JPH064676A - Recognition judgement device - Google Patents
Recognition judgement deviceInfo
- Publication number
- JPH064676A JPH064676A JP4159836A JP15983692A JPH064676A JP H064676 A JPH064676 A JP H064676A JP 4159836 A JP4159836 A JP 4159836A JP 15983692 A JP15983692 A JP 15983692A JP H064676 A JPH064676 A JP H064676A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recognition
- unit
- output
- input
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、各種対象物の認識判断
を行なう認識判断装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a recognition judgment device for judging recognition of various objects.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の学習型認識判断装置としては、例
えばテ゛ィーイーラメルハート(D.E.Rummelhart)らによる"ラーニンク゛ リ
フ゜リセ゛ンテイション ハ゛イ ハ゛ックフ゜ロハ゜ケ゛イティンク゛エラー(Learning re
presentations by back-propagating errors)", Nature
Vol.323 No.9(1986)に示されている。図7は従来の学
習型認識判断装置の一般的構成図を示すものであり、20
1、202は入力端子、217は学習回路、218、219、220は多
入力・一出力回路、221は出力層、222は隠れ層である。
図7に示されるように、一般的な学習型認識判断装置は
多入力・一出力回路を階層状に接続した構成によって、
入力端子から入力された信号を処理して、出力端子から
出力する。このように、階層状に接続された多入力・一
出力回路のうち、出力信号を出力する多入力・一出力回
路から成る層を出力層と呼び、それ以外の多入力・一出
力回路から成る層を隠れ層と呼ぶ。隠れ層は、一つの層
をなす多入力・一出力回路によって構成されても良い
し、複数の層をなす多入力・一出力回路によって構成さ
れても良い。2. Description of the Related Art As a conventional learning type recognition / judgment device, for example, "Learning realignment by back propositioning error (Learning replay error"
presentations by back-propagating errors) ", Nature
It is shown in Vol.323 No.9 (1986). FIG. 7 shows a general configuration diagram of a conventional learning type recognition and determination device.
1 and 202 are input terminals, 217 is a learning circuit, 218, 219 and 220 are multi-input / one-output circuits, 221 is an output layer, and 222 is a hidden layer.
As shown in FIG. 7, a general learning type recognition / judgment device has a configuration in which multiple input / one output circuits are connected in a hierarchical manner.
The signal input from the input terminal is processed and output from the output terminal. In this way, among the multi-input / single-output circuits connected in a hierarchical manner, the layer consisting of the multi-input / single-output circuit that outputs the output signal is called an output layer, and the other multi-input / single-output circuits are formed. A layer is called a hidden layer. The hidden layer may be configured by a multi-input / one-output circuit forming one layer, or may be configured by a multi-input / one output circuit forming a plurality of layers.
【0003】図8に従来の学習型認識判断装置の具体例
を示す。図8において、201、202は入力端子、203、20
4、205、206、207、208は可変重み乗算器、209、210、2
11は飽和入出力特性を持つ加算器、212は出力端子、213
は教師信号発生部、214は誤差算出部、215は最急降下方
向決定部、216は重み変更部、217は学習回路、218,219,
220は多入力・一出力回路、221は出力層、222は隠れ層
である。図7に示されるように、多入力・一出力回路21
8、219および220は可変重み乗算器と飽和入出力特性を
持つ加算器からなっている。即ち、第j番目の多入力・
一出力回路の出力信号は、FIG. 8 shows a concrete example of a conventional learning type recognition and judgment apparatus. In FIG. 8, 201 and 202 are input terminals, and 203 and 20.
4, 205, 206, 207, 208 are variable weight multipliers, 209, 210, 2
11 is an adder having a saturated input / output characteristic, 212 is an output terminal, 213
Is a teacher signal generation unit, 214 is an error calculation unit, 215 is the steepest descent direction determination unit, 216 is a weight change unit, 217 is a learning circuit, 218, 219,
220 is a multi-input / one-output circuit, 221 is an output layer, and 222 is a hidden layer. As shown in FIG. 7, the multi-input / single-output circuit 21
8, 219 and 220 consist of variable weight multipliers and adders with saturated input / output characteristics. That is, the j-th multi-input
The output signal of the one output circuit is
【0004】[0004]
【数1】 [Equation 1]
【0005】で表される。ここに、y[i]は前段の層の第
i番目の多入力・一出力回路の出力信号であり、w[i,
j]は前段の層の第i番目の多入力・一出力回路の出力信
号が第j番目の多入力・一出力回路に入力されるときに
掛けられる重みである。fnc()は飽和特性を持つ関数で
シグモイド関数It is represented by Here, y [i] is the output signal of the i-th multi-input / one-output circuit in the previous layer, and w [i,
j] is a weight to be applied when the output signal of the i-th multi-input / single-output circuit of the preceding layer is input to the j-th multi-input / single-output circuit. fnc () is a sigmoid function with a saturation characteristic
【0006】[0006]
【数2】 [Equation 2]
【0007】等で表される。図9に、前記のfnc()で表
される、飽和入出力特性を持つ加算器209、210及び211
の特性関数のグラフを示す。And the like. FIG. 9 shows adders 209, 210 and 211 having saturated input / output characteristics, which are represented by the above fnc ().
The graph of the characteristic function of is shown.
【0008】学習型認識判断装置は、このような多入力
・一出力回路を階層状に接続した構成になっており、学
習においては、入力信号に対して望ましい出力信号(以
下、教師信号と呼ぶ)を出力するように、可変重み乗算
器203,204,205,206,207および208で掛けられる重みを変
更する。重みの変更量を求めるために、まず教師信号と
出力層の出力信号とから、(数3)に示す誤差を求め
る。The learning type recognition / judgment device has a structure in which such multi-input / one-output circuits are connected in a hierarchical manner, and in learning, a desired output signal (hereinafter, referred to as a teacher signal) with respect to an input signal is used. ) Is output, the weights multiplied by the variable weight multipliers 203, 204, 205, 206, 207 and 208 are changed. In order to obtain the weight change amount, first, the error shown in (Equation 3) is obtained from the teacher signal and the output signal of the output layer.
【0009】[0009]
【数3】 [Equation 3]
【0010】ここで、yp[j]は第p番目の入力信号に対
する出力層の第j番目の多入力・一出力回路の出力信
号、tp[j]はyp[j]に対する教師信号、ΣΣは、全ての教
師信号p並びに出力層の全ての多入力・一出力回路jに関
する総和である。又、重みwは、重みw[i,j]を成分と
するベクトル(以下重みベクトルと呼ぶ)である。(数
3)示すように誤差Eは教師信号と出力層の出力信号と
の差の2乗和で表で表わされ、重みベクトルwの関数と
なる。学習では重みを変更し、教師信号と実際の出力信
号との差、即ち誤差を最小化する。重みの変更量は(数
4)によって決定される。Where y p [j] is the output signal of the j-th multi-input one-output circuit of the output layer for the p-th input signal, and t p [j] is the teacher signal for y p [j] , ΣΣ are summations for all teacher signals p and all multi-input one-output circuits j in the output layer. The weight w is a vector having the weight w [i, j] as a component (hereinafter referred to as a weight vector). As shown in (Equation 3), the error E is represented by the table as the sum of squares of the difference between the teacher signal and the output signal of the output layer, and is a function of the weight vector w. In learning, the weight is changed to minimize the difference between the teacher signal and the actual output signal, that is, the error. The change amount of the weight is determined by (Equation 4).
【0011】[0011]
【数4】 [Equation 4]
【0012】ここで、εは学習パラメータと呼ばれる正
の定数、αはモーメンタムと呼ばれる正の定数であり、
∂E/∂wは、(数4)で表わされる誤差Eの重みw
[i, j]による微分を成分とするベクトルで、最急降下方
向と呼ばれる。Δw' は、前回の学習における重み変更
量のベクトル表現である。Here, ε is a positive constant called a learning parameter, α is a positive constant called momentum, and
∂E / ∂w is the weight w of the error E represented by (Equation 4).
A vector whose component is the derivative of [i, j] and is called the steepest descent direction. Δw ′ is a vector expression of the weight change amount in the previous learning.
【0013】図10に、この従来の学習型認識判断装置
の学習回路217の構成図を示す。図10において、223は
出力層出力の入力端子、224は隠れ層出力の入力端子、2
25は入力信号の入力端子、226は出力層の重みの出力端
子、227は隠れ層の重みの出力端子である。従来の学習
型認識判断装置の学習回路217では、教師信号発生部213
が入力信号に対する教師信号(望ましい出力信号)t
p[j]を発生する。誤差算出部214は、教師信号tp[j]と出
力層の出力信号yp[j]とから、 (数3)式で表される誤差
Eを算出する。誤差算出部214は重みの変更のために必
要な教師信号と出力信号との差信号 tp[j] - yp[j]
を、最急降下方向決定部215に出力する。最急降下方向
決定部215は前記差信号、出力層出力信号、隠れ層出力
信号、入力信号及び出力層の重みをもとに、重みをベク
トルで表現する重み空間における誤差Eの、最急降下方
向を求める。最急降下方向は、(数5)に示す式で決ま
る。FIG. 10 shows a block diagram of a learning circuit 217 of this conventional learning type recognition and judgment apparatus. In FIG. 10, 223 is an input terminal of output layer output, 224 is an input terminal of hidden layer output, 2
Reference numeral 25 is an input signal input terminal, 226 is an output layer weight output terminal, and 227 is a hidden layer weight output terminal. In the learning circuit 217 of the conventional learning-type recognition / judgment device, the teacher signal generator 213
Is the teacher signal for the input signal (desired output signal) t
Generate p [j]. The error calculation unit 214 calculates the error E represented by the formula (3) from the teacher signal t p [j] and the output signal y p [j] of the output layer. The error calculation unit 214 calculates the difference signal t p [j]-y p [j] between the teacher signal and the output signal necessary for changing the weight.
Is output to the steepest descent direction determination unit 215. The steepest descent direction determining unit 215 determines the steepest descent direction of the error E in the weight space expressing the weights as a vector based on the weights of the difference signal, the output layer output signal, the hidden layer output signal, the input signal, and the output layer. Ask. The steepest descent direction is determined by the formula shown in (Equation 5).
【0014】[0014]
【数5】 [Equation 5]
【0015】(数5)の右辺は、誤差Eの重みによる微
分のベクトル表現である。最急降下方向決定部215は、
最急降下方向に学習パラメータを掛けて、重み変更部21
6に出力する。重み変更部216は (数4)によって重み
変更量を求め、各可変重み乗算器203、204、205、206、
207および208で掛ける重みを変更する。The right side of (Equation 5) is a vector expression of the differentiation by the weight of the error E. The steepest descent direction determination unit 215,
The steepest descent direction is multiplied by the learning parameter, and the weight changing unit 21
Output to 6. The weight changing unit 216 obtains the amount of weight change by (Equation 4), and each variable weight multiplier 203, 204, 205, 206,
Change the weight to be multiplied by 207 and 208.
【0016】以上のように最急降下法によって重みの変
更量を求めることの繰り返しにより、誤差を小さくして
ゆき、誤差が十分に小さくなると、出力信号が望ましい
値に十分近くなったものとして、学習を終了する。As described above, the error is reduced by repeating the calculation of the weight change amount by the steepest descent method. When the error is sufficiently small, it is assumed that the output signal is sufficiently close to the desired value. To finish.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の学
習型認識判断装置においては、回路の出力層のニュ−ロ
ン数は、認識させたいカテゴリ数と同数であり、実際に
は認識させたいカテゴリ以外に属する入力がされた場合
でも、前記認識させたいカテゴリの何れかを認識結果と
して出力するため、誤認識を行なうことが多く、認識精
度の低下を招いていた。又、学習終了後に新たな認識カ
テゴリを追加することは不可能で、このような場合に
は、新たに回路を設計しなおし、再度始めから学習をや
り直す必要があり、柔軟性に欠けていた。In the conventional learning type recognition / judgment apparatus as described above, the number of neurons in the output layer of the circuit is the same as the number of categories to be recognized, and it is desired to actually recognize it. Even when an input is made that belongs to a category other than the category, any one of the categories to be recognized is output as the recognition result, so that erroneous recognition is often performed and the recognition accuracy is deteriorated. Further, it is impossible to add a new recognition category after the learning is completed, and in such a case, it is necessary to redesign a circuit and restart learning from the beginning, which lacks flexibility.
【0018】本発明はこの様な従来の学習型認識判断装
置の課題を考慮し、認識精度を大幅に向上させ、又状況
に応じて、簡単に認識カテゴリ数を増加する事が出来る
認識判断装置The present invention takes into consideration the problems of the conventional learning type recognition and judgment apparatus as described above, greatly improves the recognition accuracy, and can easily increase the number of recognition categories depending on the situation.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明は、信号入力部
と、前記信号入力部からの入力信号に応じて量子化を行
なう量子化器と、単一又は複数の経路入力端子と、単一
又は複数の経路出力端子を有し、前記量子化器の出力に
応じて、経路の選択を行なう経路選択部とによって構成
した単位認識ユニットを複数個組み合わせ、多層の階層
を有するように回路を構成し、出力層の前層の単位認識
ユニットの経路選択器を、単一又は複数の経路入力端子
を有する経路入力部と、単一又は複数の経路出力端子を
有する経路出力部と、前記経路入力部の経路入力端子と
前記量子化器の出力値が指し示す経路出力部の経路出力
端子との連結の強度を変化させる学習器によって構成
し、出力層の単位認識ユニットの数を、認識させたいカ
テゴリ数よりも多くした認識判断装置である。According to the present invention, there is provided a signal input section, a quantizer for quantizing in accordance with an input signal from the signal input section, a single or a plurality of path input terminals, and a single path input terminal. Alternatively, the circuit is configured to have a multi-layered hierarchy by combining a plurality of unit recognition units each having a plurality of path output terminals and configured with a path selection unit that selects a path according to the output of the quantizer. A path selector of the unit recognition unit in the front layer of the output layer, a path input section having a single or a plurality of path input terminals, a path output section having a single or a plurality of path output terminals, and the path input. Category to be recognized by the learning device that changes the strength of the connection between the path input terminal of the section and the path output terminal of the path output section indicated by the output value of the quantizer, and the number of unit recognition units in the output layer More than number It is a recognition judgment apparatus.
【0020】[0020]
【作用】以上のように構成した認識判断装置は、出力層
にはm個の単位認識ユニットを設けてあり、n個のカテ
ゴリを認識させるように学習を行なう。ここで、出力層
の単位認識ユニットの数mは認識カテゴリ数nよりも大
きく、m>nの関係を満たすようにしてある。n個のカ
テゴリに属する複数個の入力パタ−ンを用いて学習を行
なわせ、学習後に未知のパタ−ンを入力すると、そのパ
タ−ンがn個の認識カテゴリの何れにも属さない場合に
は、前記n個の認識カテゴリ以外に対応する単位認識ユ
ニットの出力が大きくなり、入力パタ−ンは前記認識カ
テゴリに属さないという認識結果を出力し、認識精度を
大幅に向上させることができる。In the recognition / judgment device configured as described above, m unit recognition units are provided in the output layer, and learning is performed so as to recognize n categories. Here, the number m of unit recognition units in the output layer is larger than the number n of recognition categories, and the relationship of m> n is satisfied. When learning is performed by using a plurality of input patterns belonging to n categories and an unknown pattern is input after learning, if the pattern does not belong to any of the n recognition categories. The output of the unit recognition unit corresponding to other than the n recognition categories becomes large, the recognition result that the input pattern does not belong to the recognition category is output, and the recognition accuracy can be greatly improved.
【0021】又、状況に応じて新たな認識カテゴリを追
加したい場合にも、認識カテゴリ以外に対応する単位認
識ユニットを新たに追加したカテゴリに割り当てるだけ
で、簡単に認識カテゴリ数を増加する事が出来る。Also, when it is desired to add a new recognition category depending on the situation, it is possible to easily increase the number of recognition categories by assigning a unit recognition unit corresponding to a category other than the recognition category to the newly added category. I can.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0023】図1は、本発明による認識判断装置の一実
施例を示すものである。最下層から入力した5次元の信
号を認識判断させるもので、単位認識ユニットnを複数
個組み合わせて、4層の階層を有するように回路を構成
し、第4層目には16個の単位認識ユニットp1〜p16を
設けてある。又、第4層目の単位認識ユニットp1〜p16
と、第3層の各出力端子とを相互結合させてある。p1〜
p14は認識させるべきカテゴリ、即ち認識カテゴリ1〜14
にラベル付けし、p15,p16は、認識カテゴリ以外のも
の、即ち認識カテゴリ外としてラベル付けしてある。2
は教師信号生成器で、第3層目の単位認識ユニットに教
師信号を与えるものである。第1層は5個の端子からな
る入力層で、5次元の信号を入力するものであ。図2
は、本発明による認識判断装置の第2層に用いる単位認
識ユニットの一実施例を示したものである。n1は信号入
力部で、信号入力端子n1aを介して入力した系列信号を
量子化器n2に入力する。量子化器n2は、入力された系列
信号を量子化し、量子化した値を経路選択部n3に入力す
る。n3aは経路入力端子、n3b1、n3b2、n3b3は経路出力
端子で、単位認識ユニットを組み合わせて回路を構成す
るときに、これらの端子を相互に連結するものである。
経路選択部n3は、量子化器n2から入力された値に基づい
て、経路入力端子n3aと、経路出力端子n3b1、n3b2、n3b
3との連結の仕方を変化させる様に構成してある。図3
は、経路選択部n3の一実施例を示したものである。経路
選択部n3を、1個の経路入力端子n3aと、3個の経路出
力端子n3b1、n3b2、n3b3と、荷重設定器n3sと荷重n3w
1、n3w2及びn3w3とによって構成してある。荷重n3w1、n
3w2及びn3w3は、経路入力端子n3aから入力した信号に掛
け合わせる重みで、掛け合わせた結果を経路出力端子n3
b1、n3b2及びn3b3から出力する。荷重設定器n3sは、量
子化器n2の出力値が指し示す経路出力端子と経路入力端
子との連結の強度が最大になるように、荷重n3w1〜n3w3
を設定する。FIG. 1 shows an embodiment of the recognition judging device according to the present invention. It recognizes and judges the five-dimensional signal input from the bottom layer, and a plurality of unit recognition units n are combined to form a circuit having a four-layer hierarchy. The fourth layer has 16 unit recognition units. Units p1 to p16 are provided. Also, the unit recognition units p1 to p16 of the fourth layer
And the output terminals of the third layer are mutually coupled. p1 ~
p14 is a category to be recognized, that is, recognition categories 1 to 14
, And p15 and p16 are labeled as something other than the recognition category, that is, outside the recognition category. 2
Is a teacher signal generator for giving a teacher signal to the unit recognition unit of the third layer. The first layer is an input layer composed of five terminals and is for inputting a five-dimensional signal. Figure 2
FIG. 4 shows an embodiment of a unit recognition unit used in the second layer of the recognition and judgment apparatus according to the present invention. Reference numeral n1 denotes a signal input unit, which inputs the series signal input via the signal input terminal n1a to the quantizer n2. The quantizer n2 quantizes the input sequence signal and inputs the quantized value to the route selection unit n3. Reference numeral n3a is a path input terminal, and n3b1, n3b2, and n3b3 are path output terminals, which connect these terminals to each other when a unit recognition unit is combined to form a circuit.
The route selection unit n3, based on the value input from the quantizer n2, the route input terminal n3a and the route output terminal n3b1, n3b2, n3b
It is configured to change the way of connection with 3. Figure 3
Shows an example of the route selection unit n3. The route selecting unit n3 includes one route input terminal n3a, three route output terminals n3b1, n3b2, n3b3, a load setter n3s and a load n3w.
1, n3w2 and n3w3. Load n3w1, n
3w2 and n3w3 are weights by which the signal input from the route input terminal n3a is multiplied, and the multiplied result is the route output terminal n3
Output from b1, n3b2 and n3b3. The load setter n3s loads the loads n3w1 to n3w3 so that the strength of the connection between the route output terminal and the route input terminal indicated by the output value of the quantizer n2 is maximized.
To set.
【0024】図4は、本発明による認識判断装置の第3
層に用いる単位認識ユニットの一実施例を示したもので
ある。n1tは前記教師信号生成器2が生成した教師信号を
入力する教師信号入力端子である。FIG. 4 shows a third embodiment of the recognition judgment device according to the present invention.
It is an example of a unit recognition unit used for a layer. n1t is a teacher signal input terminal to which the teacher signal generated by the teacher signal generator 2 is input.
【0025】その学習過程に於いては、前記教師信号は
学習するカテゴリの番号、即ち第4層目の単位認識ユニ
ット番号を示すものである。n3aは経路入力端子、n3b1
からn3b16は経路出力端子、荷重n3w1からn3w16は、経路
入力端子n3aから入力した信号に掛け合わせる重みで、
掛け合わせた結果を、経路出力部3bの経路出力端子n3b1
からn3b16に出力する。n3cは経路学習器で、学習過程に
於いて、教師入力値が指し示す経路出力端子と経路入力
端子との連結の強度を変化させる。また、認識過程にお
いては、教師入力端子nt1には信号が入力されず、荷重n
3w1からn3w16は学習後の荷重の状態を保持しており、経
路入力端子から入力された経路信号を重み付けし、経路
出力端子n3b1からn3b16に出力する。経路学習器n3cは、
出力が最大となる経路出力端子を検出する最大出力端子
検出器n3c1と、前記最大出力端子検出器によって検出し
た経路出力端子の番号と、教師入力が指し示す経路出力
端子の番号とを比較する比較判定器n3c2と、前記比較判
定器の比較結果に基づいて、前記経路入力部の経路入力
端子と前記量子化器の出力値が指し示す経路出力部の経
路出力端子との連結の強度、即ち荷重を増加させる荷重
増加器n3c3とによって構成してある。比較判定器n3c2
は、最大出力端子検出器n3c1によって検出した経路出力
端子の番号と、教師入力値が指し示す経路出力端子の番
号との比較を行い、両端子番号が一致しなかった場合に
0を、一致した場合に1を出力するように構成してあ
り、前記比較器n3c2の出力が0である場合に、前記経路
入力部の経路入力端子と前記量子化器の出力値が指し示
す経路出力端子との連結の強度を増加させるように荷重
増加器を構成してある。In the learning process, the teacher signal indicates the number of the category to be learned, that is, the unit recognition unit number of the fourth layer. n3a is the route input terminal, n3b1
To n3b16 are the route output terminals, the loads n3w1 to n3w16 are the weights to be multiplied by the signals input from the route input terminal n3a,
The result of multiplication is route output terminal n3b1 of route output unit 3b.
To n3b16. Reference numeral n3c is a route learning device, which changes the strength of the connection between the route output terminal and the route input terminal indicated by the teacher input value in the learning process. In the recognition process, no signal is input to the teacher input terminal nt1 and the weight n
3w1 to n3w16 hold the weight state after learning, weight the route signal input from the route input terminal, and output the weighted route signals to the route output terminals n3b1 to n3b16. The route learner n3c is
Comparison judgment comparing the maximum output terminal detector n3c1 that detects the path output terminal with the maximum output, the number of the path output terminal detected by the maximum output terminal detector, and the number of the path output terminal pointed to by the teacher input N3c2, based on the comparison result of the comparison determiner, the strength of the connection between the path input terminal of the path input section and the path output terminal of the path output section indicated by the output value of the quantizer, that is, the load is increased. It is composed of a load increasing device n3c3. Comparison judge n3c2
Compares the number of the route output terminal detected by the maximum output terminal detector n3c1 with the number of the route output terminal indicated by the teacher input value. If both terminal numbers do not match, 0 is determined. When the output of the comparator n3c2 is 0, the connection between the path input terminal of the path input unit and the path output terminal indicated by the output value of the quantizer is The load increaser is configured to increase strength.
【0026】第4層を構成してある単位認識ユニットp1
〜p16は、例えば、図5に示した単位認識ユニットを用
いたもので、複数の経路入力端子n3aからの入力信号を
加算する加算器n3asと、加算器n3asの出力信号をしきい
値処理し、出力端子n3bに出力する、しきい値処理器n3b
sによって構成したものである。しきい値処理をする関
数としては、シグモイド関数、ステップ関数等を用いる
ことが出来る。The unit recognition unit p1 forming the fourth layer
~ P16, for example, using the unit recognition unit shown in FIG. 5, adder n3as for adding the input signals from the plurality of path input terminals n3a, and thresholding the output signal of the adder n3as. , Threshold terminal n3b, which outputs to output terminal n3b
It is composed by s. A sigmoid function, a step function, or the like can be used as the function for performing the threshold processing.
【0027】図6は、前記教師信号生成器2の詳細実施
例を示したものである。11は荷重初期化器で、前記回路
の第4層目の、認識カテゴリ外にラベル付けした単位認
識ユニット番号を発生するものである。12はスイッチ
で、外部から入力した教師番号を出力するか、前記荷重
初期化器11によって生成した、前記認識カテゴリ外にラ
ベル付けした単位認識ユニット番号を出力するかを切り
換える。FIG. 6 shows a detailed embodiment of the teacher signal generator 2. Reference numeral 11 is a load initializer, which generates a unit recognition unit number labeled outside the recognition category on the fourth layer of the circuit. A switch 12 switches whether to output a teacher number input from the outside or to output a unit recognition unit number which is generated by the load initializer 11 and is labeled outside the recognition category.
【0028】次に、図1に示した認識判断装置の学習動
作を説明する。学習動作は、荷重初期化器11による第3
層目の単位認識ユニットの荷重初期化過程と、信号入力
による教師付学習過程とからなる。Next, the learning operation of the recognition / judgment device shown in FIG. 1 will be described. The learning operation is the third by the weight initializer 11.
It consists of a weight initialization process of the unit recognition unit of the layer and a supervised learning process by signal input.
【0029】この荷重初期化過程では、教師信号生成器
2のスイッチ12を荷重初期化器11の側に切り換え、荷重
初期化器11によって生成した、認識カテゴリ外にラベル
付けした第4層目の単位認識ユニット番号を教師信号生
成器2が出力するようにし、第3層目の単位認識ユニッ
トの教師信号入力端子に入力する。この操作により、経
路入力端子と、第4層目の認識カテゴリにラベル付けし
た単位認識ユニットに接続した経路出力端子との間の荷
重を所定値、例えば"0"に、前記第4層目の認識カテゴ
リ外にラベル付けした単位認識ユニットに接続した経路
出力端子との間の荷重を最大値に設定する。この操作に
より、次に説明する教師付学習過程の初期では、どの様
な入力信号が与えられても認識カテゴリ外であるという
認識結果を回路が出力する状態になる。この荷重初期化
過程の後に教師付学習過程を実行する。In this load initialization process, the teacher signal generator
Switch the switch 12 of 2 to the side of the load initializer 11 so that the teacher signal generator 2 outputs the unit recognition unit number of the fourth layer labeled outside the recognition category, which is generated by the load initializer 11. And input to the teacher signal input terminal of the unit recognition unit of the third layer. By this operation, the load between the route input terminal and the route output terminal connected to the unit recognition unit labeled in the recognition category of the fourth layer is set to a predetermined value, for example, "0", and the load of the fourth layer is set. Set the load to the maximum value with the path output terminal connected to the unit recognition unit labeled outside the recognition category. By this operation, in the initial stage of the supervised learning process described below, the circuit outputs a recognition result indicating that it is out of the recognition category regardless of the input signal. After this load initialization process, the supervised learning process is executed.
【0030】そこで、教師付学習過程では、教師信号生
成器2のスイッチ12を外部からの教師信号入力の側に切
り換え、外部からの教師信号をそのまま教師信号生成器
12が出力するようにし、第3層目の単位認識ユニットの
教師信号入力端子に入力する。次に、第2層目の単位認
識ユニットnの経路入力端子n3aへの経路信号として、先
ず1を与える。5次元の入力信号を、第1層の5個の端
子に入力すると、これらの入力信号が第2層目の単位認
識ユニットnの量子化器n2への信号入力端子n1aに入力さ
れる。第2層の単位認識ユニットnの量子化器n2は、前
記入力信号を量子化し、この量子化した値に基づいて、
上層の単位認識ユニットとの結合の荷重n3w1からn3w3を
設定し、経路出力信号を第3層目の単位認識ユニットに
伝える。このとき第3層目の単位認識ユニットの荷重n3
w1からn3w16は、経路入力端子n3aから入力された経路信
号を重み付けし、この重み付けした経路信号を経路出力
端子n3b1からn3b16に出力する。最大出力端子検出器n3c
1は、出力が最大となる経路出力端子を検出し、検出し
た経路出力端子の番号を、比較判定器n3c2へ入力する。
又、教師入力端子n1tには、学習すべきカテゴリの番
号、即ちp1からp16のどれに相当するかを示す信号が、
前記教師信号生成器2を介して入力される。比較判定器n
3c2は、最大出力端子検出器n3c1によって検出した経路
出力端子の番号と、教師入力値が指し示す経路出力端子
の番号との比較を行い、両端子番号が一致しなかった場
合に0を、一致した場合に1を荷重増加器n3c3へ入力す
る。前記比較器n3c2の出力が0である場合、すなわち、
最大出力を出している経路出力端子と教師入力によって
示されている経路出力端子が異なる場合に、荷重増加器
n3c3は、前記経路入力部の経路入力端子と教師入力が示
す経路出力部の経路出力端子との連結の強度を増加させ
るわけである。従って、教師付学習過程の初期では、ど
の様な入力信号が与えられても認識カテゴリ外であると
いう認識結果を出力していたのが、入力信号と教師信号
入力による学習により徐々に、経路入力端子と教師入力
が示す経路出力部の経路出力端子との荷重が増加し、最
終的には、教師信号入力と一致する認識結果を回路が出
力する状態になる。Therefore, in the supervised learning process, the switch 12 of the teacher signal generator 2 is switched to the side of the teacher signal input from the outside, and the teacher signal from the outside is directly input to the teacher signal generator.
12 and outputs to the teacher signal input terminal of the unit recognition unit of the third layer. Next, 1 is first given as a route signal to the route input terminal n3a of the unit recognition unit n of the second layer. When a five-dimensional input signal is input to the five terminals of the first layer, these input signals are input to the signal input terminal n1a to the quantizer n2 of the unit recognition unit n of the second layer. The quantizer n2 of the unit recognition unit n of the second layer quantizes the input signal, and based on the quantized value,
The loads n3w1 to n3w3 for coupling with the unit recognition unit of the upper layer are set, and the route output signal is transmitted to the unit recognition unit of the third layer. At this time, the load n3 of the unit recognition unit of the third layer
The w1 to n3w16 weight the route signals input from the route input terminal n3a, and output the weighted route signals to the route output terminals n3b1 to n3b16. Maximum output terminal detector n3c
1 detects the route output terminal having the maximum output, and inputs the number of the detected route output terminal to the comparison / determination unit n3c2.
In addition, the teacher input terminal n1t, the number of the category to be learned, that is, a signal indicating which one of p1 to p16,
It is input via the teacher signal generator 2. Comparative judgment device n
3c2 compares the number of the route output terminal detected by the maximum output terminal detector n3c1 with the number of the route output terminal pointed to by the teacher input value, and if both terminal numbers do not match, 0 is matched. In this case, input 1 to the load increaser n3c3. When the output of the comparator n3c2 is 0, that is,
If the path output terminal that outputs the maximum output and the path output terminal indicated by the teacher input are different, the load increaser
n3c3 increases the strength of the connection between the route input terminal of the route input unit and the route output terminal of the route output unit indicated by the teacher input. Therefore, in the initial stage of the supervised learning process, the recognition result that any input signal is given is out of the recognition category is output by the learning by the input signal and the teacher signal. The load on the terminal and the path output terminal of the path output unit indicated by the teacher input increases, and the circuit finally outputs the recognition result that matches the teacher signal input.
【0031】次に、図1に示した認識判断装置の認識動
作を説明する。Next, the recognition operation of the recognition determination device shown in FIG. 1 will be described.
【0032】学習の動作と全く同様に、第2層目の単位
認識ユニットの経路入力端子n3aへの経路信号として、
先ず1を与える。又、5次元の入力信号を第1層目の5
個の端子を介して第2層目の単位認識ユニットの量子化
器n2への信号入力端子n1aに入力する。第2層目の単位
認識ユニットの量子化器n2は、それぞれ入力された信号
を量子化し、この量子化した値に基づいて、上層の単位
認識ユニットとの結合の荷重n3w1からn3w3を設定し、第
3層の単位認識ユニットの経路信号入力端子n3aに経路
信号を入力する。認識動作の場合、第3層の単位認識ユ
ニットの教師信号入力端子n1tには、教師信号は入力さ
れない。従って、第3層目の単位認識ユニットの荷重n3
w1からn3w16は学習時の荷重の状態を保持しており、経
路入力端子n3aから入力された経路信号を重み付けし、
この重み付けした経路信号を経路出力端子n3b1からn3b1
6に出力し、第4層目の全単位認識ユニットの経路入力
端子n3aへ、経路信号が送られる。第4層目のユニット
の経路入力部の加算器n3asは、入力された全経路信号を
加算し、しきい値処理器n3bsに送る。しきい値処理器n3
bsはこの信号をしきい値処理し、出力端子n3bに出力す
る。従って、加算した信号の値があるしきい値より大き
ければ、出力がなされるわけであり、各単位認識処理ユ
ニットp1〜p14は、入力した信号が、それぞれのユニッ
トに対応する認識カテゴリにどの程度一致しているかの
度合を出力することになる。Just as in the learning operation, as a route signal to the route input terminal n3a of the unit recognition unit of the second layer,
First give one. In addition, a five-dimensional input signal is added to the first layer of 5
The signal is input to the signal input terminal n1a to the quantizer n2 of the unit recognition unit in the second layer via these terminals. The quantizer n2 of the unit recognition unit of the second layer quantizes each input signal, and based on the quantized value, sets the weights n3w1 to n3w3 of the coupling with the unit recognition unit of the upper layer, The route signal is input to the route signal input terminal n3a of the unit recognition unit of the third layer. In the recognition operation, no teacher signal is input to the teacher signal input terminal n1t of the unit recognition unit of the third layer. Therefore, the load n3 of the unit recognition unit of the third layer
w1 to n3 w16 holds the weight state at the time of learning, weights the route signal input from the route input terminal n3a,
This weighted route signal is output from the route output terminals n3b1 to n3b1.
6, and the route signal is sent to the route input terminal n3a of the unit recognition unit of the fourth layer. The adder n3as in the path input unit of the unit of the fourth layer adds all the input path signals and sends them to the threshold value processor n3bs. Threshold processor n3
bs thresholds this signal and outputs it to the output terminal n3b. Therefore, if the value of the added signal is larger than a certain threshold value, output is performed, and each unit recognition processing unit p1 to p14 determines how much the input signal is in the recognition category corresponding to each unit. The degree of matching will be output.
【0033】ここで、学習によって提示された信号と非
常に異なる未知の信号が入力された場合について説明す
る。このような信号が入力された場合、第2層目の単位
認識ユニットの量子化器n2の出力が指し示す経路出力端
子に連結した第3層目の単位認識ユニットの、経路入力
端子と経路出力端子との間の荷重は、教師付学習過程で
の変更が少なく、認識カテゴリ外にラベル付けした第4
層目の単位認識ユニットに連結した経路出力端子との間
で最大となり、その結果、第4層目の認識カテゴリ外に
ラベル付けした単位認識ユニットの出力が最大となる。
従って、回路は、入力信号は認識カテゴリ外であるとい
う認識結果を出力出来るわけである。Here, a case where an unknown signal that is very different from the signal presented by learning is input will be described. When such a signal is input, the route input terminal and the route output terminal of the unit recognition unit of the third layer connected to the route output terminal indicated by the output of the quantizer n2 of the unit recognition unit of the second layer The weight between and is less changed during the supervised learning process, and the
The maximum is with the path output terminal connected to the unit recognition unit of the layer, and as a result, the output of the unit recognition unit labeled outside the recognition category of the fourth layer is the maximum.
Therefore, the circuit can output the recognition result that the input signal is out of the recognition category.
【0034】次に、図1に示した認識判断装置の学習終
了後に、新たな認識カテゴリを追加する場合について説
明する。例えば、認識カテゴリN15を追加し、15個のカ
テゴリを認識出来るようにする場合、ラベル付加器1に
指示を出し、これまで認識カテゴリ外にラベル付けして
いた第4層目の単位認識ユニットP15を新たなカテゴリN
15にラベル付けする。そして、例えば追加したカテゴリ
N15に対応する学習デ−タを用いてこれまで説明した教
師付学習過程と同様にして学習を行なわせるだけで、簡
単に認識カテゴリの追加が行なえる。Next, a case where a new recognition category is added after the learning of the recognition judgment apparatus shown in FIG. 1 is completed will be described. For example, when a recognition category N15 is added so that 15 categories can be recognized, the label adder 1 is instructed to recognize the fourth category unit recognition unit P15 which has been labeled outside the recognition category. A new category N
Label 15. And, for example, the added category
A recognition category can be easily added only by performing learning in the same manner as the supervised learning process described above using the learning data corresponding to N15.
【0035】なお、本発明の各手段は、コンピュータを
用いてソフトウェア的に実現し、あるいはそれら各機能
を有する専用のハード回路を用いて実現してもかまわな
い。Each means of the present invention may be realized by software using a computer, or may be realized by using a dedicated hardware circuit having each of these functions.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明は、出力層の単位認識ユニットの
数を、認識させたいカテゴリ数よりも多くして学習を行
うので、認識精度を大幅に向上させることができる。According to the present invention, since the number of unit recognition units in the output layer is larger than the number of categories to be recognized for learning, the recognition accuracy can be greatly improved.
【0037】又、状況に応じて新たな認識カテゴリを追
加したい場合にも、認識カテゴリ以外に対応する単位認
識ユニットを新たに追加したカテゴリに割り当てるだけ
で、簡単に認識カテゴリ数を増加する事が出来る。Also, when it is desired to add a new recognition category depending on the situation, it is possible to easily increase the number of recognition categories by assigning a unit recognition unit corresponding to a category other than the recognition category to the newly added category. I can.
【図1】本発明による認識判断装置の一実施例である。FIG. 1 is an embodiment of a recognition determination device according to the present invention.
【図2】本発明による認識判断装置の第2層に用いる単
位認識ユニットの一実施例である。FIG. 2 is an example of a unit recognition unit used in the second layer of the recognition determination device according to the present invention.
【図3】本発明による単位認識ユニットに用いる経路選
択部の一実施例である。FIG. 3 is an example of a path selection unit used in the unit recognition unit according to the present invention.
【図4】本発明による認識判断装置の第3層に用いる単
位認識ユニットの一実施例である。FIG. 4 is an example of a unit recognition unit used in the third layer of the recognition determination device according to the present invention.
【図5】本発明による認識判断装置の第4層に用いる単
位認識ユニットの一実施例である。FIG. 5 is an example of a unit recognition unit used in the fourth layer of the recognition determination device according to the present invention.
【図6】本発明による認識判断装置の教師信号生成器の
実施例である。FIG. 6 is an embodiment of a teacher signal generator of the recognition and judgment apparatus according to the present invention.
【図7】従来の認識判断装置の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional recognition determination device.
【図8】従来の具体的な認識判断装置の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional specific recognition determination device.
【図9】飽和入出力特性を示す関数のグラフである。FIG. 9 is a graph of a function showing saturated input / output characteristics.
【図10】従来の学習型認識判断装置の学習回路の構成
図を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration diagram of a learning circuit of a conventional learning type recognition and determination device.
1 ラベル付加器(手段) 2 教師信号生成器(手段) 11 荷重初期化器(手段) 12 スイッチ n、p 単位認識ユニット n1 信号入力部 n1a 信号入力端子 n1t 教師信号入力端子 n2 量子化器(手段) n3 経路選択部 n3a 経路入力端子 n3b 経路出力端子 n3s 荷重設定器(手段) n3w 荷重 n3c 経路学習器(手段) n3c1 最大出力端子検出器(手段) n3c2 比較判定器(手段) n3c3 荷重増加器(手段) 1 Label adder (means) 2 Teacher signal generator (means) 11 Weight initializer (means) 12 Switch n, p Unit recognition unit n1 Signal input part n1a Signal input terminal n1t Teacher signal input terminal n2 Quantizer (means) ) N3 route selector n3a route input terminal n3b route output terminal n3s load setter (means) n3w load n3c route learner (means) n3c1 maximum output terminal detector (means) n3c2 comparison judge (means) n3c3 load increaser (means) means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 〆木 泰治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小島 良宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山本 浩司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Taiji Yoki, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Yoshihiro Kojima, 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Koji Yamamoto 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (4)
力手段と、前記信号入力手段からの入力信号に応じて量
子化を行なう量子化手段と、単一又は複数の経路入力端
子と、単一又は複数の経路出力端子を有し、前記量子化
手段の出力に応じて、経路の選択を行なう経路選択手段
とによって構成した単位認識ユニットが複数個組み合わ
されて多層の階層が形成され、出力層の前層の単位認識
ユニットの経路選択手段は、前記経路入力端子と前記量
子化手段が指し示す前記経路出力端子との連結の強度を
変化させる学習手段を有し、また、前記出力層の単位認
識ユニットの数が、認識させたいカテゴリ数よりも多い
ことを特徴とする認識判断装置。1. A signal input means for inputting feature data to be recognized, a quantizing means for quantizing in accordance with an input signal from the signal input means, a single or a plurality of path input terminals, and a single Alternatively, a plurality of unit recognition units having a plurality of route output terminals and configured by route selecting means for selecting a route according to the output of the quantizing means are combined to form a multi-layered layer, and an output layer. The route selection means of the unit recognition unit of the preceding layer has learning means for changing the strength of the connection between the route input terminal and the route output terminal indicated by the quantization means, and the unit recognition of the output layer A recognition and determination device characterized in that the number of units is larger than the number of categories to be recognized.
合に、前記出力層にm個(n<m)の単位認識ユニット
を設け、前記出力層の単位認識ユニットのn個は認識さ
せたいカテゴリにラベル付けされ、前記出力層の単位認
識ユニットのm−n個は認識カテゴリ外にラベル付けさ
れていることを特徴とする請求項1記載の認識判断装置2. When the number of categories to be recognized is n, m (n <m) unit recognition units are provided in the output layer, and n of the unit recognition units in the output layer are desired to be recognized. The recognition determination apparatus according to claim 1, wherein the category is labeled, and mn of the unit recognition units of the output layer are labeled outside the recognition category.
位認識ユニットの前記経路入力端子と、認識させたいカ
テゴリにラベル付けした出力層のn個の単位認識ユニッ
トに連結した経路出力端子との連結の強度を所定値に、
前記出力層の前層の各単位認識ユニットの前記経路入力
端子と、認識カテゴリ外にラベル付けした出力層のm−
n個の単位認識ユニットに連結した経路出力端子との連
結の強度を最大値に初期化する荷重初期化手段を設けた
ことを特徴とする請求項1記載の認識判断装置。3. The path output connected to the path input terminal of each unit recognition unit in the previous layer of the output layer and the n unit recognition units of the output layer labeled with the category to be recognized at the initial stage of learning. Set the strength of the connection with the terminal to a predetermined value,
The path input terminal of each unit recognition unit in the previous layer of the output layer, and m− of the output layer labeled outside the recognition category.
2. The recognition / judgment device according to claim 1, further comprising load initialization means for initializing the strength of the connection with the route output terminals connected to the n unit recognition units to the maximum value.
の単位認識ユニットを、新たな認識カテゴリにラベル付
けしなおすラベル付加手段が設けられていることを特徴
とする請求項2記載の認識判断装置。4. The recognition judgment apparatus according to claim 2, further comprising a label adding unit for relabeling the unit recognition unit of the output layer labeled outside the recognition category to a new recognition category. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4159836A JPH064676A (en) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Recognition judgement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4159836A JPH064676A (en) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Recognition judgement device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH064676A true JPH064676A (en) | 1994-01-14 |
Family
ID=15702310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4159836A Pending JPH064676A (en) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Recognition judgement device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH064676A (en) |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP4159836A patent/JPH064676A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0591921B1 (en) | Learning and recognition machine | |
US5265224A (en) | Recognition unit and recognizing and judging apparatus employing same | |
US5966701A (en) | Recognition and judgement apparatus having various learning functions | |
JPH064676A (en) | Recognition judgement device | |
JP2779119B2 (en) | Learning recognition device | |
US5329594A (en) | Recognizing and judging apparatus | |
JP3318958B2 (en) | Learning type waveform recognition processor | |
JP3337597B2 (en) | Learning type recognition judgment device | |
JP2684857B2 (en) | Recognition judgment device | |
JPH0683798A (en) | Learning recognizing device | |
JP2762735B2 (en) | Unit recognition unit and learning type recognition judgment device | |
US5542005A (en) | Recognition unit and recognition apparatus | |
JPH07325797A (en) | Learning type recognition and judgment device | |
JPH05225168A (en) | Unit recognizing unit and learning type recognizing/ deciding device | |
JP2639028B2 (en) | Neural circuit learning device and learning method | |
JP3344873B2 (en) | Learning type recognition judgment device | |
JPH04329463A (en) | Recognizing and judging device | |
JP2767974B2 (en) | Unit recognition unit and recognition judgment device | |
JPH06149769A (en) | Learning type recognizing and judging device | |
JPH05225165A (en) | Learning machine | |
JPH07325795A (en) | Learning type recognition and judgment device | |
JPH10187651A (en) | Learning type recognition and judgement device | |
JPH06295292A (en) | Learning recognition device | |
JP2776265B2 (en) | Unit recognition unit and learning type recognition judgment device | |
Liu et al. | Immune clonal selection wavelet network based intrusion detection |