JP3300455B2 - パターン認識装置 - Google Patents

パターン認識装置

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JP3300455B2
JP3300455B2 JP04547593A JP4547593A JP3300455B2 JP 3300455 B2 JP3300455 B2 JP 3300455B2 JP 04547593 A JP04547593 A JP 04547593A JP 4547593 A JP4547593 A JP 4547593A JP 3300455 B2 JP3300455 B2 JP 3300455B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
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Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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)。
【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、例えば、ホログラムを用いた方
法や合同変換相関法(Joint Transform Correlation:J
TC)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 )。この合同変換相
関法は、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、合同変換相関法にて指紋パターン
の認識装置を構成したものである。高解像度の空間光変
調器(SLM)を用いて構成し、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6(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6(b))。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】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6(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6
(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6(c)の輝度の高い点(±1次
光)が現れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の装置では、±1
次光が入力パターンと参照パターンの相関度を示す信号
になっているのであるが、±1次光と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。そのため、入力パターンと参照パタ
ーンの位置によって±1次光の位置は変化するので、検
出器との間で位置ずれがあると相関度の検出は難しいこ
とになる。
【0007】そこで、本発明は、上述の問題点に鑑み、
パターンの位置が変化しても良好に相関度の検出を可能
にすることを目的とする。
【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、本発明のパターン認識装置は、複数のパターンから
第1のフーリエ変換を行ってフーリエ変換像を形成し、
フーリエ変換像に第2のフーリエ変換を行ってパターン
の相関値を求めるパターン認識装置であって、第2のフ
ーリエ変換の結像面上に、相関値の強度を検出するため
の第1の検出器と、第2のフーリエ変換の結像面上に、
相関値の強度を検出するとともにその2次元的な位置を
検出する第2の検出器と、この第2の検出器で検出され
た位置に応じて、第1の検出器または前記複数のパター
ンのうち一つの位置を移動させる手段とを備える。
【0009】第1の検出器の検出出力が所定の閾値より
も大きく、かつ、第1及び第2の検出器で検出された相
関値の強度の比が所定の閾値よりも大きいことを検出す
る手段をさらに有することを特徴としても良い。
【0010】第1及び第2の検出器は、第2のフーリエ
変換でえられる0次光をはさんで配置されていることを
特徴としても良い。
【0011】
【作用】本発明のパターン認識装置では、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得られ、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、パターンが一致していれば、中央の原パタ
ーンの強度に応じた0次光と対称に輝度の高い点が現
れ、一致していなければ、この点は広がり輝度の小さな
ものになる。
【0012】輝度の高い点と0次光の位置までの距離
は、パターン相互の距離に比例する。パターンのうち一
つの位置を移動させるか、又は検出器を移動させること
で、検出器の位置と輝度の高い点の位置とを一致させる
ことができる。
【0013】
【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、この
装置は、入力像,参照像からフーリエ変換を行ってこれ
らの相関値を求め、光相関演算で認識を行うものであ
る。入力像,参照像を映しだすCRT150 ,レンズ121,
122,123,124 、SLM110,112 、フィルタ114 などで構
成される。指紋認識装置として使用する場合は、前述の
従来例と同様、プリズム320 ,LED330 ,レンズ312
,CCDカメラ310 などを設けて指紋パターンを入力
像とし予め記憶された参照パターンとの間でパターン認
識を行う。
【0014】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を形成する。
【0015】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、いわゆる液晶−SLMを用いることができる。S
LM112 も同様のものである。SLM110,112 への読み
だし光の光学系として前述の従来例と同様に、偏光ビー
ムスプリッタ130 ,132 ,ハーフミラー133 ,ミラー13
4 で形成される。
【0016】検出器140bは、一致した場合±1次光を検
出しその強度信号を出力するためのフォトダイオード
(または、フォトトランジスタ)であり、検出器140a
は、±1次光の位置を検出するための検出器で、2次元
位置検出器(2次元PSD)を用いている。検出器140a
の出力は、図2のような通常用いられる信号処理回路で
処理されて位置を示す信号X,Y(位置信号)及び検出
器140aで受光した総光量の検出出力Σ(強度信号)を出
力する。検出器140a,140bは、レンズ124 の焦点面142
上におかれ、これらの重心はレンズ124 の焦点(0次光
の位置)にほぼ対称になるように配置されている(図
3)。図4は、配置を立体的に示したものである。アン
プ144a,144bはこれらの検出出力を増幅し、比較器146
は増幅された検出出力を比較する。この比較結果と検出
出力Σとでパターンの一致が判断される。
【0017】入力像は、図5に示すように液晶TV150
に表示されるものとしている。液晶TV150 は、x軸,
y軸に移動可能な移動ステージ420 上に設けられ、コン
トローラ410 からの制御信号で移動するようになってい
る。コントローラ410 は、検出器140aの検出出力すなわ
ち信号X,Yから±1次光の重心位置を求め、入力像を
移動させて±1次光の重心が検出器140aの中央にくるよ
うに制御する。これによって±1次光及び検出器140bの
位置が一致するように調整される。
【0018】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
しSLM110 にかきこまれる。これらの像(図6
(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6
(b))がSLM112 に書き込まれる。
【0019】このフーリエパターンはSLM112 からレ
ーザ光で読み出され、相関値即ち合同フーリエ変換がさ
れた結果が輝点となってレンズ124 の焦点面142 上に現
れる(図6(c))。図の中央部は0次光によるもので
あり、対象な位置にあるのが相関信号として検出される
±1次光である。入力パターン,参照パターンが同じも
のであれば、±1次光は鋭いピークをなし、検出器140
a,140bからはほぼ同じ光量が検出される。これに対
し、入力パターン,参照パターンが異なっていれば、±
1次光は広がったものになり、検出器140aの検出出力は
検出器140bの検出出力よりも大きくなる。これが検出器
140a,140bで検出されてアンプ144a,144bに出力され
る。検出器140bの検出出力が所定の値を越え、比較器14
6 の比較結果が検出器140bの検出出力が大きいものとな
っている場合パターンが一致しているものと判断され
る。
【0020】パターンの一致の判断については、対象と
なるパターンの類似度や許容限度により決めることにな
る。例えば、指紋認識の際、他人を受容する確率(他人
受容率)を小さくする場合、強度比の閾値,強度の閾値
を上げれば良いし、反対に本人が認識されない確率(本
人排他率)を下げたければ、強度比の閾値,強度の閾値
を下げれば良い。これらはアンプ144a,144bの増幅率,
検出器140a,140bの検出効率などで調整される。
【0021】ここで、レンズ124 の焦点面142 上の±1
次光の間隔は、入力パターン,参照パターンの間隔に比
例したものになっているので、入力パターン,参照パタ
ーンの相対的位置がずれた場合、検出器140a上の±1次
光の重心の位置が検出器の中央からずれたものになる。
これが信号X,Yとして検出され、コントローラ410の
制御により移動ステージ420 が入力像を移動させる。こ
れは、信号X,Yでコントローラ410 でモニタされてお
り、±1次光の重心の位置が検出器140bの中央にくるよ
うに制御される。
【0022】検出器140bの受光面の面積は小さいため、
パターンの相対位置が変化した場合、前述の従来例では
その相関信号の検出が確実でなくなる。しかし、上述の
ようにして、入力像と参照像の位置が異なっていても、
±1次光及び検出器140bの位置が一致するように調整さ
れ、より良好なパターンの一致の検出が可能になる。
【0023】なお、検出器140aの大きさとしては、位置
変化の許容度を考慮した上で、検出器140bの受光面の面
積の数倍から10倍程度の大きさにすれば良い。また、
±1次光の位置を調節する方法としては、レンズ124
を移動させる方法、ガルバノミラーでビームをふる方法
などがある。また、入力像にかえて参照像を移動させて
も同様である。さらに、ディスプレイ150 上に入力像,
参照像をともに表示し、スーパーインポーズを制御して
これらの表示位置を変えるようにしても良い。
【0024】±1次光の位置を移動させるかわりに検出
器140bの位置を移動させることで±1次光及び検出器14
0bの位置を一致させることもできる。図7は、その場合
の構成を示したもので、移動ステージ420 を検出器140b
に設けたものである。この場合、コントローラ410 は検
出器140aで検出された±1次光の重心位置から検出器14
0bの位置を移動させる、という制御が行われる。
【0025】
【発明の効果】以上の通り本発明によれば、パターンの
うち一つの位置を移動させることで、検出器の位置と輝
度の高い点の位置とを一致させることができ、よりS/
Nのよいパターンの一致の検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の構成図。
【図2】信号処理回路の回路図。
【図3】検出器の位置関係を示す図。
【図4】検出器の位置関係を示す図。
【図5】移動ステージを示す図。
【図6】パターンの相関を求める様子を示す図。但し、
0次光はマスクしてある(b)。
【図7】変形例の構成図。
【図8】従来例の構成図。
【符号の説明】
110,112…SLM、121,122,123,1
24,312…レンズ、140a,b…検出器、310
…CCDカメラ、320…プリズム、330…光源、4
10…コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 勉 静岡県浜松市市野町1126番地の1 浜松 ホトニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−123983(JP,A) 特開 平3−253982(JP,A) 特開 平4−363617(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 - 7/60 G02B 27/46 G06K 9/74 G06E 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のパターンから第1のフーリエ変換
    を行ってフーリエ変換像を形成し、前記フーリエ変換像
    に第2のフーリエ変換を行って前記パターンの相関値を
    求めるパターン認識装置であって、 第2のフーリエ変換の結像面上に、前記相関値の強度を
    検出するための第1の検出器と、 第2のフーリエ変換の結像面上に、前記相関値の強度を
    検出するとともにその2次元的な位置を検出する第2の
    検出器と、 この第2の検出器で検出された位置に応じて、前記第1
    の検出器または前記複数のパターンのうち一つの位置を
    移動させる手段とを備えるパターン認識装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の検出器の検出出力が所定の閾
    値よりも大きく、かつ、前記第1及び第2の検出器で検
    出された前記相関値の強度の比が所定の閾値よりも大き
    いことを検出する手段をさらに有することを特徴とする
    請求項1記載のパターン認識装置。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2の検出器は、前記第2
    のフーリエ変換でえられる0次光をはさんで配置されて
    いることを特徴とする請求項1記載のパターン認識装
    置。
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