JPH06139362A - Pattern discriminating device - Google Patents

Pattern discriminating device

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JPH06139362A
JPH06139362A JP4290083A JP29008392A JPH06139362A JP H06139362 A JPH06139362 A JP H06139362A JP 4290083 A JP4290083 A JP 4290083A JP 29008392 A JP29008392 A JP 29008392A JP H06139362 A JPH06139362 A JP H06139362A
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JP
Japan
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distance
pattern
value
neural circuit
identification
Prior art date
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Pending
Application number
JP4290083A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimasa Kimura
義政 木村
Toshio Kondo
利夫 近藤
Noboru Sonehara
曽根原  登
Katsunori Shimohara
勝憲 下原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP4290083A priority Critical patent/JPH06139362A/en
Publication of JPH06139362A publication Critical patent/JPH06139362A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable the discrimination of input patterns forming complicated distribution by properly using the discrimination with the use of a distance and the discrimination with the use of a neural circuit. CONSTITUTION:Distances are determined for every category between an input pattern 400 and a pattern 600 for decision prepared every category by a distance calculation means 200. If the minimum value of the distances of all the categories is less than a first threshold, the processing in the distance calculation means 200 is executed, and if the minimum value is more than the first threshold, the processing in the neural circuit 300 is executed. A means selecting this processing is a first decision means 100. The discrimination with the use of a distance and the discrimination with a neural circuit 300 which are obtained for the input pattern 400 in this way are selectively adopted in accordance with the distance of the input pattern 400 from the center of distribution. Namely, the discrimination with the use of the distance and discrimination with the neural circuit 300 are properly used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はパターン識別装置に係
り、特に、標準パターンと入力パターンとの距離を用い
た識別、及び神経回路による識別を併用して複雑な分布
を有するパターンを識別できるパターン識別装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern discriminating apparatus, and more particularly to a pattern capable of discriminating a pattern having a complicated distribution by using discrimination using a distance between a standard pattern and an input pattern and discrimination by a neural circuit. Regarding an identification device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のパターン識別の方法として、標準
パターンと入力パターンとの距離を用いる方法が知られ
ている(例えば、「文字認識概論」(電気通信協会)参
照)。
2. Description of the Related Art As a conventional pattern identification method, a method using a distance between a standard pattern and an input pattern is known (see, for example, "Introduction to Character Recognition" (Telecommunications Association)).

【0003】ここで、距離を用いる方法について説明す
る。N個のカテゴリの標準パターンをM’i (i=1,
2,…,N)、未知パターンをx’とし、それぞれn次
元空間ベクトルで定義すると、 M’i =(mi1,mi2,…,minT (1) x’=(x1 ,x2 ,…,xn T (2) となり、ここで、Tは転置を表す記号である。標準パタ
ーンM’i と未知パターンx’との距離di を di =D(M’i ,x’) (3) で表す。Dとしてはユークリッド距離Dy 、シティ・ブ
ロック距離Dc 、マハラノビス距離DM 等が知られてい
るが何であってもよい。
Here, a method using the distance will be described. The standard patterns of N categories are M ′ i (i = 1,
2, ..., N), x ′ is an unknown pattern, and each is defined by an n-dimensional space vector, M ′ i = (m i1 , m i2 , ..., m in ) T (1) x ′ = (x 1 , x 2 , ..., X n ) T (2), where T is a symbol representing transposition. The distance d i between the standard pattern M ′ i and the unknown pattern x ′ is represented by d i = D (M ′ i , x ′) (3). As the D, Euclidean distance D y , city block distance D c , Mahalanobis distance D M, etc. are known, but any may be used.

【0004】入力パターンの識別を行うには、各iに対
する距離距離di を計算し、N個のiの中で最小となる
距離di に対するカテゴリを求め、これを識別結果とす
る方法が良く採られている。
In order to identify the input pattern, the distance distance d i for each i is calculated, the category for the minimum distance d i among N i is calculated, and this is used as the identification result. Has been taken.

【0005】また、上記の距離算出以外の方法では、パ
ターン識別において最近採用されている方法として、神
経回路によるものがある(例として、MIT Press, Paral
lelDistributed Processing参照) 。
In addition to the above distance calculation, a neural circuit is one of the methods recently adopted for pattern identification (for example, MIT Press, Paral).
(See lelDistributed Processing).

【0006】第5図は従来の神経回路を用いて識別を行
う装置の一例の概略図である。
FIG. 5 is a schematic view of an example of a conventional apparatus for performing discrimination using a neural circuit.

【0007】神経回路4は入力層、中間層及び出力層か
らなる3層構造の神経回路4であって、下位層の素子か
ら1つ上位の層の素子に限って、結線が存在し、層の飛
越しの結線及び同層内素子間での結線は存在しない。同
図において、第m番目の中間層の素子47には(荷重ベ
クトルw’m )、第n番目の出力層の素子47には荷重
44(荷重ベクトルu’n )がある。中間層の素子47
は、閾値42(σm )が、出力層の素子47には閾値4
5(ρn )が設定されているものとする。また、上記の
神経回路4に対して入力される入力パターン101、神
経回路4の出力46を要素とする出力ベクトル401、
望ましい出力を指示するための教師信号ベクトル402
がある。
The neural circuit 4 is a neural circuit 4 having a three-layer structure consisting of an input layer, an intermediate layer and an output layer, and there is a connection only from the element in the lower layer to the element in the upper layer. There are no interlaced connections and connections between elements in the same layer. In the figure, the element 47 of the m-th intermediate layer is (weight vector w 'm), the load 44 in the element 47 of the n-th output layer (load vector u' n). Element 47 of the intermediate layer
Has a threshold value of 42 (σ m ) but the output layer element 47 has a threshold value of 4
It is assumed that 5 (ρ n ) is set. Further, the input pattern 101 input to the neural circuit 4 and the output vector 401 having the output 46 of the neural circuit 4 as an element,
Teacher signal vector 402 for indicating desired output
There is.

【0008】神経回路4における各層での入出力関係
は、式(4)、(5)で表される。中間層素子の識別率
は、 Ym =f(w’m ・x’+σm ) (4) となり、出力層素子の識別率は、 Zn =f(u’n ・y’+ρn ) (5) と表される。ここで、fは単調増加の飽和型非線形関
数、“・”はベクトル間の内積、ベクトルy’はym
要素とするベクトルである。学習は、入力パターン10
1を式(4)、(5)により処理して得られる出力層か
らの出力46を要素とする出力ベクトル401と教師信
号ベクトル402との2乗誤差を最小化すべく各素子4
7の荷重41、44を調整する。荷重の調整終了後、入
力パターン101の識別を行うには、入力パターン10
1に対し、式(4)、(5)の処理を行い、N個の中で
最大となる出力Zn に対応するカテゴリを求め、これを
識別結果とする方法が良く採られる。この方法は、区分
的線形識別機能が神経回路4内部に形成されるので、高
度な識別が可能となる長所がある。
The input / output relationship in each layer in the neural circuit 4 is expressed by equations (4) and (5). The discrimination rate of the intermediate layer element is Y m = f (w ′ m · x ′ + σ m ) (4), and the discrimination rate of the output layer element is Z n = f (u ′ n · y ′ + ρ n ) ( 5) is represented. Here, f is a monotonically increasing saturated nonlinear function, “·” is an inner product between vectors, and vector y ′ is a vector having y m as an element. Learning is input pattern 10
In order to minimize the squared error between the output vector 401 having the output 46 from the output layer obtained by processing 1 according to equations (4) and (5) and the teacher signal vector 402, each element 4
7. Adjust the loads 41 and 44 of 7. After the adjustment of the load is completed, the input pattern 10 can be identified in order to identify the input pattern 101.
A method is often adopted in which the processing of equations (4) and (5) is performed on 1 to find the category corresponding to the maximum output Z n among N pieces and use this as the identification result. This method has an advantage that a high degree of discrimination is possible because a piecewise linear discrimination function is formed inside the neural circuit 4.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
距離算出によるパターン識別の方法は、処理が簡単であ
り、標準パターン数の拡張が容易である等の長所がある
が、少し複雑な分布を有するパターンの識別は困難であ
るという短所がある。これを解決するため、標準パター
ンM’i をマルチテンプレート化する方法があるが、テ
ンプレート数が最適値を越えると、これまで正しく識別
されていたパターンが新規に追加したテンプレートのた
めに識別不可能になる現象が生じ、方法自体に限界があ
る。
However, the conventional pattern identification method by distance calculation has advantages such as easy processing and easy expansion of the number of standard patterns, but has a slightly complicated distribution. There is a disadvantage that it is difficult to identify the pattern. In order to solve this, there is a method of converting the standard pattern M ′ i into multiple templates, but if the number of templates exceeds the optimum value, patterns that were correctly identified so far cannot be identified due to the newly added template. There is a limit to the method itself.

【0010】また、上記図5に示す従来の神経回路によ
るパターン識別の方法は、パターン数が多くなると、学
習時間が長くなる短所がある。
Further, the conventional method for identifying patterns by the neural circuit shown in FIG. 5 has a disadvantage that the learning time becomes longer as the number of patterns increases.

【0011】また、最適な神経回路の設計法が確立され
ていない現状では、神経回路の構成や学習パラメータを
変えて識別実験を行い、最も高い識別率を示した神経回
路を採用する方法(例えば、電子情報通信学会技術研究
報告PRU88−58,pp79〜86参照)しかな
く、実験に要する時間及び労力は極めて多大である。
Further, under the present circumstances in which an optimal neural circuit design method has not been established, a method of performing a discrimination experiment by changing the configuration of the neural circuit and learning parameters and adopting the neural circuit having the highest discrimination rate (for example, , IEICE Technical Report PRU88-58, pp79-86), and the time and labor required for the experiment is extremely large.

【0012】以上述べたように、従来提案されている距
離を用いたパターン識別では標準パターン作成は容易で
あるが、複雑な分布の識別は行うことができず、また、
神経回路を用いた識別では、複雑な分布の識別には適す
るが、神経回路の作成の負荷が大きくなるという問題が
ある。
As described above, the conventional pattern identification using the distance makes it easy to create a standard pattern, but it cannot identify a complicated distribution.
Discrimination using a neural circuit is suitable for discriminating a complicated distribution, but has a problem that the load of creating a neural circuit becomes large.

【0013】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
複雑な分布を有するパターンに対し、これを識別可能と
するパターン識別装置を容易に構成する技術を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide a technique for easily configuring a pattern identification device capable of identifying a pattern having a complicated distribution.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理を説
明するための図である。本発明は、入力パターン400
と標準パターン間において、入力パターン400と標準
パターン500との近さを表す距離を各標準パターン毎
に求める距離計算手段200と、複数個の神経回路素子
から入力パターン400を取り込み、各入力パターン4
00の要素に対応した荷重を乗じて総和をとった値に飽
和型関数を作用させて1個の出力を得る素子を層状に配
置し、層を多層化した神経回路300による識別手段と
を含むパターン識別装置において、距離計算手段200
により入力パターン400とカテゴリ毎に用意した判定
用パターン600との間でカテゴリ毎に距離を求め、全
カテゴリの距離の最小値が予め定めた第1の閾値未満で
あれば、距離計算手段200における処理を実行し、最
小値が第1の閾値以上であれば、神経回路300におけ
る処理を実行するよう処理を選択する第1の判定手段1
00と、第1の判定手段100により距離計算手段20
0の処理を実行する場合に、距離の最小値が予め定めた
第2の閾値以下であり、かつ、処理の次小値と最小値と
の差が予め定めた第3の閾値以上である2つの条件を満
足したとき、最小値に対応するカテゴリを識別結果と
し、2つの条件を満足しない場合は、識別結果をリジェ
クトとする第2の判定手段201と、第1の判定手段1
00の判定結果により神経回路300における処理を実
行する場合に多層化した神経回路300の出力装置の出
力の最大値が予め定めた第4の閾値以上であり、かつ最
大値と次最大値との差が予め定めた第5の閾値以上であ
る2つの条件を満足したとき、最大値を出力した素子に
対応するカテゴリを識別結果とし、2つの条件を満足し
ない場合は識別結果をリジェクトとする第3の判定手段
301とを有する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention. The present invention provides an input pattern 400
Between the input pattern 400 and the standard pattern, the distance calculation means 200 for obtaining the distance representing the closeness between the input pattern 400 and the standard pattern 500 for each standard pattern, and the input pattern 400 from a plurality of neural circuit elements, and each input pattern 4
The element for obtaining one output by applying a saturation function to the value obtained by multiplying the load corresponding to the element of 00 and arranging the elements is arranged in layers, and the identifying means by the neural circuit 300 in which the layers are multilayered is included. In the pattern identification device, the distance calculation means 200
The distance is calculated for each category between the input pattern 400 and the determination pattern 600 prepared for each category according to, and if the minimum value of the distances of all the categories is less than the first threshold value set in advance, the distance calculation means 200 The first determining means 1 for executing the process and selecting the process to execute the process in the neural circuit 300 if the minimum value is equal to or larger than the first threshold value.
00, and the distance calculation means 20 by the first determination means 100.
When the processing of 0 is executed, the minimum value of the distance is less than or equal to the predetermined second threshold value, and the difference between the next smallest value and the minimum value of the processing is greater than or equal to the predetermined third threshold value. When the two conditions are satisfied, the category corresponding to the minimum value is used as the identification result, and when the two conditions are not satisfied, the second determination means 201 and the first determination means 1 that reject the identification result.
When the processing in the neural circuit 300 is executed according to the determination result of 00, the maximum value of the output of the output device of the multilayered neural circuit 300 is equal to or greater than a predetermined fourth threshold value, and the maximum value and the next maximum value When the two conditions that the difference is greater than or equal to the predetermined fifth threshold value are satisfied, the category corresponding to the element that outputs the maximum value is set as the identification result, and when the two conditions are not satisfied, the identification result is rejected. 3 determination means 301.

【0015】[0015]

【作用】本発明は、入力パターンに対して得られる距離
を用いた識別と神経回路を用いた識別とを、分布の中心
からの入力パターンの距離に応じて選択的に採用する。
これにより、距離を用いた識別と神経回路を用いた識別
とを切り分けて使用する構成になっているので、距離を
用いた識別では比較的分布の中心に近い部分に存在する
パターンの識別を担当し、それ以外のパターンに対して
は、神経回路を用いた識別が行われるので、複雑な分布
の識別が可能になる。また、担務分担を行うことによ
り、すべて神経回路で識別する場合に比べて神経回路の
担当するパターン数が現象するので、学習に要する時間
も短縮され、神経回路作成の負荷が軽減される。
The present invention selectively employs the discrimination using the distance obtained for the input pattern and the discrimination using the neural circuit according to the distance of the input pattern from the center of the distribution.
This makes it possible to distinguish between the identification using the distance and the identification using the neural circuit, so that the identification using the distance is in charge of identifying the pattern existing in the portion relatively close to the center of the distribution. However, for other patterns, since the discrimination using the neural network is performed, it is possible to discriminate the complicated distribution. In addition, since the number of patterns in charge of the neural circuit is reduced by sharing the duties, the time required for learning is shortened and the load of neural circuit creation is reduced as compared with the case where all neural circuits are identified.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的
に説明する。図2は本発明の一実施例のパターン識別装
置の構成を示すブロック図である。同図のパターン識別
装置は、距離に識別と神経回路による識別とを切り分け
て使うものである。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the pattern identification apparatus according to an embodiment of the present invention. The pattern identifying apparatus shown in FIG. 1 uses the distance and the neural circuit separately for identification.

【0017】図2のパターン識別装置は、判定用パター
ンメモリ部102から出力される判定用パターンと、入
力パターン101との距離を用いて識別するか、神経回
路4を用いて識別するかを判定する識別方法判定部1、
識別方法判定部1の判定結果により距離による識別を行
う場合に、標準パターンメモリ部202から入力される
標準パターンと入力パターン101との距離を計算し、
出力ベクトル201を出力する距離計算部2、距離計算
部2より出力された出力ベクトル201について、予め
設定してある閾値と比較して識別結果の判定を行い、識
別結果を識別結果メモリ部6に出力する判定部3、一
方、識別方法判定部1において神経回路4による識別を
行うと判定された場合に、出力ベクトル401を出力す
る神経回路4、神経回路4からの出力ベクトル401を
用いて判定を行い、識別結果を識別結果メモリ部6に出
力する判定部5、さらに、上記の各部を制御するための
制御部7より構成される。なお、同図中、破線で示す信
号は制御部7からの制御信号である。
The pattern identifying apparatus of FIG. 2 determines whether to identify using the distance between the determination pattern output from the determination pattern memory unit 102 and the input pattern 101 or the neural circuit 4. Identification method determination unit 1,
When performing discrimination based on the distance based on the determination result of the identification method determination unit 1, the distance between the standard pattern input from the standard pattern memory unit 202 and the input pattern 101 is calculated,
The distance calculation unit 2 that outputs the output vector 201 and the output vector 201 output from the distance calculation unit 2 are compared with a preset threshold value to determine the identification result, and the identification result is stored in the identification result memory unit 6. On the other hand, the determination unit 3 that outputs, on the other hand, when the identification method determination unit 1 determines to perform the identification by the neural circuit 4, the determination is performed using the neural circuit 4 that outputs the output vector 401 and the output vector 401 from the neural circuit 4. And a determination unit 5 for outputting the identification result to the identification result memory unit 6, and a control unit 7 for controlling each of the above units. In the figure, the signal indicated by the broken line is a control signal from the control unit 7.

【0018】識別方法判定部1は本発明の主要な要素を
成すものであり、入力パターン101に対して識別処理
を距離計算部2で行うか、神経回路4で行うかを判定す
るものである。ここで、識別方法判定部1の動作の詳細
を説明する。
The identification method determination unit 1 is a main element of the present invention, and determines whether the identification processing is performed on the input pattern 101 by the distance calculation unit 2 or the neural circuit 4. . Here, details of the operation of the identification method determination unit 1 will be described.

【0019】図3は本発明の一実施例の識別方法判定部
の動作を説明するための図である。同図中、図2と同一
構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the identification method determination unit according to the embodiment of the present invention. 2, those parts which are the same as those corresponding parts in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

【0020】識別方法判定部1は距離算出回路11、最
小値検出回路12、比較回路13、スイッチ14、端子
15、端子16により構成される。
The identification method determination unit 1 is composed of a distance calculation circuit 11, a minimum value detection circuit 12, a comparison circuit 13, a switch 14, a terminal 15 and a terminal 16.

【0021】そのうち、距離算出回路11は、入力パタ
ーン101のベクトルx’と判定用パターンメモリ10
2より読み出された各カテゴリの判定用パターンのベク
トルS’i (i=1,2,…,N)との距離gi =D
(S’i ,x’)を算出する。
Among them, the distance calculation circuit 11 is arranged to determine the vector x'of the input pattern 101 and the judgment pattern memory 10
The distance g i = D from the vector S ′ i (i = 1, 2, ..., N) of the judgment pattern of each category read from No. 2
Calculate (S ' i , x').

【0022】最小値検出回路12は、距離算出回路11
で算出されたN個の距離gi の中から最小値を検出し、
これを最小距離値gmin とする。
The minimum value detection circuit 12 is a distance calculation circuit 11
The minimum value is detected from the N distances g i calculated in
This is the minimum distance value g min .

【0023】比較回路13は予め定めた閾値T1 と最小
距離値gmin とを比較し、最小距離値gmin が閾値T1
より小さければ(gmin <T1 )、スイッチ14を端子
15側へ倒し、最小距離値が閾値T1 以上であれば(g
min ≧T1 )、スイッチ14を端子16側へ倒す。端子
15は、距離計算部2へ、端子16は神経回路4へそれ
ぞれ接続されており、端子15へ信号が流れたときは、
距離計算部2で次段の処理が実行され、端子16に信号
が流れたときは、神経回路4で次段の処理が実行され
る。
The comparison circuit 13 compares a predetermined threshold value T 1 and the minimum distance value g min, and the minimum distance value g min is the threshold value T 1
If it is smaller (g min <T 1 ), the switch 14 is tilted to the terminal 15 side, and if the minimum distance value is greater than or equal to the threshold value T 1 (g min
min ≧ T 1 ) and tilt the switch 14 to the terminal 16 side. The terminal 15 is connected to the distance calculation unit 2 and the terminal 16 is connected to the neural circuit 4, and when a signal flows to the terminal 15,
When the distance calculation unit 2 executes the next process and the signal flows to the terminal 16, the neural circuit 4 executes the next process.

【0024】端子15へ信号が流れた場合に距離計算部
2は入力パターン101のベクトルx’と標準パターン
メモリ部202から読み出した各カテゴリの標準パター
ンM’(i=1,2,…,N)との距離di を計算し、
距離di を要素とするベクトルを出力ベクトル201と
する。判定部3は出力ベクトル201の要素の中から最
小値dmin と、次小値d2-min とを検出し、予め定めた
閾値θ1 、θ2 と比較して、次の2条件 dmin ≦ θ1 (6) d2-min − dmin ≧ θ2 (7) を共に満たすならば、最小値dmin に対応するカテゴリ
を識別結果として、識別結果メモリ部6へ送出する。式
(6)、(7)の少なくとも一つを満たさない場合はリ
ジェクトして識別結果メモリ部6へ送出する。
When a signal flows to the terminal 15, the distance calculation unit 2 reads the vector x ′ of the input pattern 101 and the standard pattern M ′ (i = 1, 2, ..., N) of each category read from the standard pattern memory unit 202. ) With the distance d i ,
A vector having the distance d i as an element is set as an output vector 201. The determination unit 3 detects the minimum value d min and the next small value d 2-min from the elements of the output vector 201, compares them with the predetermined thresholds θ 1 and θ 2, and compares the following two conditions d min ≦ θ 1 (6) d 2-min −d min ≧ θ 2 (7) If both are satisfied, the category corresponding to the minimum value d min is sent to the identification result memory unit 6 as the identification result. If at least one of the equations (6) and (7) is not satisfied, it is rejected and sent to the identification result memory unit 6.

【0025】一方、端子16に信号が流れて、神経回路
4で識別を行う場合には、神経回路4は、入力パターン
101を処理して得られる最上位層の素子の出力を要素
とするベクトルを出力ベクトルZ’401として得る。
ここで、神経回路4は呈示された学習パターンのうち、
識別方法判定部1で端子16側を通過してきた学習パタ
ーンについて、教師信号ベクトルt’402を用いた学
習が十分行われているものとする。
On the other hand, when a signal flows through the terminal 16 and the neural network 4 is used for identification, the neural circuit 4 uses a vector whose element is the output of the uppermost layer element obtained by processing the input pattern 101. As an output vector Z′401.
Here, the neural network 4 is one of the presented learning patterns.
It is assumed that the learning method that has passed through the terminal 16 side in the identification method determination unit 1 is sufficiently learned using the teacher signal vector t′402.

【0026】判定部5は、出力ベクトルZ’401の要
素の中から最大値gmax と次大値g 2-max とを検出し、
予め定められた閾値η1 、η2 と比較して次の2条件 gmax ≧ η1 (8) gmax − g2-max ≧ η2 (9) をともに満たすならば、最大値gmax に対応するカテゴ
リを識別結果として識別結果メモリ部6へ送出する。式
(8)、(9)の少なくとも一つを満足しない場合に
は、リジェクトして識別結果メモリ部6へ送出する。こ
のようにして入力パターン101に対する識別が行われ
る。
The decision section 5 determines the output vector Z'401.
Maximum value g from primemaxAnd the next maximum value g 2-maxAnd detect
Predetermined threshold η1, Η2Compared with the following two conditions gmax ≧ η1 (8) gmax-G2-max≧ η2 If both (9) are satisfied, the maximum value gmaxCorresponding to
Is sent to the identification result memory unit 6 as the identification result. formula
When at least one of (8) and (9) is not satisfied
Is rejected and sent to the identification result memory unit 6. This
The input pattern 101 is identified as follows.
It

【0027】図4は本発明の一実施例の動作の流れを示
すフローチャートである。
FIG. 4 is a flow chart showing the flow of the operation of the embodiment of the present invention.

【0028】ステップ1:入力パターン101がパター
ン識別装置に入力される。
Step 1: The input pattern 101 is input to the pattern identification device.

【0029】ステップ2:識別方法判定部1の距離算出
回路11は、判定用パターンメモリ部102より判定用
パターンを読み出して、各カテゴリの判定用パターンの
ベクトルと入力パターン101の距離を算出して最小値
検出回路12に送出する。
Step 2: The distance calculation circuit 11 of the identification method determination unit 1 reads the determination pattern from the determination pattern memory unit 102 and calculates the distance between the vector of the determination pattern of each category and the input pattern 101. It is sent to the minimum value detection circuit 12.

【0030】ステップ3:最小値検出回路12は、距離
算出回路11より入力された距離より最小距離値gmin
を検出して、比較回路13に送出する。
Step 3: The minimum value detection circuit 12 determines the minimum distance value g min from the distance input from the distance calculation circuit 11.
Is detected and transmitted to the comparison circuit 13.

【0031】ステップ4:比較回路13は、予め定めた
閾値T1 と最小距離値gmin を比較して、最小距離値g
min が閾値T1 以上であれば、ステップ5に移行し、最
小距離値gmin が閾値T1 より小さければステップ6に
移行する。
Step 4: The comparison circuit 13 compares the minimum distance value g min with the predetermined threshold value T 1 to obtain the minimum distance value g min.
If min is greater than or equal to the threshold T 1 , the process proceeds to step 5, and if the minimum distance value g min is smaller than the threshold T 1 , the process proceeds to step 6.

【0032】ステップ5:距離計算部2が入力パターン
101のベクトルと標準パターンメモリ202から読み
出した標準パターンとの距離を計算し、予め定められた
閾値と比較して、所定の条件を満たす場合には最小距離
値に対応するカテゴリを識別結果として識別結果メモリ
部6に出力する。
Step 5: The distance calculator 2 calculates the distance between the vector of the input pattern 101 and the standard pattern read from the standard pattern memory 202, compares it with a predetermined threshold value, and when a predetermined condition is satisfied, Outputs the category corresponding to the minimum distance value to the identification result memory unit 6 as the identification result.

【0033】ステップ6:神経回路4は教師信号ベクト
ル402により入力パターンの要素に対応する荷重を乗
じて総和をとった値に飽和型関数を作用させることによ
り識別結果を得、その識別結果を識別結果メモリ部6に
出力する。
Step 6: The neural network 4 obtains the discrimination result by applying the weight corresponding to the element of the input pattern by the teacher signal vector 402 and operating the saturation type function on the summed value, and discriminates the discrimination result. The result is output to the memory unit 6.

【0034】なお、上記の学習・識別処理は、すべて制
御部7からの信号により行われる。
All the learning / identification processing described above is performed by a signal from the control unit 7.

【0035】本実施例では学習則は、バックプロパゲー
ション学習を想定したが、出力ベクトル401と教師信
号ベクトル402を使用する方法であれば、どのような
学習則でもよい。また、本実施例では識別方法判定部1
は2種類の識別方法を切り分ける判定を行う場合につい
て示したが、3種以上の場合にも本発明の識別方法判定
部1を適用できるのは明らかであり、これにより識別方
法の数を増加させることができるため、容易に拡張する
ことができる。
In this embodiment, the learning rule is assumed to be backpropagation learning, but any learning rule may be used as long as it is a method of using the output vector 401 and the teacher signal vector 402. In addition, in the present embodiment, the identification method determination unit 1
Has shown the case of making a determination to separate two types of identification methods, but it is clear that the identification method determination unit 1 of the present invention can be applied to the case of three or more types, which increases the number of identification methods. Therefore, it can be easily expanded.

【0036】以上、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、その主旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能であることは言うまでもない。
Although the present invention has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Yes.

【0037】[0037]

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、距離を
用いた識別と神経回路を用いた識別とを使い分けること
により、複雑な分布をなす入力パターンを識別すること
ができる。
As described above, according to the present invention, an input pattern having a complicated distribution can be identified by properly using the identification using the distance and the identification using the neural circuit.

【0038】また、識別が距離計算手段と神経回路とに
分担されているため、神経回路にかかる負荷が少なく、
神経回路の作成が容易になる。
Since the distance calculation means and the neural circuit share the identification, the load on the neural circuit is small,
Makes it easier to create neural circuits.

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

【図1】本発明の原理を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

【図2】本発明の一実施例のパターン識別装置の構成を
示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a pattern identification device according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の識別方法判定部の動作を説
明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation of an identification method determination unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例の動作の流れを示すフローチ
ャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of operation of the embodiment of the present invention.

【図5】従来の神経回路を用いて識別を行う装置の一例
の概略図である。
FIG. 5 is a schematic view of an example of a device for performing discrimination using a conventional neural circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 識別方法判定部 2 距離計算部 3 判定部 4 神経回路 5 判定部 6 識別結果メモリ部 7 制御部 11 距離算出回路 12 最小値検出回路 13 比較回路 14 スイッチ 15、16 端子 41 荷重 42 中間層閾値 43 中間層の出力 44 荷重 45 出力層閾値 46 出力層出力 47 素子 101 入力パターン 201 出力ベクトル 202 標準パターンメモリ部 401 出力ベクトル 402 教師信号ベクトル 1 Identification Method Judgment Section 2 Distance Calculation Section 3 Judgment Section 4 Neural Circuit 5 Judgment Section 6 Identification Result Memory Section 7 Control Section 11 Distance Calculation Circuit 12 Minimum Value Detection Circuit 13 Comparison Circuit 14 Switch 15, 16 Terminal 41 Load 42 Intermediate Layer Threshold 43 Output of intermediate layer 44 Weight 45 Output layer threshold 46 Output layer output 47 Element 101 Input pattern 201 Output vector 202 Standard pattern memory unit 401 Output vector 402 Teacher signal vector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下原 勝憲 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Katsunori Shimohara 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力パターンと標準パターンとの間で、
該入力パターンと標準パターンとの近さを表す距離を各
標準パターン毎に求める距離計算手段と、複数個の神経
回路素子から該入力パターンを取り込み、各入力パター
ンの要素に対応した荷重を乗じて総和をとった値に飽和
型関数を作用させて1個の出力を得る素子を層状に配置
し、該層を多層化した神経回路による識別手段とを含む
パターン識別装置において、 該距離計算手段により、該入力パターンとカテゴリ毎に
用意した判定用パターンとの間で該カテゴリ毎に該距離
を求め、全カテゴリの該距離の最小値が予め定めた第1
の閾値未満であれば、該距離計算手段における処理を実
行し、該最小値が該第1の閾値以上であれば、該神経回
路における処理を実行するよう処理を選択する第1の判
定手段と、 該第1の判定手段により該距離計算手段の処理を実行す
る場合に、該距離の最小値が予め定めた第2の閾値以下
であり、かつ、該処理の次小値と該最小値との差が予め
定めた第3の閾値以上である2つの条件を満足したと
き、該最小値に対応するカテゴリを識別結果とし、該2
つの条件を満足しない場合は、識別結果をリジェクトと
する第2の判定手段と、 該第1の判定手段により該神経回路における処理を実行
する場合に、該多層化した神経回路の出力装置の出力の
最大値が予め定めた第4の閾値以上であり、かつ該最大
値と次大値との差が予め定めた第5の閾値以上である2
つの条件を満足したとき、該最大値を出力した素子に対
応するカテゴリを識別結果とし、該2つの条件を満足し
ない場合は識別結果をリジェクトとする第3の判定手段
とを有することを特徴とするパターン識別装置。
1. Between an input pattern and a standard pattern,
Distance calculating means for obtaining the distance representing the closeness between the input pattern and the standard pattern for each standard pattern, and taking in the input pattern from a plurality of neural circuit elements, multiplying the load corresponding to the element of each input pattern In a pattern identification device including an element for obtaining a single output by operating a saturated function on the summed value in a layered manner, and an identification means by a neural circuit in which the layers are multilayered, the distance calculation means , The distance is calculated for each category between the input pattern and the determination pattern prepared for each category, and the minimum value of the distance of all categories is set to a predetermined first value.
If it is less than the threshold value of, the processing in the distance calculation means is executed, and if the minimum value is greater than or equal to the first threshold value, the first determination means selects processing to execute the processing in the neural circuit. When the processing of the distance calculating means is executed by the first determining means, the minimum value of the distance is less than or equal to a second threshold value set in advance, and the next small value and the minimum value of the processing are When the two conditions in which the difference between the two is greater than or equal to a third threshold value set in advance are satisfied, the category corresponding to the minimum value is set as the identification result, and
When the two conditions are not satisfied, a second determination unit that rejects the identification result, and an output of the output device of the multilayered neural circuit when the processing in the neural circuit is executed by the first determination unit Is greater than or equal to a predetermined fourth threshold value, and the difference between the maximum value and the next maximum value is greater than or equal to a predetermined fifth threshold value 2
When one of the two conditions is satisfied, a category corresponding to the element that outputs the maximum value is used as a discrimination result, and when the two conditions are not satisfied, a third determination unit that rejects the discrimination result is provided. Pattern identification device.
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