JPH0460782A - 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２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２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
虞があった。

そこで本出願人は、パターンを２値データに変換して記
憶部のアトシスを生成し、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
同し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
生したパターンを認識する場合でも、そのアトルスから
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
可能としてある。

〔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
は予め記憶して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
の捷供を目的とする。

〔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、記憶する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
に対応して前記類似アドレス生成手段にて生成される前
記記憶部の複数のアドレスに前記データを記憶する記憶
手段と、該記憶手段によって記憶される各アドレスのデ
ータに、元のパターンのアドレスを１位とし、２位以下
を類似パターンのアドレスの類似の程度の高さによって
決めた順位を付与する順位付与手段と、前記記憶手段に
て任意のパターンを記憶する際にパターンから生成され
る前記記憶部の複数のアドレスのうち既にデータが記憶
されたアドレスがある場合は、当該アドレスについて前
記順位付与手段にて付与された既に記憶してあるデータ
の順位と今回記憶するデータの順位とを比較し、その比
較結果に基づいてデータを更新する手段とを具備するこ
とを特徴とする。

〔作用〕

類似アドレス生成手段は、記憶する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Ｍ
（）２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、これらのアドレスにパターンに対応するデータが記
憶手段によって記憶される。また、順位付与手段は各ア
ドレスのデータに、元のパターンを１位とし、２位以下
を類似パターンのアドレスのｉ（Ｄの程度の高さによっ
て決めた順位を付与する。

前記記憶手段によって任意のパターンを記憶する際に、
パターンから生成される記憶部の複数のアドレスのうち
既にデータが記憶されたアドレスがある場合は、当該ア
ドレスについて前記順位付与手段にて付与された既に記
憶してあるデータの順位と今回記憶するデータの順位と
が比較される。

そしてこの結果に基づいて当該アドレスに記憶してある
データが更新される。例えば、記憶部のあるアドレスに
ついて、先に記憶してあるパターンのデータの順位が３
位で、後から記憶しようとするパターンのデータの順位
が２位であるとすると、このアドレスには先に記憶して
あるデータが後のデータに更新、即ち書換えられる。こ
れにより、任意のパターンを処理する際にパターンから
上記アドレスが生成されると、順位が２位のデータ、即
ち元のパターンに近く、より類似の程度が高いパターン
に対応して記憶してあるデータが読出される。

〔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種類に分類してある。第１図中のマーク１は分
類Ａである。このマークｌ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
ＰＩＩ　６から送られる閾値ＴＤによりアナログ信号Ａ
Ｓ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１プロ
。

り（基本要素）として５×５ブロツクの２値データＢＤ
に変換する。ここでのぼかし処理は例えば８Ｘ８＝６４
画素中に“１”の画素が所定値３以上あれば、そのブロ
ックを“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Ｌ
ＳＢ　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　５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１０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ＷＤ＝“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、
前記記憶手段たる記憶部７に与えられる。

記憶部７はＲＡＭを用いてなり、ＣＰＵ　６がらＲ／Ｗ
信号が与えられ、読出し、又は書込み状態に制御される
。記憶部７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、ＣＰ
Ｕ　Ｓにて複数段階の程度による類似度で生成される複
数の類似アドレス夫々に分類データ信号―Ｄを記憶する
ようになしてある。また、ＣＰ［＋　６は記憶部７にお
けるこれらの各アドレスに記憶される分類データ信号Ｗ
Ｄに、前記順位付与手段の順位に相当する、後述する確
信度を付与する為の信号Ｋを記憶部７へ与える。記憶部
７は所要アドレスへの記憶を行う際に、そのアドレスに
既に分類データ信号−Ｄが記憶してある場合にそれに付
与されている確信度の信号Ｋを読出し、ＣＰｔ１６へ与
えるようになしてある。

次にここまで説明した構成により、ＣＰＵ　６によって
記憶部７ヘマークエ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
、始めに記憶部７はＣＰＵ　６がら書込み信号−が与え
られ、データが記憶可能になっている。そしてＣＰＵ６
は記憶の開始と共に確信度を最大に設定する（ステップ
１）。この確信度とは、データ識別時における識別精度
の高さを表すものであり、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ている。

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１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。

次に記憶部７の上記生成されたアドレスに分類データ信
号ＷＤ−“Ａ”と、確信度信号に＝“最大（１位）”と
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７に記憶される。第４［９（
ａ）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２
５ビツトのアドレス（＝０１０１００１０１００１０１
００１０１００１０１０　”）が生成され、該アドレス
に分類データ信号−Ｄ＝″Ａ″及び確信度信号に＝“最
大（１位）”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、上記オリジナルパターンのアドレスに最も類似
するアドレスに同じ分類データと、１つ下げた確信度（
２位）と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
範囲を最も狭くしてあることから、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ｆａ）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（＝　１００１００１０１００１０
１００１０１００１０１０）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類似
アドレスを生成すると（ステップ６）、次のステップ７
ではその類似アドレスに記憶してある確信度を読出す。

最初のパターンを記憶する場合は、他のパターンについ
ての分類データも確信度もまだ記憶されていないので、
次のステップ８では今回記憶しようとしている確信度の
方が高くなり、ステップ９へ進んで上記類似アドレスに
分類データ信号−〇−“Ａ”及び確信度信号に−“２位
”を書込む。

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７のこれらのアドレスに分類データ信号ＷＤ＝“
Ａ”及び確信度信号に＝“２位”を書込むと（ステップ
１０）、次に確信度が最低か、否かを判定する（ステッ
プ１））。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、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−〇＝“Ａ”及び
確信度信号に−“３位”を書込むのである。このように
して確信度が最低、つまり最も類ｆ用度が低いＩ！（以
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”及び確信度信号に＝“最低”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。

次に分類Ｂ−Ｈについても同様に記憶していくのである
が、このとき既に記憶してある分類パターンの類似アド
レスと同一の類似アドレスが後から記憶するパターンに
ついて生成されることがある。このような場合はまず、
前記ステップ７で既に記憶してある確信度が読出され、
この旧確信度と今回記憶しようとするパターンの類似ア
ドレスにおける確信度とが比較される（ステ・７プ７．
８）。

ここで旧確信度の方が今回の確信度より高い場合は、今
回の分類データ及び確信度の書込みは行わずにステップ
１０へ進んで類似範囲内のアドレス生成が全て終了する
まで処理を繰り返す。一方、旧確信度より今回の確信度
の方が高い場合は、ステップ９へ進み、今回の分類デー
タ及び確信度を書込む。つまり、旧確信度による分類デ
ータを更新するのである。

例えば、分類Ａのパターンを記憶するとき、ある類似ア
ドレスに確信度２位で分類データを記憶したとする。そ
して分類Ｃのパターンを記憶するときに、その同じ類似
アドレスが確信度４位で生成されたとすると、そのアド
レスについては元の分類Ａのデータと確信度２位という
データがそのまま残る。一方、分類Ａの確信度が４位で
記憶してあり、今回分１ｃの確信度が２位であった場合
は、その類似アドレスについては今回の分類Ｃのデータ
と確信度２位というデータに更新される。

つまり、その類似アドレスに相当するパターンは分類Ａ
よりも分類Ｃにより類似しているということであり、そ
のようなパターンを識別する場合は分類Ｃとして識別し
た方が正しいということである。

以上の結果、記憶部７には分類Ａ−Ｈのオリジナルパタ
ーンによるアドレスと、類似アドレスとに夫々分類デー
タ信号−〇と共に確信度信号Ｋが書込まれる。ここで類
似アドレスは欠け、汚れ等の欠陥パターンに相当し、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類似するパターンのアド
レスをＣＰＵ６内で複数生成できるのである。そして１
つのアドレスには確信度によって元のパターンにより類
似度が高いパターンの分類データが記憶されるようにな
っている。

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７までの構成は同じであるが、ＣＰＵ　６からは
アドレスＡＤと読出し信号Ｒだけが記憶部７へ与えられ
、記憶部７からＣＰＵ　６へ確信度信号には出力されな
いようになっている。記憶部７は、カメラ２にて撮像し
た識別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出力データとして読出す。

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７はＣＰＵ　６から読出し信号Ｒが与えられて
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１））。次にこのアドレスによっ
て記憶部７のアクセスを行う（ステップ１２）。これに
より、記憶部７はアドレスにデータが存在する場合は、
分類データを読出して出力する（ステップ１４）。

一方、アドレスにデータが存在しない場合は、記憶部７
の出力がＯ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１５）。

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、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通用可能である。

更に上記実施例にあっては、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
としてあるが（第５図ステ・ノブ１５）、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
ンを１位とし、２位以下をその類似パターンの類似の程
度の高さによって決めた順位を付与して記憶しており、
複数種類のパターンをティーチングしていく際に、同一
アドレスに記憶するような場合、順位に応じてデータを
更新するので、アドレスには類似の程度が高いパターン
についてのデータだけが残ることになり、認識精度の向
上とパターン処理の高速化が可能となる。更に上述の如
く順位をチエツクした結果に応じてデータを更新してい
くので、記憶部の容量もそれほど多く必要とゼす、コス
トダウンが可能となる等、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
Ｐ［Ｉ７・・・記憶部 特　許　出願人　　株式会社　椿本チエイン代理人　弁
理士　　河　　野　　登　　夫Ｅ 図 アドレス生成 （ａ） 類似アドレス生成 （ハミング距離２） （ｂ） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、 記憶する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に対応して前記
   類似アドレス生成手段にて生成される前記記憶部の複数
   のアドレスに前記データを記憶する記憶手段と、 該記憶手段によって記憶される各アドレスのデータに、
   元のパターンのアドレスを１位とし、２位以下を類似パ
   ターンのアドレスの類似の程度の高さによって決めた順
   位を付与する順位付与手段と、 前記記憶手段にて任意のパターンを記憶する際にパター
   ンから生成される前記記憶部の複数のアドレスのうち既
   にデータが記憶されたアドレスがある場合は、当該アド
   レスについて前記順位付与手段にて付与された既に記憶
   してあるデータの順位と今回記憶するデータの順位とを
   比較し、その比較結果に基づいてデータを更新する手段
   と を具備することを特徴とするパターン処理装置。