JPH0460781A - パターン処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、文字１図形、音声等の種々の信号のパターン
を処理する為のパターン処理装置に関する。

〔従来技術〕

パターン処理におけるパターン認識は文字１図形、音声
等の認識に広く用いられており、パターンを予め定めら
れた分類データに分類することにより認識している。パ
ターン認識技術としては従来、アルゴリズムによる方法
が主流となっている。

この方法はパターンを所定領域に分割し、その構造を所
定のアルゴリズムに基づいて解析して、それらを組み合
せてパターンの認識を行うものである。しかしながら、
この方法ではコンピュータによる解析処理に長時間を要
し、またパターンの一部に欠陥が生じると認識できない
震があった。

そこで本出願人は、パターンを２値データに変換して記
憶部のアドレスを生成し、このアドレスに予め分類デー
タを記憶しておくようにし、このとき元のパターンに関
連するパターン、即ち欠け、汚れ、ずれ、回転等の欠陥
となる得るパターンについても２値データに変換してア
ドレスを生成し、これらのアドレスにも元のパターンと
同じ分類データを記憶するようにした装置を提案してい
る（特願平１−２８０２７８号）。これにより、欠陥が
生じたパターンを認識する場合でも、そのアドレスから
対応する分類データを短時間で読出して出力することを
可能としである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述の如き特願平１−２８０２７８号の装置
にあっては、次のような難点がある。つまり、パターン
は予め記憶しであるデータによって認識されるので、記
憶部においてアクセスされる認識すべきパターンのアド
レスに分類データが記憶されていないと、データを読出
せず、分類不可能となる。この為、記憶部の発生可能な
パターン全てのアドレスに対応する分類データを予め記
憶しておく必要があるが、特に精度が要求される場合は
、これに膨大な時間と手間とを要するという問題がある
。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、記憶
部に予め記憶しておくパターンに類似する複数のパター
ンのアドレスを自動的に生成し、それらのアドレスに対
応するデータを記憶しておくことにより、パターン認識
時に高い認識精度を得ることが可能なパターン処理装置
の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るパターン処理装置は、基本要素を組合わせ
て構成されるパターンより基本要素の状態を示す状態量
を量子化して記憶部のアドレスを生成し、該アドレスに
前記パターンに対応するデータを予め記憶しておき、任
意のパターンを処理するに際しアドレスを生成して前記
記憶部にアクセスして前記データを読出すパターン処理
装置において、予め記憶しておくパターンに類似するパ
ターンのアドレスを生成する類似アドレス生成手段と、
該類似アドレス生成手段のアドレスの類似の程度を変更
する類似度変更手段と、該類似度変更手段により変更さ
れる回数と同数の類似記憶部と、前記類似度変更手段に
より変更される類似の程度に応じて前記類似記憶部を選
択し、選択した類似記憶部の対応する類似の程度により
前記類似アドレス生成手段にて生成されるアドレスに前
記データを記憶する記憶手段と、処理する任意のパター
ンのアドレスにより前記記憶部及び前記類似記憶部にア
クセスして前記データの記憶の有無を調べる調査手段と
、該調査手段にて前記記憶部及び前記類似記憶部のうち
当該アドレスにデータが記憶してあるものが１つだけの
場合は、その記憶部、又はＭ似記憶部のデータを読出し
、また２つ以上の場合は、前記記憶部を１位とし、２位
以下を類似記憶部の類似の程度の高さによって決めた順
位に基づいて最高位の記憶部、又は類似記憶部を１つ選
択してそのデータを読出す手段とを具備することを特徴
とする。

〔作用〕

！（７２アドレス生成手段は、予め記憶しておくパター
ンに類似するパターンのアドレスを生成し、このとき類
似の程度が類似度変更手段によって変更される。これに
より、類似の程度が異なるアドレスが複数生成され、こ
れらのＩ［ｆＪｌｕの程度に応じて類似記憶部が選択さ
れる。各類似記憶部では対応する１１ｆＵの程度によっ
て生成されたアドレスに夫々パターンに対応するデータ
が記憶される。つまり、類似度変更手段によって変更さ
れるアドレスの類似の程度の数が３の場合は、類似記憶
部が３つ備えられ、そのうちの１つの類似記憶部には最
も類似の程度が高いアドレスにデータが記憶される。そ
して残る２つのＩｆ記憶部には２番目及び３番目に類似
の程度が高いアドレスに同しデータが夫々記憶される。

一方、パターンの処理を行う場合は、処理する任意のパ
ターンのアドレスにより調査手段によって記憶部及び類
似記憶部にアクセスが行われ、前記データの記憶の有無
が調べられる。この結果、記憶部及び類似記憶部のうち
当該アドレスにデータが記憶してあるものが１つだけの
場合は、その記憶部、又は類似記憶部のデータが続出さ
れ、また、２つ以上の場合は、記憶部を一位とし、２位
以下を類似記憶部の類似の程度の高さによって決めた順
位に基づいて最高位の記憶部、又は類似記憶部が１つ選
択され、そのデータが読出される。

例えば任意のパターンによる記憶部のアドレスと、３つ
ある類似記憶部のうち２番目に類似の程度が高い類似記
憶部の任意のパターンによるアドレスとに夫々データが
記憶しである場合は、記憶部に記憶しであるデータが対
応するものとして読出される。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。第１図は本発明に係るパターン処理装置をマ
ーク識別分類装置に適用した場合の構成を示す模式的ブ
ロック図であり、まず、分類データ記憶時の構成及び手
順について説明する。

図中１は予め記憶される分類データを入力する為のマー
クである。第２図はマークの種類を示す図であり、１又
は２本の直線にて構成しており、その組合せによってＡ
−Ｈの８種類に分類しである。第１図中のマーク１は分
類Ａである。このマーク１は例えば４０　Ｘ　４００画
素解像度のカメラ２にて撮像される。カメラ２は撮像し
たマーク１の画像を画素毎のアナログ信号ＡＳに変換し
、２値化処理部３に送る。２値化処理部３は後述するＣ
ＰＵ　６から送られる閾値ＴＤによりアナログ信号ＡＳ
を画素毎に２値化する。２値化された画像信号ＢＳはぼ
かし処理部４に与えられ、そこでぼかし処理が施され、
４０　Ｘ　４００画素画像信号ＢＳを８画素をｌフロ・
７り（基本要素）として５×５ブロツクの２値データＢ
Ｄに変換する。ここでのぼかし処理は例えば８Ｘ８＝６
４画素中に“１”の画素が所定値ａ以上あれば、そのブ
ロフクを“１°とする。

ぼかし処理部４の２値データＢＤはアドレス生成部５に
与えられ、２値データＢＤの左上をＭＳＢ、右下をＬＳ
Ｂ　とする２５ビツトのアドレスＡＤを生成しく第４図
参照）、これをＣＰＵ、　６に与える。

ＣＰＵ　６は前記２値化処理部３に闇値ＴＤを出力する
一方、この場合、マーク１の分類がＡであることから、
記憶時に“Ａ”の分類信号が入力される。

この分類信号は、分類データ信号−〇＝“Ａ”となり、
アドレス生成部５にて生成されたアドレスＡＤと共に記
憶部７ａ〜７ｄに与えられる。記憶部７８〜７ｄはいず
れもＲＡＪｌを用いてなり、ＣＰＵ　６からＲ／Ｗ信号
が与えられ、−括して読出し、又は書込み状態に制御さ
れる。これらの記憶部７ａ〜７ｄは、記憶する１つのマ
ークについて画像データから生成されるアドレス（オリ
ジナル）と共に、ＣＰＵ　６にて３段階の程度による類
似度で生成される複数の類似アドレスによって分類デー
タ信号−りを類似度の程度に応じて選択的に記憶するよ
うになしである。

つまり、本実施例においては、記憶部７ｂ〜７ｄが前記
類似記憶部に相当する。記憶部７８〜７ｄの選択はＣＰ
Ｕ　６から出力される選択信号に１〜に４にて行われる
。

次にここまで説明した構成により、ＣＰＵ６によって記
憶部７ａ〜７ｄヘマーク１のパターンを記憶する手順に
ついて第３図に示すフローチャートに基づいて説明する
。まず、始めに各記憶部７ａ〜７ｄはＣＰＵ　６から書
込み”信号−が与えられ、データが記憶可能になってい
る。そしてＣＰＵ　６は記憶の開始と共に確信度を最大
に設定する（ステップｌ）。

この確信度とは、使用する記憶部を選択する為のもので
あり、確信度が最大ということは欠け、汚れ等の欠陥の
ないマーク１のオリジナルパターンを記憶することを意
味し、本実施例においては、このようなパターンを選択
信号に１を出力して記憶部７ａに記憶するようにしであ
る。

ステップ２では上述の如きオリジナルパターンとなるマ
ークｌをカメラ２にて撮像して得られる画像データに上
記２値化処理部３及びぼかし処理部４による処理を施し
、アドレス生成部５にてアドレスを生成する。

次に確信度が最大の記憶部７ａの上記生成されたアドレ
スに分類データ信号−〇＝“Ａ”を書込む（ステップ３
）。これにより、オリジナルパターンの分類データが記
憶部７ａに記憶される。第４図（ａｌは上記処理内容を
説明する図であり、カメラ２にて撮像された分類Ａのマ
ーク１が４０　Ｘ　４０画素で２値化され、次いでぼか
し処理部４で５×５ブロツクに２値化される。そしてこ
の２値データから記憶部７ａの２５ピントのアドレス（
＝　０１０１００１０１００１０１００１０１００１０
１０　）が生成され、該アドレスに分類データ信号−Ｄ
＝“Ａ”が書込まれる。

次のステップ４では確信度を１つ下げる。本実施例にお
いては、上記記憶部７ａのオリジナルパターンのアドレ
スに最も類似する記憶部７ｂのアドレスに同じ分類デー
タを記憶することを意味し、次のステップ５でこのよう
な類似アドレスを生成する為に類似範囲の拡大を行う。

この類似範囲の拡大とは、類似度の程度を変更すること
を意味しており、最初は最も類似度が高いアドレスを生
成するので、この範囲は最も狭いものが設定される。

ステップ６では設定された類似範囲内でステップ２で生
成したアドレスに類似するアドレスを生成する。これは
例えばオリジナルのアドレスのハミング距離を変更する
ことによって生成することができ、この場合、類似範囲
を最も狭くしであることから、ハミング距離を１及び２
に設定して生成する。第４図（ｂ）はハミング距離が２
の場合の処理内容を示しており、第４図（ａｌに示すア
ドレスの第１、第２ビツトを夫々反転させることにより
、類似アドレス（＝ｌＯ０１００１０１００１０１００
１０１００１０１０）を生成している。このアドレスに
相当するパターンは図示するように分類Ａに大変類似し
たものとなる。

以上のようにステップ５で定められた類似範囲内でＭ似
アドレスを生成しくステップ６）、記憶部７ｂの上記類
似アドレスに分類データ信号＆４Ｄ＝“Ａ”を書込む（
ステップ７）。同様に同じ類似範囲内、即ちハミング距
離１及び２で分類Ａのマークについて全ての類似アドレ
スを生成して、記憶部７ｂのこれらのアドレスに分類デ
ータ信号同＝“Ａ”を書込むと（ステップ８）、次に確
信度が最低か、否かを判定する（ステップ９）。ここで
最低でない場合は、ステップ４に戻って確信度を１つ下
げて上述の処理を繰り返す。つまり、次に確信度が１つ
下げられると、記憶部７ｃに記憶する為の処理が行われ
、類似範囲を更に拡大、ハミング距離を例えば３及び４
としてアドレスを生成し、これらのアドレスに分類デー
タ信号−Ｄ＝“Ａ″を書込むのである。このようにして
確信度が最低、つまり本実施例においては、記憶部７ｄ
に対して最も類似度が低い類似アドレスの生成とそれら
のアドレスへの分類データ信号−〇＝“Ａ”の書込みを
行うことにより、分類Ａについての記憶が終了する。そ
して分ＬＩＢ〜Ｈについても同様に記憶部７ａ〜７ｄに
記憶する。

以上の結果、記憶部７ａにはオリジナルパターンから生
成されるアドレスに分類データ信号同が書込まれる。こ
れにより、任意のパターンを認識する場合に、記憶部７
ａにアクセスしたアドレスにデータが存在すると、パタ
ーンはそのデータの分類そのものなので記憶部７ａの確
信度が最大となる。

そして記憶部７ｂ以降は類似アドレスの類似度の低下に
伴って記憶部の確信度も下がる。つまり、これらの類（
以アドレスは欠け、汚れ等の欠陥パターンをアドレス化
したものに相当し、このような欠陥パターンを実際に撮
像することなく、オリジナルパターンのアドレスからｌ
ｌ（ＵするパターンのアドレスをＣＰＵ　６内で複数生
成できるのである。

さて、次にパターン処理時、即ちマーク識別時の構成に
ついて前記第１図を用いて説明する。カメラ２から前記
記憶部７ａ〜７ｄまでの構成は同じであるが、通常、Ｃ
ＰＵ　６には分類信号が入力されず、またＣＰＵ　６か
ら分類データ信号−りも出力されないようになっている
。記憶部７ａ〜７ｄは各々８ビツトの出力を備えており
、カメラ２にて撮像した認識すべきマークについて生成
したアドレスに分類データが記憶してあればそれを読出
す為の出力を択一的に行う。例えば分類Ａのマークであ
れば、上位１ビツトのみを“１”とし、分類Ｂであれば
上位から２ビツト目のみが“１″となって出力される。

これらの出力は全て優先出力部８に入力される。

優先出力部８は入力される有効なデータのうち最も確信
度が高い記憶部からの出力を選択して出力するようにな
っている。

第５図はマークの識別手順を示すフローチャートであり
、記憶部７ａ〜７ｄはＣＰＵ　６から読出し信号Ｒと全
選択信号に１〜に４とが与えられて全ての記憶部がデー
タの読出し可能状態になっている。まず、カメラ２にて
認識すべきマークを撮像して上述した所要の処理を施し
て得られる画像データよりアドレスを生成する（ステッ
プ１１）。次にこのアドレスによって全ての記憶部のア
クセスを行う（ステップ１２）。この結果、いずれか１
つの記憶部のアドレスにだけデータが存在する場合は、
その記憶部からだけ分類データが読出されて対応する出
力がなされることにより優先出力部８はそれをそのまま
出力する（ステップ１５）。例えば認識すべきマークが
分類Ａでこれに欠け、汚れ等がない場合は、このアドレ
スにデータが存在するのは確信度が最大の記憶部７ａだ
けであり、その分類データ“Ａ″が読出される。

一方、２つ以上の記憶部の夫々のアドレスにデータが存
在する場合、優先出力部８はこれらの記憶部からの出力
のうち最も確信度が高い記憶部の出力を１つ選択して出
力する（ステップ１６）６例えば識別すべきマークが分
１１Ｂでこれに欠陥があり、このアドレスにデータが存
在するのが、記憶部７ｂ及び７ｄであるとする。このよ
うな場合は確信度が高い記憶部７ｂの分類データが読出
される。つまり、記憶部７ｂのアドレスは、欠陥のない
分類Ｂのマークを記憶する際に生成した類似アドレスで
あり、記憶部７ｄのアドレスは他の分類のマークを記憶
する際に類似度を最低にして生成した類似アドレスであ
る可能性が高い為、確信度が高い記憶部７ｂの分類デー
タを読出すことによりマークをＢと識別できるのである
。

また、いずれの記憶部のアドレスにもデータが存在しな
い、即ち無効である場合は、記憶部の全ての出力が０と
なり、そのパターンについて分類信号を与えてデータを
記憶することになる（ステップ１７）。

なお、本実施例においては、類似アドレスの類似範囲を
決める際に、画像データより生成されたアドレス全体の
ハミング距離を基準にしているが、これに限定されるも
のではなく、例えば得られたパターンの明暗比率によっ
て明部、暗部毎にハミング距離の設定を変更したり、暗
部又は明部のぼかし処理を行ったり、処理部を区分する
等、対象物の性質、又は目的に応じて最適な範囲の大き
さ、アルゴリズムがあるのはいうまでもない。

また、本実施例においては、記憶部の数を４つ、即ちオ
リジナルパターンを記憶する記憶部をか１つで類似記憶
部が３つの構成としであるが、これに限定されず類似記
憶部を２つ以下、又は４つ以上としても良く、また画像
処理に適用する場合について説明したが、音声認識、信
号処理など、その他のパターン処理についても勿論適用
可能である。

更に上記実施例にあっては、各記憶部の読出し出力を択
一式としであるが、これをコード化して出力しても良く
、また、優先出力部８内で必要なデータ変換を行う構成
とすることも可能であり、加えて確信度のデータを同時
に出力することにより、識別結果の参考にすることもで
きる。

また、本実施例ではパターン処理時、分類データが存在
しない時には、その都度、新しいデータを記憶する構成
としであるが（第５図ステップ１７）、データが存在し
ない旨の出力を行っておき、後から記憶させることは勿
論可能である。

〔効果〕

以上の如く本発明に係るパターン処理装置にあっては、
１つのパターンをアドレス化してデータを記憶する際に
これに類似するアドレスをＣＰＵ内部で類似度を変更し
て生成することにより、類似、即ち欠陥があるパターン
に相当する複数のアドレスにもデータを記憶することが
できる。この結果、パターンの認識精度が求められる場
合にも記憶、即ちパターンのティーチング時において欠
陥に対応したパターンの設定数及び工数が大幅に削減さ
れ、短時間で大量のアドレスにデータを記憶することが
できる。

また、パターンのティーチング時は、オリジナルパター
ン及びその類（以パターンに応じて記憶領域を記憶部と
類似記憶部とに選択的に変更しているので、複数種類の
パターンをティーチングしていく場合でも、ティーチン
グの後先によって先に記憶したデータが書き変えられる
不都合も生じない。そしてパターン処理時には処理すべ
き任意のパターンのアドレスによって記憶部と類似記憶
部とにアクセスを行い、アドレスに存在するデータの読
出しを、記憶部を１位とし、２位以下を類似記憶部の類
似の程度の高さによって決めた順位で最高位のものを１
つを選択するだけである為、優先出力部は高速な論理回
路で構成することが可能となり、認識精度の向上とパタ
ーン処理の高速化とが可能となる等、本発明は優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るパターン処理装置をマーク識別分
類装置に適用した場合の構成を示す模式的ブロック図、
第２図はマークの種類と分類データとの関係を示す図、
第３図はマークの記憶手順を示すフローチャート、第４
図は記憶処理の内容を説明する図、第５図はマークの識
別手順を示すフローチャートである。 １・・・マーク　５・・・アドレス生成部　６・・・Ｃ
ＰＵ７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　７ｄ・・・記憶部　８・
・・優先出力部時　許　出願人　　株式会社　椿本チエ
イン代理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫第 図 アドレス生成 ］１才 （ａ） □□□□−下 類似アドレス生成 （ハミング距離２） ニ１才 コ） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基本要素を組合わせて構成されるパターンより基本
   要素の状態を示す状態量を量子化して記憶部のアドレス
   を生成し、該アドレスに前記パターンに対応するデータ
   を予め記憶しておき、任意のパターンを処理するに際し
   アドレスを生成して前記記憶部にアクセスして前記デー
   タを読出すパターン処理装置において、 予め記憶しておくパターンに類似するパターンのアドレ
   スを生成する類似アドレス生成手段と、 該類似アドレス生成手段のアドレスの類似の程度を変更
   する類似度変更手段と、 該類似度変更手段により変更される回数と同数の類似記
   憶部と、 前記類似度変更手段により変更される類似の程度に応じ
   て前記類似記憶部を選択し、選択した類似記憶部の対応
   する類似の程度により前記類似アドレス生成手段にて生
   成されるアドレスに前記データを記憶する記憶手段と、
   処理する任意のパターンのアドレスにより 前記記憶部及び前記類似記憶部にアクセスして前記デー
   タの記憶の有無を調べる調査手段と、 該調査手段にて前記記憶部及び前記類似記憶部のうち当
   該アドレスにデータが記憶してあるものが１つだけの場
   合は、その記憶部、又は類似記憶部のデータを読出し、
   また２つ以上の場合は、前記記憶部を１位とし、２位以
   下を類似記憶部の類似の程度の高さによって決めた順位
   に基づいて最高位の記憶部、又は類似記憶部を１つ選択
   してそのデータを読出す手段と を具備することを特徴とするパターン処理装置。