
識分類することを特徴とする前記の光学的パターン認識
分類装置。 2. At least a coherent light source;
A first device for displaying a pattern, and an output from the first device.
Optically Fourier transform the complex amplitude distribution of the emitted light beam
A first Fourier transform lens for performing
The second lens is disposed on the Fourier transform plane of the Rier transform lens, and
A second device for displaying the pattern of
A light receiving element for detecting the amount of light passed or reflected,
Mutual phase between the first pattern and the second pattern
Function output based on the output from the photodetector taken out.
Means for recognizing and classifying the test pattern
In the biological pattern recognition / classification device, the means for recognizing and classifying the test pattern includes a neural network.
In the network, the reference pattern or the reference
Input patterns prepared for the number of Fourier transform patterns of the illumination pattern.
Each reference pattern or each reference is applied to a force neuron.
I want to classify the pattern by Fourier transform pattern
Input the cross-correlation output with the pattern belonging to the class.
Force to determine the connection weight value between neurons,
Fourier transformation of each reference pattern or each reference pattern
The cross-correlation output between the replacement pattern and the test pattern
Input to the input neuron, and
The above-mentioned optical pattern recognition characterized by classification.
Classifier.
Priority Applications (1)
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JP03260692A JP3099203B2 (en) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | Optical pattern recognition and classification device |
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