JP3247811B2 - Pattern matching device - Google Patents

Pattern matching device

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JP3247811B2
JP3247811B2 JP25007494A JP25007494A JP3247811B2 JP 3247811 B2 JP3247811 B2 JP 3247811B2 JP 25007494 A JP25007494 A JP 25007494A JP 25007494 A JP25007494 A JP 25007494A JP 3247811 B2 JP3247811 B2 JP 3247811B2
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博 竹田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はパターンマッチング装置
に係り、ニューラルネットワークを利用することにより
手書き文字の認識や音声認識、あるいは情報信号等をパ
ターンとして捉らえ、検出されるパターンに対応する最
終出力を教示し、以後はマッチング処理を自動的に行わ
せるようにしたパターンマッチング装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern matching apparatus, which uses a neural network to recognize handwritten characters, voice recognition, or information signals, etc., as a pattern. The present invention relates to a pattern matching apparatus that teaches an output and thereafter automatically performs a matching process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、手書き文字の認識や各種情報信号
に対応する制御出力を得るように識別すべきパターンを
入力し、対応する出力を教師パターンと対比することに
よって修正する学習作業を繰り返した後、以後は任意の
識別パターンを入力することで自動判別させるようにし
たパターンマッチング装置が知られている。このような
パターンマッチング装置は、一般に、多入力1出力型の
素子(ユニット)を結合素子を介して他のユニットと結
合することにより構成されたニューラルネットワークを
利用した構成とされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a learning operation of recognizing handwritten characters and inputting a pattern to be identified so as to obtain a control output corresponding to various information signals and correcting the corresponding output by comparing it with a teacher pattern has been repeated. Thereafter, there is known a pattern matching apparatus which automatically performs an identification by inputting an arbitrary identification pattern. Such a pattern matching apparatus is generally configured using a neural network configured by connecting a multiple-input one-output type element (unit) to another unit via a coupling element.

【0003】この種のパターンマッチング装置に用いら
れるニューラルネットワークは、生物の大脳の情報処理
機能を模倣する情報処理技術で、応用の容易なことや非
線形問題への適用が可能なことなど、有用な特性を有し
ている。また、従来のノイマン型の計算機と異なる方法
であるため、ノイマン型計算機で困難とされてきた問題
への適用に期待が寄せられている。
A neural network used in this type of pattern matching device is an information processing technology that imitates the information processing function of the cerebrum of an organism, and is useful in that it is easy to apply and can be applied to nonlinear problems. Has characteristics. Further, since the method is different from that of the conventional Neumann computer, application to a problem that has been difficult in the Neumann computer is expected.

【0004】ニューラルネットワークの構成要素は図5
に示すように生物の神経細胞に相当するユニット1と、
このユニット1の入力部と出力部を結ぶ、神経繊維に相
当する結合素子2からなっている。通常、単一のユニッ
トを用いただけでは有効な情報処理を行わないため、複
数のユニットと結合素子を用いてこれらのユニットを適
当に結合してネットワークを構成する。
The components of the neural network are shown in FIG.
A unit 1 corresponding to a nerve cell of an organism as shown in
The unit 1 includes a coupling element 2 corresponding to a nerve fiber, which connects an input part and an output part. Normally, effective information processing is not performed by using only a single unit. Therefore, a network is formed by appropriately connecting these units using a plurality of units and a coupling element.

【0005】ユニットは他の複数のユニットの結合素子
を介して結合され、下記数式11に示すように、これら
のユニットの出力を結合素子毎に割り当てられた重み係
数を乗じた後、加えあわせて入力とし、これらの入力値
としきい値の差を独立変数とする入出力関数の値を出力
し、出力用の結合素子を介して他のユニットへの入力と
なる。
[0005] The units are coupled via a coupling element of a plurality of other units. As shown in the following equation 11, the outputs of these units are multiplied by a weighting factor assigned to each coupling element, and then added. An input and output value of an input / output function having a difference between the input value and the threshold value as an independent variable is output, and becomes an input to another unit via an output coupling element.

【0006】[0006]

【数11】 ただし、oi:第i番目のユニットの出力値、 f:入出力関数 wij:第j番目のユニットから第i番目のユニットへの
結合の強さ(結合係数)、 oj:第j番目のユニットの出力値、 θi:第i番目のユニットのしきい値、 である。また、定義によっては数式11を、
[Equation 11] Here, o i : the output value of the i-th unit, f: the input / output function w ij : the strength of the connection from the j-th unit to the i-th unit (coupling coefficient), o j : the j-th unit The output value of the unit of θ i is the threshold value of the i-th unit. Also, depending on the definition, Equation 11 is

【数12】 とする場合もある。(Equation 12) In some cases,

【0007】このとき入出力関数fとしては図5(2)
に示すようなシグモイド関数と呼ばれる飽和型の関数が
よく用いられている。この関数は生物の神経細胞の機能
を模したもので、0から1の値をとる単調増加型の関数
で、入力値がしきい値に等しいとき(または入力値がし
きい値と絶対値が等しく異符号の時)に0.5となる。
At this time, as the input / output function f, FIG.
A saturated function called a sigmoid function as shown in FIG. This function simulates the function of nerve cells of a living organism, and is a monotonically increasing function that takes a value from 0 to 1. When the input value is equal to the threshold value (or when the input value is equal to the threshold value and the absolute value is (When equal signs are different).

【0008】次に、以上のような機能を有するユニット
を用いてネットワークを構成することにより有用な情報
処理が可能となるが、代表的なネットワークとしては図
6に示すようなものが考えられている。図6(1)は階
層型のネットワークで1が入力層を構成するユニット、
2、3がそれぞれ第1、第2中間層を構成するユニッ
ト、4が出力層を構成するユニット、5、6、7、が結
合素子である。このような階層型のネットワークは階層
構造をなしており、異なる層間のユニット同士の結合は
あるが同一層のユニット同士は結合されておらず、また
情報が入力部から出力部へ一方向に伝達される。いわば
フィード・フォワード型のネットワークである。このモ
デルは小脳のモデルとして知られていると同時に、パタ
ーマッチングや制御など多くの分野で実用されている重
要なネットワークである。
Next, useful information processing becomes possible by configuring a network using the units having the above functions. A typical network shown in FIG. 6 is considered. I have. FIG. 6A shows a hierarchical network in which 1 constitutes an input layer.
Units 2 and 3 are units constituting the first and second intermediate layers, respectively, and 4 is a unit constituting the output layer, and 5, 6, and 7 are coupling elements. Such a hierarchical network has a hierarchical structure in which units between different layers are connected but units in the same layer are not connected, and information is transmitted in one direction from an input unit to an output unit. Is done. It is a feed-forward network. This model is known as a cerebellar model, and is also an important network used in many fields such as putter matching and control.

【009】このモデルでは入力層に識別したいパターン
や時系列信号などが与えられる。例えば、手書き文字の
認識のようなパターマッチングへ応用する場合は、入力
層には手書き文字または手書き文字に何等かの特徴抽出
処理を行った後の特徴パターンを与える。一方、出力層
の各ユニットは学習すべきカテゴリに対する判定結果を
与えるように設定される。すなわち、ユニット1の出力
が例えば0.5以上であればニューラルネットワークは
与えられたパターンをカテゴリ1のパターンと識別した
と考えることができるように設定される。
In this model, a pattern or a time-series signal to be identified is given to the input layer. For example, when applied to putter matching such as recognition of a handwritten character, the input layer is provided with a handwritten character or a feature pattern obtained by performing some kind of feature extraction processing on the handwritten character. On the other hand, each unit in the output layer is set so as to give a determination result for a category to be learned. That is, if the output of the unit 1 is, for example, 0.5 or more, the neural network is set so that it can be considered that the given pattern has been identified as a category 1 pattern.

【0010】図6(2)は相互結合型のネットワークで
1がユニット、2が結合素子である。このように相互結
合型のネットワークは全てのユニットが相互結合されて
いる。尚、ネットワークにはこれ以外にもフィードバッ
クを有するものや、同一層間で部分的に結合を有するも
のなども存在する。
FIG. 6B shows a mutual connection type network, where 1 is a unit and 2 is a coupling element. As described above, in the interconnected network, all units are interconnected. It should be noted that, in addition to the above, there are networks having feedback and networks having a partial connection between the same layers.

【0011】次に、以上のようなネットワークに有用な
機能を保有させるために、ネットワークに学習用のデー
タを与えることにより学習を実行する。学習方法やネッ
トワークの種類が多数あるため、学習方法も多数存在す
る。ここでは、現在最も典型的な方法である。図7に示
す3層の階層型ニューラルネットワークをバックプロパ
ゲーション・アルゴリズムを用いて学習する方法を例に
学習に関して示す。
Next, learning is performed by giving learning data to the network so that the network has useful functions as described above. Since there are many learning methods and types of networks, there are also many learning methods. Here is the most typical method at present. A method of learning the three-layer hierarchical neural network shown in FIG. 7 using a back propagation algorithm will be described as an example.

【0012】学習は、最初、結合係数やしきい値を小さ
な値に設定しておき、入力層に学習用パターンを与える
ときの出力を計算し、その結果と当該パターンに対する
妥当な出力を指定した教師パターンと比較し、与えた学
習パターンに対して出力層の出力が教師信号に近づくよ
うになるまで結合係数としきい値の値を変化させること
によって行う。学習の詳細なステップは以下のようであ
る。
In the learning, first, a coupling coefficient and a threshold value are set to small values, an output when a learning pattern is given to the input layer is calculated, and the result and an appropriate output for the pattern are designated. This is performed by comparing the teacher pattern with the teacher pattern and changing the coupling coefficient and the threshold value until the output of the output layer approaches the teacher signal for the given learning pattern. The detailed steps of the learning are as follows.

【0013】(ステップ1)ネットワークの状態を決め
る結合係数行列{Wji}、{Vkj}としきい値ベクトル
{θj}、{γk}をそれぞれ小さな値の乱数値で初期化
する。 (ステップ2)最初のパターンを学習パターンとする。 (ステップ3)学習パターンの値を入力層ユニットの出
力{Ii}に入れ、入力層から中間層への結合係数行列
{Wji}と中間層ユニットjのしきい値θjとを用い
て、中間層ユニットjへの入力Ujを求め、入力Ujと図
5(2)に示すシグモイド関数fにより中間層ユニット
jの出力Hjを求める。
(Step 1) A coupling coefficient matrix {W ji }, {V kj } and a threshold vector {θ j }, {γ k }, which determine the state of the network, are each initialized with a small random value. (Step 2) The first pattern is set as a learning pattern. (Step 3) Put the value of the learning pattern into the output {I i } of the input layer unit, and use the coupling coefficient matrix {W ji } from the input layer to the intermediate layer and the threshold θ j of the intermediate layer unit j. , An input U j to the intermediate layer unit j, and an output H j of the intermediate layer unit j is obtained from the input U j and the sigmoid function f shown in FIG.

【数13】 (Equation 13)

【0014】(ステップ4)中間層ユニットの出力{H
j}と、中間層から出力層への結合係数行列{Vkj}と
出力層ユニットkのしきい値γkとを用いて、出力層ユ
ニットkへの入力Skを求め、入力Skとシグモイド関数
fにより、出力層ユニットkの出力Okを求める。
(Step 4) Output ΔH of the intermediate layer unit
and j}, by using the threshold value gamma k of the coupling coefficient matrix {V kj} and the output layer unit k from the intermediate layer to the output layer, prompted S k to the output layer unit k, the input S k The output O k of the output layer unit k is obtained by the sigmoid function f.

【数14】 [Equation 14]

【0015】(ステップ5)学習パターンの教師信号T
Kと出力層の出力Okの差から、出力層のユニットkにつ
ながる結合係数と中間層ユニットkのしきい値に対する
誤差δkを求める。
(Step 5) The teacher signal T of the learning pattern
From the difference between K and the output O k of the output layer, a coupling coefficient connected to the unit k of the output layer and an error δ k with respect to the threshold value of the intermediate layer unit k are obtained .

【数15】 (Equation 15)

【0016】(ステップ6)誤差δkと中間層から出力
層への結合係数行列{Vk}と、中間層の出力Hjから、
中間層ユニットjにつながる結合係数と中間ユニットの
しきい値に対する誤差δjを求める。
(Step 6) From the error δ k , the coupling coefficient matrix {V k } from the hidden layer to the output layer, and the output H j of the hidden layer,
An error δ j between the coupling coefficient connected to the intermediate layer unit j and the threshold value of the intermediate unit is obtained.

【0017】(ステップ7)ステップ5で求めた出力層
ユニットkでの誤差δkと中間層ユニットjの出力Hj
定数αとの積を加算することで、中間層ユニットjから
出力層のユニットkにつながる結合係数Vkjを修正す
る。また、誤差δkと定数βとの積を加算することで、
出力層ユニットkのしきい値γkを修正する。
[0017] (Step 7) by adding the product of the output H j and constants α error [delta] k and the intermediate layer unit j in the output layer unit k obtained in step 5, the intermediate layer unit j in the output layer Modify the coupling coefficient V kj leading to unit k. Also, by adding the product of the error δ k and the constant β,
Modify the threshold value γ k of the output layer unit k.

【数16】 (Equation 16)

【0018】(ステップ8)中間層ユニットjでの誤差
δjと、入力層ユニットiの出力Iiと定数αとの積を加
算することで、入力層ユニットiから中間層ユニットj
につながる結合係数Wjiを修正する。また誤差δjと定
数βの積を加算することで、中間層ユニットjのしきい
値θjを修正する。
[0018] (Step 8) and the error [delta] j in the intermediate layer unit j, by adding the output I i and the product of the constant α of the input layer units i, an intermediate layer unit j from the input layer unit i
Is corrected to the coupling coefficient W ji leading to. Also, the threshold θ j of the intermediate layer unit j is corrected by adding the product of the error δ j and the constant β.

【数17】 [Equation 17]

【0019】(ステップ9)次ぎのパターンを学習パタ
ーンとする。 (ステップ10)学習パターンが終了するまでステップ
3に戻る。 (ステップ11)学習の繰り返し回数を更新する。 (ステップ12)学習の繰り返し回数が制限回数以下で
あればステップ2に戻る。
(Step 9) The next pattern is set as a learning pattern. (Step 10) Return to Step 3 until the learning pattern ends. (Step 11) The number of times of learning is updated. (Step 12) If the number of repetitions of the learning is equal to or less than the limit number, the process returns to Step 2.

【0020】このような学習によってニューラルネット
ワークはパターンマッチング能力を獲得し、既に学習し
たパターンの識別や、学習したカテゴリに属する未学習
パターンの識別を行うことができるようになる。
Through such learning, the neural network acquires the pattern matching ability, and can identify a pattern that has already been learned and an unlearned pattern belonging to a learned category.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のニュ
ーラルネットワーク処理を用いたパターンマッチング装
置では、学習していないカテゴリに属するパターンを識
別させると、学習したカテゴリのどれかであると誤判定
出力する場合がしばしば存在する。この問題は未学習デ
ータに対する応答ということで一般に問題になっている
ものである。
However, in a conventional pattern matching apparatus using neural network processing, when a pattern belonging to a category that has not been learned is identified, it is erroneously determined to be one of the learned categories. There are often cases. This problem is generally a problem in response to unlearned data.

【0022】ちなみに、誤判定する理由は、従来の入出
力関数はしきい値より相当大きい値ないしは小さい値が
入力された場合には、その値の如何に関わらず1ないし
は0という値を出力する。いわゆる飽和型の関数を用い
ているため、単に学習したカテゴリ間に境界面を設定す
るだけの作用しかしないためと考えられる。
Incidentally, the reason for the erroneous determination is that the conventional input / output function outputs a value of 1 or 0 regardless of the value when a value considerably larger or smaller than the threshold value is input. . It is considered that since a so-called saturated function is used, there is only an operation of simply setting a boundary between the learned categories.

【0023】本発明は、上記従来の問題点に着目し、ニ
ューラルネットワーク処理を用いたパターンマッチング
装置で、未学習パターンを適格に識別して出力すること
ができるようにすることを目的とし、特に個々のユニッ
トにおける重み係数を乗じた入力信号加算値がしきい値
の近傍のみならずしきい値から大きく離れている場合で
あっても適正な出力信号を出力し、もってパターンマッ
チングの判定精度を向上させることができるパターンマ
ッチング装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a pattern matching apparatus using neural network processing capable of appropriately identifying and outputting an unlearned pattern by paying attention to the above conventional problems. Even if the sum of the input signals multiplied by the weight coefficient in each unit is not only close to the threshold but also greatly deviated from the threshold, an appropriate output signal is output, thereby improving the accuracy of the pattern matching judgment. It is an object to provide a pattern matching device that can be improved.

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るパターンマッチング装置は、識別すべ
きパターンが入力されるユニット群と、前記入力パター
ンに対応するパターンを出力するユニット群と、前記入
力ユニット群と出力ユニット群とを複数の結合素子によ
って連結する中間ユニット群とを備え、前記各ユニット
は結合素子毎に割り当てられた重み係数を前段のユニッ
トからの出力に乗じた後に加算して入力し、これらの入
力値と設定されたしきい値との差を独立変数とする入出
力関数を有する演算部により演算し、出力用の結合素子
を介して他のユニットへの入力をなし、前記出力ユニッ
ト群からの出力を教師信号により関連するユニットの前
記重み係数を補正することを繰り返した後、パターンマ
ッチングを行うようにしたパターンマッチング装置にお
いて、前記ユニットにおける演算部の入出力関数が、c
1、c2を係数とし、しきい値をθとするときに、
In order to achieve the above object, a pattern matching apparatus according to the present invention comprises a unit group for inputting a pattern to be identified and a unit group for outputting a pattern corresponding to the input pattern. And an intermediate unit group that connects the input unit group and the output unit group with a plurality of coupling elements, wherein each unit is obtained by multiplying the output from the preceding unit by a weighting factor assigned to each coupling element. Addition and input, calculation is performed by a calculation unit having an input / output function using the difference between these input values and the set threshold value as an independent variable, and input to another unit via a coupling element for output After repeating the output from the output unit group to correct the weight coefficient of the related unit by the teacher signal, pattern matching is performed. In the pattern matching apparatus, the input and output functions of the arithmetic unit in the unit, c
When 1 and c 2 are coefficients and the threshold is θ,

【数18】 又は(Equation 18) Or

【数19】 のxに関する微分関数である[Equation 19] Is a differential function of x with respect to x

【数20】 であるように構成したものである。(Equation 20) It is configured so that

【0027】また、第2の発明は、入出力関数演算部の
入出力関数が、c1、c2を係数とし、しきい値をθとす
るときに、
According to a second aspect of the present invention , when the input / output function of the input / output function operation unit uses c 1 and c 2 as coefficients and the threshold value as θ,

【数21】 又は(Equation 21) Or

【数22】 のxに関する微分関数である(Equation 22) Is a differential function of x with respect to x

【数23】 であるように構成した。(Equation 23) It was configured to be:

【0028】第3の発明は、前記ユニットにおける演算
部の入出力関数が、cを係数とし、しきい値をθとする
ときに、
According to a third aspect of the present invention , when the input / output function of the operation unit in the unit is such that c is a coefficient and a threshold is θ,

【数24】 又は(Equation 24) Or

【数25】 であるように構成した。(Equation 25) It was configured to be:

【0029】更に、第4の発明は、特に、前記ユニット
における演算部の入出力関数が、cを係数とし、しきい
値をθとするときに、
Further, in the fourth invention , in particular, when the input / output function of the operation unit in the unit has c as a coefficient and a threshold as θ,

【数26】 又は(Equation 26) Or

【数27】 であるように構成した。[Equation 27] It was configured to be:

【0030】[0030]

【作用】上記構成によれば、ユニットの入出力関数が図
2(1)、(2)に示すように、しきい値に等しい入力
値に対して最大値をとり、しきい値と異なる値に対して
は対応する出力が最大値を越えないものとなる。ただ
し、しきい値の定義方法によっては、入力値がしきい値
と絶対値が等しく符号が異なる場合に最大値をとる。以
下の発明においてもこの点は同様である。
According to the above arrangement, the input / output function of the unit takes the maximum value for the input value equal to the threshold value as shown in FIGS. For, the corresponding output does not exceed the maximum value. However, depending on the method of defining the threshold value, the maximum value is obtained when the input value is equal to the threshold value and the absolute value is different and the sign is different. The same applies to the following inventions.

【0031】ユニットの入出力関数は、図2(3)、
(4)に示すような関数が用いられる。すなわち、しき
い値に等しい入力値に対して最大値をとり、しきい値と
異なる値に対しては対応する出力が最大値を越えないも
ので、更に負の値をとらない関数となるのである。
The input / output function of the unit is shown in FIG.
A function as shown in (4) is used. In other words, the function takes the maximum value for an input value equal to the threshold value, and for a value different from the threshold value, the corresponding output does not exceed the maximum value, and is a function that does not take a negative value. is there.

【0032】第1の発明は上記手段を具体化したもの
で、しきい値としきい値付近の入力に対して有効な出力
が得られる。第2の発明は、しきい値としきい値に比例
した範囲(c1とc2で決定される)の入力に対して有効
な出力が得られる。第3の発明は、しきい値としきい値
付近の入力に対して有効な出力が得られる。nを大きく
することによって、カテゴリの境界がより急峻になる。
第4の発明は、しきい値としきい値に比例した範囲(c
によって決定される)の入力に対して有効な出力が得ら
れる。nを大きくすることによってカテゴリの境界がよ
り急峻になる。
The first invention embodies the above means, and an effective output is obtained for a threshold value and an input near the threshold value. A second invention is effective output can be obtained for an input range that is proportional to the threshold and the threshold (determined by c 1 and c 2). According to the third aspect, an effective output is obtained for a threshold value and an input near the threshold value. By increasing n, the boundary between categories becomes steeper.
According to a fourth aspect of the present invention, a threshold value and a range (c
Is determined, the output is valid. By increasing n, the boundary between categories becomes steeper.

【0033】尚、これらの関数で、係数c、c1、c2
しきい値θは、解決しようとする問題に応じて定数とす
ることも、学習によって決定することも可能である。ま
た、定数とする場合に、1という値を選択することも可
能である。
In these functions, the coefficients c, c 1 , c 2 and the threshold value θ can be constants or determined by learning according to the problem to be solved. In addition, when a constant is used, a value of 1 can be selected.

【0034】このように、本発明のいずれかの入出力関
数を用いても、しきい値に近い入力値がユニットに与え
られた場合にしかユニットから有効な出力が得られず、
しきい値から大きく離れた入力信号に対しては出力信号
としては小さい値が与えられる。これにより、未学習の
パターンに対する判定出力が良好になり、誤判定出力を
大幅に低減することができ、パターンマッチングの判定
精度が向上される。
As described above, even when any of the input / output functions of the present invention is used, a valid output is obtained from the unit only when an input value close to the threshold value is given to the unit.
A small value is given as an output signal to an input signal far away from the threshold value. As a result, the judgment output for an unlearned pattern is improved, the erroneous judgment output can be significantly reduced, and the judgment accuracy of the pattern matching is improved.

【0035】[0035]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は実施例に係るパターンマッチング装置の全
体構成を示すブロック図と、要部構成の説明図である。
図示のように、この装置は、パターンマッチングを行お
うとする文字や各種信号波形等の認識対象画像を取り込
む受像装置10を有している。受像装置10は認識対象
画像を直接表示できるものとなっており、この画像表示
信号をパターン入力部12に出力させている。パターン
入力部12は、受像装置10の画像表示領域を二次元マ
トリックスに分割し、各分割領域に対応した個々の画像
信号を信号量の大きさ、例えば信号の強度や濃度等に応
じて後段の変換処理部14に出力するものとしている。
これにより、入力された画像信号はパターン信号として
出力されることになる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a pattern matching apparatus according to an embodiment and an explanatory diagram of a main configuration.
As shown in the figure, the apparatus has an image receiving apparatus 10 for capturing an image to be recognized such as characters or various signal waveforms to be subjected to pattern matching. The image receiving device 10 can directly display the recognition target image, and outputs the image display signal to the pattern input unit 12. The pattern input unit 12 divides an image display area of the image receiving apparatus 10 into a two-dimensional matrix, and separates individual image signals corresponding to each divided area into a subsequent stage in accordance with the magnitude of a signal amount, for example, signal intensity or density. It is to be output to the conversion processing unit 14.
Thus, the input image signal is output as a pattern signal.

【0036】上記パターン入力部12からの出力信号を
入力する変換処理部14は、識別すべきパターンが入力
されるユニット群としての入力層16と、前記入力パタ
ーンに対応するパターンを出力するユニット群としての
20と、前記入力層16と出力層20とを複数の結合素
子によって連結する中間ユニット群としての中間層18
とから構成されている。これらの入力層16、中間層1
8、および出力層20は、各層に複数の多入力1出力型
の素子(ユニット)22を有し、各層のユニット22を
結合素子24を介して他の層のユニット22と結合する
ことにより構成されたニューラルネットワークを利用し
た構成とされている。
A conversion processing unit 14 for inputting an output signal from the pattern input unit 12 includes an input layer 16 as a unit group to which a pattern to be identified is input, and a unit group to output a pattern corresponding to the input pattern. And an intermediate layer 18 as an intermediate unit group connecting the input layer 16 and the output layer 20 by a plurality of coupling elements.
It is composed of These input layer 16, intermediate layer 1
8 and the output layer 20 have a plurality of multi-input / one-output elements (units) 22 in each layer, and are configured by coupling the unit 22 of each layer to the unit 22 of another layer via the coupling element 24. It is configured to use the neural network obtained.

【0037】各層16、18、20の構成要素は、生物
の神経細胞に相当するユニット22と、このユニット2
2の入力部と出力部を結ぶ、神経繊維に相当する結合素
子24からなっており、複数のユニットと結合素子を用
いてこれらのユニットを適当に結合してネットワークを
構成する。実施例では階層型のニューラルネットワーク
を採用しており、異なる層間のユニット同士の結合はあ
るが同一層のユニット同士は結合されておらず、また情
報が入力部から出力部へ一方向に伝達される、いわばフ
ィード・フォワード型のネットワークとなっている。
The components of each of the layers 16, 18, and 20 include a unit 22 corresponding to a nerve cell of an organism, and a unit 2
It comprises a coupling element 24 corresponding to a nerve fiber, which connects the input unit and the output unit of the second unit, and a plurality of units and these units are appropriately connected to each other using a coupling element to form a network. In the embodiment, a hierarchical neural network is adopted, and although units between different layers are connected, units of the same layer are not connected, and information is transmitted in one direction from an input unit to an output unit. In other words, it is a feed-forward network.

【0038】ユニット22は下層の複数のユニット22
の結合素子24を介して結合され、実施例では下記数式
28に示す入出力関数fに基づいて演算するように構成
されている。
The unit 22 includes a plurality of lower units 22.
, And is configured to calculate based on the input / output function f shown in the following Expression 28 in the embodiment.

【数28】 [Equation 28]

【0039】この入出力関数fは、入力値の絶対値がし
きい値と等しいときに最大値出力をなし、しきい値と異
なる入力値に対しては前記最大値を越えない正の出力と
する入出力特性としたもので、cは係数、θはしきい値
であり、定数または変数である。
The input / output function f outputs a maximum value when the absolute value of the input value is equal to the threshold value, and outputs a positive output value not exceeding the maximum value for an input value different from the threshold value. Where c is a coefficient, θ is a threshold, and is a constant or a variable.

【0040】まず、変換処理部14の最初の入力部とな
っている入力層16では、その出力計算回路により入力
パターンに基づいて入力層の各ユニットの出力を計算す
る。各ユニット22はパターン入力部12の各要素と1
対1に対応しており、本例では一般的に用いられている
ように入出力関数は線形関数とし、入力層の各ユニット
の出力値は入力パターンの値に等しくなるようにしてい
る。
First, in the input layer 16, which is the first input unit of the conversion processing unit 14, the output calculation circuit calculates the output of each unit in the input layer based on the input pattern. Each unit 22 corresponds to each element of the pattern input unit 12 and 1
In this example, the input / output function is a linear function, and the output value of each unit in the input layer is equal to the value of the input pattern.

【0041】次に、中間層18への入力部分における入
力計算回路で、まず、入力層16の出力と、入力層16
と中間層18間の結合係数を用いて中間層18の各ユニ
ットへ供給される入力を計算する。中間層18の各ユニ
ット22へは前段の入力層16の複数のユニット22か
らの複数出力信号が入力されて多入力信号となるが、こ
こでは前述した式13と同様に、
Next, in the input calculation circuit in the input portion to the intermediate layer 18, first, the output of the input layer 16 and the input layer 16
The input supplied to each unit of the intermediate layer 18 is calculated using the coupling coefficient between the intermediate layer 18 and. A plurality of output signals from a plurality of units 22 of the input layer 16 at the previous stage are input to each unit 22 of the intermediate layer 18 to become a multi-input signal.

【数29】 に基づいて演算する。ここで、wijは第j番目のユニッ
トから第i番目のユニットへの結合の強さ(結合係
数)、θiは第i番目のユニットのしきい値、Ujは第j
番目のユニットの出力値である。これによって、ユニッ
ト22の出力Uを結合素子毎に割り当てられた重み係数
Wを乗じた後、加えあわせて入力とし、これらの入力値
としきい値の差を独立変数として、前記式28に基づ
き、入出力関数fにより中間層18への出力値を算出す
るものとしている。
(Equation 29) Is calculated based on Here, w ij is the coupling strength (coupling coefficient) from the j-th unit to the i-th unit, θ i is the threshold value of the i-th unit, and U j is the j-th unit.
The output value of the th unit. Thereby, the output U of the unit 22 is multiplied by the weighting coefficient W assigned to each coupling element, and then added to the input. The difference between these input values and the threshold is used as an independent variable, The output value to the intermediate layer 18 is calculated by the input / output function f.

【0042】すなわち、中間層18では、出力計算回路
により、上記29式で計算された入力値を基に、上記式
28に基づいて演算し、中間層18における複数のユニ
ット22から下位の層への出力値を算出する(出力信号
U)。これは、具体的には、
That is, in the intermediate layer 18, the output calculation circuit performs an operation based on the expression 28 based on the input value calculated by the above expression 29, from the plurality of units 22 in the intermediate layer 18 to the lower layer. Is calculated (output signal U). This is, specifically,

【数30】 として、演算される。 ただし、Hj:第j番目のユニットの出力値、 Uj:第j番目のユニットの出力値、 θi:第i番目のユニットのしきい値、 である。[Equation 30] Is calculated as Here, H j is the output value of the j-th unit, U j is the output value of the j-th unit, and θ i is the threshold value of the i-th unit.

【0043】更に、このようにして得られた中間層18
からの出力Hiは結合素子24を介して出力層20に入
力されるが、この出力層20への入力部分における入力
計算回路で、まず、中間層18の出力Hiと、中間層1
8と出力層20間の結合係数を用いて出力層20の各ユ
ニット22へ供給される入力を計算する。この演算処理
は、上記した式29と同様に、
Further, the thus obtained intermediate layer 18
The output H i is input to the output layer 20 via the coupling element 24 from, the input calculation circuit at the input portion to the output layer 20, first, the output H i of the intermediate layer 18, the intermediate layer 1
The input supplied to each unit 22 of the output layer 20 is calculated using a coupling coefficient between the output layer 8 and the output layer 20. This arithmetic processing is performed in the same manner as in Expression 29 described above.

【数31】 ただし、Vkjは中間層から出力層への結合係数、γk
出力層ユニットkのしきい値γk、Skが出力層ユニット
kへの入力値である。
(Equation 31) Here, V kj is a coupling coefficient from the intermediate layer to the output layer, γ k is a threshold value γ k of the output layer unit k, and S k is an input value to the output layer unit k.

【0044】次いで、前記式28に基づき、入出力関数
fにより出力層20への出力値を算出するものとしてい
る。すなわち、出力層20では、出力計算回路により、
上記31式で計算された入力値を基に、上記式28に基
づいて演算し、出力層20における複数のユニット22
から下位の層への出力値を算出する(出力信号O)。こ
れは、具体的には、
Next, the output value to the output layer 20 is calculated by the input / output function f based on the equation (28). That is, in the output layer 20, by the output calculation circuit,
Based on the input value calculated by the above equation (31), a calculation is performed based on the above equation (28), and a plurality of units 22 in the output layer 20 are calculated.
, An output value to a lower layer is calculated (output signal O). This is, specifically,

【数32】 によって演算する。(Equation 32) Is calculated by

【0045】このようにして得られた出力信号Oは、出
力層20の各ユニット22毎に出力され、これは基本的
にはパターン出力部26から出力され、出力信号にマッ
チングする出力パターンをメモリ28から読込んで、対
応パターンとして出力し、内容を表示装置30等によっ
て表示出力する。
The output signal O thus obtained is output for each unit 22 of the output layer 20. This is basically output from the pattern output unit 26, and the output pattern matching the output signal is stored in the memory. 28, output as a corresponding pattern, and display and output the content on a display device 30 or the like.

【0046】この実施例では、バックプロパゲーション
による学習機能を持たせており、このため、前記変換処
理部14の出力層20からの出力信号を入力する誤差検
出部32が設けられ、ここで検出された誤差が解消する
ように変換処理部14の各結合素子24の結合係数やユ
ニット22のしきい値の補正処理を行い、入力パターン
に対するパターンマッチング能力を取得させるようにし
ている。この学習は、最初、結合係数やしきい値を小さ
な値に設定しておき、入力層に学習用パターンを与える
ときの出力を計算し、その結果と当該パターンに対する
妥当な出力を指定した教師パターンと比較し、与えた学
習パターンに対して出力層の出力が教師信号に近づくよ
うになるまで結合係数としきい値の値を変化させること
によって行う。このため、教師装置34が設けられ、出
力層20からの出力パターンと教師信号の差から出力層
20のユニット22につながる結合係数と、中間層18
のユニット22のしきい値に対する誤差を求めることな
どの処理を前述した数式15〜17による修正処理を行
うようにしている。この学習処理を設定回数繰り返し、
学習能力を獲得させるようにする。この処理の後は、前
記誤差検出部32をバイパスさせ、変換処理部14の出
力を直接パターン出力部26を介してパターンマッチン
グ結果を表示装置30により表示させるものとなってい
る。
In this embodiment, a learning function by back propagation is provided. For this reason, an error detection unit 32 for inputting an output signal from the output layer 20 of the conversion processing unit 14 is provided. Correction processing of the coupling coefficient of each coupling element 24 and the threshold value of the unit 22 of the conversion processing unit 14 is performed so as to eliminate the error, and the pattern matching capability for the input pattern is acquired. In this learning, first, the coupling coefficient and the threshold are set to small values, the output when the learning pattern is given to the input layer is calculated, and the result and the teacher pattern that specifies the appropriate output for the pattern are calculated. This is performed by changing the values of the coupling coefficient and the threshold value until the output of the output layer approaches the teacher signal for the given learning pattern. For this purpose, a teacher device 34 is provided, and a coupling coefficient connected to the unit 22 of the output layer 20 based on the difference between the output pattern from the output layer 20 and the teacher signal, and the intermediate layer 18.
The processing such as calculating the error with respect to the threshold value of the unit 22 is performed by the correction processing using the above-described formulas 15 to 17. This learning process is repeated a set number of times,
Try to gain learning skills. After this processing, the error detection unit 32 is bypassed, and the output of the conversion processing unit 14 is directly displayed on the display device 30 via the pattern output unit 26.

【0047】このように構成されたパターンマッチング
装置を利用して2次元ベクトルで表されるパターンを識
別する作業を行った実施例を取り上げる。
An embodiment in which the operation of identifying a pattern represented by a two-dimensional vector using the pattern matching apparatus having the above-described configuration will be described.

【0048】図3は前述した変換処理部14の回路構成
を示しており、40は入力層16の出力計算回路で入力
パターンに基づいて入力層の各ユニット22の出力を計
算する。本例では一般的に用いられているように入出力
関数は線形関数としているため、出力値は入力パターン
の値に等しい。42は中間層18の入力計算回路で、入
力層計算回路40の出力と入力層16と中間層18の結
合係数を用いて中間層18の各ユニット22へ供給され
る入力を計算する。44は中間層18の出力計算回路
で、42で計算された入力値を基に式28の入出力関数
を用いて中間層18の出力を計算する。46は出力層2
0の入力計算回路で、中間層出力計算回路44の出力
と、中間層18と出力層20の結合係数を用いて出力層
20の各ユニット22へ供給される入力を計算する。4
8は出力層20の出力計算回路で、4出力層入力計算回
路46で計算された入力値を基に式28の入出力関数を
用いて出力層20の出力を計算する。
FIG. 3 shows the circuit configuration of the conversion processing unit 14 described above. Reference numeral 40 denotes an output calculation circuit of the input layer 16 which calculates the output of each unit 22 of the input layer based on the input pattern. In this example, since the input / output function is a linear function as generally used, the output value is equal to the value of the input pattern. Reference numeral 42 denotes an input calculation circuit of the intermediate layer 18, which calculates an input supplied to each unit 22 of the intermediate layer 18 by using an output of the input layer calculation circuit 40 and a coupling coefficient between the input layer 16 and the intermediate layer 18. Reference numeral 44 denotes an output calculation circuit of the intermediate layer 18, which calculates the output of the intermediate layer 18 using the input / output function of Expression 28 based on the input value calculated in 42. 46 is the output layer 2
The zero input calculation circuit calculates the input supplied to each unit 22 of the output layer 20 using the output of the intermediate layer output calculation circuit 44 and the coupling coefficient of the intermediate layer 18 and the output layer 20. 4
Reference numeral 8 denotes an output calculation circuit of the output layer 20, which calculates the output of the output layer 20 using the input / output function of Expression 28 based on the input values calculated by the four output layer input calculation circuit 46.

【0049】図4は学習に用いた2次元ベクトルであ
る。カテゴリ1は記号「*」で示し、カテゴリ2は記号
「+」で示した。このカテゴリ1、2に属するデータ
表、および検定用データを次表に示す。このデータにお
いて、データ番号1〜18は学習用データ(奇数番号は
カテゴリ1に、偶数番号はカテゴリ2に属する)であ
り、データ番号19〜29は検定用データである。
FIG. 4 shows two-dimensional vectors used for learning. Category 1 is indicated by a symbol “*”, and category 2 is indicated by a symbol “+”. The data tables belonging to the categories 1 and 2 and the test data are shown in the following table. In this data, data numbers 1 to 18 are learning data (odd numbers belong to category 1 and even numbers belong to category 2), and data numbers 19 to 29 are test data.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】実施例による装置を用いて、図4の各カテ
ゴリ1、2に属する表1の学習用データ(データ番号1
〜18)を入力して学習させた後に、未学習のデータ
(データ番号19〜29)を入力して未学習のデータが
どちらのカテゴリに属するかどうかを検定するととも
に、比較例として中間層18と出力層20の入出力関数
を、従来のようにシグモイド関数としたネットワークを
用いて、同様に図4に対応する学習パターンを対応する
データ1〜18で学習させた後に、表1の未学習のデー
タ(データ番号19〜29)を入力して未学習のデータ
がどちらのカテゴリに属するかどうかを検定した結果を
表2に示す。
Using the apparatus according to the embodiment, the learning data (data number 1) of Table 1 belonging to each of the categories 1 and 2 in FIG.
After learning by inputting the non-learned data (data Nos. 19 to 29), it is determined whether the unlearned data belongs to which category. Similarly, a learning pattern corresponding to FIG. 4 is trained with corresponding data 1 to 18 using a network in which the input / output function of the output layer 20 is a sigmoid function as in the related art. Table 2 shows the results of inputting the data (data numbers 19 to 29) and testing which category the unlearned data belongs to.

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】これらの結果を比較すると学習パターン
(番号1〜18)に対する識別結果には大差はないが、
学習したカテゴリに属さないパターン(番号19〜2
9)に対する識別結果に差がみられる。すなわち、従来
法ではこれらのパターンに対する出力値が大きくなって
おり、例えば0.5以上の出力が得られた場合には設定
したカテゴリに属すると判定されたものとするとデータ
番号20、22、24、26、28のパターンはカテゴ
リ1に属していると識別しており、データ番号23、2
5、27、29のパターンはカテゴリ2に属していると
識別している。従って、学習したカテゴリに属さないデ
ータの正当率は9%である。これに対して本発明に係る
パターンマッチング装置を用いた場合は、データ番号2
8で誤判定を行っているが他のパターンに対しては、出
力値が0.5未満で学習したカテゴリに属さないと判定
している。従って、学習したカテゴリに属さないデータ
の正当率は90%で従来法と比較して高い正当率が得ら
れている。
When these results are compared, there is no great difference in the identification results for the learning patterns (numbers 1 to 18).
Patterns that do not belong to the learned category (numbers 19 to 2)
There is a difference in the identification result for 9). That is, in the conventional method, output values for these patterns are large. For example, if an output of 0.5 or more is obtained, it is determined that the pattern belongs to the set category, and data numbers 20, 22, 24 , 26, and 28 are identified as belonging to category 1, and data numbers 23, 2
Patterns 5, 27 and 29 are identified as belonging to category 2. Therefore, the validity rate of data that does not belong to the learned category is 9%. On the other hand, when the pattern matching device according to the present invention is used, the data number 2
8, an erroneous determination is made, but for other patterns, it is determined that the output value is less than 0.5 and does not belong to the learned category. Accordingly, the validity rate of data that does not belong to the learned category is 90%, which is higher than that of the conventional method.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るパタ
ーンマッチング装置によれば、個々のユニットにおける
重み係数を乗じた入力信号加算値がしきい値の近傍のみ
ならずしきい値から大きく離れている場合であっても適
正な出力信号を出力し、もってパターンマッチングの判
定精度を向上させることができるという優れた効果が得
られ、従来のように学習したパターンに近いパターンに
対してしか応答せず、学習していないカテゴリに属する
パターンを学習したパターンのどれかに割り振るという
ような誤判定を行うという従来の欠点を著しく減少する
ことができる。
As described above, according to the pattern matching apparatus of the present invention, the sum of the input signals multiplied by the weight coefficient in each unit is not only close to the threshold but also greatly deviates from the threshold. Even if it is, an excellent output signal can be output and the effect of improving the accuracy of pattern matching can be improved. Without this, it is possible to remarkably reduce the conventional drawback of making an erroneous determination such as assigning a pattern belonging to an unlearned category to one of the learned patterns.

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

【図1】本発明に係るパターンマッチング装置の実施例
の構成ブロック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of an embodiment of a pattern matching apparatus according to the present invention.

【図2】本発明の入出力関数の例である。FIG. 2 is an example of an input / output function of the present invention.

【図3】本発明の実施例の変換処理部の回路構成例であ
る。
FIG. 3 is a circuit configuration example of a conversion processing unit according to the embodiment of the present invention.

【図4】学習に用いた2次元パターンをx−y座標にプ
ロットしたものである。
FIG. 4 is a diagram in which a two-dimensional pattern used for learning is plotted on xy coordinates.

【図5】ニューラルネットワーク素子(ユニット)の模
式図、並びにこのユニットに用いられる入出力関数の一
種であるシグモイド関数を示す。
FIG. 5 shows a schematic diagram of a neural network element (unit) and a sigmoid function which is a kind of input / output function used in this unit.

【図6】ネットワークの構成例で、(1)は階層型ネッ
トワーク、(2)は相互結合型ネットワークの模式図で
ある。
FIG. 6 is a schematic diagram of a configuration example of a network, in which (1) is a schematic diagram of a hierarchical network and (2) is a schematic diagram of an interconnected network.

【図7】3層階層型ネットワークの模式像である。FIG. 7 is a schematic image of a three-layer hierarchical network.

【符号の説明】 10 受像装置 12 パターン入力部 14 変換処理部 16 入力層 18 中間層 20 出力層 22 ユニット 24 結合素子 26 パターン出力部 28 メモリ 30 表示装置 32 誤差検出部 34 教師装置 40 入力層出力計算回路 42 中間層入力計算回路 44 中間層出力計算回路 46 出力層入力計算回路 48 出力層出力計算回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Image receiving device 12 Pattern input unit 14 Conversion processing unit 16 Input layer 18 Middle layer 20 Output layer 22 Unit 24 Coupling element 26 Pattern output unit 28 Memory 30 Display device 32 Error detection unit 34 Teacher device 40 Input layer output Calculation circuit 42 Middle layer input calculation circuit 44 Middle layer output calculation circuit 46 Output layer input calculation circuit 48 Output layer output calculation circuit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−197701(JP,A) 特開 平4−311254(JP,A) 特開 平7−210533(JP,A) 特開 平7−44641(JP,A) 中内茂樹・他、「3層ニューラルネッ トによる色学習とその内部表現解析」電 子情報通信学会論文誌、Vol.J73− D−▲II▼,No.8,社団法人電子 情報通信学会・発行、発行日:1990年8 月25日、pp.1242〜1248(特許庁CS DB文献番号:CSNT199800681017) 中島和樹・他、「心理的ポテンシャル 場とニューラルネットによる図形認 識」、電子情報通信学会技術研究報告、 Vol.90、No.491(PRU90−145 〜156),社団法人電子情報通信学会・ 発行、発行日:1991年3月20日、pp. 79〜86(特許庁CSDB文献番号:CS NT199900657010) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06N 1/00 - 7/00 G06G 7/60 JICSTファイル(JOIS) CSDB(日本国特許庁)Continuation of the front page (56) References JP-A-5-197701 (JP, A) JP-A-4-311254 (JP, A) JP-A-7-210533 (JP, A) JP-A-7-44641 (JP) , A) Shigeki Nakauchi et al., "Color Learning Using Three-Layer Neural Networks and Its Internal Expression Analysis", Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol. J73-D-II, No. 8. The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, published by, issue date: August 25, 1990, pp. 1242-1248 (Patent Office CS DB Document No .: CNT199800681017) Kazuki Nakajima et al., "Graphical Recognition by Psychological Potential Field and Neural Network", IEICE Technical Report, Vol. 90, no. 491 (PRU90-145 to 156), The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Issued on: March 20, 1991, pp. 79 to 86 (Patent Office CSDB Document Number: CS NT199900657010) (58) Int.Cl. 7 , DB name) G06N 1/00-7/00 G06G 7/60 JICST file (JOIS) CSDB (Japan Patent Office)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 識別すべきパターンが入力されるユニッ
ト群と、前記入力パターンに対応するパターンを出力す
るユニット群と、前記入力ユニット群と出力ユニット群
とを複数の結合素子によって連結する中間ユニット群と
を備え、前記各ユニットは結合素子毎に割り当てられた
重み係数を前段のユニットからの出力に乗じた後に加算
して入力し、これらの入力値と設定されたしきい値との
差を独立変数とする入出力関数を有する演算部により演
算し、出力用の結合素子を介して他のユニットへの入力
をなし、前記出力ユニット群からの出力を教師信号によ
り関連するユニットの前記重み係数を補正することを繰
り返した後、パターンマッチングを行うようにしたパタ
ーンマッチング装置において、 前記ユニットにおける演算部の入出力関数が、c1、c2
を係数とし、しきい値をθとするときに、 【数1】 又は 【数2】 のxに関する微分関数である 【数3】 であることを特徴とするパターンマッチング装置。
1. A unit group for inputting a pattern to be identified, a unit group for outputting a pattern corresponding to the input pattern, and an intermediate unit for connecting the input unit group and the output unit group by a plurality of coupling elements. Group, each unit is multiplied by an output from a unit at the preceding stage after multiplying a weighting factor assigned to each coupling element and then input, and a difference between these input values and a set threshold is calculated. The weighting factor of a unit operated by an operation unit having an input / output function as an independent variable, inputting to another unit via a coupling element for output, and outputting from the output unit group by a teacher signal In a pattern matching apparatus configured to perform pattern matching after repeating the correction of, the input / output function of the arithmetic unit in the unit , C 1, c 2
Is a coefficient and the threshold is θ, Or Is a differential function of x with respect to x A pattern matching device, characterized in that:
【請求項2】 識別すべきパターンが入力されるユニッ
ト群と、前記入力パターンに対応するパターンを出力す
るユニット群と、前記入力ユニット群と出力ユニット群
とを複数の結合素子によって連結する中間ユニット群と
を備え、前記各ユニットは結合素子毎に割り当てられた
重み係数を前段のユニットからの出力に乗じた後に加算
して入力し、これらの入力値と設定されたしきい値との
差を独立変数とする入出力関数を有する演算部により演
算し、出力用の結合素子を介して他のユニットへの入力
をなし、前記出力ユニット群からの出力を教師信号によ
り関連するユニットの前記重み係数を補正することを繰
り返した後、パターンマッチングを行うようにしたパタ
ーンマッチング装置において、 前記ユニットにおける演算部の入出力関数が、c1、c2
を係数とし、しきい値をθとするときに、 【数4】 又は 【数5】 のxに関する微分関数である 【数6】 であることを特徴とするパターンマッチング装置。
2. A unit group for inputting a pattern to be identified, a unit group for outputting a pattern corresponding to the input pattern, and an intermediate unit for connecting the input unit group and the output unit group by a plurality of coupling elements. And each of the units has a weighting factor assigned to each coupling element multiplied by the output from the unit at the preceding stage and then added and input, and a difference between these input values and a set threshold value is calculated. The weighting factor of a unit operated by an operation unit having an input / output function as an independent variable, inputting to another unit via a coupling element for output, and outputting from the output unit group by a teacher signal In a pattern matching apparatus configured to perform pattern matching after repeating the correction of, the input / output function of the arithmetic unit in the unit , C 1, c 2
Is a coefficient and the threshold is θ, Or Is a differential function of x with respect to x A pattern matching device, characterized in that:
【請求項3】 識別すべきパターンが入力されるユニッ
ト群と、前記入力パターンに対応するパターンを出力す
るユニット群と、前記入力ユニット群と出力ユニット群
とを複数の結合素子によって連結する中間ユニット群と
を備え、前記各ユニットは結合素子毎に割り当てられた
重み係数を前段のユニットからの出力に乗じた後に加算
して入力し、これらの入力値と設定されたしきい値との
差を独立変数とする入出力関数を有する演算部により演
算し、出力用の結合素子を介して他のユニットへの入力
をなし、前記出力ユニット群からの出力を教師信号によ
り関連するユニットの前記重み係数を補正することを繰
り返した後、パターンマッチングを行うようにしたパタ
ーンマッチング装置において、 前記ユニットにおける演算部の入出力関数が、cを係数
とし、しきい値をθとするときに、 【数7】 又は 【数8】 であることを特徴とするパターンマッチング装置。
3. A unit group for inputting a pattern to be identified, a unit group for outputting a pattern corresponding to the input pattern, and an intermediate unit for connecting the input unit group and the output unit group by a plurality of coupling elements. Group, each unit is multiplied by an output from a unit at the preceding stage after multiplying a weighting factor assigned to each coupling element and then input, and a difference between these input values and a set threshold is calculated. The weighting factor of a unit operated by an operation unit having an input / output function as an independent variable, inputting to another unit via a coupling element for output, and outputting from the output unit group by a teacher signal In a pattern matching apparatus configured to perform pattern matching after repeating the correction of, the input / output function of the arithmetic unit in the unit , And coefficient c, when the threshold theta, [Expression 7] Or A pattern matching device, characterized in that:
【請求項4】 識別すべきパターンが入力されるユニッ
ト群と、前記入力パターンに対応するパターンを出力す
るユニット群と、前記入力ユニット群と出力ユニット群
とを複数の結合素子によって連結する中間ユニット群と
を備え、前記各ユニットは結合素子毎に割り当てられた
重み係数を前段のユニットからの出力に乗じた後に加算
して入力し、これらの入力値と設定されたしきい値との
差を独立変数とする入出力関数を有する演算部により演
算し、出力用の結合素子を介して他のユニットへの入力
をなし、前記出力ユニット群からの出力を教師信号によ
り関連するユニットの前記重み係数を補正することを繰
り返した後、パターンマッチングを行うようにしたパタ
ーンマッチング装置において、 前記ユニットにおける演算部の入出力関数が、cを係数
とし、しきい値をθとするときに、 【数9】 又は 【数10】 であることを特徴とするパターンマッチング装置。
4. A unit group for inputting a pattern to be identified, a unit group for outputting a pattern corresponding to the input pattern, and an intermediate unit for connecting the input unit group and the output unit group by a plurality of coupling elements. Group, each unit is multiplied by an output from a unit at the preceding stage after multiplying a weighting factor assigned to each coupling element and then input, and a difference between these input values and a set threshold is calculated. The weighting factor of a unit operated by an operation unit having an input / output function as an independent variable, inputting to another unit via a coupling element for output, and outputting from the output unit group by a teacher signal In a pattern matching apparatus configured to perform pattern matching after repeating the correction of, the input / output function of the arithmetic unit in the unit , And coefficient c, when the threshold theta, [Expression 9] Or A pattern matching device, characterized in that:
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中内茂樹・他、「3層ニューラルネットによる色学習とその内部表現解析」電子情報通信学会論文誌、Vol.J73−D−▲II▼,No.8,社団法人電子情報通信学会・発行、発行日:1990年8月25日、pp.1242〜1248(特許庁CSDB文献番号:CSNT199800681017)
中島和樹・他、「心理的ポテンシャル場とニューラルネットによる図形認識」、電子情報通信学会技術研究報告、Vol.90、No.491(PRU90−145〜156),社団法人電子情報通信学会・発行、発行日:1991年3月20日、pp.79〜86(特許庁CSDB文献番号:CSNT199900657010)

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