JPH02132412A - 光学的画像処理装置 - Google Patents

光学的画像処理装置

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JPH02132412A
JPH02132412A JP28701688A JP28701688A JPH02132412A JP H02132412 A JPH02132412 A JP H02132412A JP 28701688 A JP28701688 A JP 28701688A JP 28701688 A JP28701688 A JP 28701688A JP H02132412 A JPH02132412 A JP H02132412A
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JP
Japan
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liquid crystal
lens
crystal display
focal plane
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP28701688A
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English (en)
Inventor
Kanji Nishii
西井 完治
Yasushi Atsuta
熱田 裕史
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、産業用ロボット等の視覚装置において、入力
画像の空間周波数領域におけるフィルタリング、特徴抽
出等の画像処理、あるいは複数の入力パターンから特定
の標準パターンと一致するものを識別する光学的画像処
理装置に関するものである。
従来の技術 従来の光学的画像処理装置の例として複数の入力パター
ンから特定の標準パターンと一致するものを識別する光
学的相関処理装置について、第3図、第4図に基づいて
説明する。第3図は従来の光学的画像処理装置の構成図
である。図中1は光源、2は光源1からの光を平行光に
変換するコリメータレンズ、3は入力パターン、4は第
1のレンズ、5は光学的フィルタ、6は第2のレンズで
あり、入力パターン3は第1のレンズ4の前側焦点面に
配置されており、また光学的フィルタ5は第1のレンズ
4の後例焦点面に配置されている、また第2のレンズ6
の前側焦点面は第1のレンズ4の後側焦点面と一致する
様に配置されている。
次に、この光学的フィルタ5の作成方法を第4図を用い
て説明する。7は光学的フィルタ5の作成用の光源、8
はこの光源7からの光を平行光化するコリメータレンズ
、9は識別対象となる標準パターン、10は光学的フィ
ルタ作成用のレンズ、11は光学的フィルタ作成用の参
照光であり、標準パターン9はレンズ10の前側焦点面
に配置されている、また光学的フィルタ作成用の乾板1
2はレンズ10の後側焦点面に配置されている。このよ
うな構成とすることで、乾板12上には標準パターン9
のフーリエ変換像がホログラムの形で形成され、これが
マッチトフィルタと呼ばれる光学的フィルタとなる。
次にこの従来例の光学的画像処理装置の動作について第
3図を用いて説明する。入力パターン3が平行光により
照射されると第1のレンズ4の後例焦点面すなわち光学
的フィルタ5面上に、入力パターン3のフーリエ変換像
が形成される。このフーリエ変換像と光学的フィルタ5
面上に予め第4図に示した光学系により作成された標準
パタン9のフーリエ変換像の光学的積が第2のレンズ6
により逆フーリエ変換される。その結果、入力パターン
3が標準パターン9と一致した時のみ第2のレンズ6の
後例焦点面に輝点が発生し、この輝点を検出することで
複数の入力パターン3の中から標準パターン9と一致す
るパターンを識別できる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、複数の入力パター
ン3を逐次入れ替えなければならない上、複数の標準パ
ターンに対して識別を行おうとする時には光学的フィル
タ5を逐一入れ替える必要があるが、この際μmオーダ
の位置決め精度が必要となるため容易に標準パターンを
変更できず入力パターンの識別のリアルタイム性および
フレキシビリティに欠けるといった欠点を有していた。
本発明は、液晶ディスプレイを入力パターンの表示装置
として用い、さらに光学的フィルタを計算機ホログラム
として作成し、これを入力信号として表示する液晶ディ
スプレイを用いることにより、リアルタイム性およびフ
レキシビリティを有した光学的画像処理装置を提供する
ことを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は、入力画像を表示する第1の液晶ディスプレイ
と、この第1の液晶ディスプレイを照射する光源と、こ
の第1の液晶ディスプレイの置がれた面をその前側の焦
点面とする第1のレンズと、前記第1のレンズの後側の
焦点面をその前側焦点面とする第2のレンズとを備える
と共に、前記第1のレンズの後側焦点面に入力信号を計
算機ホログラムとした第2の液晶ディスプレイを配置し
たことを特徴とする光学的情報処理装置及び、入力画像
を表示する第1の液晶ディスプレイと、この第1の液晶
ディスプレイを照射する光源と、この第1の液晶ディス
プレイをその前側の焦点面とする第1のレンズと、前記
第1のレンズの後側の焦点面をその前側焦点面とする第
2のレンズとを備えると共に、前記第1のレンズの後例
焦点面に空間光変調素子を配置し、第2の液晶ディスプ
レイ上の計算機ホログラム表示した画像を前記空間光変
調素子に縮小投影する第3のレンズとを備えたことを特
徴とする光学的画像処理装置である。
作用 本発明は、上記した構成により例えばTVカメラから入
力した画像を第1の液晶ディスプレイに表示することで
入力パターンとし、入力信号を計算機ホログラムとした
第2の液晶ディスプレイあるいは、この液晶ディスプレ
イの表示画像を縮小投影した空間光変調素子を光学的フ
ィルタとして用いることで、多数の入力パターンに対し
て多様な光学的フィルタリングをリアルタイムで行うこ
とが可能な光学的画像処理装置を提供できる。
実施例 第1図は本発明の第1の実施例における光学的画像処理
装置の平面図である。図中20はTVカメラ、21はT
Vカメラ20により撮像された画像を表示する第1の液
晶ディスプレイ、22は半導体レーザ、23は半導体レ
ーザ22からの光を平行光化するコリメータレンズ、2
4は第1のレンズであり第1の液晶ディスプレイ21は
この第1のレンズ24の前側焦点面に配置されている。
25は第2の液晶ディスプレイであり第1のレンズ24
の後側焦点面に配置されている。26は複数の標準パタ
ーンに対して第2の液晶ディスプレイ上の各絵素をサン
プリング点として予め計算されたフーリエ変換計算機ホ
ログラムのデータ、すなわち第2の液晶ディスプレイ2
5の各絵素毎の透過率に対応する印加電圧のデータを書
き込んだリードオンリーメモリ(以下ROMと称す)、
27は第2のレンズでありその前側焦点面に第2の液晶
ディスプレイ25が配置されている。28は第2のレン
ズ27の後例焦点面に配置された光検出器である。
次に以上のように構成された本発明の第1の”実施例に
ついてその動作を第1図を用いて以下に説明する。まず
、TVカメラ20により被測定物体が撮像されると、そ
の画像が第1の液晶ディスプレイ21上に表示される、
この第1の液晶ディスプレイ21はコリメータレンズ2
3により平行光化された半導体レーザ22からのコヒー
レント光により照射される。この第1の液晶ディスプレ
イ21は第1のレンズ24の前側焦点面に配置されてい
るので、第1のレンズ24の後例焦点面すなわち第2の
液晶ディスプレイ25上に被測定物体の第1のレンズ2
4により光学的に変換されたフーリエ変換像が形成され
る。この時第2の液晶ディスプレイ25には、光学的フ
ィルタとして特定の標準パターンのフーリエ変換像が、
ROM26に書き込まれたデータが入力信号となり第2
の液晶ディスプレイ25の各絵素毎の透過率を空間的に
変調することで、フーリエ変換計算機ホログラムの形で
表示される。従って、第1の液晶ディスプレイ21上に
表示された被測定物体の入力像を第1のレンズ24によ
り光学的に変換したフリエ変換像と、特定の標準パター
ンの予め計算されたフーリエ変換像が第2の液晶ディス
プレイ25上で重畳される。また、この第2の液晶ディ
スプレイ25は第2のレンズ27の前側焦点面に配置さ
れているので、被側定物体と特定の標準パターンの2つ
のフーリエ変換像の光学的積が第2のレンズ27により
フーリエ逆変換される。もし、被測定物体と標準パター
ンの第2の液晶ディスプレイ25上のフーリエ変換像が
一致した時、すなわち両者が同一物体の時、第2のレン
ズ27の後例焦点面に輝点が発生し、光検出器28で検
出される。このようにして、第2の液晶ディスプレイ2
5上に表示された計算機ホログラムによる光学的フィル
タが、マッチトフィルタとして作用する光学的相関処理
を行う光学的画像処理装置が実現できる。本発明の第1
の実施例の光学的画像処理装置によれば、ROM26に
予め書き込まれた複数の標準パターンを逐次第2の液晶
ディスプレイ25上に電気的に表示し、前記光学的相関
処理を行うだけで被測定物体の複数の標準パターンに対
する識別が可能となる。
すなわち本実施例によれば、TVカメラ20で撮像した
画像を第1の液晶ディスプレイ21に表示することで、
入力パターンをリアルタイムで容易に置換できる。さら
に予めROM26に書き込み済みのデータにより各絵素
の透過率を空間的に変調することで、第2の液晶ディス
プレイ25上に表示するマッチトフィルタをリアルタイ
ムでμmオーダの位置決め精度を要することがなく容易
に置換できるので、リアルタイム性およびフレキシビリ
ティを有する光学的画像処理装置を提供できる。
上記の実施例では、第2の液晶ディスプレイ25上に表
示する光学的フィルタとしてマッチ斗フィルタを用いた
例を示したが、この光学的フィルタの他の実施例を以下
に説明する。
この実施例では、ROM26にカットオフ周波数の異な
る複数の低域通過フィルタ作用を持つフリエ変換計算機
ホログラムのデータを書き込んでお《、これを順次カッ
トオフ周波数の低いものから読みだしこのデータにより
第2の液晶ディスプレイ25上に低域通過フィルタ作用
を持つフリエ変換計算機ホログラムを表示し、これと第
1の液晶ディスプレイ21に表示された入力画像を第1
のレンズ24で光学的に変換したフーリエ変換像とを重
畳し、これを第2のレンズ27でフリエ逆変換すること
で、第2のレンズ27の後例焦点面に生じる再回折像の
空間周波数スペクトラムの帯域を徐々に上げてい《、す
なわち粗い画像から微細な構造を含んだ細かい画像にま
で上記再回折像を変化させることが可能となる。このよ
うな光学的フィルタを用いれば、初めに粗い画像から被
測定物体の有無あるいは顕著な特徴を検出し、順次より
詳細な画像からより細かい特徴を検出するアルゴリズム
を容易に実現できるので、従来と比較して高速で確度の
高い認識、識別を行える光学的画像処理装置を提供でき
る。
次に本発明の第2の実施例について第2図を用いて説明
する。図中の番号で第1図と同じものは同一のものを示
す。30は例え覧は光屈折率効果材料を用いた空間光変
調素子、31は縮小投影レンズである第3のレンズ、3
2は第1のビームスプリツタ、33は第2のビームスブ
リツタ、34A,34Bミラーであり、第1の液晶ディ
スプレイ21は第1のレンズ24の前側焦点面に配置さ
れており、空間光変調素子30は第1のレンズ24の後
例焦点面に配置されている。また、第2のレンズ27の
前側焦点面は第1のレンズ24の後例焦点面と一致させ
て配置されている。また光検出器28は第2のレンズ2
7の後例焦点面に配置されている。
次に以上のように構成された本発明の第2の実施例につ
いてその動作を第2図を用いて以下に説明する。まず、
TVカメラ20により被測定物体が撮像されると、その
画像が第1の液晶ディスプレイ21上に表示される、こ
の第1の液晶ディスプレイ21はコリメータレンズ23
により平行光化された半導体レーザ22からのコヒーレ
ント光により照射される。この第1の液晶ディスプレイ
21は第1のレンズ24の前側焦点面に配置されている
ので、第1のレンズ24の後側焦点面すなわち空間光変
調素子30上に被測定物体のフーリ工変換像が形成され
る。この時空間光変調素子30上には、特定の標準パタ
ーンのフーリエ変換像が、ROM26に書き込まれたデ
ータが入力信号となって第2の液晶ディスプレイ25の
各絵素の透過率を空間的に変調することで、フーリエ変
換計算機ホログラムの形で表示され、このフーリ工変換
計算機ホログラムがコリメートレンズ23の後方に配置
された第1のビームスプリッタ32により2分割され、
光路変換ミラー34Bで光路変換された平行光により照
射され、第3のレンズ31により縮小投影されて反射率
の空間的分布の形で書き込まれている。
従って、被測定物体の第1の液晶ディスプレイ21上に
表示され第1のレンズ24により変換されたフーリエ変
換像と、特定の標準パターンのフリエ変換像が空間光変
調素子30上で重畳された形で反射する。一方、この空
間光変調素子30は第2のレンズ27の前側焦点面に配
置されているので、被測定物体とある標準パターンの2
つのフーリエ変換像の光学的積が第2のレンズ27によ
りフーリエ逆変換される。もし、被測定物体と第2の液
晶ディスプレイ25上の標準パターンのフーリエ変換像
が第3のレンズ31により縮小されて空間光変調素子3
0に書き込まれたものと一致した時は、第2のレンズ2
7の後例焦点面に輝点が発生し、光検出器28で検出さ
れる。このようにして、第2の液晶ディスプレイ25上
に表示されたフーリエ変換計算機ホログラムを第3のレ
ンズ31により縮小投影して空間光変調素子30に書き
込んだ反射率の空間的分布が、マッチトフィルタとして
作用する光学的相関処理を行う光学的画像処理装置が実
現できる。
この本発明の第2の実施例によれば第1の実施例と同様
に、リアルタイム性およびフレキシビリティを有する光
学的画像処理装置を提供できるだけでは無く、第2の液
晶ディスプレイ上のフーリ工変換像を第3のレンズ31
により縮小投影して空間光変調素子30に書き込むこと
で、液晶ディスプレイの絵素の空間的密度を実質的に高
めることができる。従って、第1の実施例に於ける第2
の液晶ディスプレイで表示できるマッチトフィルタと比
較して、より高い空間周波数まで含んだマッチトフィル
タを空間光変調素子30上で実現できる。すなわち本発
明の第1の実施例よりも、より微細な構造を含んだ被測
定物体に対しても識別が可能な光学的画像処理装置を実
現できる。
発明の効果 以上のように、本発明においては第1の液晶ディスプレ
イを被測定物体の画像表示装置として用い、光学的フィ
ルタを電気信号により第2の液晶ディスプレイの各絵素
の透過率を空間的に変調することによってフーリエ変換
計算機ホログラムの形で実現して、この入力画像と光学
的フィルタの間で光演算を行うことで、リアルタイム性
及びフレキシビリティを有する光学的画像処理装置を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例の光学的画像処理装置の
平面図、第2図は本発明の第2の実施例の光学的画像処
理装置の平面図、第3図は従来例の光学的相関処理装置
として用いられる光学的画像処理装置の構成図、第4図
は同装置の光学的フィルタの作成光学系の構成図である

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力画像を表示する第1の液晶ディスプレイと、
    この第1の液晶ディスプレイを照射する光源と、この第
    1の液晶ディスプレイの置かれた面をその前側の焦点面
    とする第1のレンズと、この第1のレンズの後側の焦点
    面に配置した第2の液晶ディスプレイと、前記第1のレ
    ンズの後側の焦点面をその前側焦点面とする第2のレン
    ズとを備えると共に、前記第2の液晶ディスプレイを構
    成する各絵素毎の透過率を空間的に変調して計算機ホロ
    グラムを表示することを特徴とする光学的画像処理装置
  2. (2)入力画像を表示する第1の液晶ディスプレイと、
    この第1の液晶ディスプレイを照射する光源と、この第
    1の液晶ディスプレイの置かれた面をその前側の焦点面
    とする第1のレンズと、この第1のレンズの後側の焦点
    面に配置した空間光変調素子と、前記第1のレンズの後
    側の焦点面をその前側焦点面とする第2のレンズと、そ
    れを構成する各絵素毎の透過率を空間的に変調して計算
    機ホログラムを表示する第2の液晶ディスプレイと、こ
    の第2の液晶ディスプレイの表示画像を前記空間光変調
    素子に縮小投影する第3のレンズとを備えたことを特徴
    とする光学的画像処理装置。
JP28701688A 1988-11-14 1988-11-14 光学的画像処理装置 Pending JPH02132412A (ja)

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