JPH04263374A - Recognizing and classifying method for optical pattern - Google Patents

Recognizing and classifying method for optical pattern

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JPH04263374A
JPH04263374A JP3044018A JP4401891A JPH04263374A JP H04263374 A JPH04263374 A JP H04263374A JP 3044018 A JP3044018 A JP 3044018A JP 4401891 A JP4401891 A JP 4401891A JP H04263374 A JPH04263374 A JP H04263374A
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武居利治
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Abstract

PURPOSE:To recognize and classify as many patterns to be tested as possible reducing the number of the reference patterns to be recorded by determining the correlation degree between the patterns belonging to some classes to be recognized and classified and the reference patterns. CONSTITUTION:A pattern to be recognized and classified displayed on a picture display device 16 and the reference pattern group are read by coherent luminous flux 12 emitted from a laser 11 and the congruent Fourier conversion pattern is formed on a screen 31 by a Fourier conversion lens 21. This congruent Fourier conversion pattern is read in a two-dimensional photoelectric conversion element 32 displayed on a electric address type liquid crystal light valve 35 by a liquid crystal driving circuit 33 and read by luminous flux 37. The Fourier conversion is again performed for the congruent Fourier conversion pattern by a Fourier conversion lens 41 and the correlation strength on a screen 42 is detected by a two-dimensional photoelectric conversion element 43. Then, the recognition and classification for unknown pattern is performed by comparing with the membership function based on the correlation degree between each pattern to be recognized and each reference pattern.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理の分野にお
いて利用される光学的パタ−ン認識分類方法に関する。 即ち、認識連想処理、分類処理、特に、光計測分野及び
画像処理分野における情報処理の演算処理による光学的
パタ−ン認識分類方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pattern recognition classification method used in the field of optical information processing. That is, the present invention relates to an optical pattern recognition and classification method using recognition and associative processing and classification processing, in particular, arithmetic processing of information processing in the field of optical measurement and image processing.

【0002】0002

【従来の技術】従来、光学的に相関演算を行なう方法と
して、マッチドフィルタ−法とジョイントトランスフォ
−ム法があった。前者の方法は、二次元的な参照パタ−
ンをフ−リエ変換した後に、参照波を照射し、所謂フ−
リエ変換ホログラムを作成し、これをフィルタとして、
被検パタ−ンのフ−リエ変換像を重畳することにより、
相関演算を行なうものである。また、後者の方法は、被
検パタ−ンと参照パタ−ンの合同のフ−リエ変換像を強
度パタ−ンとして記録し、これを平面波で照射すること
により、相関演算を行なうものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as methods for performing optical correlation calculations, there have been the matched filter method and the joint transform method. The former method uses a two-dimensional reference pattern.
After Fourier transforming the signal, a reference wave is irradiated and the so-called Fourier transform is applied.
Create a Rie transform hologram and use it as a filter,
By superimposing the Fourier transform image of the test pattern,
It performs correlation calculations. The latter method records a joint Fourier transformed image of the test pattern and reference pattern as an intensity pattern, and performs a correlation calculation by irradiating this with a plane wave. .

【0003】然し乍ら、両方の方法とも、参照パタ−ン
群は識別分類したいパタ−ンの数だけ用意されており、
被検パタ−ンの提示に対して、最大の相関出力を得たパ
タ−ン、即ち自己相関出力に基づいて得られた結果を検
出結果とする方法があるので、参照パタ−ン数の増大と
共にメモリ−すべき参照パタ−ンが増大し、2次元的或
いは3次元的な空間光変調器の負担が大きくなると共に
、識別分類装置としての能力も空間光変調器の能力に支
配されることが大きく、実質的に優れた光学的識別連想
装置として使用することができなかった。
However, in both methods, as many reference pattern groups as there are patterns to be identified and classified are prepared.
There is a method in which the pattern that obtained the maximum correlation output in response to the presentation of the test pattern, that is, the result obtained based on the autocorrelation output, is used as the detection result, so it is possible to increase the number of reference patterns. At the same time, the number of reference patterns to be memorized increases, and the burden on the two-dimensional or three-dimensional spatial light modulator increases, and its ability as an identification and classification device is also dominated by the ability of the spatial light modulator. was large and could not be used as a substantially superior optical identification association device.

【0004】また、発明者らは、後者の方法によって得
た相関度を基準にして、参照パタ−ンに照射する光量を
変化させるフィ−ドバック系を導入することにより、参
照パタ−ン数の増大と被検パタ−ンの識別や連想の効率
が向上させられることを、明らかにしたが、実質的に認
識分類できる被検パタ−ン数を更に増大させる必要が望
まれた。また、ニュ−ラルネットワ−クを用いた認識分
類方法が数多く提案されているが、学習後に新たに認識
分類したいパタ−ンを追加する必要が生じた場合に、結
合の重みを再学習して作成しなければならず、学習に多
くの時間を要するなど合理的でなかった。
[0004] The inventors also introduced a feedback system that changes the amount of light irradiated to the reference pattern based on the degree of correlation obtained by the latter method, thereby increasing the number of reference patterns. Although it has been shown that the efficiency of identifying and associating test patterns can be improved by increasing the number of test patterns, it is desired to further increase the number of test patterns that can be substantially recognized and classified. In addition, many recognition classification methods using neural networks have been proposed, but if it becomes necessary to add a new pattern to be recognized and classified after learning, it is necessary to relearn the connection weights and create a new pattern. It was unreasonable that it would take a lot of time to study.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたもので、記録する参照パタ
−ン数を非常に少なくして且つ多くの被検パタ−ンを識
別分類することができる光学的パタ−ン認識分類方法を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is capable of identifying a large number of test patterns while greatly reducing the number of reference patterns to be recorded. An object of the present invention is to provide an optical pattern recognition classification method that can perform classification.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために、成されたもので、光学的パタ−
ン認識分類方法において、識別分類したいクラスに属す
る被検パタ−ンと複数の参照パタ−ンとの相関出力を複
数回、取り、得られた各相関度の集合の代表値とバラツ
キを示すパラメ−タを基準にして、認識分類したいクラ
ス毎に、前記の複数の参照パタ−ンに対応したメンバ−
シップ関数を各々作成した後、該被検パタ−ンと前記複
数の参照パタ−ンとの各相関出力と、前記の認識分類し
たいクラス毎に割り当てられている各々のメンバ−シッ
プ関数とのメンバ−シップ値を各々取り、得られたメン
バ−シップ値の最も小さいメンバ−シップ値を、又は、
該メンバ−シップ値の平均値を、前記の被検パタ−ンの
前記認識分類したいクラスに属する程度とすることを特
徴とする前記光学的パタ−ン認識分類方法を提供する。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made in order to solve the above technical problems, and it is an optical pattern.
In the pattern recognition classification method, the correlation output between the test pattern belonging to the class to be identified and classified and multiple reference patterns is obtained multiple times, and a parameter indicating the representative value and dispersion of each obtained correlation degree set is obtained. - Members corresponding to the multiple reference patterns mentioned above for each class that you want to recognize and classify based on the
After creating each ship function, calculate the membership between each correlation output between the test pattern and the plurality of reference patterns and each membership function assigned to each class to be recognized and classified. - Take each membership value and select the smallest membership value of the obtained membership values, or
The optical pattern recognition and classification method is characterized in that the average value of the membership values is determined to be the extent to which the test pattern belongs to the class to be recognized and classified.

【0007】そして、その複数の参照パタ−ンとの各相
関出力は、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−ンと
の自己相関出力或いは相互相関出力のピ−ク値をとると
、好適である。また、複数の参照パタ−ンとの各相関出
力は、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−ンとの自
己相関出力或いは相互相関出力の広がりに応じた受光範
囲の全光量或いは平均光量とすると、好適である。また
、その複数の参照パタ−ンとの各相関出力は、該被検パ
タ−ンと該複数の各参照パタ−ンとの自己相関出力或い
は相互相関出力のピ−ク値をとり、それらの相関出力の
広がりに応じた受光範囲の全光量或いは平均光量とする
と、好適である。
[0007]Then, each correlation output with the plurality of reference patterns takes the peak value of the autocorrelation output or cross-correlation output between the test pattern and each of the plurality of reference patterns. And it is suitable. In addition, each correlation output with a plurality of reference patterns is determined based on the total light amount of the light receiving range or It is preferable to use the average light amount. Further, each correlation output with the plurality of reference patterns is obtained by taking the peak value of the autocorrelation output or cross-correlation output between the test pattern and each of the plurality of reference patterns, and It is preferable to set the total amount of light or the average amount of light in the light receiving range according to the spread of the correlation output.

【0008】複数の参照パタ−ンとの各相関出力は、マ
ッチドフィルタを用いて得られたものが好適である。ま
た、複数の参照パタ−ンとの各相関出力は、該被検パタ
−ンと各参照パタ−ンとの合同フ−リエ変換を個別に行
なうことにより得られた各々の強度パタ−ンを、再び、
光学的に個別にフ−リエ変換するか、或いは、該被検パ
タ−ンと各参照パタ−ンとの各合同フ−リエ変換を一括
して行なうことにより、得られた各々のの強度パタ−ン
を、再び、光学的に一括してフ−リエ変換することによ
り得られたものが好適である。そして、複数の参照パタ
−ンとの各相関出力は、光透過率分布或いは光反射率分
布で表わされた被検パタ−ンと、各参照パタ−ンを重ね
、それをインコヒ−レント光で照射し、反射或いは透過
してきた光量とすることが好適である。
[0008] It is preferable that each correlation output with a plurality of reference patterns is obtained using a matched filter. In addition, each correlation output with a plurality of reference patterns is obtained by individually performing joint Fourier transform of the test pattern and each reference pattern. ,again,
Each intensity pattern obtained by optically performing Fourier transform individually or jointly performing joint Fourier transform of the test pattern and each reference pattern. It is preferable to use a method obtained by optically performing Fourier transform on the -n. Then, each correlation output with a plurality of reference patterns is obtained by superimposing each reference pattern on the test pattern represented by the light transmittance distribution or light reflectance distribution, and then combining it with the incoherent light beam. It is preferable to set the amount of light to be the amount of light emitted and reflected or transmitted.

【0009】[0009]

【作用】前記のような光学的パタ−ン認識分類方法によ
れば、いくつかの認識分類したいクラスに属するパタ−
ンと、参照パタ−ンとの相関度をとることにより、各参
照パタ−ンに含まれる特徴を共有した分の相関度が、認
識分類したいパタ−ン毎に、参照パタ−ンの数だけ得ら
れ、この相関度のセットは、空間光変調器の時間的不安
定さやスペックノイズによる相関度の揺らぎ量を考慮に
入れたメンバ−シップ関数として表現される。
[Operation] According to the optical pattern recognition and classification method as described above, patterns belonging to several classes to be recognized and classified are
By calculating the degree of correlation between the pattern and the reference pattern, the degree of correlation corresponding to the shared features included in each reference pattern can be calculated for each pattern to be recognized and classified by the number of reference patterns. The set of correlation degrees obtained is expressed as a membership function that takes into consideration the amount of fluctuation in the correlation degree due to temporal instability of the spatial light modulator and spec noise.

【0010】次に、被検パタ−ンを識別分類するときに
は、各参照パタ−ンとの相関度に基づき、前記メンバ−
シップ関数と照合することにより、認識分類したいクラ
スとの一致度の程度をメンバ−シップ値の最小値或いは
平均値により、得ることができるのである。
Next, when identifying and classifying the test pattern, the member is selected based on the degree of correlation with each reference pattern.
By comparing the membership function with the membership function, the degree of matching with the class to be recognized and classified can be obtained from the minimum value or average value of the membership values.

【0011】次に、本発明の光学的相関処理方法を具体
的に実施例により説明するが、本発明はそれらによって
限定されるものではない。
Next, the optical correlation processing method of the present invention will be specifically explained using examples, but the present invention is not limited thereto.

【0012】0012

【実施例】図1は、本発明の光学的相関処理方法の1例
による光学的相関処理装置の機能を示す模式的構成図で
ある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic diagram showing the functions of an optical correlation processing apparatus according to an example of the optical correlation processing method of the present invention.

【0013】図1の光学的配置図において、光学的相関
処理装置は、画像出力手段1、光学的フ−リエ変換手段
2、画像出力手段3、光学的フ−リエ変換手段4、光検
出手段5とから本質的に構成される既知の合同フ−リエ
変換光学系であるので、その構成について、簡単に説明
する。
In the optical layout diagram of FIG. 1, the optical correlation processing device includes image output means 1, optical Fourier transform means 2, image output means 3, optical Fourier transform means 4, and photodetection means. Since this is a known joint Fourier transform optical system essentially consisting of 5 and 5, its structure will be briefly explained.

【0014】画像表示装置16に描かれた認識分類した
いパタ−ン1つと参照パタ−ン群をレ−ザ11から出射
されたコヒ−レント光束12で読み出し、フ−リエ変換
レンズ21により、スクリ−ン31上に合同フ−リエ変
換パタ−ンを形成する。この合同フ−リエ変換パタ−ン
を、2次元光電変換素子32で読み込み、液晶駆動回路
33により、電気アドレス型の液晶ライトバルブ(以下
LCLVと略称する)35上に描き、光束37で読み出
し、フ−リエ変換レンズ41により、再び、フ−リエ変
換し、スクリ−ン42上の相関強度を2次元光電変換素
子43により検出する。
One pattern to be recognized and classified drawn on the image display device 16 and a group of reference patterns are read out with the coherent light beam 12 emitted from the laser 11, and the Fourier transform lens 21 converts the pattern into a screen. A congruent Fourier transform pattern is formed on the curve 31. This congruent Fourier transform pattern is read by a two-dimensional photoelectric conversion element 32, drawn on an electrically addressed liquid crystal light valve (hereinafter abbreviated as LCLV) 35 by a liquid crystal drive circuit 33, and read out by a luminous flux 37. The Fourier transform lens 41 performs Fourier transform again, and the correlation strength on the screen 42 is detected by the two-dimensional photoelectric conversion element 43.

【0015】本発明の方法においては、認識分類したい
パタ−ンと各参照パタ−ンとの相関度を上記光学系によ
り検出した後、コンピュ−タ51により、認識したいパ
タ−ン一つ一つの各参照パタ−ンとの相関度に基づいて
、以下に述べる方法により、参照パタ−ンに対応したメ
ンバ−シップ関数を作成し、未知のパタ−ンの認識分類
を、メンバ−シップ関数との比較により、行なうことを
特徴とする。
In the method of the present invention, after the degree of correlation between the pattern to be recognized and classified and each reference pattern is detected by the optical system, the computer 51 is used to identify each pattern to be recognized. Based on the degree of correlation with each reference pattern, a membership function corresponding to the reference pattern is created using the method described below, and recognition classification of unknown patterns is performed using the membership function. It is characterized by doing things by comparison.

【0016】ここで、前記のメンバ−シップ関数の作成
方法の一例を、次に説明する。例えば、参照パタ−ン群
として、2つの文字パタ−ンE、Vを選定し、認識分類
したい文字パタ−ンをHとして、図2のように、2つの
文字パタ−ンを同心円上に等間隔に、認識分類したい文
字パタ−ンを同心円の中心に、画像表示装置16上に描
いたとする。この場合、二次元光電変換素子43の出力
、即ち、文字パタ−ンHと各参照文字パタ−ンとの相関
出力は、パタ−ン表示装置上に描かれた対応する各参照
文字位置に現れ、図3に示すように、光強度として検出
される。
An example of a method for creating the membership function described above will now be described. For example, select two character patterns E and V as a reference pattern group, set the character pattern you want to recognize and classify as H, and arrange the two character patterns on concentric circles as shown in Figure 2. Assume that a character pattern to be recognized and classified is drawn at the center of concentric circles on the image display device 16 at intervals. In this case, the output of the two-dimensional photoelectric conversion element 43, that is, the correlation output between the character pattern H and each reference character pattern appears at each corresponding reference character position drawn on the pattern display device. , as shown in FIG. 3, is detected as light intensity.

【0017】ここでは、相関値の大きいもの程、大きい
丸印で表わしている。なぜならば、Hを構成する2つの
平行線と横棒が、各参照文字パタ−ンの構成要素の横棒
と縦棒と反応した結果、相関出力強度に図示されたよう
な差が生じるためである。尚、図3において、光軸上に
現れる自己相関はここでは関係がないので省略してある
[0017] Here, the larger the correlation value, the larger the circle mark. This is because the two parallel lines and horizontal bars that make up H react with the horizontal bars and vertical bars of each reference character pattern, resulting in the difference in correlation output strength as shown in the figure. be. Note that in FIG. 3, the autocorrelation appearing on the optical axis is omitted because it is not relevant here.

【0018】さて、このようにして得た相関出力強度を
コンピュ−タ51に送り、メモリ−し、同様に、識別分
類したいパタ−ンを次々に画像表示装置16上に提示し
、得られた相関強度のピ−ク値を更に、コンピュ−タ5
1に次々にメモリ−して行く。更に、これらの動作を各
識別分類したいパタ−ンについて複数回行なう。これは
、コヒ−レント光によるスペックノイズや、画像表示装
置16及びLCLV35の時間的な不安定性や二次元光
電変換素子32の信号の入力タイミング等の影響により
、相関出力強度のピ−ク値が揺らぐので、唯1回の相関
出力値を用いて認識分類を行なうと正確な識別分類を行
なうことができないためである。そこで、複数回のデ−
タから各クラスに属するパタ−ンに対するピ−ク値の平
均値と標準偏差量を計算し、EとVのパタ−ンに対する
相関出力強度のピ−ク値のメンバ−シップ関数を台形型
とし、例えば、平均値から標準偏差の大きさの3倍をメ
ンバ−シップ値1とし、標準偏差の大きさの3倍をメン
バ−シップ値0として、台形の斜辺に相当する部分を標
準偏差の大きさに等倍から3倍迄とする。
Now, the correlation output strength obtained in this way is sent to the computer 51 and stored in memory, and similarly, the patterns to be identified and classified are presented one after another on the image display device 16, and the obtained The peak value of the correlation strength is further calculated by computer 5.
1 one after another. Furthermore, these operations are performed multiple times for each pattern to be identified and classified. This is because the peak value of the correlation output intensity is affected by spec noise caused by coherent light, temporal instability of the image display device 16 and LCLV 35, and input timing of the signal of the two-dimensional photoelectric conversion element 32. This is because the correlation output value fluctuates, so if recognition classification is performed using only one correlation output value, accurate identification classification cannot be performed. Therefore, multiple dates
The average value and standard deviation of the peak values for the patterns belonging to each class are calculated from the data, and the membership function of the peak value of the correlation output strength for the E and V patterns is set to be trapezoidal. For example, 3 times the size of the standard deviation from the average value is set as the membership value 1, 3 times the size of the standard deviation is set as the membership value 0, and the part corresponding to the hypotenuse of the trapezoid is set as the size of the standard deviation. The size is from the same size to 3 times the size.

【0019】図4は、このようにして得た識別分類した
いパタ−ンをHとした場合のEとVに対する相関出力の
ピ−ク値をメンバ−シップ関数として表現したグラフで
ある。このようにして、すべての認識分類したいクラス
に対してメンバ−シップ関数を作成し、コンピュ−タ5
1内に認識分類したいクラスの情報と共に、蓄えておく
。但し、標準偏差量が複数回の試行において、たまたま
非常に小さいという場合もあるので、若干の補正を加え
ることも必要である。
FIG. 4 is a graph expressing the peak value of the correlation output for E and V as a membership function, where H is the pattern to be identified and classified obtained in this manner. In this way, membership functions are created for all classes to be recognized and classified, and the computer 5
1, along with information on the class that you want to recognize and classify. However, since there are cases where the standard deviation amount happens to be very small in multiple trials, it is necessary to add some correction.

【0020】次に、図2において、文字パタ−ンHの代
わりに未知の文字パタ−ンを提示し、前記のような方法
により、各参照パタ−ンに対する相関出力強度のピ−ク
値を、コンピュ−タ51に取り込み、前記の各認識分類
したいパタ−ンのメンバ−シップ関数と照合する。例え
ば、認識分類したいパタ−ンH、W、Nに対するメンバ
−シップ関数が、各々、図4、図5、図6に示されたも
のであるとする。このとき、未知の文字パタ−ンの相関
出力強度のピ−ク値が、パタ−ンEに対して、a点、パ
タ−ンVに対してb点の出力を得たとする。図7は、こ
のa点、b点が各認識分類したいパタ−ンに対して、ど
の程度のメンバ−シップ値を有するかを示すグラフであ
る。前記の事例では、1、0の値しか示さなかったが、
台形の斜辺に相当する部分に値を有する場合もあり、一
般的には、メンバ−シップ値は、アナログ値となる。
Next, in FIG. 2, an unknown character pattern is presented in place of the character pattern H, and the peak value of the correlation output strength for each reference pattern is calculated using the method described above. , and is input into the computer 51 and compared with the membership functions of the patterns to be recognized and classified. For example, assume that the membership functions for patterns H, W, and N to be recognized and classified are shown in FIGS. 4, 5, and 6, respectively. At this time, it is assumed that the peak value of the correlation output strength of the unknown character pattern is output at point a for pattern E and point b for pattern V. FIG. 7 is a graph showing how much membership value these points a and b have for each pattern to be recognized and classified. In the above example, only the values 1 and 0 were shown, but
In some cases, the part corresponding to the hypotenuse of the trapezoid has a value, and generally the membership value is an analog value.

【0021】さて、図7に示すメンバ−シップ値から、
ファジ−論理的にAND演算を行なえば、各認識分類し
たいパタ−ンのメンバ−シップ値の最小値を取ることに
なり、未知のパタ−ンに対して、パタ−ンH、W、Nは
、各々、1、0、0となる。従って、未知のパタ−ンは
、100%パタ−ンHであると言うことができる。一方
、メンバ−シップ値の最小値が0ではないパタ−ンが、
いくつもあった場合には、その最小値の値をもって、あ
るパタ−ンである度合いを推し量ることができる。
Now, from the membership values shown in FIG.
If you perform a fuzzy logical AND operation, you will take the minimum membership value of each pattern you want to recognize and classify, and for unknown patterns, patterns H, W, and N are , respectively, become 1, 0, 0. Therefore, it can be said that the unknown pattern is 100% pattern H. On the other hand, the pattern where the minimum membership value is not 0 is
If there are several, it is possible to estimate the extent to which a certain pattern exists based on the minimum value.

【0022】また、図7のメンバ−シップ値の相加平均
値を判断材料にすることもできる。即ち、この場合には
、未知のパタ−ンに対して、パタ−ンH、W、Hは、各
々、1、0.5、0となるので、各々のパタ−ンの度合
いを推し量ることができる。但し、相加平均を用いる場
合には、ある参照パタ−ンとの相関度が全く合っていな
くとも答えが出ることがあるので、ファジ−論理的なA
ND演算のほうが、誤りは少ないが、AND演算で答え
を得ることが困難である場合の補助演算として意味があ
る。即ち、なんらかの原因で、平均値を取るときの状態
と著しくズレて、1つの参照パタ−ンとだけメンバ−シ
ップ値が0で、他の参照パタ−ンとは1であるような場
合、AND演算では正しく答えを出すことができなくな
る。この場合、第2候補として、相加平均を使用する等
の使い方ができる。
Furthermore, the arithmetic mean value of the membership values shown in FIG. 7 can be used as a criterion. That is, in this case, for an unknown pattern, patterns H, W, and H are 1, 0.5, and 0, respectively, so it is possible to estimate the degree of each pattern. can. However, when using the arithmetic mean, an answer may be obtained even if the degree of correlation with a certain reference pattern does not match at all, so the fuzzy logical A
Although the ND operation has fewer errors, it is meaningful as an auxiliary operation when it is difficult to obtain an answer using the AND operation. In other words, if for some reason there is a significant deviation from the state when taking the average value, and the membership value is 0 with only one reference pattern and 1 with other reference patterns, the AND Calculation will not be able to give the correct answer. In this case, the arithmetic mean can be used as the second candidate.

【0023】尚、前記の実施例において、メンバ−シッ
プ関数を台形型にしたが、メンバ−シップ関数に凹みが
ない、所謂、凸のファジ−集合となるものであれば、ど
のようなものであっても、構わない。さて、相関出力強
度の取り方は、前記のピ−ク値以外に相関出力の広がり
に応じた受光範囲の全光量或いは、その平均光量を取っ
ても同様なことができる。相関出力は、一般的に、2つ
のパタ−ンをA(x、y)、B(x、y)としたとき、
以下に示される式で表わされる。 I(x’、y’)=    A(x、y)B*(x’−
x、y’−y)dxdy ここで、* は、複素共役量を示す。
In the above embodiment, the membership function is trapezoidal, but any other shape can be used as long as the membership function has no concavity, and is a so-called convex fuzzy set. It doesn't matter if there is. Now, the correlation output intensity can be obtained in the same way as by taking the total light amount of the light receiving range according to the spread of the correlation output, or the average light amount thereof, in addition to the above-mentioned peak value. In general, when the two patterns are A(x, y) and B(x, y), the correlation output is
It is expressed by the formula shown below. I(x', y') = A(x, y)B*(x'-
x, y'-y)dxdy Here, * indicates the amount of complex conjugation.

【0024】この式から、相関出力は、パタ−ンの大き
さの2倍の広がりを有することが分かる。従って、ピ−
ク値から、この広がりを考慮したエリア内の全光量或い
は、その平均光量を取ることができる。図8には、相関
光量の分布がどのようになるかを模式的に示すが、2つ
のパタ−ンの重なり具合を、紙面の上下方向にずらせて
表現してある。この場合、例えば、パタ−ンEとパタ−
ンHの相関光量は、図8のaに示すように、完全に重な
った場合、ピ−ク値となり、図8のbに示すようにパタ
−ンの大きさだけズレると、パタ−ンHの1つの縦棒と
パタ−ンEの縦棒が重なるので、ピ−ク値よりは小さい
が、相関光量を検出することができる。
From this equation, it can be seen that the correlation output has a spread twice as large as the pattern size. Therefore, the peak
The total amount of light within the area or its average amount of light can be calculated from the square value, taking this spread into consideration. FIG. 8 schematically shows the distribution of the amount of correlated light, and the extent to which the two patterns overlap is shown shifted in the vertical direction of the paper. In this case, for example, pattern E and pattern
As shown in FIG. 8a, the correlated light amount of the patterns H reaches a peak value when they completely overlap, and when the patterns deviate by the size of the patterns as shown in FIG. Since one vertical bar of pattern E overlaps with the vertical bar of pattern E, the amount of correlated light can be detected, although it is smaller than the peak value.

【0025】図8のcは、このようにして作成したパタ
−ンEとパタ−ンHの相関光量分布を示したものであり
、中央の大きい丸がピ−ク光量を示し、上下の小さい丸
が、横棒の反応を示し、横の小さい丸が縦棒の反応を示
している。従って、これらの全光量或いは平均光量中に
は、ピ−ク光量には見られない各パタ−ンの特徴が、よ
り良く反映された情報を得ることができる。
FIG. 8c shows the correlation light intensity distribution of pattern E and pattern H created in this way, where the large circle in the center indicates the peak light intensity, and the small circles above and below indicate the peak light intensity. The circles represent the reactions of the horizontal bars, and the small horizontal circles represent the reactions of the vertical bars. Therefore, it is possible to obtain information in which the characteristics of each pattern, which are not seen in the peak light amount, are better reflected in the total light amount or average light amount.

【0026】図9は、前記の合同フ−リエ変換を用いて
実際に実験したときに得られた相関出力の広がりに応じ
た受光範囲の平均光量を基にして作成した参照パタ−ン
EとVに対する識別分類したいパタ−ン(アルファベッ
ト15パタ−ン)のメンバ−シップ関数を示す。実線は
、パタ−ンEに対するメンバ−シップ関数、破線は、パ
タ−ンVに対するメンバ−シップ関数を表わし、横軸を
相関出力の平均光量で表わしたものである。但し、1つ
しかメンバ−シップ関数のないものがあるが、これはも
1つのメンバ−シップ関数が横軸のスケ−ル内に納まら
なかったので、省略したものである。
FIG. 9 shows the reference pattern E and the reference pattern E created based on the average light intensity of the light receiving range according to the spread of the correlation output obtained in the actual experiment using the joint Fourier transform described above. The membership function of the pattern (15 alphabetical patterns) to be discriminated and classified for V is shown. The solid line represents the membership function for pattern E, the broken line represents the membership function for pattern V, and the horizontal axis represents the average light amount of the correlation output. However, there is one that has only one membership function, but this was omitted because that one membership function did not fit within the scale of the horizontal axis.

【0027】図10は、実際に前記合同フ−リエ変換を
用いて、実験して得られた結果を示す。未知のパタ−ン
をアルファベットの15パタ−ンとして、各々、3回提
示したときに得られた前記のファジ−論理的AND演算
結果により導いた各パタ−ンの識別分類の程度を表わし
たものである。左側のアルファベットが入力パタ−ンで
、第1番目、第2番目の括弧内の数値は各々参照パタ−
ンE、Vに対して測定された相関の平均光量を示す。 また、右側のアルファベットが、図9のメンバ−シップ
値のファジ−論理的AND演算を行なって得た認識文字
であり、数値は、AND演算結果を100倍したもので
ある。
FIG. 10 shows the results obtained from an experiment using the joint Fourier transform. The figure shows the degree of identification and classification of each pattern derived from the fuzzy logical AND operation results obtained when each of the 15 unknown patterns of the alphabet was presented three times. It is. The alphabet on the left is the input pattern, and the numbers in the first and second parentheses are the reference pattern.
It shows the average light intensity of the correlation measured for E and V. Further, the alphabets on the right side are recognized characters obtained by performing a fuzzy logical AND operation of the membership values shown in FIG. 9, and the numerical value is the result of the AND operation multiplied by 100.

【0028】このように紛らわしいものが、幾つかある
が、その程度の最も高いものを選択すれば、すべてのパ
タ−ンをたった2つの参照パタ−ンで識別したことにな
る。これは、一般的な自己相関を用いた従来の相関処理
には、見られないものである。尚、図10から分かるこ
とは、パタ−ンT、L、Iの組と、パタ−ンK、Mの組
が特に紛らわしいが、これは、各パタ−ンの特徴が類似
しているためであり、このままでも、相関の程度の高い
ものを取ることにより、認識を行なったり、分類を行な
うには使用することができる。然し乍ら、この影響を完
全に取り除き、完全な認識を行なう用途に用いとする場
合でも、非常に簡単な処理で実現することができる。即
ち、紛らわしいパタ−ン間のメンバ−シップ関数は、重
ならないようなパタ−ンを1つ取り入れることにより実
現できる。これは、ファジ−論理的なAND演算を行な
うために、1つでも、メンバ−シップ値が0であれば、
違うパタ−ンと認識するからである。
There are several confusing patterns as described above, but if you select the one with the highest degree of confusion, you will have identified all patterns using only two reference patterns. This is not seen in conventional correlation processing using general autocorrelation. It can be seen from Fig. 10 that the set of patterns T, L, I and the set of patterns K, M are particularly confusing, but this is because the characteristics of each pattern are similar. Even if it is as is, it can be used for recognition or classification by selecting those with a high degree of correlation. However, even when this influence is completely removed and used for complete recognition, it can be achieved with very simple processing. That is, a confusing membership function between patterns can be realized by incorporating one pattern that does not overlap. This means that if even one membership value is 0, in order to perform a fuzzy logical AND operation,
This is because they recognize it as a different pattern.

【0029】また、識別分類したいクラス及びパタ−ン
が、増えた場合でも、簡単に対応することができる。何
故ならば、増えたパタ−ンに対するメンバ−シップ関数
を作成するだけで良いからである。この場合、通常のニ
ュ−ラルネットワ−クのように、追加学習により、ニュ
−ロンをつなぐ全結線の重みをすべて変える等の操作は
、全く不要である。また、ニュ−ラルネットワ−クでは
、識別分類したいクラス及びパタ−ンが増えた場合、ニ
ュ−ロン数の増大により、学習時間が非常に大きくなる
という問題があるが、本発明のパタ−ン識別分類方法に
おいては、そのような問題が生じない。
Furthermore, even if the number of classes and patterns to be identified and classified increases, this can be handled easily. This is because it is sufficient to simply create membership functions for the increased number of patterns. In this case, operations such as changing all the weights of all connections connecting neurons through additional learning, as in a normal neural network, are completely unnecessary. In addition, with neural networks, when the number of classes and patterns that need to be identified and classified increases, the learning time becomes extremely long due to the increase in the number of neurons. Such a problem does not arise in the classification method.

【0030】また、連想等の用途に使用する場合には、
メンバ−シップ関数の広がり具合を、光学系の揺らぎを
考慮したものよりも、更に大きく、特に、相関強度の低
い側に伸ばすことにより、欠陥パタ−ンから、元のパタ
−ンを連想することができる。また、逆に余計な情報が
付け加わっているパタ−ンから主要なパタ−ンを連想す
る場合には、メンバ−シップ関数の広がり具合を相関強
度の高い側に伸ばすことにより、元のパタ−ンを連想す
ることができる。
[0030] Furthermore, when used for purposes such as association,
By extending the spread of the membership function to a larger extent than that which takes into account fluctuations in the optical system, especially toward the side where the correlation strength is low, it is possible to associate the original pattern from the defect pattern. Can be done. Conversely, when associating a main pattern from a pattern to which extra information has been added, the original pattern can be improved by extending the spread of the membership function toward the side with higher correlation strength. can be associated with.

【0031】また、欠陥があるかないかの判定等の用途
に使用することもできる。この場合には、連想の場合と
逆であり、光学系の揺らぎを考慮して作成したメンバ−
シップ関数の広がりを超えた場合、例えば、光学系の揺
らぎによる標準偏差の3倍を超えた場合には、欠陥があ
ると見做す等の使用方法ができる。
[0031] It can also be used for purposes such as determining whether there is a defect or not. In this case, it is the opposite of the association case, and the member created by taking into account the fluctuations of the optical system.
If it exceeds the spread of the Ship function, for example, if it exceeds three times the standard deviation due to fluctuations in the optical system, it can be used as a defect.

【0032】さて、前記の実施例では、参照パタ−ン2
つで少なくとも、15パタ−ンの識別を行なうことがで
きていたが、非常に大ざっぱに、本発明の方法の能力を
考えると、例えば、検出される相関出力のダイナミック
レンジが、1:100で、1つのメンバ−シップ関数の
メンバ−シップ値が、0でない範囲が、10の広がりを
有しているとすると、N個の参照パタ−ンについて、1
0Nの直交する領域を作っていることになる。この中に
、識別分類したいパタ−ンを入れれば良いので、非常に
少ない参照パタ−ンで、非常に多くの異なったパタ−ン
を識別粒界することができる。更に、ファジ−的AND
演算を使用しているので、曖昧性を許容する判断をさせ
ると、完全に直交した領域に、メンバ−シップ関数を割
り当てる必要はなくなり、識別できるパタ−ン数は、更
に膨大に膨らますことができる。
Now, in the above embodiment, reference pattern 2
However, very roughly speaking, considering the ability of the method of the present invention, the dynamic range of the detected correlation output is, for example, 1:100. , if the non-zero membership value range of one membership function has a spread of 10, then for N reference patterns, 1
This means that a 0N orthogonal area is created. Since it is only necessary to insert the pattern to be identified and classified into these, a large number of different patterns can be identified and classified using a very small number of reference patterns. Furthermore, fuzzy AND
Since it uses arithmetic operations, if it makes decisions that allow for ambiguity, there is no need to assign membership functions to completely orthogonal regions, and the number of patterns that can be identified can be further expanded. .

【0033】また、相関出力のピ−ク値と相関パタ−ン
の広がりに応じた受光領域の平均光量の両方をメンバ−
シップ関数として用いれば、一つの参照パタ−ンにつき
、2つの性質の異なる情報を取ることができる。従って
、更に、参照パタ−ン数を削減することができるし、多
くの情報からより確実な認識分類をすることができる。
In addition, both the peak value of the correlation output and the average light intensity of the light receiving area according to the spread of the correlation pattern are calculated as members.
When used as a ship function, two pieces of information with different properties can be obtained from one reference pattern. Therefore, the number of reference patterns can be further reduced, and more reliable recognition classification can be performed from a large amount of information.

【0034】本実施例においては、相関出力を得るため
の光学系として、合同フ−リエ変換器を用いたが、この
場合には、参照パタ−ンの追加や書き替えが簡単である
という長所がある。更に、識別分類能力を高めるには、
合同フ−リエ変換相関器でない方が良い。この理由は、
参照パタ−ン群と被検パタ−ンを同時にフ−リエ変換す
ると、図1のスクリ−ン31上の多重干渉縞パタ−ンの
コントラスト比が、参照パタ−ン数の増大と共に低下す
るために、得られる相関出力が低下することにより、メ
ンバ−シップ関数の割当てられるダイナミックレンジが
低くなり、実質上のパタ−ン識別能力を低下させること
になるからである。そこで、前記の相関出力の低下を避
ける相関処理方式の方が、より効率的である。このよう
な相関処理方式を用いた実施例を、次に、説明する。
In this example, a joint Fourier transformer was used as the optical system for obtaining the correlation output, but this case has the advantage that reference patterns can be easily added and rewritten. There is. Furthermore, to improve the discrimination and classification ability,
It is better not to use a joint Fourier transform correlator. The reason for this is
If the reference pattern group and the test pattern are simultaneously Fourier transformed, the contrast ratio of the multiple interference fringe pattern on the screen 31 in FIG. 1 will decrease as the number of reference patterns increases. In addition, as the obtained correlation output decreases, the dynamic range to which the membership function is assigned decreases, which actually reduces the pattern identification ability. Therefore, a correlation processing method that avoids the above-mentioned decrease in correlation output is more efficient. Next, an embodiment using such a correlation processing method will be described.

【0035】[0035]

【実施例2】図11は、既知のマッチドフィルタを再生
する光学系である。マッチドフィルタ61は、予め複数
の参照パタ−ンを光学的にフ−リエ変換したパタ−ンを
、各参照パタ−ン毎に、平面波の照射方向を変えながら
多重記録したものを用いる。図11に示すように、レ−
ザ11より出射された光束12は、ビ−ムエキスパンダ
13により適当な光束径に広げられ、画像表示装置に描
かれた識別分類したいパタ−ンを照射する。次に、パタ
−ンの複素振幅分布を有する光束は、フ−リエ変換レン
ズ21によりフ−リエ変換され、マッチドフィルタ上に
描かれた多重干渉縞パタ−ンを照射する。このとき、識
別分類したいパタ−ンと同じ空間周波数スペクトラムを
有する参照パタ−ンから、その参照パタ−ンを作成した
ときに用いた平面波の方向に回折光が出射される。
Embodiment 2 FIG. 11 shows an optical system for regenerating a known matched filter. The matched filter 61 uses a pattern obtained by optically Fourier-transforming a plurality of reference patterns in advance and multiplexing the patterns while changing the irradiation direction of a plane wave for each reference pattern. As shown in FIG.
A beam 12 emitted from the laser 11 is expanded to a suitable beam diameter by a beam expander 13, and illuminates a pattern to be identified and classified drawn on an image display device. Next, the light beam having the complex amplitude distribution of the pattern is subjected to Fourier transformation by the Fourier transformation lens 21, and irradiates the multiple interference fringe pattern drawn on the matched filter. At this time, diffracted light is emitted from a reference pattern having the same spatial frequency spectrum as the pattern to be identified and classified in the direction of the plane wave used when the reference pattern was created.

【0036】この回折光を集光レンズ22によりスクリ
−ン31上に集光すれば、一方の回折光は、参照パタ−
ンと識別分類したいパタ−ンとの相互相関パタ−ンにな
り、他方は、コンボリュ−ションとなる。そこで、各参
照パタ−ンによる相互相関出力が現れる位置は、予め分
かっているので、その位置の相関出力強度のピ−ク値或
いは全光量を測定することができる。以下、他の識別分
類したいパタ−ンについて、同様に相関出力強度を測定
し、メンバ−シップ関数を作成する過程は、実施例1と
同様であるので、説明を省略する。
When this diffracted light is focused onto the screen 31 by the condensing lens 22, one of the diffracted lights becomes a reference pattern.
This becomes a cross-correlation pattern between the pattern and the pattern to be identified and classified, and the other becomes a convolution pattern. Therefore, since the position where the cross-correlation output from each reference pattern appears is known in advance, it is possible to measure the peak value or total light intensity of the correlation output intensity at that position. Hereinafter, the process of similarly measuring the correlation output strength and creating the membership function for other patterns to be identified and classified is the same as in the first embodiment, so the explanation will be omitted.

【0037】この場合、マッチドフィルタには、各参照
パタ−ン同志のフ−リエ成分が重畳されていないので、
相関出力のコントラスト比が、参照パタ−ンを増加させ
ることにより、低下する程度が少なくなる。従って、メ
ンバ−シップ関数の割当てられるダイナミックレンジが
低下することが少ないので、極めて多くのパタ−ンを少
数の参照パタ−ンで識別することができる。
In this case, since the Fourier components of each reference pattern are not superimposed on the matched filter,
By increasing the number of reference patterns, the contrast ratio of the correlation output decreases to a lesser degree. Therefore, since the dynamic range allocated to the membership function is less likely to be degraded, an extremely large number of patterns can be identified using a small number of reference patterns.

【0038】また、他の種類の合同フ−リエ変換装置に
よっても、同様な効果を発揮することができる。例えば
、合同フ−リエ変換の各参照パタ−ンと認識分類したい
パタ−ンとの合同フ−リエ変換をレンズアレイを用いて
、個別に同時並列的に行なうものである。これは、各参
照パタ−ン同志のフ−リエ変換成分が重なり、参照パタ
−ンと認識分類したいパタ−ンとの相互相関強度のコン
トラスト比を低下させるという問題がなくなる。更に、
マッチドフィルタと異なり、参照パタ−ンの増加や書き
替えが可能になるので、より柔軟な処理を行なうことが
できる。例えば、認識において、予めセットした参照パ
タ−ンでは、完全に分離が行なえない等のときに、参照
パタ−ンの一部を書き替えたい等の要求に答えることが
できるものである。
Similar effects can also be achieved using other types of joint Fourier transform devices. For example, the joint Fourier transform of each reference pattern of the joint Fourier transform and the pattern to be recognized and classified is performed individually and simultaneously in parallel using a lens array. This eliminates the problem of the Fourier transform components of each reference pattern overlapping and lowering the contrast ratio of the cross-correlation strength between the reference pattern and the pattern to be recognized and classified. Furthermore,
Unlike a matched filter, reference patterns can be increased or rewritten, so more flexible processing can be performed. For example, in recognition, when complete separation cannot be performed with a preset reference pattern, it is possible to respond to a request to rewrite part of the reference pattern.

【0039】実施例1、2ともに、コヒ−レント光学径
を基にしているために、入力パタ−ンの並進ズレに強い
という特徴を有する。これは、相関出力位置が入力パタ
−ンの並進ズレに対して、対応して動くからである。
Both embodiments 1 and 2 are characterized in that they are resistant to translational deviations of input patterns because they are based on coherent optical diameters. This is because the correlation output position moves in response to the translational shift of the input pattern.

【0040】次に、簡単で、集積化が比較的簡単な光学
系の一例を挙げる。
Next, an example of an optical system that is simple and relatively easy to integrate will be described.

【実施例3】図12に示す例は、既知のインコヒ−レン
ト系の相関光学系である。光学系としては、光学系とし
ては、画像表示装置16と参照パタ−ンマスク62を近
接して並べ、画像表示装置16上に描かれたパタ−ンと
参照パタ−ンとの積の出力を、集光レンズアレイ71を
用いてスクリ−ン31上に集光し、2次元光電変換素子
43で集光された各参照パタ−ンからの出力を検出する
ものである。画像表示装置16上には、参照パタ−ンマ
スク62に対応した画素に対して、識別分類したいパタ
−ンをアレイ状に並べて表示することになる。
Embodiment 3 The example shown in FIG. 12 is a known incoherent correlation optical system. As an optical system, the image display device 16 and the reference pattern mask 62 are arranged close to each other, and the output of the product of the pattern drawn on the image display device 16 and the reference pattern is A condensing lens array 71 is used to condense light onto the screen 31, and a two-dimensional photoelectric conversion element 43 detects the output from each reference pattern condensed. On the image display device 16, patterns to be identified and classified are displayed in an array for pixels corresponding to the reference pattern mask 62.

【0041】この場合、各参照パタ−ンと識別分類した
いパタ−ンとの相互相関ピ−クが、検出されることにな
る。以下の動作は、画像表示装置上に、他の識別分類し
たいパタ−ンを次々に表示し、これらの出力値を基に、
各識別分類したいパタ−ンに対して、各参照パタ−ンの
数だけのメンバ−シップ関数を作成することにより、実
施例1、2と同様なことができる。但し、入力パタ−ン
の並進ズレに対する許容度は全くなくなってしまうが、
非常に簡単な構成で、しかも、集積化し易いという特性
がある。
In this case, the cross-correlation peak between each reference pattern and the pattern to be identified and classified will be detected. The following operation displays other patterns to be identified and classified one after another on the image display device, and based on these output values,
The same effect as in the first and second embodiments can be achieved by creating as many membership functions as there are reference patterns for each pattern to be identified and classified. However, there is no tolerance for translational deviation of the input pattern,
It has a very simple structure and is easy to integrate.

【0042】尚、上記の実施例で使用する光学的相関処
理系は、どのようなものでもよい。また、合同フ−リエ
変換相関光学系においても、様々な光学系が提案されて
いるが、図1のスクリ−ン31、二次元光電変換素子3
2、パタ−ン処理装置33、電気アドレス型液晶ライト
バルブ35の代わりに、光アドレス型の液晶ライトバル
ブを用いたものでも同様なことができる。
Note that any type of optical correlation processing system may be used in the above embodiment. Furthermore, various optical systems have been proposed for the joint Fourier transform correlation optical system, but the screen 31 and the two-dimensional photoelectric conversion element 3 shown in FIG.
2. The same effect can be obtained by using an optically addressed liquid crystal light valve instead of the pattern processing device 33 and the electrically addressed liquid crystal light valve 35.

【0043】尚、本発明において、空間光変調器の働き
をしている部分については、仕様上の差異があるが、原
理的には、すべて同様の電気アドレス型のもの及び光ア
ドレス型のものが、使用可能である。また、アナログ的
なものやデジタル的なものも使用可能である。アナログ
的なデバイスとしては、以下に述べる大半のデバイスが
、属するが、デジタル的なものとしては、強誘電性材料
を用いたものが相当する。電気アドレス型の例としては
、上記の液晶ライトバルブの他に、PLZTやKDP、
BSO等の電気光学効果を付加したものが良く使用され
ている。
[0043] In the present invention, although there are differences in specifications regarding the part that functions as a spatial light modulator, in principle they are all the same electrically addressed type and optically addressed type. is available. Furthermore, analog and digital types can also be used. Most of the devices described below belong to analog devices, but devices using ferroelectric materials correspond to digital devices. In addition to the above-mentioned liquid crystal light valves, examples of electrically addressed types include PLZT, KDP,
Those with an electro-optic effect, such as BSO, are often used.

【0044】光アドレス型の例でも、電気アドレス型と
同様の材料に、光導電層を組み合わせたものが、一般的
である。但し、BSOやBaTiO3 等の光起電力効
果を有する結晶では、入力光強度に応じた自発分極によ
り光誘起屈折率変化を起こすから、光導電層を付加する
必要はない。尚、これらの空間光変調器は、透過型とし
ても、反射型としても構成することができる。
[0044] Even in the case of the photo-addressable type, a photoconductive layer is generally combined with the same material as the electrically addressable type. However, in crystals having a photovoltaic effect such as BSO and BaTiO3, a photo-induced refractive index change occurs due to spontaneous polarization depending on the input light intensity, so there is no need to add a photoconductive layer. Note that these spatial light modulators can be configured as either a transmissive type or a reflective type.

【0045】但し、光アドレス型で読み出し光が、書き
込み光の情報を完全に打ち消してしまうような場合には
、読み出し光と書き込み光の波長域を分離して、読み出
し光が、書き込み情報に影響を与えないようにすること
等の工夫が必要である。また、電気アドレス型を使用す
る場合は、その入力情報を得るための二次元光電変換素
子及びそのための駆動回路が必要になるが、その信号を
加工し易いという利点がある。
However, if the read light completely cancels out the information of the write light in the optical addressing type, the wavelength ranges of the read light and the write light may be separated so that the read light does not affect the write information. It is necessary to take measures such as not giving Further, when using an electrically addressed type, a two-dimensional photoelectric conversion element and a driving circuit therefor are required to obtain the input information, but there is an advantage that the signal can be easily processed.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学的パ
タ−ン認識分類方法により、前記のような効果が得られ
た。それらをまとめると、次のような顕著な技術的効果
となる。即ち、第1に、参照パタ−ンを少数提示するこ
とで、非常に多くのパタ−ンの認識や分類ができる光学
的パタ−ン認識方法を提供することができた。
Effects of the Invention As explained above, the above-mentioned effects were obtained by the optical pattern recognition classification method of the present invention. Putting these together, we get the following remarkable technical effects. That is, first, by presenting a small number of reference patterns, it was possible to provide an optical pattern recognition method that can recognize and classify a large number of patterns.

【0047】第2に、空間光変調器の時間的な揺らぎや
スペックルノイズ等の時系列的な揺らぎを統計的諸量を
基にして作成した相関度のメンバ−シップ関数に含ませ
ることにより、アナログ処理における判断の不確実性を
除去できる光学的パタ−ン認識分類方法を提供すること
ができた。
Second, by including temporal fluctuations of the spatial light modulator and time-series fluctuations such as speckle noise in the membership function of the degree of correlation created based on various statistical quantities. We were able to provide an optical pattern recognition classification method that can eliminate the uncertainty of judgment in analog processing.

【0048】第3に、認識分類したいパタ−ンが有する
各参照パタ−ンの相関度のメンバ−シップ関数のファジ
−論理的AND演算を行なうことにより、極めて正確な
認識や分類の行なえる光学的パタ−ン認識分類方法を提
供することができた。第4に、新たに、認識分類したい
パタ−ンを追加した場合にも、このパタ−ンに対する各
参照パタ−ンの相関度のメンバ−シップ関数を作成する
ことで簡単に実行することができる光学的パタ−ン認識
分類方法を提供することができた。
Third, by performing a fuzzy logical AND operation of the membership functions of the correlation degrees of each reference pattern that the pattern to be recognized and classified has, an optical Therefore, we were able to provide a pattern recognition classification method. Fourthly, even if a new pattern is added to be recognized and classified, it can be easily executed by creating a membership function of the degree of correlation of each reference pattern to this pattern. An optical pattern recognition classification method could be provided.

【0049】第5に、認識結果が紛らわしい場合でも、
少数の参照パタ−ンを付け加え、新たにこのパタ−ンに
対してメンバ−シップ関数を作成することで、簡単に且
つ完全に認識させることができる光学的パタ−ン認識分
類方法を提供することができた。第6に、認識、分類、
連想、等の用途に応じて、メンバ−シップ関数の広がり
具合を光学系の揺らぎによる分とは別に調整することに
より、フレキシブルな処理ができる光学的パタ−ン認識
方法を提供することができた。
Fifth, even if the recognition result is confusing,
To provide an optical pattern recognition classification method that can easily and completely recognize a pattern by adding a small number of reference patterns and creating a new membership function for this pattern. was completed. Sixth, recognition, classification,
By adjusting the spread of the membership function separately from the fluctuation of the optical system depending on the purpose of association, etc., we were able to provide an optical pattern recognition method that allows flexible processing. .

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

【図1】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
、光学的相関処理装置として用いる一例として合同フ−
リエ変換光学系を示した模式構成図である。
FIG. 1 shows an example of a joint frame used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition classification method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a Rie transform optical system.

【図2】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
、光学的相関処理装置として合同フ−リエ変換光学系を
用いた場合の一つの認識分類したいパタ−ンと参照パタ
−ン群とを表示した様子を示す図である。
[Fig. 2] In the optical pattern recognition and classification method of the present invention, one pattern to be recognized and classified and a group of reference patterns when a joint Fourier transform optical system is used as the optical correlation processing device. FIG.

【図3】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
、光学的相関処理装置として合同フ−リエ変換光学系を
用いた場合の相関出力の状態を表わした図である。
FIG. 3 is a diagram showing the state of correlation output when a joint Fourier transform optical system is used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition classification method of the present invention.

【図4】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
、1つの認識分類したいパタ−ンに対する各参照パタ−
ンの相関度を基にして作成されたメンバ−シップ関数を
表わした図である。
FIG. 4: In the optical pattern recognition and classification method of the present invention, each reference pattern for one pattern to be recognized and classified
FIG. 3 is a diagram showing a membership function created based on the degree of correlation between members.

【図5】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
、別の認識分類したいパタ−ンに対する各参照パタ−ン
の相関度を基にして作成されたメンバ−シップ関数を表
した図である。
FIG. 5 is a diagram showing membership functions created based on the degree of correlation of each reference pattern with another pattern to be recognized and classified in the optical pattern recognition and classification method of the present invention. be.

【図6】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
、更に、別の認識分類したいパタ−ンに対する各参照パ
タ−ンの相関度を基にして作成されたメンバ−シップ関
数を表した図である。
FIG. 6 shows a membership function created based on the degree of correlation of each reference pattern with another pattern to be recognized and classified in the optical pattern recognition and classification method of the present invention. It is a diagram.

【図7】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
、未知のパタ−ンに対して測定された相関度が認識分類
されるべきパタ−ンに対して有したメンバ−シップ値を
表した図である。
[Fig. 7] In the optical pattern recognition and classification method of the present invention, the degree of correlation measured for an unknown pattern represents the membership value that it has for the pattern to be recognized and classified. This is a diagram.

【図8】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
使用された相互相関パタ−ンを模式的に表した図である
FIG. 8 is a diagram schematically representing a cross-correlation pattern used in the optical pattern recognition classification method of the present invention.

【図9】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
、実験的に得られた2つの参照パタ−ンに対する認識分
類させたい15パタ−ンのメンバ−シップ値を表した図
である。
FIG. 9 is a diagram showing the membership values of 15 patterns to be recognized and classified for two experimentally obtained reference patterns in the optical pattern recognition classification method of the present invention.

【図10】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法におい
て、実験的に得られたファジ−的AND演算を用いた未
知のパタ−ンに対する認識結果と認識結果の確度を表し
た図である。
FIG. 10 is a diagram showing experimentally obtained recognition results for unknown patterns using fuzzy AND operations and the accuracy of the recognition results in the optical pattern recognition classification method of the present invention. .

【図11】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法におい
て、光学的相関処理装置として用いる別の一例としての
マッチドフィルタ−を用いた光学系の模式構成図である
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an optical system using a matched filter as another example used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition classification method of the present invention.

【図12】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法におい
て、光学的相関処理装置として用いる更に他の一例とし
ての光学系の模式構成図である。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of yet another example of an optical system used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition classification method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、3          パタ−ン出力手段2、4 
         光学的フ−リエ変換手段5    
          光検出手段11        
    レ−ザ 12、37      光束 13            ビ−ムエキスパンダ4、
22、39  ビ−ムスプリッタ−35       
     液晶ライトバルブ16          
  パタ−ン表示装置21、41      フ−リエ
変換レンズ31、42      スクリ−ン 32、43      二次元光電変換素子33、51
      パタ−ン処理装置34、38      
ミラ−
1, 3 Pattern output means 2, 4
Optical Fourier transform means 5
Light detection means 11
Laser 12, 37 Luminous flux 13 Beam expander 4,
22, 39 Beam splitter 35
LCD light bulb 16
Pattern display devices 21, 41 Fourier transform lenses 31, 42 Screens 32, 43 Two-dimensional photoelectric conversion elements 33, 51
Pattern processing devices 34, 38
mirror

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  光学的パタ−ン認識分類方法において
、識別分類したいクラスに属する被検パタ−ンと複数の
参照パタ−ンとの相関出力を複数回、取り、得られた各
相関度の集合の代表値とバラツキを示すパラメ−タを基
準にして、認識分類したいクラス毎に、前記の複数の参
照パタ−ンに対応したメンバ−シップ関数を各々作成し
た後、該被検パタ−ンと前記複数の参照パタ−ンとの各
相関出力と、前記の認識分類したいクラス毎に割り当て
られている各々のメンバ−シップ関数とのメンバ−シッ
プ値を各々取り、得られたメンバ−シップ値の最も小さ
いメンバ−シップ値を、又は、該メンバ−シップ値の平
均値を、前記の被検パタ−ンの前記認識分類したいクラ
スに属する程度とすることを特徴とする前記光学的パタ
−ン認識分類方法。
Claim 1: In an optical pattern recognition classification method, correlation outputs between a test pattern belonging to a class to be classified and a plurality of reference patterns are obtained multiple times, and each obtained correlation degree is calculated. After creating membership functions corresponding to the plurality of reference patterns described above for each class to be recognized and classified based on the representative value of the set and the parameter indicating the dispersion, the test pattern is and the plurality of reference patterns, and the membership value of each membership function assigned to each class to be recognized and classified, and the obtained membership value. The optical pattern is characterized in that the smallest membership value of the optical pattern or the average value of the membership values is set to the extent that the test pattern belongs to the class to be recognized and classified. Recognition classification method.
【請求項2】前記複数の参照パタ−ンとの各相関出力は
、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−ンとの自己相
関出力或いは相互相関出力のピ−ク値をとることを特徴
とする請求項1に記載の光学的パタ−ン認識分類方法。
2. Each correlation output with the plurality of reference patterns takes a peak value of an autocorrelation output or a cross-correlation output between the test pattern and each of the plurality of reference patterns. 2. The optical pattern recognition classification method according to claim 1.
【請求項3】前記複数の参照パタ−ンとの各相関出力は
、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−ンとの自己相
関出力或いは相互相関出力の広がりに応じた受光範囲の
全光量或いは平均光量とすることを特徴とする請求項1
に記載の光学的パタ−ン認識分類方法。
3. Each correlation output with the plurality of reference patterns has a light receiving range according to the spread of the autocorrelation output or cross-correlation output between the test pattern and each of the plurality of reference patterns. Claim 1 characterized in that it is the total light amount or the average light amount of
The optical pattern recognition classification method described in .
【請求項4】前記複数の参照パタ−ンとの各相関出力は
、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−ンとの自己相
関出力或いは相互相関出力のピ−ク値と、それらの相関
出力の広がりに応じた受光範囲の全光量或いは平均光量
とすることを特徴とする請求項1に記載の光学的パタ−
ン認識分類方法。
4. Each correlation output with the plurality of reference patterns is a peak value of an autocorrelation output or cross-correlation output between the test pattern and each of the plurality of reference patterns; The optical pattern according to claim 1, characterized in that the total light amount or the average light amount in the light receiving range is determined according to the spread of their correlation outputs.
recognition classification method.
【請求項5】前記複数の参照パタ−ンとの各相関出力は
、マッチドフィルタを用いて得られたものであることを
特徴とする請求項1に記載の光学的パタ−ン認識分類方
5. The optical pattern recognition and classification method according to claim 1, wherein each correlation output with the plurality of reference patterns is obtained using a matched filter.
【請求項6】前記複数の参照パタ−ンとの各相関出力は
、該被検パタ−ンと各参照パタ−ンとの合同フ−リエ変
換を個別に行なうことにより得られた各々の強度パタ−
ンを、再び、光学的に個別にフ−リエ変換するか、或い
は、該被検パタ−ンと各参照パタ−ンとの各合同フ−リ
エ変換を一括して行なうことにより、得られた各々のの
強度パタ−ンを、再び、光学的に一括してフ−リエ変換
することにより得られたものであることを特徴とする請
求項1〜4のいずれかに記載の光学的パタ−ン認識分類
方法。
6. Each correlation output with the plurality of reference patterns is obtained by individually performing a joint Fourier transform of the test pattern and each reference pattern. putter
The obtained pattern can be optically Fourier-transformed individually again, or joint Fourier-transformation of the test pattern and each reference pattern can be performed all at once. The optical pattern according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical pattern is obtained by optically performing Fourier transform on each of the intensity patterns at once. recognition classification method.
【請求項7】前記複数の参照パタ−ンとの各相関出力は
、光透過率分布或いは光反射率分布で表わされた被検パ
タ−ンと、各参照パタ−ンを重ね、それをインコヒ−レ
ント光で照射し、反射或いは透過してきた光量とするこ
とを特徴とする請求項1に記載の光学的パタ−ン認識分
類方法。
7. Each correlation output with the plurality of reference patterns is obtained by superimposing each reference pattern on a test pattern represented by a light transmittance distribution or a light reflectance distribution, and 2. The optical pattern recognition and classification method according to claim 1, wherein incoherent light is irradiated and the amount of reflected or transmitted light is determined.
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