JPH04355732A - Detecting method for optical correlation output - Google Patents

Detecting method for optical correlation output

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JPH04355732A
JPH04355732A JP3131118A JP13111891A JPH04355732A JP H04355732 A JPH04355732 A JP H04355732A JP 3131118 A JP3131118 A JP 3131118A JP 13111891 A JP13111891 A JP 13111891A JP H04355732 A JPH04355732 A JP H04355732A
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correlation
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correlation output
light intensity
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山崎英樹
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武居利治
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Abstract

PURPOSE:To obtain high recognizing ability and to recognize many pattern with a small number of reference patterns by regarding information where the features of a pattern is reflected as one parameter for pattern recognition and making a difference in obtained correlation output light intensity large. CONSTITUTION:This method consists of optical correlation for obtaining the correlation output light intensity between the pattern to be detected and the respective reference patterns and a means which inputs a signal generated on the basis of the obtained result and recognizes and classifies the pattern. The former is, for example, a congruence Fourier transformation optical system. Namely, one image to be recognized and classified which is drawn on an image display device 16 and the reference pattern are read out with luminous flux 12 projected by a laser 11 and processed by Fourier transformation to form a Fourier-transformed pattern on a screen 31. This is read by a two-dimensional photoelectric converting element 32 and drawn on a light valve 35 by a liquid crystal driving circuit 33, and the image is processed by Fourier transformation again the correlation output light intensity on the screen 42 is divided into plural areas to detect 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、光学的な情報処理の分
野特に画像その他のパタ−ン認識分類に用いられる光学
的相関出力の検出方法に関する。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
情報処理の光学的相関出力の検出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting optical correlation outputs used in the field of optical information processing, particularly for pattern recognition and classification of images and other objects. That is, recognition associative processing;
The present invention relates to a method for detecting optical correlation outputs in classification processing, particularly in information processing in the field of optical measurement and image processing.

【0002】0002

【従来の技術】ジョイントトランスフォ−ム法やマッチ
ドフィルタリング法を用いた光学的相関系により得られ
たパタ−ン間の相関出力光強度に基づいてパタ−ンの認
識分類を行なう光学的パタ−ン認識装置において、被検
パタ−ンと参照パタ−ンとが、同じ場合の相関出力、つ
まり、自己相関出力のピ−ク光量の得られる位置(以下
、相関中心位置とする)は、決まっており、ジョイント
トランスフォ−ム法を用いた光学的相関系では被検パタ
−ンと参照パタ−ンの表示された相対的な距離に対応し
、光軸上から離れて自己相関出力のピ−クが現れる。 また、マッチドフィルタリング法を用いた光学的相関系
ではマッチドフィルタ−を作成するのに、参照光の照射
方向を変化させて写真乾板等を露光するが、自己相関出
力のピ−クは、その際に用いられた参照光の照射方向に
現れる。
[Prior Art] Optical pattern recognition and classification based on the correlation output light intensity between patterns obtained by an optical correlation system using a joint transform method or a matched filtering method. In the pattern recognition device, when the test pattern and the reference pattern are the same, the position where the peak light intensity of the correlation output, that is, the autocorrelation output, is obtained (hereinafter referred to as the correlation center position) is fixed. In an optical correlation system using the joint transform method, the peak of the autocorrelation output is shifted away from the optical axis, corresponding to the displayed relative distance between the test pattern and the reference pattern. - Ku appears. In addition, in an optical correlation system using the matched filtering method, to create a matched filter, the irradiation direction of the reference light is changed to expose a photographic plate, etc., but the peak of the autocorrelation output is appears in the irradiation direction of the reference light used for

【0003】従来、パタ−ン認識分類方法としては、自
己相関型のパタ−ン認識分類方法があった。これは、認
識分類したいパタ−ン数と同数の参照パタ−ンを用意し
、ある被検パタ−ンが提示された時に、被検パタ−ンと
各参照パタ−ンとの自己相関出力のピ−ク値が最も大き
いものを該被検パタ−ンと認識するものである。然し乍
ら、認識分類したいパタ−ン数の増加に伴う参照パタ−
ン数の増加により、参照パタ−ンを記憶するためのメモ
リ−素子での負担が大きくなり、効率の良いパタ−ンの
認識が行なえていなかった。
Conventionally, as a pattern recognition classification method, there has been an autocorrelation type pattern recognition classification method. This involves preparing the same number of reference patterns as the number of patterns you want to recognize and classify, and calculating the autocorrelation output between the test pattern and each reference pattern when a certain test pattern is presented. The pattern with the largest peak value is recognized as the test pattern. However, as the number of patterns to be recognized and classified increases, the number of reference patterns increases.
As the number of patterns increases, the load on the memory device for storing reference patterns increases, making it difficult to recognize patterns efficiently.

【0004】また、参照パタ−ン数が多くなると、ジョ
イントトランスフォ−ム法を用いた光学的相関系におい
ては、参照パタ−ンと被検パタ−ンを同時にフ−リエ変
換する時の第1のフ−リエ変換面で各パタ−ンのフ−リ
エ変換像同時の干渉縞が重畳し、干渉縞の劣化が起こり
、各参照パタ−ン毎の相関出力光強度の間の差が縮まり
、認識率の低下を招いていた。またマッチドフィルタリ
ング法を用いた光学的相関系においてもパタ−ンと参照
光との干渉縞を記録する際に前記ジョイントトランスフ
ォ−ム法を用いた場合と同様の影響があり、認識率の低
下を招いていた。
Furthermore, as the number of reference patterns increases, in an optical correlation system using the joint transform method, the number of Fourier transforms of the reference pattern and the test pattern increases. The simultaneous interference fringes of the Fourier transform images of each pattern are superimposed on the Fourier transform surface of No. 1, deterioration of the interference fringes occurs, and the difference between the correlated output light intensities of each reference pattern is reduced. , which led to a decrease in the recognition rate. Furthermore, in an optical correlation system using the matched filtering method, there is a similar effect when recording interference fringes between the pattern and the reference light as when using the joint transform method, resulting in a decrease in the recognition rate. was inviting.

【0005】そこで、我々は、相互相関型のパタ−ン認
識分類方法を提案してきた。これは、平成3年1月24
日出願の明細書でも説明しているように、被検パタ−ン
の各参照パタ−ンに対する相互相関出力に基づいて、特
徴空間を作成し、パタ−ンを認識分類するもので、小数
の参照パタ−ンで多くの被検パタ−ンを認識することが
可能である。
[0005] Therefore, we have proposed a cross-correlation type pattern recognition classification method. This is January 24, 1991
As explained in the specification of the Japanese application, a feature space is created based on the cross-correlation output of the test pattern with respect to each reference pattern, and patterns are recognized and classified. It is possible to recognize many test patterns using the reference pattern.

【0006】ここで、相互相関型のパタ−ン認識分類方
法において、相関出力光強度の検出方法は、前記の相関
中心位置を中心としてある有限な広がりを持った受光範
囲内の相関出力光強度の平均値又はピ−ク値をCCD等
の2次元光電変換素子により検出しており、1つの相関
出力に対して1出力を得ていた。
Here, in the cross-correlation type pattern recognition classification method, the method for detecting the correlated output light intensity is to detect the correlated output light intensity within a light receiving range having a certain finite spread around the correlation center position. The average value or peak value of is detected by a two-dimensional photoelectric conversion element such as a CCD, and one output is obtained for one correlation output.

【0007】図2の(a)(b)は、相関出力光強度を
検出する際の従来の受光範囲の取り方を示す説明図であ
る。ここで、図2(a)の相関光出力は、アルファベッ
トのLとIの間の相互相関光出力を各々簡易に表したも
ので、黒く塗りつぶわれた範囲は、相関出力光強度の強
い部分、斜線の範囲は、相関出力光強度の弱い部分を表
している。また、外側の点線は、相関出力パタ−ンの広
がる範囲全域を受光する範囲、そして、内側の点線は、
相関光出力の一部分を受光する範囲を各々示している。
FIGS. 2(a) and 2(b) are explanatory diagrams showing the conventional method of determining the light receiving range when detecting the correlated output light intensity. Here, the correlated optical output in FIG. 2(a) is a simple representation of the cross-correlated optical output between the letters L and I, and the blacked out area is the area where the correlated output optical intensity is strong. , the diagonally shaded range represents a weak portion of the correlated output light intensity. The outer dotted line indicates the range where the entire range of the correlation output pattern is received, and the inner dotted line indicates the range where the correlation output pattern spreads.
Each shows a range in which a portion of the correlated light output is received.

【0008】ここで、一般的に相関出力は、2つのパタ
−ンを、A(x,y)、B(x,y)とした時、次式で
表される。 I(x,y) =∬A(x,y)B*(x’−X,y’
−Y)dxdy・・・(1)により相関出力パタ−ンの
広がる範囲は、被検パタ−ンのタテ、ヨコの大きさをH
、W、参照パタ−ンのタテ、ヨコの大きさをh、wとす
ると相関中心位置を中心として、タテ方向に、 (H+h)/2、 ヨコ方向に、 (W+w)/2 の広がりを有することとなる。尚、受光範囲の取り方は
、図2においては、2種類しか示していないが、これら
に限定されるものではない。
[0008] Generally, the correlation output is expressed by the following equation when two patterns are A(x, y) and B(x, y). I(x,y) =∬A(x,y)B*(x'-X,y'
-Y) dxdy...(1), the range in which the correlation output pattern expands is determined by increasing the vertical and horizontal sizes of the test pattern.
, W, where the vertical and horizontal sizes of the reference pattern are h and w, it has a spread of (H+h)/2 in the vertical direction and (W+w)/2 in the horizontal direction, centering on the correlation center position. It happens. Although only two types of light receiving ranges are shown in FIG. 2, the present invention is not limited to these.

【0009】然し乍ら、前記のような相関出力光強度の
検出方法では、相関出力の受光範囲を相関出力の有する
広さよりも十分大きく取ることにより、シフトインバリ
アントな相関出力光強度の検出を行なうことができる。 そのため、相関出力の位置的なズレに対して柔軟性のあ
るパタ−ンの認識を行なうことはできる。然し乍ら、そ
の反面、図2(a)(b)に示すTとI又はLとIとの
相互相関出力のようにパタ−ンの特徴を反映した相互相
関出力が得られた場合(即ち、図2(a)(b)で相関
出力の強い部分が異なっているのは、被検パタ−ンTと
Lを構成する縦線の位置が異なっているためである。即
ち、パタ−ンの特徴を反映した相互相関出力である)で
も受光領域内の光量を平均値やピ−ク光量として一括し
て受光してしまうために、図2の外側の点線で示される
領域内の光量を平均値で検出した場合、被検パタ−ンT
、Lは視覚的には全く違うものであるにもかかわらず、
図2(a)(b)では同じ出力が得られてしまうといっ
たように、せっかく得られたパタ−ンの特徴を反映した
情報を失ってしまっていた。
However, in the method for detecting the correlation output light intensity as described above, by setting the light receiving range of the correlation output to be sufficiently larger than the width of the correlation output, shift-invariant detection of the correlation output light intensity is performed. Can be done. Therefore, flexible pattern recognition can be performed with respect to positional deviations of correlation outputs. However, on the other hand, if a cross-correlation output that reflects the characteristics of the pattern is obtained, such as the cross-correlation output between T and I or L and I shown in FIGS. The reason why the parts with strong correlation outputs are different in 2(a) and 2(b) is because the positions of the vertical lines composing the test patterns T and L are different.In other words, the characteristics of the patterns (This is a cross-correlation output that reflects the If detected, the test pattern T
, even though L are visually completely different.
As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), the same output was obtained, and information reflecting the characteristics of the pattern that had been obtained was lost.

【0010】以上の理由から認識能力が高いパタ−ンの
認識を行ない難いものであった。また、ジョイントトラ
ンスフォ−ム法を用いた光学的相関系において、被検パ
タ−ンと各参照パタ−ンが液晶ライトバルブ(以下、L
CLVと略称する)上に表示される場合や、マッチドフ
ィルタリング法を用いた光学的相関系において、被検パ
タ−ンがLCLV上に表示される場合は、LCLVのコ
ントラスト不足により、受光した相互相関出力光強度の
差を大きくとることができず、特徴空間内での被検パタ
−ンの属するエリアは狭くなり、その結果、認識可能な
パタ−ン数やパタ−ンの認識率を低下させていた。
For the reasons mentioned above, it has been difficult to recognize patterns with high recognition ability. In addition, in an optical correlation system using the joint transform method, the test pattern and each reference pattern are connected to a liquid crystal light valve (hereinafter referred to as L).
(abbreviated as CLV), or in an optical correlation system using a matched filtering method, when the test pattern is displayed on the LCLV, the cross-correlation of the received light may be affected due to lack of contrast on the LCLV. It is not possible to make a large difference in the output light intensity, and the area to which the test pattern belongs in the feature space becomes narrow, resulting in a decrease in the number of recognizable patterns and the pattern recognition rate. was.

【0011】更に、前記のようにして得られたアナログ
値である相互相関出力や自己相関出力をコンピュ−タ処
理した後、基本的構成が階層的で層数が3層以上である
ニュ−ラルネットワ−クの入力層の各ユニットに入力す
る場合、検出された相関出力光強度の差があまり大きく
取れないために、各被検パタ−ン毎の各ユニットへの入
力ベクトル間で似通った入力ベクトルが得られてしまっ
ていたため、ニュ−ラルネットワ−クの特徴空間におい
て、互いに似通った入力ベクトルを有する各被検パタ−
ンの属するエリアが非常に狭くなり、ニュ−ラルネット
ワ−クを用いたパタ−ン認識に関して高い性能を得難い
ものであった。
Furthermore, after processing the cross-correlation output and auto-correlation output, which are the analog values obtained as described above, by computer, a neural network having a basic structure with a hierarchical structure and three or more layers is created. - When inputting to each unit of the input layer of the test pattern, the difference in the detected correlation output light intensity cannot be taken very large, so the input vectors to each unit for each test pattern are similar. Therefore, in the feature space of the neural network, each test pattern with similar input vectors is
The area to which the pattern belongs becomes very small, making it difficult to obtain high performance in pattern recognition using neural networks.

【0012】また、識別分類したいクラスに属するパタ
−ンと複数の参照パタ−ンとの分割された受光領域毎の
相関出力を複数回取り、得られた複数の相関度の集合の
代表値とバラツキを表す諸量を基準にして作成された認
識分類したいクラス毎の前記複数参照パタ−ンに対応し
たメンバ−シップ関数と、被検パタ−ンと前記複数参照
パタ−ン間の相関出力とのメンバ−シップ値を取り、そ
のメンバ−シップ値の最も小さいメンバ−シップ値、又
は該メンバ−シップ値の平均値を、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
するファジ−的なAND演算を用いたパタ−ン認識方法
においても、前記と同様な理由から、各参照パタ−ンに
おける該クラスに属するパタ−ン毎のメンバ−シップ関
数同志の重なりの度合いが大きくなり、前記のパタ−ン
認識に関して高い性能を得難いものであった。
[0012] Furthermore, the correlation output for each divided light-receiving area between a pattern belonging to a class to be identified and classified and a plurality of reference patterns is obtained multiple times, and a representative value of a set of a plurality of obtained correlation degrees is calculated. A membership function corresponding to the plurality of reference patterns for each class to be recognized and classified, created based on various quantities representing variations, and a correlation output between the test pattern and the plurality of reference patterns. The minimum membership value of the membership values or 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. In the pattern recognition method using the characteristic fuzzy AND operation, for the same reason as mentioned above, the overlap of the membership functions of each pattern belonging to the class in each reference pattern is As a result, it has been difficult to obtain high performance in pattern recognition.

【0013】[0013]

【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、パタ−ンの特徴を
反映した情報をパタ−ン認識のための1つのパラメ−タ
と見做すことにより、得られる相関出力光強度の差を大
きく取ることができる相関出力光強度の検出方法を提供
することを目的とする。また、本発明は、参照パタ−ン
毎の分割された領域毎に得られた相関出力光強度の総和
を取ることによりシフトインバリアントな光学系に組む
ことができる相関出力光強度の検出方法を提供すること
を目的とする。更に、本発明は、得られた相関出力光強
度をニュ−ラルネットワ−クやファジ−的AND演算を
用いたパタ−ン認識手段に入力すると、特徴空間内での
被検パタ−ンの属するエリアを広く取ることができる相
関出力光強度の検出方法を提供することを目的とする。 また、本発明は、認識能力が高く、少数の参照パタ−ン
で多くのパタ−ンを認識することができる相関出力光強
度の検出方法を提供することを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made to solve the above problems, and uses information reflecting the characteristics of a pattern as one parameter for pattern recognition. It is an object of the present invention to provide a method for detecting correlation output light intensities that can increase the difference in the obtained correlation output light intensities. The present invention also provides a method for detecting correlated output light intensity that can be incorporated into a shift-invariant optical system by taking the sum of the correlated output light intensities obtained for each divided region of each reference pattern. The purpose is to provide. Furthermore, in the present invention, when the obtained correlation output light intensity is input to a pattern recognition means using a neural network or a fuzzy AND operation, the area to which the test pattern belongs in the feature space can be determined. It is an object of the present invention to provide a method for detecting correlated output light intensity that can be used over a wide range of values. Another object of the present invention is to provide a method for detecting correlation output light intensity that has high recognition ability and can recognize many patterns with a small number of reference patterns.

【0014】[0014]

【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、光学的相関出力
の検出方法において、光学的に認識分類したい被検パタ
−ンと複数の各参照パタ−ンとの相関演算を行ない、得
られた各参照パタ−ン毎の相関出力に対して、複数の領
域に分割された受光素子により、該相関出力の有する面
積の全域若しくは一部分の相関出力光強度を検出し、前
記分割された領域毎に得られた相関出力光強度に基づい
て作成された信号をパタ−ン認識分類手段に入力するこ
とを特徴とする光学的相関出力の検出方法を提供する。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problems, and provides an optical correlation output detection method for detecting a test pattern to be optically recognized and classified. and a plurality of reference patterns, and for the obtained correlation output for each reference pattern, a light receiving element divided into a plurality of regions detects the entire area of the correlation output. Alternatively, optical correlation is characterized in that a portion of the correlation output light intensity is detected and a signal created based on the correlation output light intensity obtained for each of the divided regions is input to a pattern recognition classification means. Provides a method for detecting output.

【0015】そして、その光学的に認識分類したい被検
パタ−ンと複数の各参照パタ−ンとの相関演算は、フ−
リエ変換ホログラムに基づいたフィルタを用いて行なう
ものが好適である。また、光学的に認識分類したい被検
パタ−ンと複数の各参照パタ−ンとの相関パタ−ンとの
相関演算は、被検パタ−ンと複数の各参照パタ−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強
度パタ−ンを、再び光学的に個別にフ−リエ変換して行
なうか、又は、被検パタ−ンと複数の参照パタ−ンとの
合同フ−リエ変換を一括して行なうことにより得られた
強度パタ−ンを再び光学的に一括してフ−リエ変換して
行なうものが好適である。更に、複数の領域に分割され
た受光素子は、分割された領域のうちの1つの領域が、
各参照パタ−ンを1つずつ被検パタ−ンとして表示した
時に得られる該参照パタ−ンに対する自己相関出力のピ
−クの現れる位置を中心とした有限の範囲を受光するも
のが好適である。また、複数の領域に分割された受光素
子は、少なくとも各参照パタ−ンを1つずつ被検パタ−
ンとして表示した時に得られる該参照パタ−ンに対する
自己相関出力のピ−クの現れる位置を中心として放射状
に分割されている複数の領域を有するものが好適である
[0015] Correlation calculations between the test pattern to be optically recognized and classified and each of the plurality of reference patterns are performed using a software.
It is preferable to use a filter based on the Rie transform hologram. In addition, the correlation calculation between the correlation pattern between the test pattern to be optically recognized and classified and each of the plurality of reference patterns is performed using the joint frame of the test pattern and each of the plurality of reference patterns. - The intensity patterns obtained by individually performing the Fourier transform are optically transformed again individually, or the test pattern is combined with multiple reference patterns. It is preferable to optically perform Fourier transformation on the intensity pattern obtained by performing Fourier transformation all at once. Furthermore, the light-receiving element is divided into a plurality of regions, and one of the divided regions is
It is preferable to receive light within a finite range centered on the position where the peak of the autocorrelation output with respect to the reference pattern obtained when each reference pattern is displayed one by one as the test pattern appears. be. In addition, the light receiving element divided into a plurality of regions is configured to pass at least one reference pattern to each test pattern.
It is preferable to have a plurality of regions divided radially around the position where the peak of the autocorrelation output with respect to the reference pattern obtained when displayed as a pattern appears.

【0016】また、分割された領域毎に得られた相関出
力光強度に基づいて作成された信号は、各参照パタ−ン
毎の各々された領域内での相関出力光強度のピ−ク値又
は全光量或いは或いは平均値を取ることが好適である。 更に、分割された領域毎に得られた相関出力光強度に基
づいて作成された信号は、各参照パタ−ン毎の各々分割
された領域毎に、相関出力光強度の取り得る範囲をラベ
ル付けされた幾つかの連続した範囲に区切り、前記の分
割された領域毎に得られた相関出力光強度が属する範囲
に付けられたラベルにより符号化されたパタ−ンとする
ことが好適である。そして、前記パタ−ン認識分類手段
は、層数が3層以上の階層型のニュ−ラルネットワ−ク
で、入力層から出力層までの各結合荷重値を教師付き学
習により決定することが好適である。また、前記パタ−
ン認識分類手段は、識別分類したいクラスに属するパタ
−ンと複数の参照パタ−ンとの分割された受光領域毎の
相関出力を複数回取り、得られた複数の相関度の集合の
代表値とバラツキを示す諸量を基準にして、認識分類し
たいクラス毎に前記複数の参照パタ−ンに対応したメン
バ−シップ関数を作成した後、被検パタ−ンと前記複数
の参照パタ−ンとの相関出力と認識分類したいクラス毎
に割当てられている前記メンバ−シップとのメンバ−シ
ップ値を取り、そのメンバ−シップ値の最も小さいメン
バ−シップ値、又は、該メンバ−シップ値の平均値を、
被検パタ−ンの前記認識分類したいクラスに属する程度
とすることが好適である。
[0016] Furthermore, the signal created based on the correlated output light intensity obtained for each divided region is the peak value of the correlated output light intensity within each divided region for each reference pattern. Alternatively, it is preferable to take the total light amount, or the average value. Furthermore, the signal created based on the correlation output light intensity obtained for each divided area is labeled with the possible range of the correlation output light intensity for each divided area for each reference pattern. Preferably, the pattern is divided into several continuous ranges, and the pattern is encoded by labels attached to the ranges to which the correlated output light intensity obtained for each divided region belongs. Preferably, the pattern recognition classification means is a hierarchical neural network having three or more layers, and each connection weight value from the input layer to the output layer is determined by supervised learning. be. In addition, the pattern
The pattern recognition classification means obtains the correlation output for each divided light-receiving area multiple times between a pattern belonging to a class to be identified and classified and a plurality of reference patterns, and calculates a representative value of a set of the obtained correlation degrees. After creating a membership function corresponding to the plurality of reference patterns for each class to be recognized and classified based on various quantities showing the variation, the test pattern and the plurality of reference patterns are Take the membership value between the correlation output and the membership value assigned to each class to be recognized and classified, and calculate the smallest membership value of the membership values or the average value of the membership values. of,
It is preferable that the test pattern belongs to the class to be recognized and classified.

【0017】[0017]

【作用】本発明の光学的相関出力の検出方法によると、
相関出力光強度の検出で1つの相関出力より1出力を得
る場合に、被検パタ−ンや参照パタ−ンを表示するLC
LVのコントラストが低く、パタ−ン認識をするための
相互相関出力光強度の差が小さい場合でも、各被検パタ
−ンと複数の各参照パタ−ンの間での相互相関出力や自
己相関出力を複数の領域に分割して検出するため被検パ
タ−ンを形成する特徴量の有無に係わる位置的な情報を
取り入れることができる。そしてパタ−ンを認識する際
の特徴空間内において、受光領域の分割数だけ次元数が
生成されるとともに1次元内での受光量の差も大きく取
ることができる。従って、特徴空間内において、1つの
参照パタ−ンでも多数の被検パタ−ンの属するエリアを
確保することが、できるため、小数の参照パタ−ンで多
数の被検パタ−ンを効率良く認識できる。
[Operation] According to the optical correlation output detection method of the present invention,
LC that displays the test pattern and reference pattern when obtaining one output from one correlation output by detecting correlation output light intensity
Even when the LV contrast is low and the difference in cross-correlation output light intensity for pattern recognition is small, the cross-correlation output and autocorrelation between each test pattern and each of multiple reference patterns is Since the output is divided into a plurality of regions for detection, positional information regarding the presence or absence of feature amounts forming the test pattern can be incorporated. In the feature space when recognizing a pattern, the number of dimensions is generated equal to the number of divisions of the light receiving area, and the difference in the amount of light received within one dimension can be made large. Therefore, in the feature space, it is possible to secure an area to which many test patterns belong even with one reference pattern, so a large number of test patterns can be efficiently processed with a small number of reference patterns. Recognizable.

【0018】また、1つの相互相関出力や自己相関出力
から1つの出力を得て、コンピュ−タ処理した後に、基
本的光束が階層的で層数が3層以上であるニュ−ラルネ
ットワ−クの入力層の各ユニットに入力する場合、相関
光出力の差があまり大きく取れないために、各被検パタ
−ン毎の入力ベクトル間で通った入力ベクトルが得られ
てしまい、ニュ−ラルネットワ−クの特徴空間において
、ニュ−ラルネットワ−クの特徴空間において、互いに
似通った入力ベクトルを有する各被検パタ−ンの属する
エリアが非常に狭くても、相関出力を分割して受光する
ことにより、特徴空間内の次元数が増加し、また、被検
パタ−ンを形成する特徴量の有無に係わる位置的な情報
が入り、各次元において受光量の差が大きく取れるため
、特徴空間において、各被検パタ−ンの属するエリアを
容易に確保でき、ニュ−ラルネットワ−クを用いたパタ
−ン認識に関して認識能力の高いニュ−ラルネットワ−
クを得ることができる。
[0018] Furthermore, after obtaining one output from one cross-correlation output or one auto-correlation output and processing it by computer, it is When inputting to each unit of the input layer, the difference in correlated light output cannot be made very large, so an input vector that passes between the input vectors for each test pattern is obtained, and the neural network In the feature space of the neural network, even if the area to which each test pattern with similar input vectors belongs is very small, the features can be detected by dividing the correlation output and receiving the light. The number of dimensions in the space increases, and positional information related to the presence or absence of features forming the test pattern is included, and the difference in the amount of received light can be large in each dimension. A neural network that can easily secure the area to which the detection pattern belongs and has a high recognition ability regarding pattern recognition using neural networks.
You can get

【0019】また、前記ファジ−的AND演算を用いた
パタ−ン認識方法において、1つの相関出力より1つの
出力を得てメンバ−シップ関数を作成した時、参照パタ
−ンにおける認識分類したいクラスに属するパタ−ン毎
のメンバ−シップ関数同志の重なりの度合いが大きい場
合でも、前記ニュ−ラルネットワ−クの作用の説明と同
様な理由により、高い認識能力を有するパタ−ン認識を
行なうことができる。
In addition, in the pattern recognition method using the fuzzy AND operation, when one output is obtained from one correlation output to create a membership function, the class to be recognized and classified in the reference pattern is Even if the degree of overlap between the membership functions of each pattern belonging to a pattern is large, it is possible to perform pattern recognition with high recognition ability for the same reason as explained above regarding the operation of neural networks. can.

【0020】次に、本発明の光学的相関出力の検出方法
を具体的に実施例により、説明するが、本発明がそれら
によって、制限されるものではない。
Next, the optical correlation output detection method of the present invention will be specifically explained using examples, but the present invention is not limited thereto.

【0021】[0021]

【実施例1】本発明の光学的相関出力の検出方法を適用
したパタ−ン認識装置は、被検パタ−ンと各参照パタ−
ンとの相関出力光強度を得るための光学的相関系と、得
られた相関出力光強度に基づいて作成された信号を入力
し、パタ−ンの認識分類を行なうパタ−ン認識分類手段
とから構成されている。本実施例では先ず光学的相関系
に着目し、説明する。
[Embodiment 1] A pattern recognition device to which the optical correlation output detection method of the present invention is applied can detect a test pattern and each reference pattern.
an optical correlation system for obtaining a correlation output light intensity with a pattern; and a pattern recognition and classification means for inputting a signal created based on the obtained correlation output light intensity and performing pattern recognition and classification. It consists of In this embodiment, first, an optical correlation system will be focused and explained.

【0022】図1の模式構成図は、光学的相互相関、光
学的自己相関を得るための光学的相関系の1例を示した
ものである。図1において、光学的相関県は、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
に構成されている合同フ−リエ変換光学系である。
The schematic diagram in FIG. 1 shows an example of an optical correlation system for obtaining optical cross-correlation and optical autocorrelation. In FIG. 1, optical correlations include image output means 1, optical Fourier transform means 2, image output means 3,
This is a joint Fourier transform optical system essentially consisting of an optical Fourier transform means 4 and a photodetector means 5.

【0023】次に、図1の構成について簡単に説明する
。画像表示装置16に描かれた認識分類したい画像1つ
と参照パタ−ン群をレ−ザ11から出射したコヒ−レン
ト光束で読み出し、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−ンを作る。前記
の合同フ−リエ変換パタ−ンを、2次元光電変換素子3
2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と称する)35
上に描き、光束37で読み出し、フ−リエ変換レンズ4
1により再びフ−リエ変換し、スクリ−ン42上の相関
出力光強度を複数の領域に分割した受光領域を有する2
次元光電変換素子50により検出し、分割された受光領
域毎に検出された相関出力光強度は、コンピュ−タ51
内に入力され、記録される。
Next, the configuration of FIG. 1 will be briefly explained. An image to be recognized and classified drawn on the image display device 16 and a group of reference patterns are read out by the coherent light beam emitted from the laser 11, and a congruent frame is displayed on the screen 31 by the Fourier transform lens 21. Create a transform pattern. The above joint Fourier transform pattern is converted into a two-dimensional photoelectric conversion element 3.
2, and the liquid crystal drive circuit 33 reads the electrically addressed liquid crystal light valve (hereinafter referred to as LCLV) 35.
drawn above, read out with light beam 37, Fourier transform lens 4
2, which has a light-receiving area in which the correlated output light intensity on the screen 42 is divided into a plurality of areas.
The correlated output light intensity detected by the dimensional photoelectric conversion element 50 and detected for each divided light receiving area is transmitted to the computer 51.
entered and recorded within.

【0024】次に、相関出力光強度の検出方法について
説明する。図3(a)(b)は、分割された受光領域が
、相互相関の相関出力光強度を検出する様子を示す。
Next, a method for detecting the intensity of correlated output light will be explained. FIGS. 3A and 3B show how the divided light-receiving areas detect the correlation output light intensity of cross-correlation.

【0025】図3(a)において、点線の中に描かれた
パタ−ンは、被検パタ−ン”T”、参照パタ−ン”I”
、との間の相互相関パタ−ン、また、図3(b)には、
”L”と”I”との相互相関パタ−ンを各々簡易的に示
しており、黒く塗りつぶされた部分は、相関出力光強度
の強い部分、斜線部分は、相関出力光強度の弱い部分を
示している。また、2次元光電変換素子50は、最も外
側の点線で示された部分の内側の相関出力光強度を検出
する。図3では、受光する領域は、相関出力パタ−ンの
有する広さの全体をカバ−しているが、全体をカバ−す
る必要はなく、パタ−ン認識することが可能な程度であ
れば、受光する領域は、相関出力パタ−ンの一部分であ
っても構わない。
In FIG. 3(a), the patterns drawn within the dotted lines are the test pattern "T" and the reference pattern "I".
, and the cross-correlation pattern between
The cross-correlation patterns between "L" and "I" are each simply shown, and the blacked out areas are the areas where the correlation output light intensity is strong, and the shaded areas are the areas where the correlation output light intensity is weak. It shows. Furthermore, the two-dimensional photoelectric conversion element 50 detects the correlated output light intensity inside the outermost portion indicated by the dotted line. In Fig. 3, the light receiving area covers the entire area of the correlation output pattern, but it is not necessary to cover the entire area, as long as the pattern can be recognized. , the light receiving area may be a part of the correlation output pattern.

【0026】受光する領域内の点線は、受光領域を分割
した各領域の境界線で、D(1)、D(2)、D(3)
、D(4)、D(5)そして、D(1)’、D(2)’
、D(3)’、D(4)’、D(5)’は領域名を示し
ている。本実施例では、説明を簡単にするために、均等
に4分割としているが、分割数又は分割方法はそれに限
定されるわけではない。
The dotted lines within the light receiving area are the boundaries of the areas into which the light receiving area is divided, D(1), D(2), D(3).
, D(4), D(5) and D(1)', D(2)'
, D(3)', D(4)', and D(5)' indicate area names. In this embodiment, in order to simplify the explanation, the image is divided equally into four, but the number of divisions or the method of division is not limited thereto.

【0027】但し、分割数が多くなると、得られた相関
出力光強度に対応した値を認識分類手段に入力した際に
、処理する情報量が多いために、認識分類手段において
の負担が多くなり、効率的なパタ−ンの認識は出来なく
なるので、適度な分割数の選択が必要である。分割され
た各受光領域D(1)〜D(4)、D(1)’〜D(4
)’は各々その領域内の相関出力光強度を検出する。
However, as the number of divisions increases, the amount of information to be processed increases when the value corresponding to the obtained correlation output light intensity is input to the recognition and classification means, which increases the burden on the recognition and classification means. , it becomes impossible to recognize the pattern efficiently, so it is necessary to select an appropriate number of divisions. Each divided light receiving area D(1) to D(4), D(1)' to D(4
)' each detect the correlated output light intensity within its region.

【0028】この時、領域内の相関出力光強度の取り方
には、各領域内毎の平均光量及び全光量を検出する方法
と、各領域内毎のピ−ク光量を検出する方法との2種類
があり、平均光量及び全光量を検出した場合は、つまり
1画素当りの光量を検出したこととなり、相関出力の光
強度分布は平均化されてしまい、検出される各被検パタ
−ン毎の相関出力光強度の差は縮まるが、光量の揺らぎ
などによる検出光量の変動は少なくなり、光学系の光量
の揺らぎ等が原因によるパタ−ンの誤認識率は、減少さ
せることができる。
At this time, there are two ways to obtain the correlated output light intensity within a region: a method of detecting the average light amount and total light amount within each region, and a method of detecting the peak light amount within each region. There are two types, and when the average light amount and the total light amount are detected, that is, the light amount per pixel is detected, and the light intensity distribution of the correlation output is averaged, and each detected test pattern Although the difference in the correlation output light intensity for each time is reduced, fluctuations in the amount of detected light due to fluctuations in the amount of light, etc. are reduced, and the rate of pattern recognition errors due to fluctuations in the amount of light in the optical system, etc., can be reduced.

【0029】また、ピ−ク値を検出した場合は、光学系
の光量の揺らぎが影響し易くなるが、相関出力の光強度
分布は平均化されず、検出される各被検パタ−ンに対す
る相関出力光強度の差は、平均光量を検出した場合と比
べて拡大するために、認識能力の低下にはつながらない
。然し乍ら、本発明の相関出力光強度の検出方法は、平
均値もピ−ク値も被検パタ−ンの特徴を反映した情報量
であり、パタ−ン認識を行なうための有効なパラメ−タ
となる。
Furthermore, when a peak value is detected, fluctuations in the light intensity of the optical system are likely to affect the light intensity distribution, but the light intensity distribution of the correlation output is not averaged, and the Since the difference in the correlated output light intensity is expanded compared to the case where the average light amount is detected, it does not lead to a decrease in recognition ability. However, in the method of detecting the correlation output light intensity of the present invention, both the average value and the peak value are information amounts that reflect the characteristics of the test pattern, and are effective parameters for pattern recognition. becomes.

【0030】ここで、図3(a)(b)において、検出
される相関出力光強度について考えてみる。被検パタ−
ン”T”と参照パタ−ン”I”との相関出力光強度を平
均値で検出した場合は、 DA(1)=DA(2) DA(3)=DA(4)・・・・・・(2)となる。こ
こで、DA(1)〜DA(4)は、DA(1)〜DA(
4)の被検パタ−ン”T”と参照パタ−ン”I”との相
関出力光強度の平均値である。
Now, let us consider the detected correlation output light intensity in FIGS. 3(a) and 3(b). Tested pattern
When the correlation output light intensity between pattern "T" and reference pattern "I" is detected as an average value, DA(1) = DA(2) DA(3) = DA(4)...・(2) becomes. Here, DA(1) to DA(4) are DA(1) to DA(
4) is the average value of the correlation output light intensity between the test pattern "T" and the reference pattern "I".

【0031】(2)式は、Tを構成する線分の左右の対
称性、即ちTを構成する線分の位置情報を顕著に表して
いる。次に、図3(b)のように、被検パタ−ンが”T
”ではなく、”L”であったとすると、D’(1)〜D
’(2)の各受光領域で検出される相関出力光強度の平
均値DA’(1)、DA’(2)、DA’(3)、DA
’(4)はすべて異なった出力が得られた。これは、(
2)式とは異なり、被検パタ−ン”L”の中心からの上
下左右の非対称性を表す情報として見ることができる。
Equation (2) clearly expresses the left-right symmetry of the line segments that make up T, that is, the positional information of the line segments that make up T. Next, as shown in FIG. 3(b), the test pattern is
If it is "L" instead of "," then D'(1) ~ D
Average values DA' (1), DA' (2), DA' (3), DA of the correlated output light intensities detected in each light receiving area of '(2)'
'(4) all gave different outputs. this is,(
Unlike equation 2), it can be seen as information representing vertical and horizontal asymmetry from the center of the test pattern "L".

【0032】以上のことから被検パタ−ンの特徴の違い
により、同じ参照パタ−ンに対しての相関出力パタ−ン
は異なったものとなるため、分割された各受光領域で得
られる相関出力光強度の分布は、被検パタ−ンにより異
なるものとなると言える。然し乍ら、”T”や”L”と
似通ったパタ−ンを被検パタ−ンとして表示するときは
、(似通っている度合いにもよるが)、それらのパタ−
ンを分離、認識することは困難である。それら似通った
パタ−ンを認識、分類するためには、似通ったパタ−ン
を分類することができる参照パタ−ンを1つ加えること
により、解決することができる。
From the above, the correlation output pattern for the same reference pattern will be different due to the difference in the characteristics of the test pattern. It can be said that the distribution of output light intensity differs depending on the pattern to be tested. However, when displaying a pattern similar to "T" or "L" as a test pattern, (depending on the degree of similarity) those patterns
It is difficult to separate and recognize the Recognizing and classifying these similar patterns can be solved by adding one reference pattern that can classify similar patterns.

【0033】ここでは、本発明の相関出力光強度の検出
方法により、平均値検出について説明してきたが、同様
にピ−ク検出についても同じことが言える。分割された
受光領域毎に得られる各相関出力のピ−ク値は、各被検
パタ−ンの特徴を反映した位置の情報を反映したもので
ある。然し乍ら、ピ−ク検出による相関出力は、光学系
の揺らぎに影響され易いため、安定した光学系が必要で
ある。次にパタ−ン認識のため、より有力なパラメ−タ
を用いた相関出力光強度の検出方法について説明する。 ここで説明する検出方法は、分割受光素子で相関出力を
検出する際に分割受光領域の内の1つが、前記の相関中
心位置を中心としてある有限な広がりを有する範囲を受
光するというものである。
Here, average value detection has been explained using the correlation output light intensity detection method of the present invention, but the same can be said of peak detection. The peak value of each correlation output obtained for each divided light-receiving area reflects positional information that reflects the characteristics of each test pattern. However, since the correlation output obtained by peak detection is easily affected by fluctuations in the optical system, a stable optical system is required. Next, a method of detecting correlation output light intensity using more effective parameters for pattern recognition will be described. The detection method described here is such that when detecting a correlation output using a divided light-receiving element, one of the divided light-receiving areas receives light over a certain finite range centered on the correlation center position. .

【0034】図4は、本発明の検出方法による相関出力
光強度を検出する様子を示したものである。図4におい
て、外側の点線は、相関出力パタ−ンの有する広がりの
全体を受光するエリアを示し、その内側の点線は、分割
された領域の境界を示し、そして、D(1)〜D(5)
は、分割された各受光領域名を各々示す。特に、D(5
)は、相関中心位置付近の相関出力光強度を検出する領
域である。相関中心位置に現れるピ−ク光量は、(1)
式からの分かるように、被検パタ−ンと参照パタ−ンの
中心が丁度重なった場合の重なりの程度、即ち、類似度
を表している。前記の4分割受光素子のような相関中心
位置から放射状に受光領域が分割された受光素子で、相
関出力を検出した場合は、ピ−ク光量はピ−クを含む各
領域においてバイアスとなってしまう。然し乍ら、図4
のように、相関中心位置付近の相関出力光強度を受光す
ることにより、被検パタ−ンと参照パタ−ンの類似度を
表す情報量が得られる。従って、相関中心位置から放射
状に受光領域が分割された受光素子で相関出力を検出し
た場合と比べて、特徴空間における被検パタ−ンの属す
るエリアが確保し易くなり、より認識能力は向上する。
FIG. 4 shows how correlated output light intensity is detected by the detection method of the present invention. In FIG. 4, the outer dotted line indicates the area that receives the entire spread of the correlation output pattern, and the inner dotted line indicates the boundary of the divided area, and D(1) to D( 5)
indicates the name of each divided light-receiving area. In particular, D(5
) is an area for detecting the correlation output light intensity near the correlation center position. The peak light amount appearing at the correlation center position is (1)
As can be seen from the equation, it represents the degree of overlap, ie, the degree of similarity, when the centers of the test pattern and reference pattern exactly overlap. When a correlation output is detected with a light receiving element whose light receiving area is divided radially from the correlation center position, such as the above-mentioned 4-split light receiving element, the peak light amount becomes a bias in each region including the peak. Put it away. However, Figure 4
By receiving the correlation output light intensity near the correlation center position, the amount of information representing the similarity between the test pattern and the reference pattern can be obtained. Therefore, compared to the case where the correlation output is detected by a light receiving element whose light receiving area is divided radially from the correlation center position, it is easier to secure the area to which the test pattern belongs in the feature space, and the recognition ability is further improved. .

【0035】また.図4では、分割受光領域の数をD(
1)からD(5)までの5分割としたが、この分割数は
、相関パタ−ンの相関中心位置を中心とした付近の光量
を受光できる領域が常に確保されていれば、何分割でも
構わない。但し、前記のように分割数が多くなると、得
られた相関出力光強度に対応した値を認識分割手段に入
力した際に、処理する情報量が多いために、認識分割手
段においての負担が多くなり、効率的なパタ−ンの認識
はできなくなるので、適度な分割数の選択が必要である
。以上は、各分割された受光素子で得られた相関出力光
強度のアナログ的な検出方法について説明したが、相関
出力光強度の検出方法は、アナログ的な処理方法だけに
限らず、デジタル的な処理を施されたものであっても、
パタ−ン認識に関して高い認識能力を得ることができる
。ここでいうデジタル的な検出方法とは、各参照パタ−
ン毎の各々分割された領域毎に、相関出力光強度の取り
得る範囲を幾つかの連続した範囲に区切りラベルを付け
、分割された領域毎に得られた相関出力光強度が属する
する範囲に付けられたラベルにより表現されコ−ド化さ
れるものである。
[0035] Also. In FIG. 4, the number of divided light-receiving areas is D(
The number of divisions is 5 from 1) to D(5), but the number of divisions can be any number as long as there is always a region that can receive the amount of light in the vicinity of the correlation center position of the correlation pattern. I do not care. However, as the number of divisions increases as described above, when the value corresponding to the obtained correlation output light intensity is input to the recognition division means, the amount of information to be processed is large, so the burden on the recognition division means increases. Therefore, it is necessary to select an appropriate number of divisions. The above explained the analog detection method of the correlated output light intensity obtained from each divided light receiving element, but the detection method of the correlated output light intensity is not limited to analog processing method, but also digital Even if it has been processed,
High recognition ability can be obtained regarding pattern recognition. The digital detection method here refers to each reference pattern.
For each divided area, the possible range of the correlated output light intensity is divided into several consecutive ranges and labeled, and the range to which the correlated output light intensity obtained for each divided area belongs is labeled. It is expressed and encoded by attached labels.

【0036】次に、相関出力光強度のデジタル的な検出
方法について説明する。尚、ここでは、説明を簡単にす
るために2値の処理を行なう場合の処理手順を説明する
が、各参照パタ−ン毎の各々の分割された領域毎に、相
関出力光強度の取り得る範囲を区切る際の範囲の分割数
は、2以上でも良く、多値化を行なっても問題はない。 コ−ド化の手順としては、分割されたある受光領域、例
えばD(1)に関して、相関出力光強度の平均値又はピ
−ク値C1が得られたとすると、その出力は、分割され
た相関出力光強度の取り得る範囲のどの範囲に属してい
るかを先ず調べる。次に、相関出力光強度は、その属す
る範囲に付けられたラベルで表現される。また、前記の
処理手順は、他の分割受光領域や他の参照パタ−ンに対
する分割受光領域に関しても同様の処理を行なう。
Next, a digital method of detecting the correlated output light intensity will be explained. Here, we will explain the processing procedure when performing binary processing to simplify the explanation, but we will explain the possible correlation output light intensity for each divided area for each reference pattern. The number of divisions of the range when dividing the range may be two or more, and there is no problem even if multi-value conversion is performed. As a coding procedure, if the average value or peak value C1 of the correlation output light intensity is obtained for a certain divided light receiving area, for example D(1), the output is First, it is determined to which range the output light intensity belongs. Next, the correlated output light intensity is expressed by a label attached to the range to which it belongs. Further, the above-mentioned processing procedure is similar to other divided light-receiving areas and divided light-receiving areas for other reference patterns.

【0037】以上のようにして得られた2値出力は、コ
−ド化して表される。例えば図3(a)に示されるよう
に、 DA(1)=DA(2)=R(UP) DA(3)=DA(4)=R(LOW)という結果が得
られたとする。R(UP)とR(LOW)は、相関出力
光強度の取り得る範囲を2分した時の各々の範囲名を示
す。 ここで、R(UP)=1、R(LOW)=0とすると参
照パタ−ン”I”に対する被検パタ−ン”T”の相関出
力光強度のコ−ド化は、D(1)からD(4)の順に並
べると、(1100)と表すことができる。同様の処理
を、図3(b)に示すような参照パタ−ン”I”と被検
パタ−ン”L”の間の相関出力光強度に対して行なうと
、コ−ドは、(1001)となり、(1100)と比べ
て、被検パタ−ン間に直交性を持たせることができ、特
徴空間内でのパタ−ンの属するエリアを分離し易くなる
。また、被検パタ−ン数が多い場合には、受光素子の分
割領域の増加、適切な範囲の分割、参照パタ−ン数の増
加等処置により被検パタ−ンの誤認識を防ぐことができ
る以上のような、相関出力光強度のデジタル的な処理を
行なうと、光学系の光量の揺らぎや欠損パタ−ンの連想
に対して柔軟性のあるパタ−ン認識を行なうことができ
る。
The binary output obtained in the above manner is expressed as a code. For example, as shown in FIG. 3A, assume that the following results are obtained: DA(1)=DA(2)=R(UP) DA(3)=DA(4)=R(LOW). R(UP) and R(LOW) indicate the respective range names when the possible range of the correlated output light intensity is divided into two. Here, if R(UP)=1 and R(LOW)=0, the coding of the correlation output light intensity of the test pattern "T" with respect to the reference pattern "I" is D(1). When arranged in the order of D(4), it can be expressed as (1100). When similar processing is performed on the correlation output light intensity between the reference pattern "I" and the test pattern "L" as shown in FIG. 3(b), the code becomes (1001 ), compared to (1100), it is possible to provide orthogonality between the test patterns, and it becomes easier to separate the areas to which the patterns belong in the feature space. In addition, when the number of test patterns is large, erroneous recognition of the test patterns can be prevented by increasing the number of divided regions of the light receiving element, dividing appropriate ranges, and increasing the number of reference patterns. By digitally processing the correlated output light intensity as described above, it is possible to perform pattern recognition that is flexible with respect to fluctuations in the light amount of the optical system and association of defective patterns.

【0038】次に、その理由を簡単に説明する。図5は
、相関出力光強度とデジタル処理後の出力の関係を示す
説明図である。横軸は相関出力光強度の大きさ、縦軸は
デジタル処理後の出力で、太い実線は相関出力光強度と
デジタル処理後の出力の関係を表している。仮に、ある
時点で得られた相関出力光強度の大きさが、図5におい
て、■の位置であったとしよう。そして、次に得られた
相関出力光強度が光学系の揺らぎ等により■の位置と異
なったものであったとする。この時、デジタル処理後の
出力は、相関出力光強度が0からThまでの間で0とな
り、相関出力光強度が、この範囲内にあれば常に0を出
力する。即ち、出力は光量の揺らぎに影響され難いもの
である。これは出力”1”を得たい場合にも同様である
。然し乍ら、相関出力光強度が■の周辺に得られ易い場
合、範囲の境界を表す値Thを図5のように、設定して
いては僅かな光量の揺らぎで出力”1”と、誤った出力
を出してしまう。これにより、相関出力光強度の取り得
る範囲をラベル付けされた複数の範囲に分割する時は、
光量の揺らぎに警戒され難い適切な範囲に分割する必要
がある。また欠損被検パタ−ンが表示された場合は、被
検パタ−ンが欠損した分だけ相関出力も部分的に小さく
なり変動した分だけ、相関出力も部分的に小さくなり、
変動するが、その変動により誤った出力を出さないよう
な範囲であれば、常に正しい出力を出す。即ち、欠損パ
タ−ンの連想に対して柔軟性があるということがいえる
Next, the reason will be briefly explained. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the correlation output light intensity and the output after digital processing. The horizontal axis is the magnitude of the correlation output light intensity, the vertical axis is the output after digital processing, and the thick solid line represents the relationship between the correlation output light intensity and the output after digital processing. Assume that the magnitude of the correlated output light intensity obtained at a certain point in time is at the position ■ in FIG. Assume that the next obtained correlated output light intensity is different from the position (3) due to fluctuations in the optical system or the like. At this time, the output after digital processing is 0 when the correlation output light intensity is between 0 and Th, and is always 0 if the correlation output light intensity is within this range. That is, the output is not easily affected by fluctuations in the amount of light. This also applies when it is desired to obtain an output of "1". However, if the correlated output light intensity is easily obtained around ■, if the value Th representing the boundary of the range is set as shown in Figure 5, a slight fluctuation in the light intensity will result in an incorrect output of "1". I end up giving out. With this, when dividing the possible range of the correlated output light intensity into multiple labeled ranges,
It is necessary to divide the area into appropriate areas where fluctuations in the amount of light will not cause alarm. In addition, when a missing test pattern is displayed, the correlation output becomes partially smaller by the amount of the missing test pattern.
Although it fluctuates, it always outputs the correct output as long as the fluctuation does not cause erroneous output. In other words, it can be said that there is flexibility in the association of missing patterns.

【0039】以上、相関出力光強度のデジタル的な検出
方法について説明した。尚、前記デジタル的な検出方法
は、前記の相関中心位置を中心とした周辺の光量を常に
受光する相関出力光強度の検出方法においても、同様の
効果が得られるので説明は省略する。尚、本実施例で示
した相関中心位置から放射状に受光領域を分割して相関
出力を受光する方法や文化受光領域の内の1つが相関中
心位置を中心とした有限範囲を受光する方法では、相関
出力パタ−ンがズレると、分割された各々の受光領域と
相関出力パタ−ンとの相対位置がズレ、シフトインバリ
アント性は失われるが、参照パタ−ン毎の分割された領
域毎に得られた相関出力光強度の総和を取ることにより
、シフトインバリアントな相関出力光強度の検出をする
ことができる。
The digital detection method of correlated output light intensity has been described above. It should be noted that the digital detection method provides the same effect as the correlation output light intensity detection method in which the amount of light around the correlation center position is always received, so a description thereof will be omitted. In addition, in the method shown in this embodiment in which the light receiving area is divided radially from the correlation center position and the correlation output is received, or in the method in which one of the culture light receiving areas receives light within a finite range centered on the correlation center position, If the correlation output pattern shifts, the relative position of each divided light receiving area and the correlation output pattern will shift, and the shift invariance property will be lost. By taking the sum of the obtained correlation output light intensities, shift invariant correlation output light intensities can be detected.

【0040】[0040]

【実施例2】実施例1での光学的相関演算は、被検パタ
−ンと複数の参照パタ−ンとの合同フ−リエ変換を一括
して行ない、得られた強度パタ−ンを再び光学的に一括
してフ−リエ変換するというものであった。然し乍ら、
前記の光学的相関系ではスクリ−ン31には、被検パタ
−ンと複数の参照パタ−ンのフ−リエ変換パタ−ンによ
る干渉縞が、重畳されて現れ、干渉縞が潰された状態と
なり、各パタ−ン間の情報が多少失われていた。実施例
2では、干渉縞の重量をなくすために被検パタ−ンと複
数の各参照パタ−ンとの合同フ−リエ変換を個別に行な
い、得られた強度パタ−ンを再び光学的に個別にフ−リ
エ変換して相関演算を行う光学的相関系について説明す
る。
[Example 2] In the optical correlation calculation in Example 1, joint Fourier transform is performed on the test pattern and multiple reference patterns at once, and the obtained intensity pattern is re-transformed. The idea was to optically perform Fourier transformation all at once. However,
In the optical correlation system described above, interference fringes due to the Fourier transform patterns of the test pattern and a plurality of reference patterns appear superimposed on the screen 31, and the interference fringes are crushed. The information between each pattern was lost to some extent. In Example 2, in order to eliminate the weight of interference fringes, the test pattern and each of a plurality of reference patterns are individually subjected to joint Fourier transform, and the resulting intensity pattern is optically transformed again. An optical correlation system that performs correlation calculations by performing Fourier transforms individually will be described.

【0041】図6は、前記のような光学的相関系の1例
を示す構成図である。被検パタ−ン73は、図7の被検
パタ−ンの表示状態を示す被検パタ−ン表示例説明図に
示すように、被検パタ−ンの周囲の一部を明るく表示し
、その像をレンズアレイ66により空間光変調器72の
書き込み面上に多重化して結像させる。この時、被検パ
タ−ンの明るい部分及び周辺の明るく表示した部分が、
明るい像として結像される。従って、図8の参照パタ−
ン群マクスの参照パタ−ン表示例図に示されるに、参照
パタ−ンに応じた透過率分布を有し、その周辺の被検パ
タ−ンの像が形成された部分に対応する部分の透過率分
布が高い参照パタ−ン群マスク74を空間光変調器72
の書き込み面の近傍に設置しておけば、各々被検パタ−
ンと各参照パタ−ンとの対のパタ−ンを空間光変調器7
2に書き込むことができる。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the optical correlation system as described above. The test pattern 73 brightly displays a part of the periphery of the test pattern, as shown in the explanatory diagram of a test pattern display example showing the display state of the test pattern in FIG. The image is multiplexed and formed on the writing surface of the spatial light modulator 72 by the lens array 66. At this time, the bright part of the test pattern and the surrounding brightly displayed parts are
The image is formed as a bright image. Therefore, the reference pattern in FIG.
As shown in the figure, the reference pattern has a transmittance distribution according to the reference pattern, and the area corresponding to the area where the image of the test pattern around it is formed. A reference pattern group mask 74 with a high transmittance distribution is connected to a spatial light modulator 72.
If it is placed near the writing surface of the
The paired patterns of the pattern and each reference pattern are transmitted to the spatial light modulator 7.
It is possible to write to 2.

【0042】空間光変調器72に書き込まれた被検パタ
−ンと各参照パタ−ンとの対は、読み出し光である光束
61aにより読み出され、対のパタ−ンは、各々、レン
ズアレイ67により個別にフ−リエ変換され、その各フ
−リエ変換パタ−ンは空間光変調器71に書き込まれ、
光束61aにより読み出される。読み出された各フ−リ
エ変換パタ−ンは、レンズアレイ68により再度フ−リ
エ変換され、受光面65上に被検パタ−ンと各参照パタ
−ン毎の相関出力光強度を得ることができる。前記のよ
うにして得られた相関出力光強度は、実施例1で示す相
関出力光強度の各検出手段を用いて検出され、次に、最
終的なパタ−ンの認識分割が行なわれるパタ−ン認識分
割手段に入力される。
The pair of the test pattern and each reference pattern written in the spatial light modulator 72 is read out by the light beam 61a, which is the readout light, and each pair of patterns is connected to the lens array. 67, and each Fourier transform pattern is written to the spatial light modulator 71.
It is read out by the light beam 61a. Each read Fourier transform pattern is Fourier transformed again by the lens array 68 to obtain correlated output light intensities for each test pattern and each reference pattern on the light receiving surface 65. Can be done. The correlation output light intensity obtained as described above is detected using each of the correlation output light intensity detection means shown in Example 1, and then used as a pattern for final pattern recognition and division. is input to the on-line recognition and division means.

【0043】以上、実施例2で示した光学的相関系によ
ると、スクリ−ン31で被検パタ−ンと複数参照パタ−
ンのフ−リエ変換パタ−ンによる干渉縞が、重畳されな
くなり、干渉縞のコントラストの劣化を避けることがで
きる。その結果、相関出力光強度の差を大きく取ること
ができるため、特徴空間内での被検パタ−ンの属するエ
リアを広く確保することができ、パタ−ンの認識能力を
向上することができる。
As described above, according to the optical correlation system shown in the second embodiment, the test pattern and the plurality of reference patterns are displayed on the screen 31.
The interference fringes due to the Fourier transform pattern of the image are no longer superimposed, and deterioration of the contrast of the interference fringes can be avoided. As a result, it is possible to make a large difference in the correlation output light intensity, so it is possible to secure a wide area to which the test pattern belongs in the feature space, and it is possible to improve the pattern recognition ability. .

【0044】[0044]

【実施例3】次に、図9は、本発明により、光学的相関
出力光強度を得る手段の1例の構成を示す。即ち、マッ
チドフィルタ−を用いた光学的相関系について説明する
。図9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−75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。
Embodiment 3 Next, FIG. 9 shows the configuration of an example of means for obtaining optical correlation output light intensity according to the present invention. That is, an optical correlation system using a matched filter will be explained. FIG. 9 shows an optical system for reproducing a known matched filter. The matched filter 75 uses a pattern obtained by optically Fourier-transforming a plurality of reference patterns in advance and multiplexing them while changing the irradiation direction of a plane wave for each reference pattern.

【0045】図9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
な光束系に広げられ、画像表示装置16に描かれた認識
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−75上に描か
れた多重干渉縞パタ−ンを照射する。この時、認識分類
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−ンを作成する時に用い
た平面波の方向に回折光が照射される。
As shown in FIG. 9, the beam 12 emitted from the laser 11 is expanded into a suitable beam system by the beam expander 13, and the pattern to be recognized and classified drawn on the image display device 16 is displayed. - irradiate with light. 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 75. At this time, diffracted light is irradiated from a reference pattern having the same spatial frequency spectrum as the pattern to be recognized and classified in the direction of the plane wave used to create the reference pattern.

【0046】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−
ンと認識分類したいパタ−ンとの相互相関となり、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、それらの相関出力光強度を2次元光電変換素子
50により実施例1で示した相関出力光強度の各検出手
段を用いて検出すれば良い。前記のようにして得られた
出力は、次に最終的なパタ−ンの認識分類が行なわれる
パタ−ン認識分類手段に入力される。
When this diffracted light is focused onto the screen 31 by the condensing lens 22, one of the diffracted lights is focused on the reference pattern.
This is the cross-correlation between the pattern and the pattern to be recognized and classified, and the other is the convolution. Therefore, each reference pattern
Since the position at which the cross-correlation outputs from the cross-correlation outputs appear is known in advance, if the correlation output light intensities thereof are detected by the two-dimensional photoelectric conversion element 50 using each of the correlation output light intensity detection means shown in Example 1, good. The output obtained as described above is then input to a pattern recognition and classification means where final pattern recognition and classification is performed.

【0047】以上、実施例3で示した光学的相関系によ
ると、実施例1や2で示した光学的相関系とは異なり、
参照パタ−ンの追加を行なうことは、マッチドフィルタ
−を作成するのに再び写真乾板等を露光されねばならず
、容易ではない。然し乍ら、本実施例で示した光学的相
関系は、構成が非常に簡単であるため、装置化を容易に
実現することができる。
As described above, according to the optical correlation system shown in Example 3, unlike the optical correlation system shown in Examples 1 and 2,
Adding a reference pattern is not easy since the photographic plate or the like must be exposed again to create a matched filter. However, since the optical correlation system shown in this embodiment has a very simple configuration, it can be easily implemented as an apparatus.

【0048】[0048]

【実施例4】実施例4においては、相関出力光強度に対
して、本発明による検出が成された後に得られる各相関
出力光強度の信号を入力し、パタ−ンの認識分類を行な
うパタ−ン認識分類手段の一実施例として、ニュ−ラル
ネットワ−クによるパタ−ン認識分類手段の説明を行な
う。尚、本実施例において、相関出力を得るための光学
的相関系は、実施例1〜3で示された相関系に限定され
るものではない。
[Embodiment 4] In Embodiment 4, each correlation output light intensity signal obtained after the detection according to the present invention is inputted to the correlation output light intensity, and a pattern recognition classification is performed. As an example of the pattern recognition and classification means, a pattern recognition and classification means using a neural network will be explained. In this example, the optical correlation system for obtaining the correlation output is not limited to the correlation systems shown in Examples 1 to 3.

【0049】図10は、被検パタ−ンと各参照パタ−ン
との相関演算を光学的に行なう光学的相関系から被検パ
タ−ンの認識分類を行なうパタ−ン認識分類手段までの
一連の流れを示す構成図である。図10において、光学
的相関系では被検パタ−ンと各参照パタ−ンとの相関演
算が光学的に行なわれ、得られた相関出力光強度に対し
て本発明の相関出力処理が行なわれる。そして、処理さ
れた後の相関出力光強度の各出力は、ニュ−ラルネット
ワ−クの入力層の各ユニットに各入力される。
FIG. 10 shows the process from the optical correlation system that optically performs correlation calculation between the test pattern and each reference pattern to the pattern recognition and classification means that performs recognition and classification of the test pattern. It is a block diagram which shows a series of flows. In FIG. 10, in the optical correlation system, correlation calculation between the test pattern and each reference pattern is optically performed, and the correlation output processing of the present invention is performed on the obtained correlation output light intensity. . Then, each output of the correlated output light intensity after being processed is inputted to each unit of the input layer of the neural network.

【0050】本実施例におけるニュ−ラルネットワ−ク
では、入力層に含まれるユニットの数を5、中間層に含
まれるユニット数を3、出力層に含まれるユニット数を
5としているが、これは、説明上簡単にするために1例
を示したものにすぎず、中間層及び各層におけるユニッ
ト数は、要求に応じて種々の値を取ることができる。ま
た、学習法としては、バックプロパゲ−ション(BP法
)を用いることができる。
In the neural network in this example, the number of units included in the input layer is 5, the number of units included in the intermediate layer is 3, and the number of units included in the output layer is 5. , only one example is shown for ease of explanation, and the number of units in the intermediate layer and each layer can take various values depending on requirements. Further, as a learning method, back propagation (BP method) can be used.

【0051】本発明の処理法により処理された各相関出
力光強度の各出力は、そのまま入力層からの出力として
各々出力され、中間層、そして、出力層へと入力し、出
力層より出力される。  中間層の各ユニットへの入力
値と出力値の各ユニットへの入力値F(x)は、各々前
段の層からの出力値にその結線に対応した結合荷重値を
掛け合わせ、その得られた値の総和にバイアス値を加算
したものをxとすると、次式で表すことができる。 F(x)=1/(1+exp(−x))また、入力層・
中間層間、そして中間層・出力層間における結合荷重値
及びバイアス値は、各々独立した値である。
[0051] Each output of each correlation output light intensity processed by the processing method of the present invention is outputted as is from the input layer, inputted to the intermediate layer and then to the output layer, and outputted from the output layer. Ru. The input value F(x) to each unit of the intermediate layer and the input value F(x) to each unit of the output value are obtained by multiplying the output value from the previous layer by the connection load value corresponding to the connection. If x is the sum of the values plus the bias value, it can be expressed by the following equation. F(x)=1/(1+exp(-x)) Also, the input layer
The coupling weight values and bias values between the intermediate layers and between the intermediate layer and the output layer are independent values.

【0052】前記のような構成のニュ−ラルネットワ−
クにおいて、ある入力パタ−ン即ち入力層ユニットの出
力ベクトル(I1、I2、I3、I4、I5)を与えた
時の出力層からの所望の出力との各ユニットの誤差の2
乗和が小さくなるように、各ユニット間の結合荷重値を
修正することにより、ある入力パタ−ンに対して所望の
出力パタ−ンを出力するニュ−ラルネットワ−クを得る
ことができる。BP法は、この時の荷重の修正係数を計
算する方法である。
Neural network configured as described above
In the diagram, given a certain input pattern, that is, the output vector (I1, I2, I3, I4, I5) of the input layer unit, the error of each unit from the desired output from the output layer is 2.
By modifying the connection weight values between each unit so that the sum of the products becomes small, a neural network that outputs a desired output pattern for a certain input pattern can be obtained. The BP method is a method for calculating a correction coefficient for the load at this time.

【0053】本発明者らによる前出願の明細書に示した
ように、光学的相関系においては、得られた相関出力の
相関中心位置を中心とした有限な範囲内の平均値又はピ
−ク値を検出しており、1つの相関出力パタ−ンから1
つの情報しか得ていなかった。しかも、前記検出方法で
は、パタ−ンの特徴を反映した位置情報を失っていた。 特に、平均値検出においては、安定した出力が得られる
ものの、パタ−ンの特徴を表す相関出力パタ−ンにおけ
る光強度の分布を平均してしまい、大きな差を有する相
関出力光強度は得難いものであった。
As shown in the specification of the previous application by the present inventors, in an optical correlation system, the average value or peak value within a finite range centered on the correlation center position of the obtained correlation output 1 from one correlation output pattern.
I only received one piece of information. Furthermore, the above detection method loses positional information that reflects the characteristics of the pattern. In particular, in average value detection, although a stable output can be obtained, the distribution of light intensity in the correlation output pattern representing the characteristics of the pattern is averaged, and it is difficult to obtain correlation output light intensities with large differences. Met.

【0054】このため、入力ベクトルが似通ったものと
ならないように、うまく参照パタ−ンや受光領域を選択
することが、重要であった。然し乍ら、本発明の検出方
法により、各参照パタ−ンと被検パタ−ンとの相関出力
光強度の受光範囲を分割することにより、被検パタ−ン
の特徴を反映した情報をとることができる。また、前記
の情報は、(1)式から分かるようにパタ−ンを構成す
る線分等の有無に係わるため、各分割受光領域毎に相関
出力光強度の差が大きくとれ、特徴空間内において被検
パタ−ンの属するエリアを広く取ることができるため、
パタ−ン認識において、より高い性能が得られる。
For this reason, it is important to carefully select the reference pattern and light receiving area so that the input vectors are not similar. However, according to the detection method of the present invention, by dividing the receiving range of the correlation output light intensity between each reference pattern and the test pattern, it is possible to obtain information that reflects the characteristics of the test pattern. can. Furthermore, as can be seen from equation (1), the above information is related to the presence or absence of line segments, etc. that make up the pattern, so there is a large difference in the correlated output light intensity for each divided light-receiving area, and the Since the area to which the test pattern belongs can be widened,
Higher performance can be obtained in pattern recognition.

【0055】[0055]

【実施例5】実施例5は、相関出力光強度に対して本発
明の検出方法がなされた後に、得られる各相関出力光強
度の信号を入力し、パタ−ン認識及び識別を行なうパタ
−ン認識分割手段の1例として、ファジ−的AND演算
を用いたパタ−ン認識分割手段を説明するものである。 本実施例のパタ−ン認識分類手段は、被検パタ−ンと複
数の参照パタ−ンとの相関出力を分割された受光領域毎
に複数回取り、得られた相関度の平均値と標準偏差を基
準にして、認識分割したい被検パタ−ン毎に前記複数の
参照パタ−ンに対応したメンバ−シップ関数を作成し、
被検パタ−ンと前記複数の参照パタ−ンとの分割された
受光領域毎に得られた相関出力と被検パタ−ン毎に割当
てられている前記メンバ−シップとのメンバ−シップ値
を取り、そのメンバ−シップ値の最も小さいメンバ−シ
ップ値を被検パタ−ンである程度とするものである。
[Embodiment 5] In Embodiment 5, after the detection method of the present invention is applied to the correlation output light intensity, signals of each correlation output light intensity obtained are input, and pattern recognition and identification are performed. As an example of pattern recognition and division means, a pattern recognition and division means using fuzzy AND operation will be described. The pattern recognition and classification means of this embodiment obtains the correlation output between the test pattern and a plurality of reference patterns multiple times for each divided light-receiving area, and calculates the average value of the obtained correlation degree and the standard. Create a membership function corresponding to the plurality of reference patterns for each test pattern to be recognized and divided based on the deviation,
A membership value between the correlation output obtained for each divided light-receiving area between the test pattern and the plurality of reference patterns and the membership assigned to each test pattern is calculated. The minimum membership value of the membership values is determined to be the extent of the pattern to be tested.

【0056】例えば、被検パタ−ンとして”H”、”E
”、参照パタ−ンとして”I”、”V”があったとする
。この時の相関出力光強度を図11に示すように相関パ
タ−ンの中心から左右二分するように、検出したとする
。図11において、左側の受光領域をD(1)とし、右
側の受光領域をD(2)としている。また、相関パタ−
ンは、”E”、”I”によるものである。図12は、本
発明の検出方法で作成された各被検パタ−ンに対するメ
ンバ−シップ関数である。
For example, "H", "E" are used as test patterns.
”, and there are “I” and “V” as reference patterns.Assume that the correlation output light intensity at this time is detected so as to divide the correlation pattern into left and right halves from the center as shown in FIG. In Fig. 11, the light receiving area on the left side is designated as D(1), and the light receiving area on the right side is designated as D(2).
The numbers are based on "E" and "I". FIG. 12 shows membership functions for each test pattern created by the detection method of the present invention.

【0057】図12において、横軸は相関度であり、縦
軸はメンバ−シップ値を表す。I(1)、I(2)は、
参照パタ−ン”I”に対するD(1)、D(2)におけ
るメンバ−シップ、V(1)、V(2)は参照パタ−ン
”V”に対するD(1)、D(2)におけるメンバ−シ
ップを表す。また、メンバ−シップの台形の形は、分割
された受光領域毎の相関出力を複数回取った時の平均値
を中心として左右に標準偏差δの幅をメンバ−シップ値
”1”標準偏差δから3δの範囲は、メンバ−シップ値
”1”から”0”に直線的に減少するように作成したも
のである。本実施例におけるメンバ−シップの作成は、
ほんの1例にすぎず、前記の方法に限定されるものでは
ない。
In FIG. 12, the horizontal axis represents the degree of correlation, and the vertical axis represents the membership value. I(1) and I(2) are
Membership in D(1), D(2) for reference pattern "I", V(1), V(2) in D(1), D(2) for reference pattern "V" Represents membership. In addition, the trapezoidal shape of the membership is defined by the width of the standard deviation δ on the left and right sides of the average value obtained when correlation outputs for each divided light-receiving area are taken multiple times. The range from 3.delta. to 3.delta. is created so that the membership value decreases linearly from "1" to "0". Creation of membership in this example is as follows:
This is just one example and is not limited to the method described above.

【0058】被検パタ−ン”H”に対してのメンバ−シ
ップ関数は、I(1)とI(2)、V(1)とV(2)
が同じものとなっているのは、被検パタ−ン”H”の左
右の対称性が表れているためである。(実際は、光量の
揺らぎなどにより同じメンバ−シップにはならない)ま
た、被検パタ−ン”E”に対してのメンバ−シップ関数
において、I(1)とI(2)、V(1)とV(2)が
異なったものとなっているのは、被検パタ−ン”E”の
左右の非対称性が表れているためである。以上のように
して被検パタ−ン”H”と”E”に対してのメンバ−シ
ップ関数が得られた。次に、再び参照パタ−ン”I”、
”V”に対して被検パタ−ン”H”の相関出力光強度を
検出したとする。
The membership functions for the test pattern "H" are I(1) and I(2), V(1) and V(2).
The reason why they are the same is that the left and right symmetry of the test pattern "H" is manifested. (Actually, the membership will not be the same due to fluctuations in the amount of light, etc.) Also, in the membership function for the test pattern "E", I(1), I(2), V(1) The reason why and V(2) are different is because the left-right asymmetry of the test pattern "E" appears. As described above, membership functions for the test patterns "H" and "E" were obtained. Next, refer to the reference pattern "I" again,
Assume that the correlation output light intensity of the test pattern "H" is detected with respect to "V".

【0059】図13は、前記のメンバ−シップ関数と再
び検出した参照パタ−ン”I”、”V”に対する被検パ
タ−ン”H”の相関出力光強度を比較した様子を示す。 図13において、I’(1)、I’(2)は、被検パタ
−ン”H”の参照パタ−ン”I”に対する受光領域D(
1)、D(2)における相関出力光強度を示し、V’(
1)、V’(2)は、被検パタ−ン”H”の参照パタ−
ン”V”に対する受光領域D(1)、D(2)における
相関出力光強度を示す。被検パタ−ン”H”のメンバ−
シップ関数において、I’(1)、I’(2)、V’(
1)、V’(2)に対する各々のメンバ−シップ値は”
1”であり、メンバ−シップ値の最小値を取ると被検パ
タ−ン”H”の”H”らしさは、”1”となる。一方、
被検パタ−ン”E”のメンバ−シップ関数においては、
I’(1)、I’(2)、V’(1)、V’(2)に対
する各々のメンバ−シップ値は、”0”、”0”、”0
.8”、”0”となり、メンバ−シップ値の最小値を取
ると被検パタ−ン”H”の”E”らしさは、”0”とな
る。従って、以上の結果より、被検パタ−ン”H”は、
”H”であると認識される。本実施例で示したファジ−
的AND演算を用いたパタ−ン認識方法において、本発
明者による前出願の明細書に記載されるように、相関出
力光強度の検出方法では得られる相関出力光強度の差は
小さいため、各参照パタ−ンにおける認識分割したいク
ラスに属するパタ−ン毎のメンバ−シップ関数同志の重
なりの度合いが大きく、人為的なメンバ−シップ関数の
修正を行なう必要があった。
FIG. 13 shows a comparison between the membership function and the correlation output light intensity of the test pattern "H" with respect to the re-detected reference patterns "I" and "V". In FIG. 13, I'(1) and I'(2) are the light receiving area D(
1), D(2), and V'(
1), V'(2) is the reference pattern of the test pattern "H"
The graph shows the correlated output light intensities in the light receiving areas D(1) and D(2) with respect to the ring "V". Members of test pattern “H”
In the ship function, I'(1), I'(2), V'(
1), each membership value for V'(2) is "
1", and if the minimum membership value is taken, the "H"-likeness of the test pattern "H" becomes "1".On the other hand,
In the membership function of test pattern "E",
The respective membership values for I'(1), I'(2), V'(1), and V'(2) are "0", "0", and "0".
.. 8" and "0", and if the minimum membership value is taken, the test pattern "H" has a "E"-likeness of "0". Therefore, from the above results, the test pattern "H" is
It is recognized as "H". The fuzzy image shown in this example
In the pattern recognition method using the logical AND operation, as described in the specification of the previous application by the present inventor, since the difference in the correlation output light intensity obtained in the correlation output light intensity detection method is small, each The degree of overlap between the membership functions of each pattern belonging to the class to be recognized and divided in the reference pattern is large, and it is necessary to artificially correct the membership functions.

【0060】然し乍ら、本発明の相関出力光強度の検出
方法により得られる相関出力光強度の差が大きくなり、
特徴空間内において被検パタ−ンの属するエリアを広く
取ることができ、認識能力の高いパタ−ンの認識を行な
うことが可能となった。尚、本実施例では受光領域の分
割数を2として説明したが、これは説明を簡単にするた
めであり、認識分割手段での処理の負担が大きくならな
い程度であれば、2分割以上としても良い。
However, the difference in the correlated output light intensity obtained by the method of detecting the correlated output light intensity of the present invention increases,
The area to which the test pattern belongs can be widened in the feature space, making it possible to recognize patterns with high recognition ability. In this embodiment, the number of divisions of the light-receiving area has been explained as 2, but this is for the sake of simplifying the explanation, and as long as the processing load on the recognition division means does not increase, it may be divided into 2 or more. good.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学的相
関出力の検出方法により、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、パタ−ンの特徴を反映した情報を
得ることができ、得られる相関出力光強度の差を大きく
取ることができる光学的相関出力の検出方法を提供する
ことができた。
Effects of the Invention As explained above, the above-mentioned effects were obtained by the optical correlation output detection method of the present invention. Putting these together, we get the following remarkable technical effects. That is, first, it was possible to provide an optical correlation output detection method that can obtain information that reflects the characteristics of a pattern and can make a large difference in the obtained correlation output light intensities.

【0062】第2に、参照パタ−ン毎の分割された領域
毎に得られた相関出力光強度の総和をとることにより、
シフトインバリアントな光学系を組むことができる光学
的相関出力の検出方法を提供することができた。第3に
、検出で得られた相関出力光強度に対して、デジタル的
処理を行なうことにより、光学系の揺らぎを級数するこ
とができるとともに、相関出力光強度の差を更に大きく
取ることができる光学的相関出力の検出方法を提供する
ことができた。第4に、本発明により処理が成された相
関出力光強度をニュ−ラルネットワ−クやファジ−的A
ND演算を用いたパタ−ン認識分類手段に入力する際に
、それらの特徴空間内での被検パタ−ンの属する領域を
大きく取ることができパタ−ン認識において高い認識能
力を得ることができる光学的相関出力の検出方法を提供
することができた。
Second, by calculating the sum of the correlated output light intensities obtained for each divided area for each reference pattern,
We have been able to provide a method for detecting optical correlation output that allows a shift-invariant optical system to be assembled. Third, by performing digital processing on the correlated output light intensity obtained through detection, it is possible to convert the fluctuations of the optical system into a series, and it is also possible to further increase the difference in the correlated output light intensity. A method for detecting optical correlation output could be provided. Fourth, the correlated output light intensity processed by the present invention is applied to a neural network or fuzzy A
When inputting to a pattern recognition classification means using ND operation, the area to which the test pattern belongs in the feature space can be enlarged, and high recognition ability can be obtained in pattern recognition. We were able to provide a method for detecting optical correlation output.

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

【図1】相関出力を得るための合同フ−リエ変換法を用
いた光学相関系の構成図である。
FIG. 1 is a block diagram of an optical correlation system using a joint Fourier transform method to obtain a correlation output.

【図2】従来の相関出力を検出する際の受光領域の取り
方を示した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing how to take a light receiving area when detecting a conventional correlation output.

【図3】本発明の光学的相関出力の検出方法を用いた1
例である4分割受光素子による検出の様子を示した構成
説明図である。
FIG. 3: 1 using the optical correlation output detection method of the present invention
FIG. 2 is a configuration explanatory diagram showing a state of detection using an example of a four-division light receiving element.

【図4】本発明の光学的相関出力の検出方法による5分
割の受光素子でパタ−ン”E”の自己相関パタ−ンのピ
−ク値を検出する際の様子を示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing how the peak value of the autocorrelation pattern of pattern "E" is detected using a 5-divided light receiving element according to the optical correlation output detection method of the present invention. be.

【図5】本発明の光学的相関出力の検出方法において、
相関度に対するデジタル的処理後の出力を示した説明図
である。
FIG. 5: In the optical correlation output detection method of the present invention,
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an output after digital processing with respect to correlation degree.

【図6】本発明の光学的相関出力の検出方法において、
相関出力を得るために被検パタ−ンと参照パタ−ン間の
相関演算を個別に行なう光学的相関系の構成図である。
FIG. 6: In the optical correlation output detection method of the present invention,
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical correlation system that individually performs correlation calculations between a test pattern and a reference pattern in order to obtain a correlation output.

【図7】図6に示す光学的相関系での被検パタ−ンの表
示例を示した説明図である。
7 is an explanatory diagram showing an example of display of a test pattern in the optical correlation system shown in FIG. 6; FIG.

【図8】図6に示す光学的相関系において、参照パタ−
ン群を表示する様子を示した説明図である。
[Fig. 8] In the optical correlation system shown in Fig. 6, reference pattern
FIG.

【図9】本発明の光学的相関出力の検出方法において、
相関出力を得るための、マッチドフィルタリング法を用
いた光学的相関系の構成図である。
FIG. 9: In the optical correlation output detection method of the present invention,
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical correlation system using a matched filtering method to obtain a correlation output.

【図10】本発明の光学的相関出力の検出方法において
、パタ−ン認識分類手段にニュ−ラルネットワ−クを用
いた場合の、光学的相関系からパタ−ン認識分類手段ま
での一連の流れとニュ−ラルネットワ−クの構成を示す
構成説明図である。
[Fig. 10] A series of steps from the optical correlation system to the pattern recognition and classification means when a neural network is used as the pattern recognition and classification means in the optical correlation output detection method of the present invention. FIG. 2 is a configuration explanatory diagram showing the configuration of a neural network.

【図11】本発明の光学的相関出力の検出方法において
、受光領域を2分割とした場合の相関出力を検出する様
子を示した説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing how a correlation output is detected when a light receiving area is divided into two in the optical correlation output detection method of the present invention.

【図12】本発明の光学的相関出力の検出方法にいて、
被検パタ−ン”H”、”E”の参照パタ−ン”I”、”
V”に対しての各々のメンバ−シップ関数を示す説明図
である。
FIG. 12: In the optical correlation output detection method of the present invention,
Reference patterns “I” and “E” for test patterns “H” and “E”
FIG. 3 is an explanatory diagram showing each membership function for V''.

【図13】本発明の光学的相関出力の検出方法において
、得られた相関出力とメンバ−シップ関数を比較する際
の様子を示した説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing how the obtained correlation output and membership function are compared in the optical correlation output detection method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、3                      
    画像出力手段2、4            
              光学的フ−リエ変換手段 5                        
      光検出手段11            
                レ−ザ12、37、
61a、61b      光束13        
                    ビ−ムエキ
スパンダ14、17、18             
   ビ−ムスプリッタ−16           
                 画像表示装置21
、41                      
フ−リエ変換レンズ22              
              集光レンズ31    
                        ス
クリ−ン32、50                
      2次元光電変換素子33        
                    画像処理及
び液晶駆動回路 34                       
     ミラ−35               
             液晶ライトバルブ51  
                         
 コンピュ−タ65                
            受光面67、68     
                 レンズアレイ71
、72                      
空間光変調器73                 
           被検パタ−ン74      
                      参照パ
タ−ン群マスク
1, 3
Image output means 2, 4
Optical Fourier transform means 5
Light detection means 11
Laser 12, 37,
61a, 61b luminous flux 13
Beam expander 14, 17, 18
Beam splitter 16
Image display device 21
, 41
Fourier transform lens 22
Condensing lens 31
Screen 32, 50
Two-dimensional photoelectric conversion element 33
Image processing and liquid crystal drive circuit 34
mirror 35
LCD light bulb 51

computer 65
Light receiving surface 67, 68
Lens array 71
, 72
Spatial light modulator 73
Test pattern 74
Reference pattern group mask

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  光学的相関出力の検出方法において、
光学的に認識分類したい被検パタ−ンと複数の各参照パ
タ−ンとの相関演算を行ない、得られた各参照パタ−ン
毎の相関出力に対して、複数の領域に分割された受光素
子により、該相関出力の有する面積の全域若しくは一部
分の相関出力光強度を検出し、前記分割された領域毎に
得られた相関出力光強度に基づいて作成された信号をパ
タ−ン認識分類手段に入力することを特徴とする光学的
相関出力の検出方法。
Claim 1: A method for detecting optical correlation output, comprising:
Correlation calculation is performed between the test pattern to be optically recognized and classified and each of the multiple reference patterns, and the received light divided into multiple regions is calculated based on the correlation output for each reference pattern obtained. A pattern recognition and classification means detects the correlation output light intensity of the entire area or a part of the area of the correlation output using the element, and generates a signal based on the correlation output light intensity obtained for each divided area. A method for detecting an optical correlation output, the method comprising inputting an optical correlation output.
【請求項2】  前記光学的に認識分類したい被検パタ
−ンと複数の各参照パタ−ンとの相関演算は、フ−リエ
変換ホログラムに基づいたフィルタを用いて行なうこと
を特徴とする請求項1に記載の光学的相関出力の検出方
法。
2. A correlation calculation between the test pattern to be optically recognized and classified and each of the plurality of reference patterns is performed using a filter based on a Fourier transform hologram. 2. The method for detecting optical correlation output according to item 1.
【請求項3】前記光学的に認識分類したい被検パタ−ン
と複数の各参照パタ−ンとの相関パタ−ンとの相関演算
は、被検パタ−ンと複数の各参照パタ−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強度パタ−
ンを、再び光学的に個別にフ−リエ変換して行なうか、
又は、被検パタ−ンと複数の参照パタ−ンとの合同フ−
リエ変換を一括して行なうことにより得られた強度パタ
−ンを再び光学的に一括してフ−リエ変換して行なうこ
とを特徴とする請求項1に記載の光学的相関出力の検出
方法。
3. The correlation calculation between the correlation pattern between the test pattern to be optically recognized and classified and each of the plurality of reference patterns is performed based on the correlation pattern between the test pattern and each of the plurality of reference patterns. joint group with
Intensity pattern obtained by performing Rie transform individually
Either optically perform the Fourier transformation of the images individually, or
Or, a joint frame of the test pattern and multiple reference patterns.
2. The method for detecting an optical correlation output according to claim 1, wherein the intensity pattern obtained by performing Fourier transform all at once is subjected to optical Fourier transform again.
【請求項4】前記複数の領域に分割された受光素子は、
分割された領域のうちの1つの領域が、各参照パタ−ン
を1つずつ被検パタ−ンとして表示した時に得られる該
参照パタ−ンに対する自己相関出力のピ−クの現れる位
置を中心とした有限の範囲を受光することを特徴とする
請求項1或いは請求項2或いは請求項3に記載の光学的
相関出力の検出方法。
4. The light receiving element divided into the plurality of regions:
One of the divided regions is centered at the position where the peak of the autocorrelation output for the reference pattern obtained when each reference pattern is displayed one by one as the test pattern. 4. The optical correlation output detection method according to claim 1, 2, or 3, wherein light is received in a finite range of .
【請求項5】前記複数の領域に分割された受光素子は、
少なくとも各参照パタ−ンを1つずつ被検パタ−ンとし
て表示した時に得られる該参照パタ−ンに対する自己相
関出力のピ−クの現れる位置を中心として放射状に分割
されている複数の領域を有することを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載の光学的相関出力の検出方法。
5. The light receiving element divided into the plurality of regions includes:
At least a plurality of regions are divided radially around the position where the peak of the autocorrelation output with respect to the reference pattern, which is obtained when each reference pattern is displayed one by one as the test pattern, appears. The optical correlation output detection method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the method comprises:
【請求項6】前記分割された領域毎に得られた相関出力
光強度に基づいて作成された信号は、各参照パタ−ン毎
の各々された領域内での相関出力光強度のピ−ク値又は
全光量或いは平均値を取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相関出力の検出方法。
6. A signal created based on the correlated output light intensity obtained for each divided region is a peak of the correlated output light intensity within each divided region for each reference pattern. Claims 1 to 3, characterized in that the value, the total amount of light, or the average value is taken.
4. The method for detecting optical correlation output according to any one of 4.
【請求項7】前記分割された領域毎に得られた相関出力
光強度に基づいて作成された信号は、各参照パタ−ン毎
の各々分割された領域毎に、相関出力光強度の取り得る
範囲をラベル付けされた幾つかの連続した範囲に区切り
、前記の分割された領域毎に得られた相関出力光強度が
属する範囲に付けられたラベルにより符号化されたパタ
−ンとすることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに
記載の光学的相関出力の検出方法。
7. The signal created based on the correlated output light intensity obtained for each divided region is a signal that is generated based on the correlated output light intensity obtained for each divided region for each reference pattern. The range is divided into several consecutive labeled ranges, and a pattern is encoded by the label attached to the range to which the correlated output light intensity obtained for each divided region belongs. The optical correlation output detection method according to any one of claims 1 to 5.
【請求項8】前記パタ−ン認識分類手段は、層数が3以
上の階層型のニュ−ラルネットワ−クで、入力層から出
力層までの各結合荷重値を教師付き学習により決定する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光学
的相関出力の検出方法。
8. The pattern recognition classification means is a hierarchical neural network having three or more layers, and determines each connection weight value from the input layer to the output layer by supervised learning. The optical correlation output detection method according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】前記パタ−ン認識分類手段は、識別分類し
たいクラスに属するパタ−ンと複数の参照パタ−ンとの
分割された受光領域毎の相関出力を複数回取り、得られ
た複数の相関度の集合の代表値とバラツキを示す諸量を
基準にして、認識分類したいクラス毎に前記複数の参照
パタ−ンに対応したメンバ−シップ関数を作成した後、
被検パタ−ンと前記複数の参照パタ−ンとの相関出力と
認識分類したいクラス毎に割当てられている前記メンバ
−シップとのメンバ−シップ値を取り、そのメンバ−シ
ップ値の最も小さいメンバ−シップ値、又は、該メンバ
−シップ値の平均値を、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請求項
1〜7のいずれかに記載の光学的相関出力の検出方法。
9. The pattern recognition and classification means obtains correlation outputs for each divided light-receiving area between a pattern belonging to a class to be classified and a plurality of reference patterns a plurality of times, and After creating a membership function corresponding to the plurality of reference patterns for each class to be recognized and classified based on the representative value of the set of correlation degrees and various quantities indicating the dispersion,
The correlation output between the test pattern and the plurality of reference patterns and the membership value assigned to each class to be recognized and classified are taken, and the member with the smallest membership value is selected. - The optical system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the ship value 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. How to detect correlation output.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5963667A (en) * 1996-03-26 1999-10-05 Olympus Optical Co., Ltd. Multiplexing optical system and feature vector transformation apparatus using the same; feature vector detecting and transmitting apparatus; and recognition and classification system using these apparatuses

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US5963667A (en) * 1996-03-26 1999-10-05 Olympus Optical Co., Ltd. Multiplexing optical system and feature vector transformation apparatus using the same; feature vector detecting and transmitting apparatus; and recognition and classification system using these apparatuses

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