JPH04371912A - 人工瞳光学系処理方式 - Google Patents
人工瞳光学系処理方式Info
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- JPH04371912A JPH04371912A JP14862891A JP14862891A JPH04371912A JP H04371912 A JPH04371912 A JP H04371912A JP 14862891 A JP14862891 A JP 14862891A JP 14862891 A JP14862891 A JP 14862891A JP H04371912 A JPH04371912 A JP H04371912A
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- optical
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- Liquid Crystal (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人間や動物の視覚系を
模倣してパターン認識をリアルタイムに行う人工瞳光学
系に関し、特に、光学画像処理とデジタル画像処理とを
組合わせた信頼性の高い人工瞳光学系に関する。
模倣してパターン認識をリアルタイムに行う人工瞳光学
系に関し、特に、光学画像処理とデジタル画像処理とを
組合わせた信頼性の高い人工瞳光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】人工瞳光学系は、人間や動物の視覚系を
模倣してパターン認識をリアルタイムに行うもので、通
常、光学画像処理とデジタル画像処理とを組合わせて成
立している。光学画像処理の部分は、実時間光パターン
認識技術の一種と考えてよい。実時間光パターン認識は
、本発明の出願人が特開昭６２−２８２７１４号公報で
既に説明している如く、レーザから発した光をビームス
プリッタを介してＩＴＣ（Ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｔｏ
Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）デバイスの逆サイドへ入力し、一
旦普通光に戻して対象物体に照射して、その反射光をふ
たたびＩＴＣデバイスでコヒレントな光に戻し、ビーム
スプリッタを今度は直進させ、ホログラムメモリ等によ
りフィルタリングしたのちピンホール面へ取出し、これ
を各ピンホール毎に光検知器に検出するものが一般的で
ある。このとき、フィルタ及びその前後の光学系でフー
リエ変換を行って二次元画像を得る場合とメラン変換を
行ってスキュー，スケール及びローテーションに対処す
る場合とがあるが、前記公報は両変換方式の組合わせに
より処理を容易にする提案である。
模倣してパターン認識をリアルタイムに行うもので、通
常、光学画像処理とデジタル画像処理とを組合わせて成
立している。光学画像処理の部分は、実時間光パターン
認識技術の一種と考えてよい。実時間光パターン認識は
、本発明の出願人が特開昭６２−２８２７１４号公報で
既に説明している如く、レーザから発した光をビームス
プリッタを介してＩＴＣ（Ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｔｏ
Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）デバイスの逆サイドへ入力し、一
旦普通光に戻して対象物体に照射して、その反射光をふ
たたびＩＴＣデバイスでコヒレントな光に戻し、ビーム
スプリッタを今度は直進させ、ホログラムメモリ等によ
りフィルタリングしたのちピンホール面へ取出し、これ
を各ピンホール毎に光検知器に検出するものが一般的で
ある。このとき、フィルタ及びその前後の光学系でフー
リエ変換を行って二次元画像を得る場合とメラン変換を
行ってスキュー，スケール及びローテーションに対処す
る場合とがあるが、前記公報は両変換方式の組合わせに
より処理を容易にする提案である。
【０００３】一方、上記の光学画像処理によって得られ
たデータは、アナログの光学処理やデジタル処理等で初
めて汎用的な情報となるが、従来は、パターン認識等の
画像情報処理の主流はコンピュータを使用するデジタル
画像処理であった。下表は、各情報処理を比較した一覧
表である。
たデータは、アナログの光学処理やデジタル処理等で初
めて汎用的な情報となるが、従来は、パターン認識等の
画像情報処理の主流はコンピュータを使用するデジタル
画像処理であった。下表は、各情報処理を比較した一覧
表である。
【０００４】
【表１】
【０００５】この表で明らかなように、光学処理は純粋
に光学系のみに適し、デジタル処理はＣＣＤとコンピュ
ータを組合わせる場合に適し、ハイブリッド処理は光学
系とコンピュータを組合わせる場合に適している。
に光学系のみに適し、デジタル処理はＣＣＤとコンピュ
ータを組合わせる場合に適し、ハイブリッド処理は光学
系とコンピュータを組合わせる場合に適している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】最近いろいろな分野で
応用されているデジタル画像処理は、精度や融通性に優
れているが、処理時間は画像の複雑さに比例して増大す
る。この処理時間の制約は、衛星からの観測など実時間
処理が要求される場合に大きな難点になり、各種の対策
が提案されている。また、処理画像が複雑になると、コ
ンピュータのメモリに大きなスペースを必要とし、設置
場所や用途に制限を受けるという難点もある。それでな
くても、従来の光学系は一般的に焦点操作等の機械的駆
動部が多く大型にならざるを得ないうえ、それに応じた
防振台も必要で、これも大型化の一因となっていた。
応用されているデジタル画像処理は、精度や融通性に優
れているが、処理時間は画像の複雑さに比例して増大す
る。この処理時間の制約は、衛星からの観測など実時間
処理が要求される場合に大きな難点になり、各種の対策
が提案されている。また、処理画像が複雑になると、コ
ンピュータのメモリに大きなスペースを必要とし、設置
場所や用途に制限を受けるという難点もある。それでな
くても、従来の光学系は一般的に焦点操作等の機械的駆
動部が多く大型にならざるを得ないうえ、それに応じた
防振台も必要で、これも大型化の一因となっていた。
【０００７】本発明は、このような課題に鑑みて創案さ
れたもので、処理を高速化し、入力画像の複雑さに影響
されず、機械的駆動部を減らして小型化及び自動化を容
易にし、広い用途と高い信頼性の人工瞳光学系を提供す
ることを目的としている。
れたもので、処理を高速化し、入力画像の複雑さに影響
されず、機械的駆動部を減らして小型化及び自動化を容
易にし、広い用途と高い信頼性の人工瞳光学系を提供す
ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明における上記課題
を解決するための手段は、光学的画像処理とデジタル画
像処理とで人間や動物の視覚系を模倣し、パターン認識
をリアルタイムに行う人工瞳光学系において、所望の焦
点を有するレンズの結像作用を発生する第１の空間光変
調器と、所望の感知波長帯で画像情報を記録する第２の
空間光変調器と、高解像度で空間周波数をフィルタリン
グする第３の空間光変調器とを備え、光学系による判断
処理とコンピュータによる認識処理とを行う人工瞳光学
系であり、フーリエ変換レンズとメラン変換光学系を交
換可能な処理光学系を備えることを好適とするものであ
る。
を解決するための手段は、光学的画像処理とデジタル画
像処理とで人間や動物の視覚系を模倣し、パターン認識
をリアルタイムに行う人工瞳光学系において、所望の焦
点を有するレンズの結像作用を発生する第１の空間光変
調器と、所望の感知波長帯で画像情報を記録する第２の
空間光変調器と、高解像度で空間周波数をフィルタリン
グする第３の空間光変調器とを備え、光学系による判断
処理とコンピュータによる認識処理とを行う人工瞳光学
系であり、フーリエ変換レンズとメラン変換光学系を交
換可能な処理光学系を備えることを好適とするものであ
る。
【０００９】
【作用】本発明は、空間光変調器（Ｓｐａｃｉｌ Ｌｉ
ｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：以下ＳＬＭと略称する）
の各種機能を活用した人工瞳光学系である。ＳＬＭは、
１９８５年発行「光学」第１４巻１９頁に記載の窪田憲
一、西田信夫共筆「空間光変調素子」を初め広く公知の
技術で、入射光を空間的に変調する画像を実時間で形成
する素子である。当初は液晶ディスプレイ用のライトバ
ルブを主体に開発されてきたが、近年は光コンピュータ
の構成要素として重視されている。ＳＬＭに電気的又は
光学的入力情報を与えると、そのＳＬＭを通過もしくは
反射するレーザ光や白色光は該入力情報に応じた変調を
受け、二次元画像や処理画像、コヒレント画像となって
出力される。ＳＬＭに使用される光の媒体としては油膜
、液晶、強誘電性結晶、アルミニウム薄膜、ガリウム砒
素、マイクロチャネルプレート等があり、媒体の種類と
素子の構造により、例えばホログラムレンズや画像メモ
リなど各種の機能を使い分けることができる。
ｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：以下ＳＬＭと略称する）
の各種機能を活用した人工瞳光学系である。ＳＬＭは、
１９８５年発行「光学」第１４巻１９頁に記載の窪田憲
一、西田信夫共筆「空間光変調素子」を初め広く公知の
技術で、入射光を空間的に変調する画像を実時間で形成
する素子である。当初は液晶ディスプレイ用のライトバ
ルブを主体に開発されてきたが、近年は光コンピュータ
の構成要素として重視されている。ＳＬＭに電気的又は
光学的入力情報を与えると、そのＳＬＭを通過もしくは
反射するレーザ光や白色光は該入力情報に応じた変調を
受け、二次元画像や処理画像、コヒレント画像となって
出力される。ＳＬＭに使用される光の媒体としては油膜
、液晶、強誘電性結晶、アルミニウム薄膜、ガリウム砒
素、マイクロチャネルプレート等があり、媒体の種類と
素子の構造により、例えばホログラムレンズや画像メモ
リなど各種の機能を使い分けることができる。
【００１０】本発明では、従来コンピュータを使用して
いた画像データの処理を干渉光学系により行う。この光
学系は、防振台上の光学系というイメージから脱却し、
センチ角単位にまで小型化される。第１のＳＬＭは所望
の焦点を有するレンズの結像作用を発生するものとし、
ピント合わせはレンズ駆動による機械的な合焦点方式か
らＳＬＭによるホログラムレンズ方式に交替させて、機
械的駆動を不要（メカフリー）としている。第２のＳＬ
Ｍは、画像情報処理のネックであった画像情報メモリに
代って所望の感知波長帯（例えば可視領域又は赤外領域
）で画像情報を記録する。第３のＳＬＭは、高解像度で
所要の画像パターンを保留し、空間周波数をフィルタリ
ングする。光学的処理は、フーリエ変換レンズ又は若干
構成を多くしたメラン変換光学系を使用するものとし、
その光出力をコンピュータに導入して最終処理を行うよ
うにしている。
いた画像データの処理を干渉光学系により行う。この光
学系は、防振台上の光学系というイメージから脱却し、
センチ角単位にまで小型化される。第１のＳＬＭは所望
の焦点を有するレンズの結像作用を発生するものとし、
ピント合わせはレンズ駆動による機械的な合焦点方式か
らＳＬＭによるホログラムレンズ方式に交替させて、機
械的駆動を不要（メカフリー）としている。第２のＳＬ
Ｍは、画像情報処理のネックであった画像情報メモリに
代って所望の感知波長帯（例えば可視領域又は赤外領域
）で画像情報を記録する。第３のＳＬＭは、高解像度で
所要の画像パターンを保留し、空間周波数をフィルタリ
ングする。光学的処理は、フーリエ変換レンズ又は若干
構成を多くしたメラン変換光学系を使用するものとし、
その光出力をコンピュータに導入して最終処理を行うよ
うにしている。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施例の構成図であ
る。図において、人工瞳光学系は、下等動物に多い末端
処理や前処理に相当する視覚系を模倣したもので、物体
認識における前段の判断処理までを高速で行う。図中、
１は第１のＳＬＭ、２は第２のＳＬＭ、３は第３のＳＬ
Ｍ、４はビームスプリッタ、５は情報処理用レーザ、６
及び７はフーリエ変換レンズ、８は光検知器、９はコン
ピュータである。ＳＬＭ１は、人間の目のレンズに相当
し、ホログラムレンズと同様な結像作用を発生する。Ｓ
ＬＭ２は、人間の目の網膜やカメラのフィルム又は映画
のスクリーン等に相当し、画像情報を記録する。ＳＬＭ
３は、フーリエ変換された画像をフィルタリングし、認
識又は判断の対象となる画像を保存する。
細に説明する。図１は、本発明の一実施例の構成図であ
る。図において、人工瞳光学系は、下等動物に多い末端
処理や前処理に相当する視覚系を模倣したもので、物体
認識における前段の判断処理までを高速で行う。図中、
１は第１のＳＬＭ、２は第２のＳＬＭ、３は第３のＳＬ
Ｍ、４はビームスプリッタ、５は情報処理用レーザ、６
及び７はフーリエ変換レンズ、８は光検知器、９はコン
ピュータである。ＳＬＭ１は、人間の目のレンズに相当
し、ホログラムレンズと同様な結像作用を発生する。Ｓ
ＬＭ２は、人間の目の網膜やカメラのフィルム又は映画
のスクリーン等に相当し、画像情報を記録する。ＳＬＭ
３は、フーリエ変換された画像をフィルタリングし、認
識又は判断の対象となる画像を保存する。
【００１２】図２は、上記装置で第３のＳＬＭとして使
用されるホログラム記録用ＳＬＭの一例を示す構成図で
ある。同図において、ＳＬＭは、偏光膜とストライブ方
向が直交している２つのストライブ状透明電極２１及び
２２の間に画像メモリ部２３を挾持して構成され、フー
リエ変換画像を記録し、ホログラフィックフィルターと
して作用する。画像メモリ部２３は、例えば強誘電性液
晶やポッケルス結晶、強誘電結晶で前記透明電極２１及
び２２に所定の電圧を印加することにより所望する画像
を保存するようになっている。このＳＬＭは、マッチド
フィルタとして動作するもので、画像メモリ部２３には
予め所望画像のフーリエ変換ホログラムが記録されてい
る。
用されるホログラム記録用ＳＬＭの一例を示す構成図で
ある。同図において、ＳＬＭは、偏光膜とストライブ方
向が直交している２つのストライブ状透明電極２１及び
２２の間に画像メモリ部２３を挾持して構成され、フー
リエ変換画像を記録し、ホログラフィックフィルターと
して作用する。画像メモリ部２３は、例えば強誘電性液
晶やポッケルス結晶、強誘電結晶で前記透明電極２１及
び２２に所定の電圧を印加することにより所望する画像
を保存するようになっている。このＳＬＭは、マッチド
フィルタとして動作するもので、画像メモリ部２３には
予め所望画像のフーリエ変換ホログラムが記録されてい
る。
【００１３】図３は、上記装置で第２のＳＬＭとして使
用される画像情報変換用ＳＬＭの一例を示す構成図であ
る。同図において、ＳＬＭは、２つの透明電極３１及び
３２の間に画像メモリ部３３と物体光感知部３４を挾持
して構成され、ＩＴＣ素子の機能を備えている。
用される画像情報変換用ＳＬＭの一例を示す構成図であ
る。同図において、ＳＬＭは、２つの透明電極３１及び
３２の間に画像メモリ部３３と物体光感知部３４を挾持
して構成され、ＩＴＣ素子の機能を備えている。
【００１４】物体光感知部３４に入射した画像は、光の
強度に応じ電荷が発生し分布を生じる。そして、透明電
極間にかけられた電圧により画像メモリ部３３に記録さ
れる。この画像は自然光（インコヒーレント光）で記録
ができ、処理をするときには、レーザ光（コヒーレント
光）で処理できるため、ＩＴＣ素子とも呼ばれる。
強度に応じ電荷が発生し分布を生じる。そして、透明電
極間にかけられた電圧により画像メモリ部３３に記録さ
れる。この画像は自然光（インコヒーレント光）で記録
ができ、処理をするときには、レーザ光（コヒーレント
光）で処理できるため、ＩＴＣ素子とも呼ばれる。
【００１５】上記実施例の装置で、例えば新聞の所望の
一面から平仮名の“た”を文字認識しようとする場合、
下記の如く動作する。
一面から平仮名の“た”を文字認識しようとする場合、
下記の如く動作する。
【００１６】（１）“た”をフーリエ変換した回折パタ
ーンをＳＬＭ３に記録する。
ーンをＳＬＭ３に記録する。
【００１７】（２）ＳＬＭ１にレンズと同様の機能を与
え、新聞にピントを合わせる。
え、新聞にピントを合わせる。
【００１８】（３）新聞画像をＳＬＭ２に記録させる。
【００１９】（４）ＳＬＭ２が記憶している画像を情報
処理用レーザ５からのコヒレントな光で呼出す。
処理用レーザ５からのコヒレントな光で呼出す。
【００２０】（５）ＳＬＭ３をマッチドフィルタとして
、空間フィルタリングを行う。
、空間フィルタリングを行う。
【００２１】（６）光検知器８の場所に例えばスクリー
ンを置けば、新聞の所望画中で平仮名の“た”に相当す
る位置が明るい光点となって識別できる。
ンを置けば、新聞の所望画中で平仮名の“た”に相当す
る位置が明るい光点となって識別できる。
【００２２】本実施例は下記の効果が明らかである。
【００２３】（１）処理の高速化が可能で、実時間に準
ずることができる。
ずることができる。
【００２４】（２）入力画像の複雑さに影響されない。
【００２５】（３）用途に応じて例えば赤外光でのパタ
ーン認識の如く可視領域を変更できる。
ーン認識の如く可視領域を変更できる。
【００２６】（４）光学系の大きさがセンサ単位程度に
なるので、例えば工場自動化やロボット・アイ等あらゆ
るジャンルにセンサとして取込むことができる。
なるので、例えば工場自動化やロボット・アイ等あらゆ
るジャンルにセンサとして取込むことができる。
【００２７】（５）物体へのピント合わせが従来のレン
ズ駆動による合焦点方式でなく、ホログラムレンズ方式
なので、小型化が容易であり、機械的駆動が不要である
。
ズ駆動による合焦点方式でなく、ホログラムレンズ方式
なので、小型化が容易であり、機械的駆動が不要である
。
【００２８】（６）光学処理部は、簡単なフーリエ変換
光学系やメラン光学系など用途に応じて使い分けること
ができる。
光学系やメラン光学系など用途に応じて使い分けること
ができる。
【００２９】（７）異なるタイプの情報処理方式を組合
わせることにより、長所を生かし、短所を補って、信頼
性の高い処理系を実現できる。
わせることにより、長所を生かし、短所を補って、信頼
性の高い処理系を実現できる。
【００３０】これらを総括し、本発明の人工瞳光学処理
を第１表に示したアナログ光学処理やデジタル光学処理
と比較すると、同表の「ノイズ」欄と「コスト」欄が△
印である他はすべて○印に相当する。
を第１表に示したアナログ光学処理やデジタル光学処理
と比較すると、同表の「ノイズ」欄と「コスト」欄が△
印である他はすべて○印に相当する。
【００３１】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれば
、処理を高速化し、入力画像の複雑さに影響されず、機
械的駆動部を減らして小型化及び自動化を容易にし、広
い用途と高い信頼性の人工瞳光学系を提供することとが
できる。
、処理を高速化し、入力画像の複雑さに影響されず、機
械的駆動部を減らして小型化及び自動化を容易にし、広
い用途と高い信頼性の人工瞳光学系を提供することとが
できる。
【図１】本発明の一実施例の構成図。
【図２】ホログラム記録用ＳＬＭの構成図。
【図３】画像情報変換用ＳＬＭの構成図。
１…第１のＳＬＭ、２…第２のＳＬＭ、３…第３のＳＬ
Ｍ、４…ビームスプリッタ、５…情報処理用レーザ、６
，７…フーリエ変換レンズ、８…光検知器、９…コンピ
ュータ、２１，２２…ストライプ状透明電極、２３，３
３…画像メモリ部、３１，３２…透明電極、３４…物体
光感知部。
Ｍ、４…ビームスプリッタ、５…情報処理用レーザ、６
，７…フーリエ変換レンズ、８…光検知器、９…コンピ
ュータ、２１，２２…ストライプ状透明電極、２３，３
３…画像メモリ部、３１，３２…透明電極、３４…物体
光感知部。
Claims (2)
- 【請求項１】 光学的画像処理とデジタル画像処理で
人間や動物の視覚系を模倣し、パターン認識をリアルタ
イムに行う人工瞳光学系において、所望の焦点を有する
レンズの結像作用を発生する第１の空間光変調器と、所
望の感知波長帯で画像情報を記録する第２の空間光変調
器と、高解像度で空間周波数をフィルタリングする第３
の空間光変調器とを備え、光学系による判断処理とコン
ピュータによる認識処理とを行うことを特徴とする人工
瞳光学系処理方式。 - 【請求項２】 フーリエ変換レンズとメラン変換光学
系を交換可能な処理光学系を備えたことを特徴とする請
求項１に記載の人工瞳光学系処理方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14862891A JPH04371912A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 人工瞳光学系処理方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14862891A JPH04371912A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 人工瞳光学系処理方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04371912A true JPH04371912A (ja) | 1992-12-24 |
Family
ID=15457041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14862891A Pending JPH04371912A (ja) | 1991-06-20 | 1991-06-20 | 人工瞳光学系処理方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04371912A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994023329A1 (en) * | 1993-03-31 | 1994-10-13 | Citizen Watch Co., Ltd. | Optical device |
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1991
- 1991-06-20 JP JP14862891A patent/JPH04371912A/ja active Pending
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