JPH04171510A - 光強度の自動調整可能な光学的パターン認識装置 - 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】 Ｕ産業上の利用分野コ この発明は、光情報処理や光計測の分野において、ＣＣ
Ｄカメラなどの撮像装置から得られる２次元画像に対し
、コヒーレント光を用いた光学的相関処理を施すことに
より、パターン認識や計測を自動的に行う装置に関する
ものである。

［発明の概要コ ジヨイント変換相関器（Ｊｏｒｎｔ　Ｔｒａｎｓｆｏｒ
ｍ　Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）やそれを基に改良された相
関器においては、参照画像や被相関画像の種類や大きさ
、個数など入力像の状態が変化すると、干渉しまのビジ
ビリティや空間周波数領域の変化など、空間光変調器に
表示される合同のフーリエ変換画像の強度分布画像の状
態が変化する。それによって、得られる相関ピークの光
強度やＳ／Ｎ比が変化するので、相関ピークの光強度は
撮像装置や受光素子の適正受光範囲外となり、正確な相
関ピーク強度を測定できず、正確な認識や計測ができな
くなるという問題点があった。この発明は、以上の問題
点を解決するために、合同のフーリエ変換画像や相関出
力画像の光強度あるいはそれらの変化量を測定する手段
を有し、その光強度あるいは受光素子の感度あるいは前
記空間光変調器の表示特性などを自動的に調整すること
によって、適正な合同のフーリエ変換画像の強度分布画
像を空間光変調器上に表示し、かつ相関ピークを撮像装
置あるいは受光素子で受光してＳ／Ｎ比よく強度を測定
することにより、常に正確な認識や計測が可能となるよ
うにしたものである。

［従来の技術］ 従来の光学的なパターン認識装置や相関処理装置として
は、ジヨイント変換相関器（Ｊｏｉｎｔ　Ｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍ　Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）が広く知られている。

例えば、この方式における特許としては、特開昭５７−
１３８６１６号公報、特開昭５’７−２１０３１６号公
報、特開昭５８−２１７１６号公報が提案されている。

第２図にジヨイント変換相関器の基本的構成図を示す。

合同のフーリエ変換画像の強度分布画像を表示する空間
光変調器としては、光書き込み型で反射型の液晶ライト
パルプを例に採って説明する。認識の基準となる参照画
像と認識の対象である被相関画像を同時に隣接して配置
した像を入力像４とする。レーザー１９から出射された
光束はビームエキスパンダ３で拡大された後、ビームス
プリッタ３１で２光束に分岐される。ビームスプリンタ
３１を透過した光束は入力像４を照射し、入力像４をコ
ヒーレント画像に変換する。このコヒーレント画像をフ
ーリエ変換用レンズ５を用いてフーリエ変換すると、そ
の変換面上に参照画像と被相関画像の合同のフーリエ変
換画像が得られる。この合同のフーリエ変換画像上には
、被相関画像と参照画像の各フーリエ変換画像どうしの
干渉による干渉しまが重畳されている。そこで、その変
換面に液晶ライトパルプ６の書き込み面を配置すること
により、合同のフーリエ変換画像の強度分布画像を液晶
ライトハルプロに表示させることができる。

次に、ビームスプリッタ３１で反射された光束はミラー
３２．３３、偏光ビームスプリッタ１１で反射されて液
晶ライトハルプロの読みだし面を照射し、表示されてい
る前記強度分布画像をコヒーレント画像に変換する。こ
のコヒーレント画像は検光子の代わりとして用いられて
いる偏光ビームスプリッタｚｆｉ３ａすることによりネ
ガ像またはポジ像として読み出され、それをフーリエ変
換用レンズ１２でフーリエ変換することにより、その変
換面上に相関ピークを含む相関出力画像が得られる。そ
こで、その変換面上に配置した受光素子１３でその相関
出力画像を受光することにより、被相関画像と参照画像
の２次元の相互相関係数を表す相関ピークを相関信号と
して得ることができる。

光書き込み型で反射型の空間光変調器である液晶ライト
パルプ６の代わりに、ＢＳＯ結晶（Ｂｉ１２　Ｓ　＋　
Ｏｚｏ）を光変調材料乙こ用いた透過型の空間光変調器
を使用しても原理的には同しである。また、合同のフー
リエ変換画像をＣＣＤカメラの様な盪像装置で受光し、
その出力を液晶テレビのような電気書き込み型の空間光
変調器に入力することによって、強度分布画像を表示す
る方法でも原理的には同しである。

第３図にジヨイント変換相関器における入力像４の一例
を示す。１個の被相関画像と１個の参照画像が隣接して
配置されている。また、第４図に受光素子１３上に得ら
れる被相関画像と参照画像との相関ピークの１例を示す
。中央に現れるのは０次光であり、その左右に１対の相
関ピークが得られる。

従来この方式による相関器においては、第３閏に示すよ
うに、認識したい被相関画像１個に対して、その被相関
画像との相関処理をするためのデータヘースである参照
画像も１個であり、多くの参照画像との相関処理を行う
場合には、次々と参照画像を書き換えて行うことがほと
んどであった。

しかも、この相関器をさらに高速で多機能にするために
、参照画像を複数化し、１度に多くの参照画像との相関
処理を行うことは、相関処理の結果得られる相関ピーク
の個数とノイズ成分の増大によるＳ／Ｎ比の低下などの
理由により困難であった。

そこで、我々は上記欠点を解決するために、フィードバ
ック系を有するジヨイント変換相関器［平成２年６月１
５日に出願の光学的パターン認識装置コを提案している
。これは、通常のジヨイント変換相関器において、相関
処理の結果得られる少なくとも１個の被相関画像と少な
くとも１個の参照画像との２次元の各相関係数を、線形
または非線形な伝達関数に入力し、各相関係数に対応す
る各参照画像を透過する光強度をその伝達関数の出力に
応じて実質的に変化させるフィードバック系を構成した
ものである。

第５図に上記フィードバック系を有するジヨイント変換
相関器の基本的構成図を示す。合同のフーリエ変換画像
の強度分布画像を表示する空間光変調器としては、第２
図と同様に光書き込み型で反射型の液晶ライトバルブを
例に採って説明する。

相関出力画像を受光素子１３で受光するまでは第２図と
同しなので省略する。例えば、１個の被相関画像と複数
個の参照画像を人力像として用いると、複数対の相関ピ
ークが受光素子１３上に得られる。以下簡単のため、対
で得られる相関ピークの片側の相関ピーク強度だけにつ
いて考える。各相関ピーク強度を表す各相関信号は、受
光素子１３から出力されて正規化回路３４に入力され、
各相関信号が相関信号中で最大の相関信号で規格化され
る。そして、その規格化された相関信号が液晶マスク駆
動回路３５に入力され、入力像４の直前に配置されてい
る液晶マスク３６を駆動する。

それにより、液晶マスク３６上の各参照画像に対応する
部分の透過率を変化させて、各参照画像を透過する光強
度を実質的に変化させるフィードバック系を構成してい
る。

第６図にフィードバンク系を有するジヨイント変換相関
器において使用する入力像の一例を示す。

被相関画像が中心に配置され、その円周上に１３個の参
照画像が配置されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、一般に入力像の状態は常に一定ではなく
、被相関画像や参照画像の種類、大きさ、個数、コント
ラスト等が変化する。例えば、認識や計測する物体が文
字であったり、人の顔であるなど、対象が何であるかに
よって被相関画像や参照画像の種類や大きさが変化する
。また、従来の技術で述べたように、通常はジヨイント
変換相関器は１個の被相関画像と１個の参照画像との相
関処理を行うことがほとんどであったが、相関器がより
高機能でより高速な相関処理を行うことができるように
、参照画像または被相関画像を複数にして一度に多くの
相関処理を行う場合もある。

その様な場合、入力像を透過する光量が変化することや
フーリエ変換画像のパターン自身が変化することにより
、合同のフーリエ変換画像の強度やその強度分布が変化
する。また参照画像の個数が多くなると、合同のフーリ
エ変換画像上に重畳されている干渉しまのビジビリティ
が低下してしまう。そのような状態で、この合同のフー
リエ変換画像を液晶ライトバルブなどの光書き込み型の
空間光変調器に表示する場合、これらの空間光変調器に
は適正な書き込み光強度範囲があるため、合同のフーリ
エ変換画像中でその光強度範囲から外れた領域の像は、
潰れたり表示できなくなるなど適正に表示されなくなり
、表示される強度分布画像の状態が大きく変化してしま
う。合同のフーリエ変換画像をＣＯＤカメラなどで受光
し、それを電気書き込み型の空間光変調器に表示する場
合にも同様のことが言える。

例えば、被相関画像や参照画像の種類が変化し、入力像
を透過する光量が増大した場合、合同のフーリエ変換画
像の強度分布も当然変化するが、それだけでなく全体の
強度も増大する。そのため、光強度の強い低周波領域は
像が潰れ、より高周波Ｎ城が空間光変調器に表示される
ことになり、表示される空間周波数領域が変化する。

また例えば、参照画像の個数を増加させた場合には、合
同のフーリエ変換画像上に重畳されている干渉しまのビ
ジビリティが低下する。そのため、空間光変調器上に表
示される強度分布画像上の干渉しまのビジビリティが低
下したり、ある領域では干渉しまが完全に潰れたり表示
されないことも起こる。その上、１個の参照画像の場合
より入力像を透過する光量が増大し、合同のフーリエ変
換画像自体の光強度が強くなるので、既に述べたように
空間光変調器上に表示される強度分布画像の空間周波数
領域が変化する。

以上のように、入力像の状態が変化することにより、干
渉しまのビジビリティが低下する場合、相関出力画像中
の相関ピーク強度が低下し、かつノイズ成分も増加する
ので、Ｓ／Ｎ比が大きく低下してしまう。その様な相関
出力画像を受光素子で受光すると、受光素子には適正な
受光強度範囲があるため、その範囲外の光強度の相関ピ
ークは正確に測定できなくなるという問題点があった。

また、表示される空間周波数領域が変化する場合には、
相関処理の特性が大きく変化するという問題点もあった
。

また、フィードバンク系を有するジヨイント変換相関器
においては、フィードバックを行うことにより通常のジ
ヨイント変換相関器よりも多くの参照画像との相関処理
が行えるが、フィードバックにより参照画像を透過する
光強度を変化させているため、それによって合同のフー
リエ変換画像の光強度や干渉しまのビジビリティが変化
してしまい、上記と同様の問題点が生しる。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては、 所要の目標を含む少なくとも１つの参照画像と新たに入
力する少なくとも１つの被相関画像とをコヒーレント画
像に変換する手段と、 前記コヒーレント画像をフーリエ変換し、前記参照画像
と前記被相関画像との合同のフーリエ変換画像を得る手
段と、 前記合同のフーリエ変換画像を強度分布画像に変換し、
前記強度分布画像を空間光変調器に表示する手段と、 前記空間光変調器に表示された前記強度分布画像をコヒ
ーレント光を用いて読み出す手段と、前記読み出した強
度分布画像を再度フーリエ変換して得られる相関出力画
像を撮像装置または受光素子を用いて相関信号に変換す
る手段と、前記合同のフーリエ変換画像や前記相関出力
画像の光強度または前記光強度の変化を計測する手段と
、 前記光強度または前記光強度の変化に応じて前記光強度
を変化させる手段または前記撮像装置または前記受光素
子の受光感度を変化させる手段または前記空間光変調器
の表示特性を変化させる手段とを有することによって上
記課題を解決した。

またさらに高速で高機能にする場合には、前記相関信号
を最大の相関４３号で正規化する正規化回路と、 前記正規化回路で正規化した信号をもとに、前記参照画
像の前または後ろに配置したマスク用空間光変調器にお
いて、前記各参照画像に対応する部分の透過率または反
射率を線形または非線形に変化させる手段をも有するこ
とにより上記課題を解決した。

［作用］ 上記のような構成にすれば、通常のジヨイント変換相関
器やフィードバック系を有するジヨイント変換相関器に
おいて、参＠画像の個数や種類など人力像の状態が変化
した場合、あるいはフィードバックにより各参照画像を
照射する光強度が変化した場合に、合同のフーリエ変換
画像や相関出力画像の光強度あるいはその変化量を測定
することができる。そして、その光強度あるいはその変
化量に応じて、合同のフーリエ変換画像や相関出力画像
の光強度を変化させる、あるいは相関出力画像を受光す
る撮像装置や受光素子の受光感度を変化させる、あるい
は強度分布画像を表示する空間光変調器の表示特性を変
化させることができる。

以上の方法のいずれか或はそれらを組合せることによっ
て、強度分布画像中の適正な空間周波数領域を空間光変
調器に表示することができると共に、干渉しまのビジビ
リティが低下していても広範囲な領域で干渉しまを空間
光変調器に表示することができる。その上、撮像装置や
受光素子の適正な受光範囲で相関出力画像を受光するこ
とができる。

その結果、相関処理の特性を変化させることなく、Ｓ／
Ｎ比のよい相関係数を得ることができるので、光学的に
パターンのＵ２Ｗｈや計測が正確に行うことができるよ
うになる。

［実施例］ 以下に本発明による実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明による実施例の構成図である。空間光
変調器としては、光書き込み型で反射型の液晶ライトパ
ルプを例に採って説明する。

所要の目標を含む少なくとも１つの参照画像と新たに入
力する少なくとも１つの被相関画像とをコヒーレント画
像に変換する手段は、書き込み用レーザー１と書き込み
用レーザー制御部２とビームエキスパンダ３と入力像４
からなり、前記コヒーレント画像をフーリエ変換し、前
記参照画像と前記被相関画像との合同のフーリエ変換画
像を得る手段は、フーリエ変換用レンズ５からなり、前
記合同のフーリエ変換画像を強度分布画像に変換し、前
記強度分布画像を空間光変調器に表示する手段は、液晶
ライトバルブ６と液晶ライトパルプ駆動回路７からなり
、前記空間光変調器に表示された前記強度分布画像をコ
ヒーレント光を用いて読み出す手段は、読みだし用レー
ザー８と読みだし用レーザー制御部９とビームエキスパ
ンダ１０と偏光ビームスプリフタ１１からなり、前記読
み出した強度分布画像を再度フーリエ変換して得られる
相関出力画像を撮像装置または受光素子を用いて相関信
号に変換する手段は、フーリエ変換用レンズ１２と受光
素子１３と受光素子駆動回路１４がらなり、前記合同の
フーリエ変換画像や前記相関出力画像の光強度または前
記光強度の変化を計測する手段は、ビームスプリッタ２
１と強度モニター用受光素子２２と強度モニター回路２
３とピーク強度測定回路１５からなり、前記光強度また
は前記光強度の変化に応じて前記光強度を変化させる手
段または前記撮像装置または前記受光素子の受光感度を
変化させる手段または前記空間光変調器の表示特性を変
化させる手段は、書き込み用レーザー制御部２と読みだ
し用レーザー制御部９からなる。

書き込み用レーザー１は、書き込み用レーザー制御部２
によって出力光強度が制御され、コヒーレント光を出射
する。書き込み用レーザー１から出射されたコヒーレン
ト光はビームエキスパンダ３で光束が拡大され、被相関
画像と参照画像が同時に並列に配置された入力像４を照
射することにより、入力像４をコヒーレント画像に変換
する。

そのコヒーレント画像はフーリエ変換用レンズ５でフー
リエ変換され、その変換面上に配置された液晶ライトバ
ルブ６の書き込み面に照射される。

それにより、合同のフーリエ変換画像の強度分布画像が
液晶ライトバルブ６に表示される。ここで、液晶ライト
バルブ６は液晶ライトパルプ駆動回路７によって駆動さ
れている０合同のフーリエ変換画像の１部はビームスプ
リンタ２１によって分けられ、強度モニター用受光素子
２２を照射する。

強度モニター用受光素子２２からの出力は強度モニター
回路２３に入力されて、合同のフーリエ変換画像の光強
度、あるいはその変化量を測定することができる６強度
モニター回路２３からの出力は、書き込み用レーザー制
御部２に入力されて、書き込み用レーザーｌの出力光強
度を変化させる。

読みだし用レーザー制御部９によって出力光強度が制御
されている読みだし用レーザー８から出射されたコヒー
レント光は、ビームエキスパンダ１０で光束が拡大され
、偏光ビームスプリンタ１１で反射されて液晶ライトバ
ルブ６の読みだし面を照射する。そして、液晶ライトバ
ルブ６の読みだし面で反射されたコヒーレント光が偏光
ビームスプリッタ１１を透過することにより、液晶ライ
トバルブ６に表示されている前記強度分布画像が、ポジ
像またはネガ像としてコヒーレント画像に変換される。

その画像をフーリエ変換用レンズ１２でフーリエ変換し
、その変換面上に配置された受光素子１３で相関ピーク
を含む相関出力画像を受光する。受光素子１３は受光素
子駆動回路１４によって駆動され、相関出力画像を相関
信号に変換する。その相関信号はピーク強度測定回路１
５に入力され、相関ピーク強度が測定されて出力される
。ピーク強度測定回路１５で測定した相関ピーク強度は
、読みだし用レーザー制御部９に入力され、読みだし用
レーザー８の出力光強度を変化させる。

ここで、入力像４は、フーリエ変換用レンズ５の前焦点
面から後焦点面の任意の位置に配置することができるが
、厳密なフーリエ変換をするためには前焦点面またはフ
ーリエ変換用レンズ５と後焦点面との間に配置するのが
好ましい。そこで本実施例では、フーリエ変換用レンズ
５の前焦点面に入力像４を、後焦点面に液晶ライトハル
プロを配置する。さらに、同様の理由からフーリエ変換
用レンズ１２の前焦点面に液晶ライトバルブ６を、後焦
点面に受光素子１３を配置する。

次に動作について説明する。人力像４には例えば第６図
に示すように、１個の被相関画像の回りに複数の参照画
像を配置したものを用いる。参照画像の個数や、被相関
画像や参照画像の大きさなど入力像の状態が変化すると
、当然入力像を透過する光量が変化するので、合同のフ
ーリエ変換画像の光強度が変化する０例えば、参照画像
の個数が増加すると、合同のフーリエ変換画像の光強度
が強くなって、空間周波数の低い領域は光強度が強くな
りすぎる。さらには、干渉しまのビジビリティも低下す
る。そのため、液晶ライトハルプロに表示される強度分
布画像は、高周波成分は表示されるが低周波成分は潰れ
、かつ干渉しまのビジビリティの低いものとなる。そこ
で、合同のフーリエ変換画像の光強度あるいはその変化
量を強度モニター用受光素子２２と強度モニター回路２
３で測定する。上記のように、合同のフーリエ変換画像
の光強度が増加した場合には、その光強度が常に一定に
なるように、強度モニター回路２３から書き込み用レー
ザー制御部２に信号を出力し、書き込み用レーザー１の
出力光強度を低下させる。

勿論、合同のフーリエ変換画像の光強度が常に一定にな
るように書き込み用レーザー１の出力光強度を変化させ
るのではなく、合同のフーリエ変換画像の光強度の変化
と書き込み用レーザーｌの出力光強度の変化との間に比
例関係等の関数関係が存在してもよい、上記例とは逆に
、合同のフーリエ変換画像の光強度が減少した場合には
、書き込み用レーザーｌの出力光強度が増加するように
すればよい。

ここで、合同のフーリエ変換画像の光強度或はその変化
量を測定する場合、合同のフーリエ変換画像全体の光強
度やその変化量を測定してもよいし、光軸近傍だけ或は
ある特定の空間周波数領域だけの光強度やその変化量を
測定してもよい。

上述したように、合同のフーリエ変換画像の光強度ある
いはその変化量を強度モニター用受光素子２２で測定し
て、それを書き込み用レーザー１の出力光強度にフィー
ドバックすることにより、参照画像の個数や、被相関画
像や参照画像の大きさなど入力像の状態が変化した場合
に、合同のフーリエ変換画像の光強度の変化を補正する
ことができて、液晶ライトバルブ６には常に適正な強度
分布画像が表示できるようになる。

次に相関出力画像ｔごついて考える。参照画像の個数が
多い場合や、参照画像と被相関画像があまり似ていない
場合などは、液晶ライトバルブ６上に適正な空間周波数
領域の強度分布画像が表示されていても、その強度分布
画像上に重畳されている干渉しまのビジビリティは低い
ものとなる。その場合、受光素子１３で受光する相関出
力画像中の相関ピーク強度は弱くかつ、ノイズ成分も増
加する。そのような状態では、相関ピークは受光素子１
３の適正な受光範囲、例えばγ特性が線形な範囲で受光
できなくなり、Ｓ／Ｎ比が低下して正確な相関ピーク強
度の測定ができなくなる。そこで、ピーク強度測定回路
１５から相関ピーク強度を読みだし用レーザー制御部９
に出力し、各相関ピーク強度の総和が一定になるように
或は最大の相関ピーク強度が適正な受光範囲の上限近傍
になるように、読みだし用レーザー８の出力光強度を増
加させることにより、相関ピークが受光素子１３の適正
な受光範囲で受光できるようにする。

上述したように、入力像４の状態によって相関ピーク強
度が変化しても、相関ピーク強度を読みだし用レーザー
８の出力光強度にフィードバックして出力光強度を変化
させることにより、受光素子１３の適正な受光範囲で相
関ピーク強度の測定ができるようになる。

以上示した、合同のフーリエ変換画像の光強度のフィー
ドバンクや相関出力画像の光強度のフィードバックのど
ちらか、或は両方を行うことによって、入力像４の状態
が変化しても、Ｓ／Ｎ比よく相関ピーク強度を測定する
ことができるようになる。

本発明による他の実施例を図面に基づいて説明する。第
７図は本発明の光学的パターン認識装置の他の実施例の
構成図である。液晶ライトバルブ６より後の光学系は省
略している。前記光強度または前記光強度の変化に応じ
て前記光強度を変化させる手段または前記撮像装置また
は前記受光素子の受光感度を変化させる手段または前記
空間光変調器の表示特性を変化させる手段は、可変式Ｎ
Ｄフィルタ２４とステッピングモータ２５とモータ制御
回路２６からなり、他は第１図における実施例と同じで
ある。つまり異なる点は、液晶ライトバルブ６の書き込
み側の光束中に、円周方向に透過率が変化する可変式Ｎ
Ｄフィルタ２４と、この可変式ＮＤフィルタ２４を回転
させるためのステッピングモータ２５と、そのモータ２
５を制御するモータ制御回路２６を設けている点である
。

強度モニター回路２３の出力をモータ制御回路２６に入
力し、合同のフーリエ変換画像の光強度またはその変化
に応じてステッピングモータ２５で可変式ＮＤフィルタ
２４を回転させ、可変式ＮＤフィルタ２４の透過率を変
化させることによって合同のフーリエ変換画像の光強度
を変化させる。

可変式ＮＤフィルタ２４を設置する位置は、基本的には
書き込み用レーザー１がら液晶ライトバルブ６までの光
束中の任意の位置で構わないが、光束の直径の小さい書
き込み用レーザー１とビームエキスパンダ３０間に配置
する方が、コヒーレント光の光強度を容易に変化させる
ことができるので好ましい。

第８図は本発明の光学的パターン認！１ｌＶｔ置の他の
実施例の構成図である。液晶ライトバルブ−６より後の
光学系は省略している。前記光強度または前記光強度の
変化に応じて前記光強度を変化させる手段または前記撮
像装置または前記受光素子の受光感度を変化させる手段
または前記空間光変調器の表示特性を変化させる手段は
、液晶ライトバルブ駆動回路７からなり、他は第１図に
おける実施例と同じである。つまり異なる点は、強度モ
ニター回路２３の出力を液晶ライトバルブ駆動回路７に
入力している点である。これにより、合同のフーリエ変
換画像の光強度またはその変化量に応じて、液晶ライト
バルブ６の表示特性を変化させる。具体的には、液晶ラ
イトバルブ６に印加する電圧やＤＣバイアス電圧、駆動
周波数を変化させ　　、るなどの方法により、受光感度
特性を変化させることができる０通常は印加電圧を変化
させる方法が容易である。

第９図は本発明の光学的パターン認識装置の他の実施例
の構成図である。液晶ライトバルブ６より前の光学系は
省略している。前記光強度または前記光強度の変化に応
じて前記光強度を変化させる手段または前記撮像装置ま
たは前記受光素子の受光感度を変化させる手段または前
記空間光変調器の表示特性を変化させる手段は、可変式
ＮＤフィルタ１６とステッピングモータ１７とモータ制
御回路１８からなり、他は第１図における実施例と同し
である。つまり異なる点は、液晶ライトバルブ６の読み
だし側の光路中に可変式ＮＤフィルタ１６と、その可変
式ＮＤフィルタ１６を回転させるためのステッピングモ
ータ１７と、モータ制御回路１８を設けていることであ
る。ピーク強度測定回路１５で相関ピーク強度またはそ
の変化量を測定し、その出力をモータ制御回路１８に入
力する。そして、相関ピーク強度またはその変化量に応
じてステッピングモータ１７で可変式ＮＤフィルタ１６
を回転させ、可変式ＮＤフィルタ１６の透過率を変える
ことによって相関出力画像の光強度を変化させる。可変
式ＮＤフィルタ１６を設！する位置は、基本的には読み
だし用レーザー８から受光素子１３までの光路中の任意
の位置で構わないが、光束の直径の小さい読みだし用レ
ーザー８とビームエキスパンダ１０の間に配置するか、
または受光素子１３の直前に配置する方が、相関出力画
像中の相関ピークの強度を容易に変化させることができ
るので好ましい。

第１０図は本発明の光学的パターン認識装置の他の実施
例の構成図である。液晶ライトハルプロより前の光学系
は省略している。前記光強度または前記光強度の変化に
応じて前記光強度を変化させる手段または前記撮像装置
または前記受光素子の受光感度を変化させる手段または
前記空間光変調器の表示特性を変化させる手段は、受光
素子駆動回路１４からなり、他は第１図における実施例
と同じである。つまり異なる点は、ピーク強度測定回路
１５の出力を受光素子駆動回路１４に入力し、受光素子
１３の感度を変化させる点である。

ピーク強度測定回路１５で相関ピーク強度またはその変
化量を測定し、その出力を受光素子駆動回路１４に人力
する。そして、受光素子１３の感度を変化させて、受光
素子１３の適正な受光範囲で相関ピークを受光できるよ
うにしている。

上記実施例において、書き込み用レーザー１と読みだし
用レーザー８とレーザーを２個用いているが、書き込み
用レーザーｌからの光束をビームスプリッタ−を用いて
２光束に分離しても良いことは言うまでもない、また、
書き込み用レーザー１や読みだし用レーザー８は気体レ
ーザーや半導体レーザーなど、コヒーレンス性の良いレ
ーザーであれば良いことはいうまでもない。

上記実施例では、第６図に示すように入力像４として１
個の被相関画像と複数個の参照画像としているが、複数
個の被相関画像と１個の参照画像でも良いし、被相関画
像と参照画像がそれぞれ複数個であっても良いことはい
うまでもない。

上記実施例における入力像４としては、液晶テレビなど
の電気書き込み型の空間光変調器や、液晶ライトバルブ
などの光書き込み型の空間光変調器、あるいは写真乾板
などに被相関画像と参照画像を表示したものを用いても
良いしことは言うまでもない、そして、液晶テレビのよ
うな空間光変調器に入力像４を表示している場合には、
液晶テレビのコントラストを変えることによって、入力
像４の透過光量を変化させ、合同のフーリエ変換画像の
光強度を変化させることができることは言うまでもない
。

上記実施例における強度モニター用受光素子２２は、液
晶ライトバルブ６の直前に配置したビームスプリッタ２
１によって合同のフーリエ変換画像の１部を受光しても
良いし、ビームスプリッタ２１を入力像４の直後に配置
することによって入力像４の透過光の１部を受光するよ
うにしても良いことは言うまでもない。

上記実施例における可変式ＮＤフィルタ２４や１６の代
わりに、例えば液晶テレビのように、透過率あるいは反
射率を要求どうり変化させることができるものであれば
良いことは言うまでもない。

上記実施例における受光素子１３としては、ＣＣＤカメ
ラのような撮像装置でも良いし、各相関ピークの現れる
位置に受光素子が配置されている受光素子アレイなどで
も良いことは言うまでもない。

一般には、光変調材料としてネマチック液晶を用いた液
晶ライトバルブが良く知られているが、上記実施例にお
ける液晶ライトハルプロとしては、光変調材料として強
誘電性液晶を用いた液晶ライトバルブなどでもよいこと
は言うまでもない。また、液晶ライトバルブ以外にも、
ＢＳＯ結晶（Ｂ工、□５１０２゜）などを光変調材料と
して用いた透過型の空間光変調器も使用できることは言
うまでもない。

上記実施例では、空間光変調器６としては像入力が光書
き込み型の液晶ライトバルブを例に取っている。しかし
、合同のフーリエ変換画像をＣＯＤカメラで受光し、そ
れを液晶テレビのように像入力が電気書き込み型の空間
光変調器に表示する方法でも原理的には同しである。そ
の場合、合同のフーリエ変換画像の光強度やその変化量
を強度モニター用受光素子２２で測定しても良いし、合
同のフーリエ変換画像を受光するＣＣＤカメラ自身で測
定しても良いことは言うまでもない。そして、測定した
合同のフーリエ変換画像の光強度やその変化量に応じて
、ＣＯＤカメラの受光感度を変更したり、液晶テレビの
透過率を変えても良いことは言うまでもない。

上記実施例において、フーリエ変換用レンズ５及び１２
として、焦点距離の等しいレンズを用いる必要はない。

以上の全ての方法は、従来のジヨイント変換相関器にお
いてのみではなく、第５図に示すようなフィードバック
系を有するジヨイント変換相関器においても適用可能で
あることは言うまでもない。

その場合、合同のフーリエ変換画像の光強度を変化させ
る方法としては、液晶マスク３６の透過率を変化させる
ことによっても可能である。また、例えば入力像４を液
晶テレビに表示している場合では、液晶マスク３６を用
いる代わりに、入力像４を表示している液晶テレビの参
照画像部分の透過率を変化させることによっても可能で
あることは言うまでもない。

上記フィードバック系を有する実施例において、参照画
像を照射する光強度を変化させるマスクとして液晶マス
ク３６を用いているが、高速に透過率や反射率を要求通
り変化させることができる空間光変調器であれば良いこ
とは言うまでもない。

上記フィードバック系を有する実施例において、入力像
４は液晶マスク３６の直後に配置しているが、互いに近
接して配置してあれば、入力像４が液晶マスク３６の前
に配置されていても良いことはいうまでもない。

上記の全ての実施例のうち、いくつかを組み合わせるこ
とによって、合同のフーリエ変換画像や相関出力画像の
光強度を変化させたり、強度分布画像を表示させる空間
光変調器の表示特性や受光素子の感度を変化させても良
いことは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように。人力像中の参照画像の個数や、被
相関画像や参照画像の大きさ、参照画像と被相関画像の
領ている度合など入力像の状態が変化しても、常に適正
な合同のフーリエ変換画像の強度分布画像が得られ、た
とえ相関ピークのＳ／Ｎ比が悪くても相関ピークの強度
を正確に測定できるので、相関処理によって得られる結
果の正確さや信顛性が向上する。またこのことにより、
参照画像の個数を従来より増加させることができるので
、相関器をより多機能かつ高速にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光強度の自動調整可能な光学的パ
ターン認識装置の１実施例の構成図、第２図は従来のジ
ヨイント変換相関器の１例を示す構成図、第３図はジヨ
イント変換相関器における入力像の１例を示す回、第４
図はジヨイント変換相関器における相関出力画像の１例
を示す図、第５図はフィードバック系を有するジヨイン
ト変換相関器の１例を示す構成図、第６図はフィードバ
ック系を有するジヨイント変換相関器の入力像の１例を
示す図、第７回は本発明による光強度の自動調整可能な
光学的パターン認識装置の他の実施例を示す構成図、第
８凹は本発明による光強度の自動調整可能な光学的パタ
ーン認識装置の他の実施例を示す構成図、第９図は本発
明による光強度の自動調整可能な光学的パターン認識装
置の他の実施例を示す構成図、第１０図は本発明による
光強度の自動調整可能な光学的パターン認識装置の他の
実施例を示す構成図である。 １・・・書き込み用レーザー ２・・・書き込み用レーザー制御部 ３・・・ビームエキスパンダ ４・・・入力像 ５・・・フーリエ変換用レンズ ６・・・液晶ライトバルブ ７・・・液晶ライトパルプ駆動回路 ８・・・読みだし用レーザー ９・・・読みだし用レーザー制御部 １０・・・ビームエキスパンダ １１・・・偏光ビームスプリッタ １２・・・フーリエ変換用レンズ １３・・・受光素子 １４・・・受光素子駆動回路 １５・・・ピーク強度測定回路 １６・・・可変式ＮＤフィルタ １７・・・ステッピングモータ １８・・・モータ制御回路 １９・・・レーザー ２１・・・ビームスプリッタ ２２・・・強度モニター用受光素子 ２３・・・強度モニター回路 ２４・・・可変式ＮＤフィルタ ２５・・・ステッピングモータ ２６・・・モータ制御回路 ３１・・・ビームスプリンタ ３２・・・ミラー ３３・・・ミラー ３４・・・正規化回路 ３５・・・液晶マスク駆動回路 ３６・・・液晶マスク ｆＬ　　・・・フーリエ変換用レンズの焦点距離以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　　林　敬　之　助 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣＣＤカメラなどから得られる２次元画像に対し
   て、コヒーレント光を用いた光学的相関処理を施すこと
   により、所要のパターンを自動的に認識・計測する光学
   的パターン認識装置において、所要の目標を含む少なく
   とも１つの参照画像と新たに入力する少なくとも１つの
   被相関画像とをコヒーレント画像に変換する手段と、 前記コヒーレント画像をフーリエ変換し、前記参照画像
   と前記被相関画像との合同のフーリエ変換画像を得る手
   段と、 前記合同のフーリエ変換画像を強度分布画像に変換し、
   前記強度分布画像を空間光変調器に表示する手段と、 前記空間光変調器に表示された前記強度分布画像をコヒ
   ーレント光を用いて読み出す手段と、前記読み出した強
   度分布画像を再度フーリエ変換して得られる相関出力画
   像を撮像装置または受光素子を用いて相関信号に変換す
   る手段と、前記合同のフーリエ変換画像や前記相関出力
   画像の光強度または前記光強度の変化を計測する手段と
   、 前記光強度または前記光強度の変化に応じて前記光強度
   を変化させる手段または前記撮像装置または前記受光素
   子の受光感度を変化させる手段または前記空間光変調器
   の表示特性を変化させる手段とを具備してなることを特
   徴とする光強度の自動調節可能な光学的パターン認識装
   置。
2. （２）第１項記載の光強度の自動調節可能な光学的パタ
   ーン認識装置において、 前記相関信号を最大の相関信号で正規化する正規化回路
   と、 前記正規化回路で正規化した信号をもとに、前記参照画
   像の前または後ろに配置したマスク用空間光変調器にお
   いて、前記各参照画像に対応する部分の透過率または反
   射率を線形または非線形に変化させる手段とを具備して
   なることを特徴とする光強度の自動調節可能な光学的パ
   ターン認識装置。