JPH04148828A - Spectroscopic inspecting apparatus - Google Patents

Spectroscopic inspecting apparatus

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JPH04148828A
JPH04148828A JP27441390A JP27441390A JPH04148828A JP H04148828 A JPH04148828 A JP H04148828A JP 27441390 A JP27441390 A JP 27441390A JP 27441390 A JP27441390 A JP 27441390A JP H04148828 A JPH04148828 A JP H04148828A
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JP
Japan
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data
neural network
neuron
spectroscopic
stored
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Application number
JP27441390A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Wada
利昭 和田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to set the optimum inspecting reference automatically, to omit the man-hours for statistical analysis and to realize the shortening of inspecting time by performing judging operation based on the reference value by using a neural network. CONSTITUTION:The light which is transmitted through or reflected from a specimen 4 undergoes spectroscopic action in a diffraction grating 5. The spectrum data in one or a plurality of wavelength regions required for inspection are extracted out of the spectroscopic data by a window circuit 13. In the window circuit 13, the spectroscopic data are checked with the data stored in a window table 15, and whether the data are in the wavelength region required for the inspection or not is judged. When the data are located in the region, the data are added to the data in a memory 14 and stored. The integrated value obtained in this way is inputted into a neural network 16 which is learned with many inspecting samples beforehand. The spectroscopic data are judged with the neural network 16, and outputted as the result of the inspection.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野1 本発明は検体のスペクトル分析結果から検体を検査する
分光検査装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field 1] The present invention relates to a spectroscopic inspection device for inspecting a specimen based on the results of spectrum analysis of the specimen.

〔従来の技術] 従来の分光検査装置では、検体のスペクトル分布を求め
、スペクトル分布中の特定の1つ、あるいは複数の波長
領域の蛍光量、あるいは吸収光量を測定し、それを検査
対象としている原子や分子を含むサンプル検体のスペク
トル分布から予め求められた上記特定波長領域の蛍光量
、あるいは吸収光量の基準値と比較して、検体中の検査
対象としている原子や分子の含有量が基準範囲内にある
か否かの判定を行なう。
[Prior art] Conventional spectroscopic inspection equipment determines the spectral distribution of a specimen, measures the amount of fluorescence or absorbed light in one or more specific wavelength regions in the spectral distribution, and uses it as the inspection target. The content of atoms and molecules to be tested in the sample is determined to be within the standard range by comparing it with the standard value of the amount of fluorescence or absorption light in the above specific wavelength range, which is determined in advance from the spectral distribution of the sample specimen containing atoms and molecules. It is determined whether or not it is within the range.

ここで、蛍光量や吸収光量の基準値の決定は、多数のサ
ンプル検体に対して統計処理を行なう等の結果に基づい
て人間が決定していた。 また、同一検体に対して複数
種類の原子や分子についての検査を行なう場合、基準範
囲内にあるか否かの判定は、それぞれの検査対象に対し
て別個に行なわれていた。
Here, the reference values for the amount of fluorescence and the amount of absorbed light are determined by humans based on the results of statistical processing on a large number of sample specimens. Furthermore, when testing multiple types of atoms or molecules on the same specimen, the determination of whether or not the test object is within a reference range is performed separately for each test object.

〔発明が解決しようとする課題] 上述したように従来の分光検査装置では、検査の基準値
の決定を統計的手法等を用いて人間が行なっていたので
、必ずしも最適な値になるとは限らないし、基準値の決
定のためには多数のサンプルデータについての処理が必
要であり、手間がかかった。一方、同一検体に対して複
数種類の原子や分子についての検査を行なう場合には、
検査対象の原子や分子の種類の数に応じた判定時間を要
していた。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, in conventional spectroscopic inspection devices, the reference value for inspection was determined by humans using statistical methods, etc., so it was not always the best value. In order to determine the reference value, it was necessary to process a large number of sample data, which was time-consuming. On the other hand, when testing multiple types of atoms or molecules on the same sample,
The judgment time required depends on the number of types of atoms and molecules to be tested.

本発明は上述した事情に対処すべきなされたもので、そ
の目的は、手間のかかる基準値の決定が不要で、且つ、
同一検体に対して、検査対象の原子や分子の種類が多い
場合でも、それぞれの判定を同時に行なうことができる
分光検査装置を提供することである。
The present invention has been made to address the above-mentioned circumstances, and its purpose is to eliminate the need for time-consuming determination of reference values, and to
It is an object of the present invention to provide a spectroscopic inspection device capable of simultaneously performing determinations on the same specimen even when there are many types of atoms and molecules to be examined.

[課題を解決するための手段] 本発明の概略を第1図を参照して説明する。同図に示す
ように、本発明では、検体の分光データより検査に必要
な]つ、あるいは複数の波長領域のスペクトルデータを
抽出し、それぞれの波長領域におけるスペクトル強度を
積分し、それらの積分値を、予め多数の検査用サンプル
によって学習されているニューラルネットワークに入力
し、 このニューラルネットワークによって分光データ
の判定を行ない検査結果として出力する。
[Means for Solving the Problems] The outline of the present invention will be explained with reference to FIG. 1. As shown in the figure, in the present invention, spectral data in one or more wavelength regions necessary for inspection is extracted from the spectral data of the specimen, the spectral intensity in each wavelength region is integrated, and the integrated value is is input into a neural network that has been trained in advance using a large number of test samples, and this neural network judges the spectral data and outputs it as a test result.

〔作用] 本発明によれば、基準値による判定動作をニュ一うルネ
ットワークを用いることにより行っているので、ニュー
ラルネットワークの学習機能によりサンプルデータの提
示とそのサンプルデータに対する望ましい判定結果を与
えるだけで、ニューラルネットワークが自動的に判定能
力を有するようになり、従来のように基準値決定の処理
を人間が行なう必要がなく、手間が大幅に減少するとと
もに、基準値も最適なものに近くなる。また、ニューラ
ルネットワークの並列性により、複数種類の原子や分子
の判定を同時に行なうことが可能であり、処理時間が短
縮される。
[Operation] According to the present invention, since the judgment operation based on the reference value is performed by using a neural network, all that is required is to present sample data and give a desired judgment result for the sample data using the learning function of the neural network. Now, the neural network will automatically have the ability to make judgments, and there will be no need for humans to perform the process of determining reference values as in the past, which will greatly reduce the amount of effort required, and the reference values will also be closer to the optimal values. . Furthermore, due to the parallel nature of the neural network, it is possible to judge multiple types of atoms and molecules at the same time, reducing processing time.

〔実施例] 以下、第2図乃至第4図を参照して本発明による分光検
査装置の実施例を説明する。第2図は実施例の構成を示
すブロック図である。光源1からの光がスリット2とハ
ーフミラ−3を通過して検体4に照明される。検体4を
透過、あるいは反射した光は回折格子5によって分光さ
れ、ラインセンサ6で受光される。ラインセンサ6は直
線上に並べられた多数個の受光素子からなり、受光素子
の配列方向と回折格子5のグリッドの方向とが直交する
ように配置されている。その結果、それぞれの受光素子
は波長の異なった分光光のみを受光することになる。
[Example] Hereinafter, an example of the spectroscopic inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. Light from a light source 1 passes through a slit 2 and a half mirror 3 and illuminates a specimen 4. The light transmitted or reflected by the specimen 4 is separated by the diffraction grating 5 and received by the line sensor 6. The line sensor 6 is composed of a large number of light receiving elements arranged in a straight line, and arranged so that the direction in which the light receiving elements are arranged and the direction of the grid of the diffraction grating 5 are perpendicular to each other. As a result, each light receiving element receives only spectral lights of different wavelengths.

一方、照明光の一部はハーフミラ−3によって反射され
、光センサ7で受光される。光センサ7の出力は、A/
D変換器8でディジタル量に変換された後、実数化器9
によって浮動小数点化され、正規化用データとしてメモ
リ10に記憶される。
On the other hand, a part of the illumination light is reflected by the half mirror 3 and is received by the optical sensor 7. The output of the optical sensor 7 is A/
After being converted into a digital quantity by the D converter 8, the real number converter 9
is converted into a floating point number and stored in the memory 10 as normalization data.

ラインセンサ6のデータは受光素子毎に読み出される。Data from the line sensor 6 is read out for each light receiving element.

先ず、一番最初の受光素子のデータが読み出され、A、
/D変換器11でディジタル量に変換された後、正規化
演算器12に送られる。正規化演算器12は、A/D変
換器11から送られてきた整数データを浮動小数点化し
、メモリlOに記憶されているデータで割り算を行い、
ウィンドウ回路13に割り算結果を送る。すなわち、正
規化演算器12は分光データを照明光の強さによって正
規化するものである。
First, the data of the first light receiving element is read out, A,
After being converted into a digital quantity by the /D converter 11, it is sent to the normalization calculator 12. The normalization calculator 12 converts the integer data sent from the A/D converter 11 into a floating point number, divides it by the data stored in the memory lO,
The division result is sent to the window circuit 13. That is, the normalization calculator 12 normalizes the spectral data according to the intensity of illumination light.

ウィンドウ回路13は、正規化演算器12から送られて
くる順番に基づいて予めウィンドウテーブル15に記憶
されている情報を参照して、正規化演算器12から送ら
れてきたデータが検査に必要な波長領域に、または検査
波長領域のいずれかに入っているか否か判断し、入って
いるならば、メモリ14のその波長領域と対応した番地
に記憶されているデータに正規化演算器12から送られ
てきたデータを加える。また、正規化演算器12から送
られてきたデータが検査に必要な波長領域のいずれにも
属さないならば、何もしない。なお、初期状態において
は、メモリ14の全ての番地の内容は0にしておく。
The window circuit 13 refers to the information stored in the window table 15 in advance based on the order of the data sent from the normalization calculator 12, and determines whether the data sent from the normalization calculator 12 is necessary for inspection. It is determined whether the wavelength range is within the wavelength range or the test wavelength range, and if it is, the data stored in the address corresponding to the wavelength range in the memory 14 is sent from the normalization calculator 12. Add the data that has been collected. Furthermore, if the data sent from the normalization calculator 12 does not belong to any of the wavelength ranges required for inspection, nothing is done. Note that in the initial state, the contents of all addresses in the memory 14 are set to 0.

ラインセンサ6の最初の受光素子のデータについて、上
記の一連の処理が完了すると、2番目の受光素子につい
て同様の処理が繰り返される。2番目の受光素子のデー
タについて、最初の受光素子のデータと同様の処理が終
了すると、3番目の受光素子のデータについても、1番
目や2番目の受光素子のデータと同様の処理が繰り返さ
れる。
When the series of processes described above are completed for the data of the first light receiving element of the line sensor 6, the same process is repeated for the second light receiving element. When the data of the second light receiving element is processed in the same manner as the data of the first light receiving element, the same processing as that of the data of the first and second light receiving elements is repeated for the data of the third light receiving element. .

このようにして、 ラインセンサ6の全ての受光素子の
データについて、上記の処理が終了すると、メモリー4
の各番地には対応する波長領域における分光スペクトル
強度の積分値に対応する量が記憶されていることになる
In this way, when the above processing is completed for the data of all the light receiving elements of the line sensor 6, the memory 4
At each address, a quantity corresponding to the integral value of the spectral intensity in the corresponding wavelength region is stored.

次に、メモリー4のデータのうち検査波長領域に対応す
る番地のデータが次々にニューラルネットワーク16に
送られる。本実施例のニューラルネットワークは、第1
図にその概念図を示したように、 3層の階層構造を有
しており、同一層に属するニューロンユニット間には結
合はなく、隣合う層のニューロンユニット間にのみ結合
がある。
Next, among the data in the memory 4, data at addresses corresponding to the test wavelength range are sent one after another to the neural network 16. The neural network of this example has the first
As shown in the conceptual diagram in the figure, it has a three-layer hierarchical structure, with no connections between neuron units belonging to the same layer, and only connections between neuron units in adjacent layers.

各層は入力側から、順次、入力層、中間層、出力層と呼
ばれる。各二ニーロンユニットは次の(1)式の処理を
行なう。
Starting from the input side, each layer is called an input layer, a middle layer, and an output layer. Each two-neelon unit performs the process according to the following equation (1).

ここで、xiは着目しているニューロンユニットの属す
る層より1つ前の(入力層側の)層に属するi番目のニ
ューロンユニットの出力であり、wiはそのニューロン
ユニットと着目している二二7一 一ロンユニットとの結合の強さを表わす重み係数(シナ
プス結合度)である。nは着目しているニューロンユニ
ットの属する1つ前の層に属する全ニューロンユニット
の数、 θは着目しているニューロンユニットの入力間
イ直 yは出力、 fは次の(2)式に示すシグモイド
関数である。
Here, xi is the output of the i-th neuron unit that belongs to the layer one layer before (on the input layer side) the layer to which the neuron unit of interest belongs, and wi is the output of the i-th neuron unit that belongs to the layer that is one layer before the neuron unit of interest. This is a weighting coefficient (degree of synaptic connection) representing the strength of connection with the 7-1-ron unit. n is the number of all neuron units that belong to the previous layer to which the neuron unit of interest belongs, θ is the directivity between the inputs of the neuron unit of interest, y is the output, and f is shown in the following equation (2). It is a sigmoid function.

f  (x)= 1/ (1+e−X)    =−(
2)第3図にニューラルネットワーク16の構成を示し
、第4図に各ニューロンユニットの構成を示す。本実施
例では、中間層に属するニューロンユニット数を4個、
出力層に属するニューロンユニット数を2個としている
が、この数は検査対象や検査目的によって変わるもので
あり、これに限定されるものではない。出カニニット数
は、検査対象の原子あるいは分子の種類の数によって決
まるものであり、1個の出カニニットが1種類の原子あ
るいは分子の検査を担当する。 (2)式のシグモイド
関数は、Xが−ωから+ωまで変化する時に、関数値f
 (x)はOから1まで変化するので、後に述べる学習
においては、検体中の検査対象源子あるいは分子の含有
量が基準範囲内にあるならば、その原子あるいは分子を
担当する出カニニットは1を出力し、基準範囲外ならば
Oを、出力するように学習する。また、本実施例では、
メモリ14が入力層に相当している。すなわち、メモリ
14に記憶されている検査波長領域における分光スペク
トル強度の積分値に対応するデータが入力層に属するニ
ューロンユニットの出力に相当している。
f (x) = 1/ (1+e-X) =-(
2) FIG. 3 shows the configuration of the neural network 16, and FIG. 4 shows the configuration of each neuron unit. In this example, the number of neuron units belonging to the intermediate layer is 4,
Although the number of neuron units belonging to the output layer is two, this number changes depending on the object to be inspected and the purpose of the inspection, and is not limited to this. The number of output units is determined by the number of types of atoms or molecules to be inspected, and one output unit is responsible for inspecting one type of atom or molecule. The sigmoid function in equation (2) has a function value f when X changes from -ω to +ω.
(x) changes from O to 1, so in the learning described later, if the content of the atom or molecule to be tested in the sample is within the standard range, the output unit responsible for that atom or molecule is 1. , and if it is outside the reference range, output O. Furthermore, in this example,
The memory 14 corresponds to the input layer. That is, the data corresponding to the integral value of the spectral intensity in the test wavelength region stored in the memory 14 corresponds to the output of the neuron unit belonging to the input layer.

メモリ14から検査波長領域毎のデータがバッファ18
を介してニューロンユニット20,21゜2礼 23に
同時に送られると、各二ニーロンユニット20〜23で
は、第4図に示すように、演算器26によって重みメモ
リ30に予め記憶されているデータのうち入力層の1番
目のニューロンユニットとの結合の重みデータとメモリ
14から送られてきた入力層の1番目のニューロンユニ
ットの出力に対応するデータとの積が計算され、その積
がレジスタ27に記憶される。次に、メモリ14の2番
目のデータと重みメモリの2番目のデータの積が計算さ
れ、その積とレジスタ27に既に記憶されているデータ
(1番目の積)との和が計算され、その和が改めてレジ
スタ27に記憶される。以下、メモリ14から次々に供
給される各検査波長領域毎のデータについて、上記の処
理が繰り返され、メモリ14の最後のデータについての
処理が終了すると、レジスタ27には、 (1)式のΣ
wi−xiが記憶されることになる。ここで、1=1 nはメモリ14に記憶されているデータの数で、入力ニ
ューロンユニット数に対応している。
Data for each inspection wavelength region is transferred from the memory 14 to the buffer 18.
When the data is simultaneously sent to the neuron units 20 and 21 through the neuron units 23, each neuron unit 20 to 23 receives the data previously stored in the weight memory 30 by the arithmetic unit 26, as shown in FIG. The product of the weight data of the connection with the first neuron unit of the input layer and the data corresponding to the output of the first neuron unit of the input layer sent from the memory 14 is calculated, and the product is stored in the register 27. is memorized. Next, the product of the second data in the memory 14 and the second data in the weight memory is calculated, and the sum of this product and the data already stored in the register 27 (first product) is calculated. The sum is stored in register 27 again. Thereafter, the above processing is repeated for the data for each test wavelength region supplied one after another from the memory 14, and when the processing for the last data in the memory 14 is completed, the register 27 contains Σ of equation (1).
wi-xi will be stored. Here, 1=1 n is the number of data stored in the memory 14 and corresponds to the number of input neuron units.

次に、レジスタ27の内容から、予め閾値メモリ29に
記憶されている(1)式のOに対応する値が引かれ、予
め関数テーブル31に記憶されている(2)式によって
定義されるXとその時の関数値f  (x)との対応関
係から、 (1)式のyが求められ、各二ニーロンユニ
ット20〜23の出力として、ユニット内の出力バッフ
ァ28に記憶される。以上の処理は、各ニューロンユニ
ット20〜23について同時に並列的に行なわれる。
Next, from the contents of the register 27, the value corresponding to O in equation (1) stored in advance in the threshold value memory 29 is subtracted, and y in equation (1) is determined from the correspondence between the function value f (x) and the function value f (x) at that time, and is stored in the output buffer 28 in the unit as an output of each two-knee-long unit 20 to 23. The above processing is performed simultaneously and in parallel for each neuron unit 20-23.

ニューロンユニット24、25についても、ニューロン
ユニット20〜23と同様の処理が行なわれる。ただし
、ニューロンユニット24.25の場合には、ニューロ
ンユニット20〜23の場合と異なり、メモリ14のデ
ータではなく、ニューロンユニット20〜23の出力バ
ッファ28のデータが入力データとして順次読み込まれ
る。すなわち、最初に、二ニーロンユニット20の出力
バッファ28のデータが読み込まれ、ニューロンユニッ
ト24.25のそれぞれにおいて、予め重みメモリ30
に記憶されているニューロンユニット2oとの結合の重
みとの積が演算器26で計算され、その積がレジスタ2
7に記憶される。次に、ニューロンユニット21の出力
バッファ28のデータについて、ニューロンユニット2
4、25のそれぞれにおいて、予め重みメモリ30に記
憶されているニューロンユニット21との結合の重みと
の積が演算器26で計算され、その積がレジスタ27の
内容(上記積)と加え合わされた後、その和がレジスタ
27に記憶される。
The same processing as the neuron units 20 to 23 is performed on the neuron units 24 and 25 as well. However, in the case of the neuron units 24 and 25, unlike the case of the neuron units 20 to 23, data in the output buffer 28 of the neuron units 20 to 23 is sequentially read as input data instead of data in the memory 14. That is, first, the data in the output buffer 28 of the two neuron units 20 is read, and each of the neuron units 24 and 25 stores the data in the weight memory 30 in advance.
The product with the weight of the connection with the neuron unit 2o stored in the register 2 is calculated by the arithmetic unit 26, and the product is stored in the register 2.
7 is stored. Next, regarding the data in the output buffer 28 of the neuron unit 21, the neuron unit 2
In each of steps 4 and 25, the product with the weight of the connection with the neuron unit 21 stored in advance in the weight memory 30 is calculated by the calculator 26, and the product is added to the contents of the register 27 (the above product). Thereafter, the sum is stored in register 27.

以上の処理をニューロンユニット23.24にも繰り返
し行なうことによって、ニューロンユニット24.25
のそれぞれの1ノジスタ27には、なお、Σの回数であ
る4は本実施例での中間ニューロンユニットの数である
By repeating the above processing for the neuron units 23.24, the neuron units 24.25
Note that 4, which is the number of Σ, is the number of intermediate neuron units in this embodiment.

欣に、レジスタ27の内容から予め閾値メモリ29に記
憶されているニューロンユニット24.25それぞれの
入力閾値Oが所かれ、関数テーブル31に予め記憶され
ている(2)式のXとその時の関数値f (x)の対応
関係より(1)式のyが求められ、ニューロンユニット
24、25それぞれの出力として出力バッファ28に記
憶される。
Specifically, the input threshold O of each neuron unit 24 and 25 stored in advance in the threshold value memory 29 is found from the contents of the register 27, and X in equation (2) stored in advance in the function table 31 and the function at that time are determined. From the correspondence of the values f (x), y in equation (1) is determined and stored in the output buffer 28 as the output of each of the neuron units 24 and 25.

このニューロンユニット24.25の出力バッファ28
に記憶されている値をポストコンピュータ17で読み出
し、結果として使用者に提示される。
Output buffer 28 of this neuron unit 24.25
The postcomputer 17 reads out the values stored in the postcomputer 17 and presents the results to the user.

ニューロンユニット24.25の出力値が1に近ければ
、それぞれの出力ニューロンユニットの担当する原子あ
るいは分子の含有量が基準値の範囲内と判定したもので
あり、0に近ければ基準値の範囲外と判定したものであ
る。コントローラ19はニューロンユニット20〜25
を同時並列的に動作さぜるための同期信号を発生する。
If the output value of the neuron units 24 and 25 is close to 1, it is determined that the content of atoms or molecules assigned to each output neuron unit is within the standard value range, and if it is close to 0, it is outside the standard value range. It was determined that The controller 19 has neuron units 20 to 25
Generates a synchronization signal to operate simultaneously and in parallel.

上述のように、中間層、及び出力層のニューロンユニッ
トはそれぞれ並列的に動作し、複数の原子あるいは分子
の検査が同時に行なわれ、判定時間の短縮が計れる。
As described above, the neuron units in the intermediate layer and the output layer each operate in parallel, allowing multiple atoms or molecules to be tested simultaneously, thereby shortening the determination time.

次に、中間層、出力層に属するニューロンユニット20
〜25における(1)式中の重みwiと入力閾値Oの決
定の仕方を説明する。本実施例では、通常のノイマン型
のホストコンピュータ17によって、ラメルハート(R
umelhart)らによって考案されたパックプロパ
ゲーション・学習アルゴリズム、あるいは−膜化デルタ
ルールとも呼ばれるアルゴリズム(D、E、ラメルハー
ト、  J、L、マクレランド。
Next, neuron units 20 belonging to the intermediate layer and the output layer
How to determine the weight wi and the input threshold value O in equation (1) in ~25 will be explained. In this embodiment, Ramelhart (R
The pack propagation learning algorithm, also known as the membrane delta rule, was devised by D. E. Ramelhart and J. L. McClelland et al.

PDPリザーチグループ著、せ利俊−監訳、 rPDP
モデル」、第8章;産業図書、 1989年)によって
行い、得られた結果を検体の分光検査に先立って各ニュ
ーロンユニット20〜25の重みメモリ30及び閾値メ
モリ29に記憶させておく。
Written by PDP Research Group, translated and supervised by Toshi Seri, rPDP
Model, Chapter 8; Sangyo Tosho, 1989), and the obtained results are stored in the weight memory 30 and threshold memory 29 of each neuron unit 20-25 prior to the spectroscopic examination of the specimen.

ニューロンユニットの重みwiと入力閾値Oの決定は次
のように行なう。まず、検査結果がわかっているサンプ
ル検体について、第2図に示した分光検査装置を作動さ
せて、メモリ14内に検査対象となる波長領域のスペク
トル強度の積分値を格納する。ホストコンピュータ17
はこのデータを読み込み、同時に、そのサンプル検体に
対する正しい判定結果をニューラルネットワーク16の
出力層のユニットと対応させてベクトルで表わしたもの
を教師データとして、先のメモリ14」二のデータとと
もに、学習データ1としてホストコンピュータ17内に
登録する。次に、別の検体についても、同様な手順によ
り、学習データ2として登録する。以上の手順を多数の
サンプル検体について行い、学習データの組を得る。
The weight wi and input threshold O of the neuron unit are determined as follows. First, for a sample specimen for which the test result is known, the spectroscopic inspection apparatus shown in FIG. 2 is operated to store in the memory 14 the integral value of the spectral intensity of the wavelength region to be tested. host computer 17
reads this data, and at the same time, the correct judgment result for the sample specimen is associated with the unit of the output layer of the neural network 16 and expressed as a vector as training data, and is used as training data along with the data from the memory 14''2. 1 in the host computer 17. Next, another sample is registered as learning data 2 using the same procedure. The above procedure is performed for a large number of sample specimens to obtain a set of learning data.

こうして得られたm個の学習データを(Xl。m pieces of learning data obtained in this way are (Xl.

DI)、  −(Xm、  Dm)とする。 ここで、
 X 1(i=1〜m)は]つのサンプル検体に対して
メモリ]4に得られる複数のデータをベクトルで表わし
たちのである。このベクトルの要素の数は第1図の検査
波長領域の数に一致し、ニューラルネットワーク16の
入力層のニューロンユニット数(ここでは、4)となる
。Di(i=l−m)は正しい検査結果としてニューラ
ルネットワーク16の出力層のニューロンユニット24
.25の出力バッファに得たいベクトルパターンであり
、要素の数は出力層のニューロンユニット数(ここでは
、 2)である。
DI), −(Xm, Dm). here,
X1 (i=1 to m) represents a plurality of data obtained in memory 4 for one sample specimen as a vector. The number of elements of this vector corresponds to the number of test wavelength regions in FIG. 1, and is the number of neuron units in the input layer of the neural network 16 (here, 4). Di (i=l−m) is the correct test result for the neuron unit 24 of the output layer of the neural network 16.
.. This is the vector pattern that we want to obtain in the 25 output buffers, and the number of elements is the number of neuron units in the output layer (here, 2).

パックプロパゲーション・アルゴリズムによる学習では
、次式に示す誤差 を最小にするように各ニューロンユニットの重みwiと
入力閾値Oを変化させていく、ここで、Y 1(i=l
〜m)は学習データXiをニューラルネットワーク16
に入力したときに得られるニューラルネットワーク16
の出力である。m絹の学習データを一度づつ入力して誤
差Eが最も減少するように重ミWiを変化させると、出
力層のニューロンユニットjと中間層のニューロンユニ
ットiとの間の重みの変化量△wjiは Δwji で与えられ、中間層のニューロンユニットiと入力層の
ニューロンユニッl−hとの間の重みの変化量△wih
は △ wih ・w、1i(1−y+p)yt”   2 ・15)h で与えられる。ここで、εは正の定数、MJ+y、Pは
それぞれ学習データXpをニューラルネットワークに入
力したときの出力層のニューロンユニットj、中間層の
ニューロンユニッl−iの出力である。yhpはXpの
h番目の要素であり、γは出力ニューロンユニットの数
である。なお、入力閾値Oについては、各ニューロンユ
ニットに対して常に−1が入力する端子の重みと考えれ
ば、】6− (4)式と(5)式によって求めることができる。
In learning using the pack propagation algorithm, the weight wi of each neuron unit and the input threshold O are changed so as to minimize the error shown in the following equation. Here, Y 1 (i=l
~m) uses the learning data Xi as the neural network 16
Neural network 16 obtained when inputting
This is the output of If the learning data of m silk is input once at a time and the weight Wi is changed so that the error E is reduced the most, the amount of change in the weight between the neuron unit j of the output layer and the neuron unit i of the intermediate layer △wji is given by Δwji, and the amount of change in weight between neuron unit i in the hidden layer and neuron unit l-h in the input layer is Δwih
is given by △ wih ・w, 1i(1-y+p)yt" 2 ・15)h. Here, ε is a positive constant, MJ+y, and P are the output layers when the learning data Xp is input to the neural network, respectively. is the output of neuron unit j in the middle layer and neuron unit l-i in the intermediate layer. yhp is the h-th element of If we consider that −1 is always the weight of the input terminal, it can be determined by equations (4) and (5).

それぞれの結合の重みに対して、 (4)式と(5)式
を繰り返し実行して、 (3)式の誤差Eが十分小さく
なったところで処理を終了し、その時の重み、入力閾値
の値を各ニューロンユニットの重みメモリ30と閾値メ
モリ29に記憶させる。
Repeat equations (4) and (5) for each connection weight, and end the process when the error E in equation (3) becomes sufficiently small. Then, calculate the weight and input threshold value at that time. is stored in the weight memory 30 and threshold memory 29 of each neuron unit.

これにより、学習が終了する。This completes the learning.

〔発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、ニューラルネット
ワークの学習機能により、サンプルデータとそれに対す
る望ましい分類結果を与えるだけで、ニューラルネット
ワークが自動的に分類能力を有するようになり、このニ
ューラルネットワークを用いることにより、最適な検査
基準を自動的に設定でき、統計分析などの手間が省け、
ニューラルネットワークの並列処理性により検査時間の
短縮が計れる分光検査装置を提供することができる。な
お、本発明は上述の実施例に限定されずに、種々変形し
て実施可能である。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the learning function of the neural network allows the neural network to automatically have classification ability by simply providing sample data and a desired classification result for the sample data. By using this neural network, optimal inspection standards can be automatically set, eliminating the need for statistical analysis, etc.
It is possible to provide a spectroscopic inspection device that can shorten inspection time due to the parallel processing performance of the neural network. Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications.

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

第1図は本発明による分光検査装置の概略を示す図、第
2図は本発明による分光検査装置の一実施例のブロック
図、第3図は実施例のニューラルネットワークの詳細を
示すブロック図、第4図は実施例のニューロンユニット
を示すブロック図である。 ]・・・光源、3・・・ハーフミラ−15・・・回折格
子、6・・・ラインセンサ、 7・・・光センサ、 8
,1]・・・A/D変換器、9・・・実数化器、 12
・・・正規化演算器、 13・・・ウィンドウ回路、 
14・・・メモリ、 16・・・ニューラルネットワー
ク、 17・・・ホストコンピュータ。 出願人代理人  弁理士 坪井淳
FIG. 1 is a diagram schematically showing a spectroscopic inspection device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the spectroscopic inspection device according to the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing details of the neural network of the embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing the neuron unit of the embodiment. ]...Light source, 3...Half mirror 15...Diffraction grating, 6...Line sensor, 7...Light sensor, 8
, 1]... A/D converter, 9... Real number converter, 12
...Normalization arithmetic unit, 13...Window circuit,
14...Memory, 16...Neural network, 17...Host computer. Applicant's agent Patent attorney Jun Tsuboi

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 検体を透過、または反射した光の波長毎の分光データを
得る手段と、検査対象となる波長領域毎に前記分光デー
タを積分する手段と、波長領域毎の分光データの積分値
に応じて検査結果を出力するように学習されていて、前
記積分手段の出力が入力されるニューラルネットワーク
手段とを具備する分光検査装置。
means for obtaining spectral data for each wavelength of light transmitted or reflected by the specimen; means for integrating the spectral data for each wavelength region to be inspected; and means for obtaining inspection results according to the integrated value of the spectral data for each wavelength region. and a neural network means which is trained to output , and into which the output of the integrating means is input.
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