JP3267706B2 - 光合同変換相関器 - Google Patents
光合同変換相関器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パターン認識などにお
ける空間フーリエ変換を用いた光情報処理技術に関す
る。
ける空間フーリエ変換を用いた光情報処理技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】パターン認識は、個人の識別をするのに
用いることができるため、例えば、指紋パターンを個人
情報として用い、これにより個人の識別をする装置が考
えられている（特開平３−２０４６２５など）。
用いることができるため、例えば、指紋パターンを個人
情報として用い、これにより個人の識別をする装置が考
えられている（特開平３−２０４６２５など）。
【０００３】パターンの相関を光演算で高速で行う方法
は種々提案されており、そのうちの一つに、合同変換相
関法（Joint Transform Correlation:ＪＴＣ）と呼ばれ
るものがある（「光情報処理におけるフーリエ変換」、
光学 21,6,392-399 ）。この方法は、Vander-Lugt の光
相関器を用いる方法（「光学的相関系位相フィルタによ
るパターン認識」、応用物理 58,6(1989) ）と比較して
パターンが書き込まれたホログラム乾板の正確な位置合
わせを必要としない、という利点がある。
は種々提案されており、そのうちの一つに、合同変換相
関法（Joint Transform Correlation:ＪＴＣ）と呼ばれ
るものがある（「光情報処理におけるフーリエ変換」、
光学 21,6,392-399 ）。この方法は、Vander-Lugt の光
相関器を用いる方法（「光学的相関系位相フィルタによ
るパターン認識」、応用物理 58,6(1989) ）と比較して
パターンが書き込まれたホログラム乾板の正確な位置合
わせを必要としない、という利点がある。
【０００４】図８は、合同変換相関法による一例を示し
たもので、高解像度の空間光変調器（ＳＬＭ）を用いて
構成したものである。入力パターンと参照パターンとを
同時にＳＬＭに書き込み、これらのパターンをもう一度
ＳＬＭで読みだし、光フーリエ変換を行ってこれらのパ
ターンの相関信号を得ている。
たもので、高解像度の空間光変調器（ＳＬＭ）を用いて
構成したものである。入力パターンと参照パターンとを
同時にＳＬＭに書き込み、これらのパターンをもう一度
ＳＬＭで読みだし、光フーリエ変換を行ってこれらのパ
ターンの相関信号を得ている。
【０００５】図９は、図８の装置で指紋パターンの認識
装置を構成したものであり、入力パターン（入力像）と
参照パターン（参照像）とをＣＲＴに同時に描画させて
一致を検出しようとするものである。入力像と参照像を
空間光変調器に書き込み（図２（ａ）、入力像（左），
参照像（右））、フーリエ変換してフーリエパターンが
えられる（図２（ｂ））。そして、入力像と参照像とが
一致していることから、２つの輝度の高い点が入力像，
参照像の位置に対応して左右に現れる（図２（ｃ））。
これにより、入力パターンと参照パターンの一致が検出
される。図２（ｂ）中央には、原パターンの強度に応じ
た０次光が現れ、これと対称に図２（ｃ）の輝度の高い
点が現れる。輝度の高い点と０次光の位置までの距離
は、空間光変調器に書き込まれた入力像，参照像の距離
に比例する。
装置を構成したものであり、入力パターン（入力像）と
参照パターン（参照像）とをＣＲＴに同時に描画させて
一致を検出しようとするものである。入力像と参照像を
空間光変調器に書き込み（図２（ａ）、入力像（左），
参照像（右））、フーリエ変換してフーリエパターンが
えられる（図２（ｂ））。そして、入力像と参照像とが
一致していることから、２つの輝度の高い点が入力像，
参照像の位置に対応して左右に現れる（図２（ｃ））。
これにより、入力パターンと参照パターンの一致が検出
される。図２（ｂ）中央には、原パターンの強度に応じ
た０次光が現れ、これと対称に図２（ｃ）の輝度の高い
点が現れる。輝度の高い点と０次光の位置までの距離
は、空間光変調器に書き込まれた入力像，参照像の距離
に比例する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述の図９の装置で
は、図２（ｂ）中央の０次光付近の低い空間周波数領域
の信号は、高い空間周波数領域の信号（図２（ｂ）中央
よりも遠い部分）と比較して強度が大きく、ノイズとし
て寄与する。一致の検出が低下し（図２（ｃ）において
輝度の高い点が不明瞭になる）、パターン認識の認識率
の低下を招くことになるため、従来この中央の部分に固
定のマスクをして影響を抑えるようにしていた。
は、図２（ｂ）中央の０次光付近の低い空間周波数領域
の信号は、高い空間周波数領域の信号（図２（ｂ）中央
よりも遠い部分）と比較して強度が大きく、ノイズとし
て寄与する。一致の検出が低下し（図２（ｃ）において
輝度の高い点が不明瞭になる）、パターン認識の認識率
の低下を招くことになるため、従来この中央の部分に固
定のマスクをして影響を抑えるようにしていた。
【０００７】しかし、パターンの認識装置に応用する場
合、認識すべきパターンは多種多様のものになるため、
パターンをかえるごとにマスクを適切なものにかえる必
要がある。特に、指紋パターンの認識装置では、個人の
識別に利用するものであるため、各人ごとに適正なマス
クが必要になり、用意しなければならないマスクは多数
に上ることになる。
合、認識すべきパターンは多種多様のものになるため、
パターンをかえるごとにマスクを適切なものにかえる必
要がある。特に、指紋パターンの認識装置では、個人の
識別に利用するものであるため、各人ごとに適正なマス
クが必要になり、用意しなければならないマスクは多数
に上ることになる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の光合同変換相関器は、複数のパターンから
フーリエ変換を行ってフーリエ変換像を形成する第１の
手段と、パターンのうち空間周波数の分布を検知する第
２の手段と、第２の手段で検知された空間周波数の分布
に基づいて、空間周波数の低い成分が現れる領域に応じ
たパターン像を生成し、パターン像をフーリエ変換像に
投影することによってフーリエ変換像をマスクする第３
の手段と、第３の手段でマスクされたフーリエ変換像に
フーリエ変換を行ってパターンの相関値を求める第４の
手段とを備える。
に、本発明の光合同変換相関器は、複数のパターンから
フーリエ変換を行ってフーリエ変換像を形成する第１の
手段と、パターンのうち空間周波数の分布を検知する第
２の手段と、第２の手段で検知された空間周波数の分布
に基づいて、空間周波数の低い成分が現れる領域に応じ
たパターン像を生成し、パターン像をフーリエ変換像に
投影することによってフーリエ変換像をマスクする第３
の手段と、第３の手段でマスクされたフーリエ変換像に
フーリエ変換を行ってパターンの相関値を求める第４の
手段とを備える。
【０００９】ここで、第１の手段は、パターンが書き込
まれる第１の空間光変調器と、この第１の空間光変調器
からパターンを読みだして光フーリエ変換を行ってフー
リエ変換像を形成する第１の光学系とを含んで構成で
き、また、第４の手段は、フーリエ変換像が書き込まれ
る第２の空間光変調器と、この第２の空間光変調器から
パターンを読みだして光フーリエ変換を行って相関値を
求める第２の光学系とを含んで構成し得る。
まれる第１の空間光変調器と、この第１の空間光変調器
からパターンを読みだして光フーリエ変換を行ってフー
リエ変換像を形成する第１の光学系とを含んで構成で
き、また、第４の手段は、フーリエ変換像が書き込まれ
る第２の空間光変調器と、この第２の空間光変調器から
パターンを読みだして光フーリエ変換を行って相関値を
求める第２の光学系とを含んで構成し得る。
【００１０】第２の手段は、パターンのいずれか１つの
フーリエ変換を行うための光学系と、この光学系によっ
てえられた像の輝度分布を検出する光検出器（リング検
出器、Ｗｅｄｇｅ検出器、Ｗｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ検出
器、固体撮像素子、撮像管など）とを含んで構成される
ことを特徴としても良い。
フーリエ変換を行うための光学系と、この光学系によっ
てえられた像の輝度分布を検出する光検出器（リング検
出器、Ｗｅｄｇｅ検出器、Ｗｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ検出
器、固体撮像素子、撮像管など）とを含んで構成される
ことを特徴としても良い。
【００１１】第３の手段は、フーリエ変換像のうち、パ
ターンのフーリエ変換像の中心部からその輝度が極小値
になるまでの領域をマスクすることを特徴としても良
い。ここで、フーリエ変換像の中心部から径を変化させ
て円状にマスクするようにしても良いし、また、空間周
波数の低い成分が現れる領域に応じて大きさが変化する
マスクパターンを形成し、このマスクパターンでフーリ
エ変換像をマスクするようにしても良い。
ターンのフーリエ変換像の中心部からその輝度が極小値
になるまでの領域をマスクすることを特徴としても良
い。ここで、フーリエ変換像の中心部から径を変化させ
て円状にマスクするようにしても良いし、また、空間周
波数の低い成分が現れる領域に応じて大きさが変化する
マスクパターンを形成し、このマスクパターンでフーリ
エ変換像をマスクするようにしても良い。
【００１２】第２の手段の光検出器はリング検出器であ
り、第３の手段は、このリング検出器で検出された輝度
が極小値になる部分まで円状にフーリエ変換像をマスク
することを特徴としても良い。
り、第３の手段は、このリング検出器で検出された輝度
が極小値になる部分まで円状にフーリエ変換像をマスク
することを特徴としても良い。
【００１３】
【作用】本発明の光合同変換相関器では、フーリエ変換
にて複数のパターンからフーリエ変換像がされ、フーリ
エ変換像にフーリエ変換を行って相関値が求められる。
ここで、空間周波数の低い成分は、相関値を求める際の
ノイズとして寄与するのであるが、空間周波数の低い成
分を検知し（検出器による検出、外部からのデータ入力
など）、これに応じてフーリエ変換像がマスクされるの
で、フーリエ変換像はノイズ成分が少ないものになる。
そのため、良好に相関値を求めることができる。
にて複数のパターンからフーリエ変換像がされ、フーリ
エ変換像にフーリエ変換を行って相関値が求められる。
ここで、空間周波数の低い成分は、相関値を求める際の
ノイズとして寄与するのであるが、空間周波数の低い成
分を検知し（検出器による検出、外部からのデータ入力
など）、これに応じてフーリエ変換像がマスクされるの
で、フーリエ変換像はノイズ成分が少ないものになる。
そのため、良好に相関値を求めることができる。
【００１４】空間周波数の低い成分は、フーリエ変換像
の中心部付近に主に分布し、０次光で最大値となってい
ることが多い。即ち、中心部からその輝度が極小値にな
るまでの領域には、ノイズ成分が多く、有効な成分は少
なくなっている。輝度分布の検出が可能な光検出器を用
いれば、この領域が相関値の測定のつど検出されて空間
周波数の低い成分を検知し得る。
の中心部付近に主に分布し、０次光で最大値となってい
ることが多い。即ち、中心部からその輝度が極小値にな
るまでの領域には、ノイズ成分が多く、有効な成分は少
なくなっている。輝度分布の検出が可能な光検出器を用
いれば、この領域が相関値の測定のつど検出されて空間
周波数の低い成分を検知し得る。
【００１５】そして、パターンの中心部からその輝度が
極小値になるまでの領域をマスクすることで、ノイズ成
分の多くを除去し得るとともに有効な成分の除去を小さ
くすることができる。これによって良好に相関値を求め
ることができる。ここで、円状にマスクする場合、構成
が簡単なものになり、また、マスクパターンを形成する
場合、このマスクパターンで第２の空間光変調器を飽和
させるなどにより、フーリエ変換像はマスクされること
になる。
極小値になるまでの領域をマスクすることで、ノイズ成
分の多くを除去し得るとともに有効な成分の除去を小さ
くすることができる。これによって良好に相関値を求め
ることができる。ここで、円状にマスクする場合、構成
が簡単なものになり、また、マスクパターンを形成する
場合、このマスクパターンで第２の空間光変調器を飽和
させるなどにより、フーリエ変換像はマスクされること
になる。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例の構成を示したものである。
この装置は、入力像，参照像からフーリエ変換を行い、
これらの相関値を求める場合の一例であり、また、空間
光変調器を飽和させてフーリエ変換像をマスクする、と
いう構成を採ったものである。
図１は、本発明の一実施例の構成を示したものである。
この装置は、入力像，参照像からフーリエ変換を行い、
これらの相関値を求める場合の一例であり、また、空間
光変調器を飽和させてフーリエ変換像をマスクする、と
いう構成を採ったものである。
【００１７】レンズ121,122 は入力像，参照像をＳＬＭ
110 上に結像させるものであり、レンズ123 はＳＬＭ11
0 から読み出された入力像，参照像をフーリエ変換する
ためのもので、フーリエパターンをＳＬＭ112 上に形成
する。レンズ124 はＳＬＭ112 上に形成されたフーリエ
パターン（フーリエ変換像）を再度フーリエ変換するた
めのもので、相関値に応じたパターン（前述の図９
（ｃ）に対応する像）を検出器（フォトダイオード，Ｐ
Ｄ）140 上に形成する。検出器140 は、これを検出し相
関信号として出力する。
110 上に結像させるものであり、レンズ123 はＳＬＭ11
0 から読み出された入力像，参照像をフーリエ変換する
ためのもので、フーリエパターンをＳＬＭ112 上に形成
する。レンズ124 はＳＬＭ112 上に形成されたフーリエ
パターン（フーリエ変換像）を再度フーリエ変換するた
めのもので、相関値に応じたパターン（前述の図９
（ｃ）に対応する像）を検出器（フォトダイオード，Ｐ
Ｄ）140 上に形成する。検出器140 は、これを検出し相
関信号として出力する。
【００１８】ＳＬＭ110 は、レンズ121,122 の結像面に
おかれ、書き込み光によって書き込まれた像を読み出し
光で読みだし、像のインコヒーレント＝コヒーレント変
換を行うためのものである（オプトロニクス(1985)No.
4）。書き込まれた入力像，参照像をレーザー光でコヒ
ーレント像に変換して再生するようになっている。これ
には、いわゆるＦＬＣ−ＳＬＭを用いることができる。
ＳＬＭ112 も同様のものである。ハーフミラー130,132,
133 ，ミラー134 は、ＳＬＭ110,112 への読みだし光の
光学系を形成している。検出器140 は、レンズ124 の焦
点面上におかれ、一致した場合に輝度が高くなる位置に
おかれる。
おかれ、書き込み光によって書き込まれた像を読み出し
光で読みだし、像のインコヒーレント＝コヒーレント変
換を行うためのものである（オプトロニクス(1985)No.
4）。書き込まれた入力像，参照像をレーザー光でコヒ
ーレント像に変換して再生するようになっている。これ
には、いわゆるＦＬＣ−ＳＬＭを用いることができる。
ＳＬＭ112 も同様のものである。ハーフミラー130,132,
133 ，ミラー134 は、ＳＬＭ110,112 への読みだし光の
光学系を形成している。検出器140 は、レンズ124 の焦
点面上におかれ、一致した場合に輝度が高くなる位置に
おかれる。
【００１９】入力像（入力パターン），参照像（参照パ
ターン）は、レンズ121,122 によりＳＬＭ110 上に結像
する。この像（図２（ａ）、入力像（左），参照像
（右））がレーザ光によりＳＬＭ110 からコヒーレント
像に変換されて読み出され、フーリエ変換されてフーリ
エパターン（図２（ｂ））がＳＬＭ112 に書き込まれ
る。
ターン）は、レンズ121,122 によりＳＬＭ110 上に結像
する。この像（図２（ａ）、入力像（左），参照像
（右））がレーザ光によりＳＬＭ110 からコヒーレント
像に変換されて読み出され、フーリエ変換されてフーリ
エパターン（図２（ｂ））がＳＬＭ112 に書き込まれ
る。
【００２０】パターンのうち空間周波数の低い成分を検
知するために、レンズ510 ，540 ，ＳＬＭ520 ，ハーフ
ミラー512, 530，フーリエ変換レンズ540 ，検出器550
で光学系501 を構成している。また、空間周波数の低い
成分が現れる領域に応じてＳＬＭ112 上のフーリエパタ
ーンをマスクするために、レンズ620 ，電気アドレス型
のＳＬＭ610 で光学系601 を構成している。ここで、ハ
ーフミラー130 は、ＳＬＭ610 の光学系も兼ねている。
検出器550 には、ここでは、異なった同心円的に複数の
光検出部を配置した検出器（以下、リング検出器）を用
いている。リング検出器550 の中心を光学系501 の光軸
上に配置し、半径方向の光の強度分布を測定し得るよう
にしている。光学系601 の読み出し光はＳＬＭ112 が飽
和する程度に十分強く設定されている。
知するために、レンズ510 ，540 ，ＳＬＭ520 ，ハーフ
ミラー512, 530，フーリエ変換レンズ540 ，検出器550
で光学系501 を構成している。また、空間周波数の低い
成分が現れる領域に応じてＳＬＭ112 上のフーリエパタ
ーンをマスクするために、レンズ620 ，電気アドレス型
のＳＬＭ610 で光学系601 を構成している。ここで、ハ
ーフミラー130 は、ＳＬＭ610 の光学系も兼ねている。
検出器550 には、ここでは、異なった同心円的に複数の
光検出部を配置した検出器（以下、リング検出器）を用
いている。リング検出器550 の中心を光学系501 の光軸
上に配置し、半径方向の光の強度分布を測定し得るよう
にしている。光学系601 の読み出し光はＳＬＭ112 が飽
和する程度に十分強く設定されている。
【００２１】入力像のうちの一部の光は、ハーフミラー
512 を反射しレンズ510 によりＳＬＭ520 上に結像す
る。この像はレーザ光によりＳＬＭ112 から読み出さ
れ、レンズ540 でフーリエ変換されてリング検出器550
上に入力像のフーリエパターンを形成する。図３は、入
力像のフーリエパターンをリング検出器550 の検出部に
重ねて示したもので、中心部分が入力像の低い空間周波
数の成分、周辺にいくほど高い空間周波数の成分になっ
ている。リング検出器550 の検出部の各出力は空間周波
数の強度となっており、リング検出器550 の検出出力か
ら空間周波数分布がえられる。図４，５は、入力像
（ａ）に対してフーリエパターン（ｂ），空間周波数分
布（ｃ）を例示したものである。図４，５（ｃ）の空間
周波数分布の縦軸は検出器550 の各検出部の単位面積あ
たりの出力をしめし、横軸は順にリング検出器550 の中
心からの位置と対応した検出部をしめしている。左端が
０次光でありその検出出力を示している。このように、
入力像がかわれば、ことなった空間周波数分布が現れ
る。
512 を反射しレンズ510 によりＳＬＭ520 上に結像す
る。この像はレーザ光によりＳＬＭ112 から読み出さ
れ、レンズ540 でフーリエ変換されてリング検出器550
上に入力像のフーリエパターンを形成する。図３は、入
力像のフーリエパターンをリング検出器550 の検出部に
重ねて示したもので、中心部分が入力像の低い空間周波
数の成分、周辺にいくほど高い空間周波数の成分になっ
ている。リング検出器550 の検出部の各出力は空間周波
数の強度となっており、リング検出器550 の検出出力か
ら空間周波数分布がえられる。図４，５は、入力像
（ａ）に対してフーリエパターン（ｂ），空間周波数分
布（ｃ）を例示したものである。図４，５（ｃ）の空間
周波数分布の縦軸は検出器550 の各検出部の単位面積あ
たりの出力をしめし、横軸は順にリング検出器550 の中
心からの位置と対応した検出部をしめしている。左端が
０次光でありその検出出力を示している。このように、
入力像がかわれば、ことなった空間周波数分布が現れ
る。
【００２２】コントローラ560 は、リング検出器550 の
検出出力からＳＬＭ112 へのマスクパターンをＳＬＭ61
0 上に形成させるもので、ＳＬＭ610 に最適なマスクパ
ターンを形成するための信号を出力する。ＳＬＭ610 と
しては、読み出し光の透過・遮光の制御をしうるタイプ
ならば、例えば、液晶ＴＶなどを用いて構成することが
できる。また、ＣＲＴや、液晶で検出器550 と同様に同
心円状に読み出し光を遮光・透過するものを用いても良
い。
検出出力からＳＬＭ112 へのマスクパターンをＳＬＭ61
0 上に形成させるもので、ＳＬＭ610 に最適なマスクパ
ターンを形成するための信号を出力する。ＳＬＭ610 と
しては、読み出し光の透過・遮光の制御をしうるタイプ
ならば、例えば、液晶ＴＶなどを用いて構成することが
できる。また、ＣＲＴや、液晶で検出器550 と同様に同
心円状に読み出し光を遮光・透過するものを用いても良
い。
【００２３】ここでは、コントローラ560 は、信号をＳ
ＬＭ610 に出力し、透過する部分でマスクパターンを形
成するようにしている。そしてマスクパターンの半径
は、リング検出器550 の検出出力のうち中心部に近い極
小値からきめている。例えば、増幅器，コンパレータ
で、リング検出器550 の検出出力を増幅・比較すること
で、その比較結果からマスクパターンの半径を得るよう
に構成できる。
ＬＭ610 に出力し、透過する部分でマスクパターンを形
成するようにしている。そしてマスクパターンの半径
は、リング検出器550 の検出出力のうち中心部に近い極
小値からきめている。例えば、増幅器，コンパレータ
で、リング検出器550 の検出出力を増幅・比較すること
で、その比較結果からマスクパターンの半径を得るよう
に構成できる。
【００２４】マスクパターンは、レンズ620 ，ミラー13
0 ，レンズ123 によりＳＬＭ112 へ投影される。ＳＬＭ
112 のマスクパターンが投影された部分は読みだし光に
より飽和し、この飽和によりＳＬＭ112 に書き込まれた
フーリエパターンは等価的にマスクされる。図４の場合
では、図４（ｃ）の空間周波数分布の極小値から半径ｄ
ａの部分がマスクされ、図５の場合では、図５（ｃ）の
空間周波数分布の極小値から半径ｄｂの部分がマスクさ
れる。このように、入力像がかわれば、ことなった半径
でマスクされる。そして、フーリエパターンがＳＬＭ11
2 から読み出され、フーリエ変換され島に応じた信号を
生じる（図２（ｃ））。そして相関値に応じたパターン
から相関信号が検出器より出力される。
0 ，レンズ123 によりＳＬＭ112 へ投影される。ＳＬＭ
112 のマスクパターンが投影された部分は読みだし光に
より飽和し、この飽和によりＳＬＭ112 に書き込まれた
フーリエパターンは等価的にマスクされる。図４の場合
では、図４（ｃ）の空間周波数分布の極小値から半径ｄ
ａの部分がマスクされ、図５の場合では、図５（ｃ）の
空間周波数分布の極小値から半径ｄｂの部分がマスクさ
れる。このように、入力像がかわれば、ことなった半径
でマスクされる。そして、フーリエパターンがＳＬＭ11
2 から読み出され、フーリエ変換され島に応じた信号を
生じる（図２（ｃ））。そして相関値に応じたパターン
から相関信号が検出器より出力される。
【００２５】図６は、マスクパターンを変化させたと
き、相関値への影響についての簡単な実験結果を示した
ものである。ここで、マスクパターンの大きさは半径４
mm（MASK3 ），３mm（MASK2 ），２mm（MASK1 ）、ない
場合（non ）と変化させた。入力パターンとしては６つ
の指紋パターン（FP1 〜6 ）を用い、そのうち一つ（FP
1 ）を参照パターンとした。図の縦軸は、相関値のＳ／
Ｎとして「自己相関値／相互相関値」を示している。評
価としては、指紋パターンと参照パターンとが一致（と
もにFP1 ）している場合の相関値（自己相関値）に対し
て一致していない場合の相関値（相互相関値）が小さく
出力される場合が、最良の認識条件であり、最も適した
マスクの大きさである。これから指紋パターン（FP1 ）
については半径３mm（MASK2 ）のマスクを用いることに
よってＳ／Ｎが最も良くなり、安定した認識が行えるこ
とになる。指紋パターンは個々に違っているため、参照
パターンがことなれば、マスクの大きさを違ったものに
する必要がある。
き、相関値への影響についての簡単な実験結果を示した
ものである。ここで、マスクパターンの大きさは半径４
mm（MASK3 ），３mm（MASK2 ），２mm（MASK1 ）、ない
場合（non ）と変化させた。入力パターンとしては６つ
の指紋パターン（FP1 〜6 ）を用い、そのうち一つ（FP
1 ）を参照パターンとした。図の縦軸は、相関値のＳ／
Ｎとして「自己相関値／相互相関値」を示している。評
価としては、指紋パターンと参照パターンとが一致（と
もにFP1 ）している場合の相関値（自己相関値）に対し
て一致していない場合の相関値（相互相関値）が小さく
出力される場合が、最良の認識条件であり、最も適した
マスクの大きさである。これから指紋パターン（FP1 ）
については半径３mm（MASK2 ）のマスクを用いることに
よってＳ／Ｎが最も良くなり、安定した認識が行えるこ
とになる。指紋パターンは個々に違っているため、参照
パターンがことなれば、マスクの大きさを違ったものに
する必要がある。
【００２６】０次光付近の空間周波数の低い成分は、強
度が大きく、相関値に対する雑音としての影響が大き
い。そのため、これを除去せずに相関値を求めたのでは
良好なものが得られない。しかし、この装置では、フー
リエパターンのうち空間周波数の低い成分がマスクパタ
ーンによって除去されるので、雑音成分を小さくして相
関値を求めることができる。特に、入力像の変化に応じ
てマスクパターンがリアルタイムで変化するので、入力
像から良好に空間周波数の低い成分を除去することがで
きる。そのため、入力像が変化しても良好に相関値を求
めることができ、認識率の向上に寄与することができ
る。
度が大きく、相関値に対する雑音としての影響が大き
い。そのため、これを除去せずに相関値を求めたのでは
良好なものが得られない。しかし、この装置では、フー
リエパターンのうち空間周波数の低い成分がマスクパタ
ーンによって除去されるので、雑音成分を小さくして相
関値を求めることができる。特に、入力像の変化に応じ
てマスクパターンがリアルタイムで変化するので、入力
像から良好に空間周波数の低い成分を除去することがで
きる。そのため、入力像が変化しても良好に相関値を求
めることができ、認識率の向上に寄与することができ
る。
【００２７】上述の例では、空間周波数分布の極小値よ
り小さい領域ではノイズ成分が多く有効な成分は少な
く、大きい領域では逆にノイズ成分が少なく有効な成分
は多いので、極小値よりマスクパターンを決めることに
よりノイズ成分の多くを除去し得るとともに有効な成分
の除去を小さくすることができる。また、マスクパター
ンを円形という単純な形を用いているので、構成が簡単
で、マスクパターンがより速く形成できるという利点も
ある。このように、コントラストの劣化を防ぎ、良好な
パターンの一致が検出できるようになる。そして、これ
をパターン認識装置に応用することで認識率の向上をは
かることができる。
り小さい領域ではノイズ成分が多く有効な成分は少な
く、大きい領域では逆にノイズ成分が少なく有効な成分
は多いので、極小値よりマスクパターンを決めることに
よりノイズ成分の多くを除去し得るとともに有効な成分
の除去を小さくすることができる。また、マスクパター
ンを円形という単純な形を用いているので、構成が簡単
で、マスクパターンがより速く形成できるという利点も
ある。このように、コントラストの劣化を防ぎ、良好な
パターンの一致が検出できるようになる。そして、これ
をパターン認識装置に応用することで認識率の向上をは
かることができる。
【００２８】本発明は前述の実施例に限らず様々な変形
が可能である。
が可能である。
【００２９】上記実施例では、リング検出器を用いた
が、Ｗｅｄｇｅ検出器，Ｗｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ検出器，
固体撮像素子（ＣＣＤなど）など検出部が格子状のもの
を用いることができる。
が、Ｗｅｄｇｅ検出器，Ｗｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ検出器，
固体撮像素子（ＣＣＤなど）など検出部が格子状のもの
を用いることができる。
【００３０】Ｗｅｄｇｅ検出器，Ｗｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ
検出器は、フーリエ面（空間周波数面）での特徴抽出を
効率よく行うために開発された光検出アレイである（OP
TICAL ENGINEERING/January/February 1985/Vol.24 No.
1 ）。Ｗｅｄｇｅ検出器は放射状の光検出アレイを持つ
検出器である。Ｗｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ検出器は、Ｗｅｄ
ｇｅ検出器同様放射状の光検出アレイとｒｉｎｇ検出器
同様同心円状の光検出アレイとを持つ検出器である（図
７）。ｒｉｎｇ検出器では入力パターンの周波数成分が
検出される。フーリエ面では中心が低い空間周波数、外
側ほど高い空間周波数に対応するため、ｒｉｎｇ検出器
の出力から入力パターンの空間周波数分布を知ることが
できる。Ｗｅｄｇｅ検出器では入力パターンの線分方向
を検出することができ、Ｗｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ検出器で
は両方の検出が可能になる。現在、３２Ｗｅｄｇｅ−３
２ｒｉｎｇの市販品がある。
検出器は、フーリエ面（空間周波数面）での特徴抽出を
効率よく行うために開発された光検出アレイである（OP
TICAL ENGINEERING/January/February 1985/Vol.24 No.
1 ）。Ｗｅｄｇｅ検出器は放射状の光検出アレイを持つ
検出器である。Ｗｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ検出器は、Ｗｅｄ
ｇｅ検出器同様放射状の光検出アレイとｒｉｎｇ検出器
同様同心円状の光検出アレイとを持つ検出器である（図
７）。ｒｉｎｇ検出器では入力パターンの周波数成分が
検出される。フーリエ面では中心が低い空間周波数、外
側ほど高い空間周波数に対応するため、ｒｉｎｇ検出器
の出力から入力パターンの空間周波数分布を知ることが
できる。Ｗｅｄｇｅ検出器では入力パターンの線分方向
を検出することができ、Ｗｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ検出器で
は両方の検出が可能になる。現在、３２Ｗｅｄｇｅ−３
２ｒｉｎｇの市販品がある。
【００３１】また、固体撮像素子（ＣＣＤなど）など検
出部が格子状のものを用いることで、空間周波数分布の
極小値となる所を任意の形状で検出できるようになり、
これに応じて任意の形状のマスクパターンを形成できる
ようになる。そのため、空間周波数の低い成分が多い領
域を最も適正な形状でマスクできるため、より良好な相
関値を求めることができる。
出部が格子状のものを用いることで、空間周波数分布の
極小値となる所を任意の形状で検出できるようになり、
これに応じて任意の形状のマスクパターンを形成できる
ようになる。そのため、空間周波数の低い成分が多い領
域を最も適正な形状でマスクできるため、より良好な相
関値を求めることができる。
【００３２】上記実施例では、マスクパターンを入力像
から決めるようにしたが、参照像から決めても良いし、
外部から入力することなどによりマスクパターンを決め
るようにしても良い。指紋認識装置はＩＤカード（ＩＣ
カード，磁気カードなど）と併用されるものと考え得る
ため、この場合、暗証番号やＩＤカードからの情報（Ｉ
Ｄ番号，上記方法によるマスク情報を予め書き込んでお
いたものなど）により、マスクパターンの半径に対応す
るデータをコントローラ560 に送ってマスクパターンを
形成するようにしても良い。
から決めるようにしたが、参照像から決めても良いし、
外部から入力することなどによりマスクパターンを決め
るようにしても良い。指紋認識装置はＩＤカード（ＩＣ
カード，磁気カードなど）と併用されるものと考え得る
ため、この場合、暗証番号やＩＤカードからの情報（Ｉ
Ｄ番号，上記方法によるマスク情報を予め書き込んでお
いたものなど）により、マスクパターンの半径に対応す
るデータをコントローラ560 に送ってマスクパターンを
形成するようにしても良い。
【００３３】また、極小値からマスクパターンの半径ｄ
を決めるようにしたが、所定の閾値で決めるようにして
も良い。
を決めるようにしたが、所定の閾値で決めるようにして
も良い。
【００３４】
【発明の効果】以上の通り本発明の光合同変換相関器に
よれば、ノイズとして寄与するのであるが、空間周波数
の低い成分を検出し、これに応じてフーリエ変換像がマ
スクされるので、フーリエ変換像はノイズ成分が少ない
ものになって、良好に相関値を求めることができる。特
に、パターン認識装置に用いた場合、認識率の向上に寄
与することができる。
よれば、ノイズとして寄与するのであるが、空間周波数
の低い成分を検出し、これに応じてフーリエ変換像がマ
スクされるので、フーリエ変換像はノイズ成分が少ない
ものになって、良好に相関値を求めることができる。特
に、パターン認識装置に用いた場合、認識率の向上に寄
与することができる。
【図１】本発明の一実施例の構成図。
【図２】フーリエ変換する様子を示す図。
【図３】検出器の形状の例とフーリエ変換像との様子を
示す図。
示す図。
【図４】入力パターン，そのフーリエ変換像，空間周波
数分布の例を示す図。
数分布の例を示す図。
【図５】入力パターン，そのフーリエ変換像，空間周波
数分布の例を示す図。
数分布の例を示す図。
【図６】マスクの大きさと相関値のＳ／Ｎの関係の例を
示す図。
示す図。
【図７】代表的なＷｅｄｇｅ−ｒｉｎｇ検出器の構成
図。
図。
【図８】合同変換相関法による空間フーリエ変換装置の
一例を示した図。
一例を示した図。
【図９】図８の装置で指紋パターンの認識装置を構成し
た場合の例を示す図。
た場合の例を示す図。
１０２…アパーチャ、１１０，１１２…ＳＬＭ、１２
１，１２２，１２３，１２４…レンズ、１４０…検出
器、５０１，６０１…光学系、５６０…コントローラ。
１，１２２，１２３，１２４…レンズ、１４０…検出
器、５０１，６０１…光学系、５６０…コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−293828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−231688（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 7/00 - 7/60 G06T 1/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 複数のパターンからフーリエ変換を行っ
てフーリエ変換像を形成する第１の手段と、 前記パターンのうち空間周波数の分布を検知する第２の
手段と、 前記第２の手段で検知された前記空間周波数の分布に基
づいて、前記空間周波数の低い成分が現れる領域に応じ
たパターン像を生成し、前記パターン像を前記フーリエ
変換像に投影することによって前記フーリエ変換像をマ
スクする第３の手段と、 前記第３の手段でマスクされた前記フーリエ変換像にフ
ーリエ変換を行って前記パターンの相関値を求める第４
の手段とを備えた光合同変換相関器。 - 【請求項２】 前記第２の手段は、前記パターンのいず
れか１つのフーリエ変換を行うための光学系と、この光
学系によってえられた像の輝度分布を検出する光検出器
とを含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の
光合同変換相関器。 - 【請求項３】 前記第３の手段は、前記フーリエ変換像
のうち、前記パターンのフーリエ変換像の中心部からそ
の輝度が極小値になるまでの領域をマスクすることを特
徴とする請求項１記載の光合同変換相関器。 - 【請求項４】 前記第３の手段は、前記フーリエ変換像
の中心部から径を変化させて円状にマスクすることを特
徴とする請求項１記載の光合同変換相関器。 - 【請求項５】 前記第３の手段は、前記空間周波数の低
い成分が現れる領域に応じて大きさが変化するマスクパ
ターンを形成し、このマスクパターンで前記フーリエ変
換像をマスクすることを特徴とする請求項１記載の光合
同変換相関器。 - 【請求項６】 前記第２の手段の光検出器は、リング検
出器であり、第３の手段は、このリング検出器で検出さ
れた輝度が極小値になる部分まで円状に前記フーリエ変
換像をマスクすることを特徴とする請求項２記載の光合
同変換相関器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33047692A JP3267706B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 光合同変換相関器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33047692A JP3267706B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 光合同変換相関器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06176155A JPH06176155A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3267706B2 true JP3267706B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=18233056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33047692A Expired - Fee Related JP3267706B2 (ja) | 1992-12-10 | 1992-12-10 | 光合同変換相関器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3267706B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6689649B2 (ja) * | 2016-04-05 | 2020-04-28 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザ光照射装置、及び、プロファイル取得方法 |
-
1992
- 1992-12-10 JP JP33047692A patent/JP3267706B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06176155A (ja) | 1994-06-24 |
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