JPH0384682A - パターン認識方法及び装置 - Google Patents

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、文字や類似のパターンを予め得られている位
置情報と特定テンプレートとのマッチング結果により分
類及び識別するパターン認識方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特願昭５８−２１３２１号公報に開示さ
れているようにラインバッファによる遅延回路と、パタ
ーンのパターンマッチング回路等から構成されている。

第王３図に示すようにこのパターンのパターンマッチン
グ回路を用いた処理は、垂直方向に正の整数であるｎ画
素、水平方向に正の整数であるｍ画素の２値テンプレー
トを用い、対象２値画像に対し、マスク画素との比較演
算を行い、゛０パ１′のパターンの一致度を濃淡画像に
輝度として出力し、−数置（ｎＸｍのテンプレートの場
合はＯ＝ｎＸｍ）に対する閾値処理により一致点の抽出
を行う、第１４図に示すようにこの処理方式の場合複数
パターンを認識する際に、各パターン毎のテンプレート
全てを作成し、これらのパターンによりパターン数だけ
パターンのパターンマッチング処理を繰返し、最も一致
度の高いテンプレートに対応するパターンを認識結果と
するもので、処理時間の短縮について配慮がなされてい
なかった。

これに対し特願昭５９−２５８９７５号公報に開示され
ている「パターン照合装置」では、全ての特定パターン
と未知式カバターンとのパターンのパターンマッチング
処理により得られる一致度の最も大きな値を毎回検知、
記憶、更新する手段を具備することにより、高速化を図
っている。しかしながら、この方式でも認識対象全ての
パターンを特定パターン（テンプレート）として持ち、
順次未知穴カバターンとのパターンのパターンマッチン
グ処理を繰り返す必要があり、最小でも全ての特定パタ
ーンによるのパターンマッチング処理を実施しなければ
ならず、根本的な処理時間の短縮について配慮がなされ
ていなかった・ 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、特定パターンを用いたテンプレートパ
ターンのパターンマッチングにより複数対象パターンを
認識する場合、認識対象パターン数だけの特定テンプレ
ートを用意し、順次パターンのパターンマッチングを行
い、この結果として得られる最大−数置を基に対象の識
別を行う必要があった。従って認識対象パターンがｎ個
あった場合、ｎ個のパターンのパターンマッチング処理
を繰り返す必要があり、ｎが大きくなると高速化が要求
される分野に適用するのは困難になるという問題があっ
た。

本発明の目的は、上記問題を解決し、認識対象のパター
ンのパターンマッチングを高速化するパターン認識方法
及び装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、認識対象のパターンと該パターンに一致す
るパターンを有するテンプレートをパターンのパターン
マッチングするパターン認識方法において。

先ず前記認識対象の位置を定め、前記複数の認識対象と
特定テンプレートをパターンのパターンマッチングして
得た一致度の相違により前記複数の認識対象を群に分類
するパターン認識方法を提供することにより達成される
。

上記目的は、異なる複数の前記特定テンプレートと前記
分類された認識対象群を順次パターンのパターンマッチ
ングして分類し前記複数の認識対象を個々に識別するパ
ターン認識方法を提供することにより達成される。

上記目的は、前記特定テンプレートが前記複数の認識対
象の各パターンの少なくとも一部を包含するパターン認
識方法を提供することにより達成される。

上記目的は、前記特定テンプレートが前記複数の認識対
象に共通するパターンと、該共通するパターンの外側に
展開するパターンであるパターン認識方法を提供するこ
とにより達成される。

上記目的は、認識対象を認識対象のパターンとして入力
する画像入力手段と、該入力パターンを処理して特定テ
ンプレートを作威し、該特定パターンと前記入力パター
ンのパターンのパターンマッチングを行って得た一致度
の相違により前記認識対象を群に分類する画像処理手段
を有するパターン認識装置を提供することにより達成さ
れる。

上記目的は、前記画像処理手段は前記認識対象パターン
を最も多種類に分類出来るパターンを前記特定テンプレ
ートとして選択する手段を有するパターン認識装置を提
供することにより達成される。

〔作用〕

始めに特定テンプレートを用いて全ての認識対象パター
ンについてのパターンマッチングを行って一致度を得る
。複数の認識対象の位置が予め定められている場合、そ
の複数の認識対象に対し上記の特定テンプレートを用い
てのパターンマッチングを行った後、各々の認識対象パ
ターンの特定位置における一致度を読み出し、予め得て
いる一致度との照合結果、同じ一致度を右する認識対象
パターンを１つの群とすることにより複数の認識対象を
分類することが出来る。

次に、特定テンプレートを複数用い分類された認識対象
群を順次分類し、最後には前記複数の認識対象を個々に
識別することが出来る。

そして、特定テンプレートとして前記複数の認識対象の
各パターンの一部又は全てを包含するパターンを用いる
ことにより、一部を包含するパターンを用いた場合はそ
れを包含する認識対象を識別でき複数回のパターンのパ
ターンマッチング処理で全ての認識対象を識別する。ま
た全てを包含するパターンを用いた場合は１回のパター
ンのパターンマッチング処理で全ての認識対象を識別で
きる。

それから、特定テンプレートとして複数の認識対象に共
通するパターンを用いることにより認識対象の存在の有
無を識別でき、その共通するパターンの外側に展開する
パターンを用いることにより上記共通するパターンの隣
接部の存在の有無を識別できる。

〔実施例〕

第１実施例 本発明の実施例の基本的な構成を説明する。

一般にテンプレートパターンのパターンマッチングは、
特定パターンと認識対象パターンとの距離関係で認識対
象パターンを識別するものである。換言すれば、どのよ
うな特定パターンを用いてパターンのパターンマッチン
グを行っても何らかの一致度が得られる。すなわち、認
識対象群を高速に幾つかの群に分類する目的を達成する
為に、先見情報としての認識対象パターン群座標格納手
段と、特定テンプレートによる認識対象パターンとのパ
ターンのパターンマッチング結果（一致度）の格納手段
とを具備することが必要となる。また上記において分類
された群を個々のものに識別する為に、更に複数の特定
テンプレート群を用意し、これらの特定テンプレート群
による認識対象パターンとのパターンのパターンマッチ
ング結果（一致度）格納手段を具備することが必要とな
る。

第工図を用いてこの方法を説明する。認識対象のパター
ン群ｚ１８　（Ｚ＝　（ｚｌ、Ｚ２、・・・、ｚｉ））
の識別を説明する。今、第１特定テンプレート２８とし
て集合Ｚに対しパターンのパターンマッチングを実施し
た場合、２が部分集合Ｚ１、Ｚ２、Ｚ□に各々分類出来
るものを採用する。これは全集合でなく複数の集合に分
類出来るものであれば良い。同様にＺｌ、Ｚ２、Ｚ３、
Ｚ４を複数の集合に分類出来る特定テンプレートとして
３２．３３．３４．３５を用意し各集合の要素が１つに
特定出来るだけのテンプレートを持つものとする。

先ず第１特定テンプレート２８により、Ｚの何れかの要
素が入力された場合でも、１回のパターンのパターンマ
ッチングで２９〜３１　（Ｚよ〜Ｚ　Ｓ　）の（＋１れ
かの集合に属するかを特定することが出来る。２９に属
するものであれば第２特定テンプレート３２を用いるこ
とにより、対象を特定することが出来る。同様に３０に
属するものであれば第３特定テンプレート３３を用いる
ことにより、３１に属するものであれば第４特定テンプ
レート３４を用いることにより、対象を特定することが
出来る。そして３６に属するものであれば第５特定テン
プレート３５を用いることにより、対象を１つに特定す
ることが出来る。同図中に示した丸印は識別完了を意味
する。

従来のテンプレートによるパターンのパターンマッチン
グで対象の識別を行う場合、認識対象群の数だけテンプ
レートを用意する必要があったが、第１図の場合は、テ
ンプレート数が９枚から４枚に削減されている。またこ
の場合従来のパターンのパターンマッチングであれば、
９回のパターンのパターンマッチングを必要とするが本
発明によれば、最大３回のパターンマッチングで対象の
識別を行うことが出来る。

第２図は、この方法のフローチャートを示したものであ
る。−数置の判定に認識対象パターンの位置情報３８と
特定テンプレート群による認識対象パターン毎の一致度
情報３９を用いる。

パターンのパターンマッチングの際に用いる特定テンプ
レートとして、どのような形状を採用するかにより効率
は影響を受けるが、次に示す方法により特定パターン群
及び効率の良い判定処理手順を簡単に求めることが出来
る。先ず特定テンプレート群の候補として Ｔ＝　（ｔ、、ｔ、、−・・・・・ｔｎ、　ｔａ）ｔ工
、ｔ２、・・・ｔｎ：認識対象パターンｔａ：ｔ１、・
・・ｔイのＯＲを採ったパターンこれらｔｌ、・・・ｊ
ｎ、　　ｔａのテンプレートにより。

認識対象パターン全てについて、パターンのパターンマ
ッチングを実行し各々の場合での一致度の異なるパター
ン数を抽出する。すなわち、ｔ工のパターンで。

ｔユ、・・・ｔ、の対象パターンをパターンのパターン
マッチングし、その−数置を抽出する。抽出した一致度
の中で異なって識別出来たパターン数をカウントし。

これをｒ工とする。同様に、残りのｔ２．・・・ｔｎ、
ｔａのパターンで、ｔ工、・・・ｔｎの対象パターンを
パターンのパターンマッチングし、その−数置を抽出す
る。

抽出した一致度の中で異なって識別出来たパターン数を
カウントし、これをそれぞれｒ２、・・・ｒｒｌ、ｒ＆
とする。このようにして求めたｒ工、ｒ２、・・・ｒ　
ｎ　ｂ　　ｒ　＆の中で最大となるテンプレートは、ｔ
工、・・・ｔ□の対象パターンを最も多種類に分類出来
る為これを第１テンプレートＴ１とする。第１テンプレ
ートＴ１によりパターン群が第３図のようなサブパター
ン群Ａ１、Ａ２、・・・Ａｍに分類出来る。

但しｍはｎ　）　ｍである正の整数とする。これらのサ
ブパターン群Ａ１．Ａ２．・・・Ａｍに対しても同じ方
法により特定テンプレートを求めていく処理を繰返し、
サブパターン群の各々の要素が１つになるまで行えば認
識対象パターン全てについて認識する為の特定テンプレ
ート群を決定することが出来る。実際の認識処理に当っ
ては第１テンプレートＴ１により認識対象パターンの一
致度を求め、この−数置により次にどの特定テンプレー
トを用いれば良いか決定し、更にパターンのパターンマ
ッチングを行う、この操作を認識対象が１つになるまで
繰り返すことにより、認識対象パターン全てについて高
速度で識別することが出来る。尚、パターンのパターン
マッチング後に一致度を求める際は、観測点のみの一致
度情報で判定しても良いが、ｌｌ！測点近傍の平均値ま
たはある重み付けをした加重平均値を用いて判定しても
同様の効果が得られる。

第４ａ図から第４ｃ図は画素３×５の特定テンプレート
による２値でのパターンのパターンマッチングの例を示
したものである。４０で示される定形形状の中に認識対
象パターン１．３．７が印刷されており、これらを認識
するものである。認識対象パターンの出現する基準の位
置として４６．４７．４８で示される座標が予め定めら
れて先見情報として与えられている場合、例えば４４の
パターンを特定テンプレートに用いパターンのパターン
マッチングを行い、各パターン毎の観測座Ｉ！１４６（
ｘ、、ｙｚ）、４’ｙ　　（ｘｚ−ｙｉ）　、　４８　
（ｘａ、ｙａ）の−数置を読みだし、この−数置の相違
を判別してｔ回のパターンのパターンマッチングで認識
対象パターン１．３．７の識別を行うことが出来、テン
プレートパターンのパターンマッチング回数の削減によ
る処理時間の短縮とテンプレートを記憶しておく記憶容
量も低減することが出来る。

次に本発明の実施例の詳細を説明する。

第５図は本実施例のパターン認識装置の概略の構成を示
したものである。認識対象をパターンとして画像処理装
置５２へ入力する為のＩＴＶカメラ４９、ＩＴＶカメラ
４９のモニタであるモニタテレビ５０、ＩＴＶカメラ４
９から出力されるパターン及び画像処理装置５２内部で
作り出されるパターンを格納する画像メモリ５３、特定
テンプレート群を用いてテンプレートパターンのパター
ンマッチングを実行する画像処理プロセッサ５４、予め
得られている認識対象パターンの位置情報を格納してお
く位置情報格納部５５、予め各認識対象パターンについ
て特定テンプレート群を用いてパターンのパターンマッ
チングを行いその結果である一致度を格納しておく−政
変先見情報格納部５６、マンマシンインターフェースの
為のコンソールＣＲＴＳ上とから構成されている。

第６ａ図から第６Ｃ図でテンプレートパターンのパター
ンマッチングの特定テンプレートについて説明をする。

ここで図中５７で示される数字Ｏ〜９のパターン認識を
考える。これらのパターンは５８で示される定形形状の
ラベルに４個配置されている。

パターンのパターンマッチング後に一致度を読み出す観
測座標５９．すなわち対象パターン５７をパターンのパ
ターンマッチングし、その結果が画像メモリ５３に格納
され、画像処理プロセッサ５４で一致度先見情報格納部
５６に格納されている予め各認識対象パターンについて
特定テンプレート群を用いてパターンのパターンマッチ
ングを行った結果である一致度と、この−数置と照合す
る為に画像メモリ５３から最後に読み出してくる一致度
のアドレスを指定する各座標情報は位置情報格納部５５
に予め格納されている。

認識対象群を分類する為の特定テンプレート群として図
の最下段に示す８，６．２のテンプレート６１を用いる
。８は認識対象全パターンを包含するもので、６，２は
一部を包含するものである。

第７図は各認識対象パターンと８の特定テンプレートに
よるパターンのパターンマッチングを行った結果である
一致度を示したものである。８のパターンによりパター
ンのパターンマッチングを行ないその結果を画像メモリ
５３に格納し、観測座標５９に格納されている一致度を
読みだし一致度先見情報格納部５６に格納されている各
パターン毎の一致度と比較し認識対、象パターンを一致
度の相違により分類する。

１．４．７．０．８のパターンは１回のパターンのパタ
ーンマッチングで識別することが出来る。

６．９のパターン群に対して６また２、３．５のパター
ン群に対して２の特定テンプレートを用いてパターンの
パターンマッチングを行うことにより全てを個別に識別
することが出来る。

第８図は６，９のパターン群に対して６の特定テンプレ
ートによるパターンのパターンマッチングを行った結果
である一致度を示したものである。

第９図は２．３．５のパターン群に対して２の特定テン
プレートによるパターンのパターンマッチングを行った
結果である一致度を示したものである。

以上のように数字Ｏ〜９のパターンは８．６．２の３種
類の特定テンプレートを用い最大２回のテンプレートパ
ターンのパターンマッチングで全てを識別することが出
来る。

第１０ａ図から第１０ｂ図に示すような７．１．０．８
のパターン群に対して８の特定テンプレートによるパタ
ーンのパターンマッチングで全てを識別することが出来
る。

第１１図に示すように認識対象に傾きや大きさの変動が
ある場合、重心の傾きや物体の面積等から認識画像をア
フィン変換等により、予め正規化しておくことで本願発
明のパターン認識方法を適用することが出来る。

以上の方法は２値画像を対象としたものであるが濃淡画
像のパターンのパターンマッチングに適用しても同じ効
果が得られる。

第２実施例 第１実施例は文字認識に関するものであるが、次に認識
対象を良か否の２つのカテゴリに分類する場合について
示す。第１実施例ではパターンのパターンマッチングの
際、一致数を求める処理（ＥＮＯＲ）をしていたがここ
ではＡＮＤ処理を行う。即ち、２値画像の面積により認
識対象を分類する。

第１２ａ図から第１２．ｃ図はプリント基板裏面のハン
ダ付は面７２を示したもので、その一部７３を拡大した
拡大図７４も示す。本実施例ではハンダ欠落部７９．と
ハンダが隣接部と接触した短絡部８０を検知する手順を
示す。

先ず、ハンダ付が行われる位置７６は設計の段階で計画
され、先見情報として与えられているものとする。完全
なハンダ付状態を示す特定テンプレートとして標準テン
プレート７７を作成する。

隣接部とのハンダ接触の有無を判定する特定テンプレー
トとして短絡テンプレート７８を作成する。

これらの特定テンプレートをマスクとして認識対象画像
とのＡＮＤ処理により、１の画素数（面積）を求めるパ
ターンのパターンマッチングを実行する。標準テンプレ
ート７７及び短絡テンプレート７８で入力画像に対して
パターンのパターンマッチングを実行した時に出力され
る各観測位置毎の面積の集合を各々Ａ＝（α１、α２、
α３゛°°°°）Ｂ＝（β□、β２、β１・・・・・・
）とする。

これに対して標準テンプレート７７及び短絡テンプレー
ト７８の特定テンプレートを用いてパターンのパターン
マッチングを実行した時に良と判定される閾値を各々ａ
、ｂとすれば α。−ａ　＜　Ｏはハンダ付が無いか量が不足。

β。−ｂ＞ｏは隣接部との接触が有り、ｎ：正の整数 でｉ＝Ｊれも観測位置のハンダ付が不良と判定出来る。

２回のテンプレートを用いてパターンのパターンマッチ
ングと観測座標点に出力される値（面積）の読みだしに
より、高速度でプリント基板裏面のハンダ付部のハンダ
有無及び隣接部との接触の有無を判定することが出来る
。

本実施例では特定テンプレートとして認識対象群（ハン
ダ付面）に共通するパターンである標準テンプレート７
７とその共通するパターンの外側に展開するパターンで
ある短絡テンプレート７８を用いたものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複数の認識対象の位置が予め定められ
ている場合、認識対象の構成要素を含む認識対象より少
ない特定テンプレートと認識対象ののパターンマッチン
グを行ない一致度の相違により複数の認識対象を高速度
で分類することが出来、特定テンプレート数は認識対象
数より少ないのでメモリの容量を節減出来る効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る認識対象と特定テンプレ
ートの関係を説明する説明図、第２図は特定テンプレー
トを用いたパターンのパターンマッチングの処理手順を
説明するフロー図、第３図は最適特定テンプレートを求
める手順を説明する説明図、第４ａ図〜第４ｃ図は観測
座標点を説明する説明図、第５図は実施例に係る装置の
ブロック図、第６ａ図〜第６ｃ図は認識対象と特定テン
プレートの関係を詳細に説明する説明図、第７図は集土
特定テンプレートによって得られる一致度の説明図、第
８図は第２特定テンプレートによって得られる一致度の
説明図、第９図は第３特定テンプレートによって得られ
る一致度の説明図、第１０ａ図〜第１０ｂ図は第１特定
テンプレートと他の認識対象のｌｌｔ測座測点標点明図
、第１１図は認識対象の正規化を示す説明図、第１２ａ
図〜第１２ｃ図はパターンのパターンマッチングの他の
実施例を説明する説明図。 第１３図は従来技術に係るパターンのパターンマッチン
グのフローチャート、集土４図は他の従来技術に係るパ
ターンのパターンマッチングのフローチャートである。 １８・・・認識対象群、２８・・・第１特定テンプレー
ト、３２・・・第２特定テンプレート、３３・・・第３
特定テンプレート、３４・・・第４特定テンプレート、
３５・・・第４特定テンプレート、３８・・・認識対象
パターンの位置情報、４６・・・認識対象パターンの出
現する基準の位置、４９・・・ＩＴＶカメラ、５２・・
・画像処理装置、５３・・・画像メモリ、５４・・・画
像処理プロセッサ。 ５５・・・位置情報格納部。 ５６・・・−数置先見情報格 馳部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、認識対象のパターンと該パターンに一致するパター
   ンを有するテンプレートをパターンマッチングするパタ
   ーン認識方法において、先ず前記認識対象の位置を定め
   、前記複数の認識対象と特定テンプレートをパターンマ
   ッチングして得た一致度の相違により前記複数の認識対
   象を群に分類することを特徴とするパターン認識方法。 ２、異なる複数の前記特定テンプレートと前記分類され
   た認識対象群を順次パターンマッチングして分類し前記
   複数の認識対象を個々に識別することを特徴とする請求
   項１に記載のパターン認識方法。 ３、前記特定テンプレートが前記複数の認識対象の各パ
   ターンの少なくとも一部を包含することを特徴とする請
   求項１及び請求項２に記載のパターン認識方法。 ４、前記特定テンプレートが前記複数の認識対象に共通
   するパターンと、該共通するパターンの外側に展開する
   パターンであることを特徴とする請求項１に記載のパタ
   ーン認識方法。 ５、認識対象を認識対象のパターンとして入力する画像
   入力手段と、該入力パターンを処理して特定テンプレー
   トを作成し、該特定パターンと前記入力パターンのパタ
   ーンマッチングを行って得た一致度の相違により前記認
   識対象を群に分類する画像処理手段を有することを特徴
   とするパターン認識装置。 ６、前記画像処理手段は前記認識対象パターンを最も多
   種類に分類出来るパターンを前記特定テンプレートとし
   て選択する手段を有することを特徴とする請求項５に記
   載のパターン認識装置。