JPH076149A - Learning recognizing device - Google Patents

Learning recognizing device

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JPH076149A
JPH076149A JP5216785A JP21678593A JPH076149A JP H076149 A JPH076149 A JP H076149A JP 5216785 A JP5216785 A JP 5216785A JP 21678593 A JP21678593 A JP 21678593A JP H076149 A JPH076149 A JP H076149A
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良宏 小島
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進 丸野
泰治 〆木
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Abstract

PURPOSE:To provide a learning recognizing device capable of improving the recognition ratio of a pattern situated on the boundary of category groups and efficiently executing additional learning. CONSTITUTION:In the learning recognizing device consisting of a rough classification part 2 for classifying an input pattern into plural category groups and calculating the degrees of attribution of respective groups and plural detailed classification parts 1 for calculating similarity in respective category groups, the weight changing quantity of each detailed classification part 1 calculated by a learning control part 5 is weighted for every detailed classification by using the degrees of group attribution by a learning control signal loading part 6 to execute co-operative learning. Namely respective detailed classification sorting parts 1 are co-operatively learned by using the degree of group attribution to the input pattern, so that the recognition ratio is improved and additional learning can efficiently be executed.

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、入力されたパターンデ
ータの学習及び認識を行う学習認識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 learning / recognition device for learning and recognizing input pattern data.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の、入力されたパターンデータに対
して、まず大分類を行って入力データが属するカテゴリ
群を選択し、つぎに選択されたカテゴリ群において、細
分類を行なうことによって入力データの認識を行なうパ
ターン認識装置の例としては、たとえば、電子情報通信
学会論文誌D−II Vol.J75-D-II No.3 pp545-553「大規
模ニューラルネット”CombNET−II”」に示され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, input pattern data is classified into large groups by first selecting a category group to which the input data belongs, and then finely classifying the selected category group. As an example of a pattern recognition device for recognizing a pattern, for example, it is shown in the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, D-II Vol.J75-D-II No.3 pp545-553 "Large-scale neural network" CombNET-II "". ing.

【0003】図25はこの従来のパターン認識装置の構
成図を示すものであり、101は大分類部であり、入力パ
ターン信号を各カテゴリ群に大分類するものである。10
2は細分類部であり、入力パターン信号を各カテゴリ群
内で細分類するものである。103は群選択部であり、大
分類部101の出力値(以下、適合度と呼ぶ。)から複数
個のカテゴリ群を選択するものである。104は細分類部
入力信号選択部であり、群選択部103で得られる群選択
情報に基づいて入力パターン信号を入力する細分類部10
2を選択するものである。105は識別部であり、群選択部
103で選択されたカテゴリ群の適合度と細分類部102の出
力値から入力パターン信号の識別を行なうものである。
FIG. 25 shows a block diagram of this conventional pattern recognition apparatus. Reference numeral 101 denotes a large classification unit, which roughly classifies an input pattern signal into each category group. Ten
2 is a sub-classification unit, which sub-classifies the input pattern signal within each category group. Reference numeral 103 denotes a group selection unit that selects a plurality of category groups from the output value of the large classification unit 101 (hereinafter referred to as the goodness of fit). A sub-classification unit input signal selection unit 104 receives the input pattern signal based on the group selection information obtained by the group selection unit 103.
The choice is 2. 105 is an identification unit, a group selection unit
The input pattern signal is identified based on the goodness of fit of the category group selected in 103 and the output value of the fine classification unit 102.

【0004】大分類部101において、106は入力部であ
り、入力パターン信号を入力するものである。107は多
入力一出力信号処理部であり、入力パターン信号に対す
る各カテゴリ群の適合度を計算するものである。
In the large classification unit 101, 106 is an input unit for inputting an input pattern signal. Reference numeral 107 denotes a multi-input / single-output signal processing unit, which calculates the fitness of each category group with respect to the input pattern signal.

【0005】細分類部102において、108は入力部であ
り、細分類部入力信号選択部104から出力した入力パタ
ーン信号を入力するものである。109は多入力一出力信
号処理部であり、それに接続されている下層の入力部10
8、または多入力一出力信号処理部109の出力と、その連
結の度合である重み係数とを各々掛け合わせて総和した
ものをしきい値処理して出力するものである。ここで
は、これら複数個の多入力一出力信号処理部を層構造を
持ち、各層内相互の結合がなく、上位層にのみ信号が伝
搬するようにネットワーク接続することによって、入力
パターン信号に対するカテゴリ群内の各カテゴリに類似
する度合が求められる。110は最大値選択部であり、最
上位層の複数個の前記多入力ー出力信号処理部の出力の
中から最大値を選択するものである。
In the subclassification section 102, reference numeral 108 is an input section for inputting the input pattern signal output from the subclassification section input signal selection section 104. Reference numeral 109 denotes a multi-input / single-output signal processing unit, which is connected to the lower input unit 10
8 or the output of the multi-input / single-output signal processing unit 109 and the weighting factor, which is the degree of connection thereof, are multiplied and summed to perform threshold processing and output. Here, these multiple input / output signal processing units have a layered structure and are connected to the network so that the signals propagate only to the upper layer without mutual coupling in each layer, and thus the category group for the input pattern signal is obtained. The degree of similarity to each category in is required. Reference numeral 110 denotes a maximum value selection unit, which selects the maximum value from the outputs of the plurality of multi-input / output signal processing units in the uppermost layer.

【0006】識別部105において、111は類似度計算部で
あり、群選択部103で選択されたカテゴリ群の適合度
と、そのカテゴリ群に対応する細分類部102の出力値か
ら各カテゴリの類似度を計算するものである。112はカ
テゴリ識別部であり、類似度計算部111から得られた各
カテゴリの類似度の最大値を求めることによって、入力
パターン信号の識別を行なうものである。
In the identification unit 105, 111 is a similarity calculation unit, and the similarity of each category is calculated from the goodness of fit of the category group selected by the group selection unit 103 and the output value of the subclassification unit 102 corresponding to the category group. It calculates the degree. A category identification unit 112 identifies the input pattern signal by obtaining the maximum similarity value of each category obtained from the similarity calculation unit 111.

【0007】以上のように構成された従来のパターン認
識装置について、以下その動作を説明する。認識対象物
のn個の特徴データからなる入力パターン信号X
The operation of the conventional pattern recognition apparatus configured as described above will be described below. Input pattern signal X consisting of n feature data of the recognition object

【0008】[0008]

【数1】 X=(x1,x2,…,xn) (1) を、まず、大分類部101の入力部106に入力する。入力部
106はパターンデータの特徴データ数に等しくn個用意
されており、各特徴データxiはそれぞれ対応する入力
部106に入力する。大分類部101の各多入力一出力信号処
理部107は、それに接続されている入力部101の入力xj
とその連結の度合である重み係数vij (1≦i≦mr
rはカテゴリ群の数、1≦j≦n)とを乗算したものの
総和を計算した後、これを入力パターン信号X及び、各
多入力一出力信号処理部107の重み係数ベクトルVi(数
2)
First , X = (x 1 , x 2 , ..., X n ) (1) is input to the input unit 106 of the large classification unit 101. Input section
There are n pieces of data 106, which are equal in number to the feature data of the pattern data, and each feature data x i is input to the corresponding input unit 106. Each multi-input one-output signal processing unit 107 of the large classification unit 101 has the input x j of the input unit 101 connected to it.
And the weighting coefficient v ij (1 ≦ i ≦ m r ;
m r is the number of category groups, 1 ≤ j ≤ n) is multiplied, and then the sum is calculated, which is then calculated as the input pattern signal X and the weighting coefficient vector V i (number) of each multi-input one-output signal processing unit 107. 2)

【0009】[0009]

【数2】 Vi=(vi1,vi2,…,vin) (2) のノルム|X|、|Vi|の積で割り算したものを出力
する。つまり、重み係数ベクトルViをもつ多入力一出
力信号処理部107の出力値sim(X,Vi)は(数3)
## EQU2 ## V i = (v i1 , v i2 , ..., V in ) (2) Output by dividing by the product of norms | X | and | V i |. That is, the output value sim (X, V i) of the multi-input first output signal processing section 107 with the weighting coefficient vector V i is (number 3)

【0010】[0010]

【数3】 sim(X,Vi) =(X・Vi) / (|X||Vi|) (3) 但し、 X・Vi = Σj(xj・vij) |X| = ( Σxj 2 )1/2 |Vi| = ( Σvij 2 )1/2 と表わすことができる。ここで、Σjはjについての総
和を表わす。
## EQU3 ## sim (X, V i ) = (X · V i ) / (| X || V i |) (3) where X · V i = Σ j (x j · v ij ) | X | = (Σx j 2 ) 1/2 | V i | = (Σv ij 2 ) 1/2 . Here, Σ j represents the total sum for j.

【0011】なお、重み係数ベクトルViについては、
類似した入力パターン信号に対して決まった多入力一出
力信号処理部107が最大出力を発生するように、あら
かじめ設計しておく。
As for the weighting coefficient vector V i ,
It is designed in advance so that the predetermined multi-input / single-output signal processing unit 107 generates the maximum output for similar input pattern signals.

【0012】これらの重み係数ベクトルVi は、従来例
によると、以下のような手法で設計する。まず第1過程
では、重み係数ベクトル設計用の入力パターン信号Xを
入力する毎に、最もsim(X,Vi)の大きいVCを求め
(このとき、XはVCに最適整合するという。)、VC
をXに近づける。また、1つの重み係数ベクトルに最適
整合する入力パターン信号がある一定数以上になった時
には、その重み係数ベクトルが担当する領域を2つに分
割する。第2過程では、重み係数ベクトル設計用の全入
力パターン信号に対して、最適整合するVi を求め、そ
れが前回と変化したかどうかを調べる。そして、変更が
あれば、そのVi を修正する。このとき、第1過程と同
様に、重み係数ベクトルの分裂も行なう。これを重み係
数ベクトルの修正、分裂がなくなるまで繰り返す。
According to the conventional example, these weighting coefficient vectors V i are designed by the following method. First, in the first step, to each input of the input pattern signal X for weighting coefficient vector design, most sim (X, V i) determined a large V C (in this case, X is that optimally matched to V C. ), V C
To approach X. Further, when the number of input pattern signals optimally matching one weighting coefficient vector exceeds a certain number, the area covered by the weighting coefficient vector is divided into two. In the second step, the optimum matching V i is calculated for all the input pattern signals for designing the weighting coefficient vector, and it is checked whether or not it changes from the previous time. Then, if there is a change, the V i is corrected. At this time, as in the first step, the weighting coefficient vector is also divided. This is repeated until the weight coefficient vector is corrected and there is no division.

【0013】このようにして、重み係数ベクトルの設計
を行なうことによって、入力パターン信号は複数のカテ
ゴリ群に大分類する。そして、各多入力一出力信号処理
部107の出力値は、入力パターン信号Xに対する各カテ
ゴリ群の適合度として群選択部103に出力する。
By designing the weighting coefficient vector in this manner, the input pattern signal is roughly classified into a plurality of category groups. Then, the output value of each multi-input / one-output signal processing unit 107 is output to the group selection unit 103 as the suitability of each category group for the input pattern signal X.

【0014】群選択部103では、大分類部101で得られた
適合度の大きい順に任意個のカテゴリ群を選び、どのカ
テゴリ群が選択されたかを示す群選択情報とそれに対応
する適合度を出力する。
The group selection unit 103 selects an arbitrary number of category groups in descending order of goodness of fit obtained by the large classification unit 101, and outputs group selection information indicating which category group has been selected and the goodness of fit corresponding thereto. To do.

【0015】群選択部103から得られる群選択情報に基
づいて、細分類入力信号選択部104は、入力パターン信
号を入力する細分類部102を選択し、入力パターン信号
をこれらの細分類部102へ出力する。
Based on the group selection information obtained from the group selection unit 103, the subclassification input signal selection unit 104 selects the subclassification unit 102 to which the input pattern signal is input, and selects the input pattern signal from these subclassification units 102. Output to.

【0016】群選択部103で選択されたカテゴリ群に対
応する各々の細分類部102(即ち、細分類入力信号選択
部104から入力パターン信号を入力された細分類部)で
は、まず、入力部108に、入力パターン信号Xが入力す
る。入力部108は、パターン信号の特徴データ数に等し
くN個用意されており、各特徴データxiはそれぞれ対
応する入力部108に入力する。細分類部102の各多入力一
出力信号処理部109はそれに接続されている下層の入力
部108、または多入力一出力信号処理部109の出力とその
連結の度合である重み係数とを掛け合わせたものの総和
をしきい値関数で変換した後、その値を上層へ出力す
る。ここで、各細分類部102の最上位層の多入力一出力
信号処理部109は、各カテゴリ群に含まれるパターンデ
ータのカテゴリ数と同じ個数に設定され、最上位層の各
多入力一出力信号処理部109は、これらの各カテゴリに
対応している。最大値選択部80は最上位層の各多入力一
出力信号処理部109の出力値の中で最大のものを選び、
この多入力一出力信号処理部109に対応するカテゴリ
と、その最大出力値を出力する。
In each of the subclassification units 102 (that is, the subclassification unit to which the input pattern signal is input from the subclassification input signal selection unit 104) corresponding to the category group selected by the group selection unit 103, first, the input unit The input pattern signal X is input to 108. The number of input units 108 is equal to the number of characteristic data of pattern signals, and N pieces of the characteristic data x i are input to the corresponding input units 108. Each multi-input / output signal processing unit 109 of the subclassification unit 102 multiplies the output of the lower-layer input unit 108 or the multi-input / output signal processing unit 109 connected to it by the weighting factor which is the degree of connection thereof. After converting the sum of all things with a threshold function, the value is output to the upper layer. Here, the uppermost multi-input / single-output signal processing section 109 of each subclassification section 102 is set to the same number as the number of categories of pattern data included in each category group, and each multi-input / one output of the uppermost layer. The signal processing unit 109 corresponds to each of these categories. The maximum value selection unit 80 selects the maximum value among the output values of the multi-input one-output signal processing unit 109 of the highest layer,
The category corresponding to the multi-input single-output signal processing unit 109 and its maximum output value are output.

【0017】なお、各多入力一出力信号処理部109の重
み係数は、カテゴリ群内の各カテゴリをもつ入力パター
ン信号に対して、その各カテゴリに対応する最上位層の
多入力一出力信号処理部109が最大出力を発生するよう
に、あらかじめ学習されている。
The weighting factor of each multi-input one-output signal processing unit 109 is such that for an input pattern signal having each category in the category group, the multi-input one-output signal processing of the uppermost layer corresponding to each category. The unit 109 is previously learned to generate the maximum output.

【0018】具体的には、このような重み係数の学習方
法は、誤差逆伝搬法と呼ばれる学習アルゴリズムによっ
て行われる。誤差逆伝搬法については、たとえばネイチ
ャー323(1986)、第533頁〜第536頁掲載のもの。( D.E.
Rumelhart , G.E.Hintonand R.J.Williams " Learning
Representations by Back-Propagating Errors", Natu
re, vol.323. pp.533-536, Oct. 9, 1986)に示されて
いる。
Specifically, such a weighting coefficient learning method is performed by a learning algorithm called an error back propagation method. The error backpropagation method is described, for example, in Nature 323 (1986), pages 533 to 536. (DE
Rumelhart, GEHintonand RJWilliams "Learning
Representations by Back-Propagating Errors ", Natu
re, vol.323. pp.533-536, Oct. 9, 1986).

【0019】以下、その誤差逆伝搬法の概略について説
明する。
The outline of the error back propagation method will be described below.

【0020】まず、重み係数学習用のパターン信号Xが
細分類部102の入力部108に入力する。各多入力一出力信
号処理部109は、既に説明したように、各々それに接続
されている下層の入力部108、または多入力一出力信号
処理部109の出力とその連結の度合である重み係数とを
掛け合わせたものの総和をしきい値関数で変換した後、
その値を上層へ出力する。ここで、全ての最上位層の多
入力一出力信号処理部109の出力信号ok と望ましい出
力信号tk(これを教師信号と呼ぶ)との誤差Eは(数
4)のように求められる。
First, the pattern signal X for weighting coefficient learning is input to the input unit 108 of the subclassification unit 102. As described above, each multi-input one-output signal processing unit 109 has a lower-layer input unit 108 connected to it, or an output of the multi-input one-output signal processing unit 109 and a weighting factor that is the degree of connection thereof. After transforming the sum of those multiplied by the threshold function,
The value is output to the upper layer. Here, the error E between the output signal o k of all the multi-input one-output signal processing units 109 of the uppermost layer and the desired output signal t k (this is called a teacher signal) is obtained as in (Equation 4). .

【0021】[0021]

【数4】 E=0.5ΣpΣk(tk−ok2 (4) 但し、Σp は教師信号のパターン数に関する総和であ
る。学習の目的は、誤差Eを最小にする重み係数の値を
決定することであり、各多入力一出力信号処理部間109
の重み係数の変更量△wij は(数5)に基づいて計算
する。
Equation 4] E = 0.5Σ p Σ k (t k -o k) 2 (4) However, sigma p is the total sum related to the number of patterns of the teacher signal. The purpose of learning is to determine the value of the weighting coefficient that minimizes the error E.
The change amount Δw ij of the weighting factor of is calculated based on ( Equation 5).

【0022】[0022]

【数5】 △wij = −ε∂E/∂wij (5) 但し、εは学習レートと呼ばれる正の定数である。この
ような(数5)に基づいた重み係数の更新を、学習用の
パターン信号が入力するたびに繰り返すことにより、誤
差Eを小さくすることができる。誤差Eが十分小さくな
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。
[Expression 5] Δw ij = −ε∂E / ∂w ij (5) where ε is a positive constant called a learning rate. The error E can be reduced by repeating such updating of the weighting coefficient based on (Equation 5) each time a pattern signal for learning is input. When the error E becomes sufficiently small, the learning is terminated assuming that the output signal has become sufficiently close to the desired value.

【0023】このような重み係数の学習方法によって、
カテゴリ群内の各カテゴリをもつ入力パターン信号に対
し、その各カテゴリに対応する最上位層の多入力一出力
信号処理部109が最大出力を発生するようにすることが
できる。従って、最上位層の複数個の多入力一出力信号
処理部109の中で、最大出力を発生するものを最大値選
択部80で選ぶことにより、各カテゴリ群内において、即
ち、各細分類部において入力パターン信号のカテゴリを
認識することができる。
By such a weighting coefficient learning method,
With respect to the input pattern signal having each category in the category group, the highest input multi-input single-output signal processing unit 109 corresponding to each category can generate the maximum output. Therefore, among the plurality of multi-input one-output signal processing units 109 of the uppermost layer, the one that produces the maximum output is selected by the maximum value selection unit 80, so that each category group, that is, each sub-classification unit. In, the category of the input pattern signal can be recognized.

【0024】識別部105では、まず、類似度計算部111に
おいて、群選択部103で選択されたカテゴリ群の適合度
と、そのカテゴリ群に対応する細分類部102の出力値か
ら(数6)数を用いて細分類部102で得られた各カテゴ
リの類似度を計算し、これらの類似度をカテゴリ識別部
112に出力する。
In the identification unit 105, first, in the similarity calculation unit 111, from the goodness of fit of the category group selected by the group selection unit 103 and the output value of the fine classification unit 102 corresponding to the category group (Equation 6) The similarity of each category obtained by the subclassification unit 102 is calculated using the number, and these similarities are calculated by the category identification unit.
Output to 112.

【0025】[0025]

【数6】 (類似度)=(適合度)a(出力値)b (6) 但し、a,bは実定数とする。(Similarity) = (Fitness) a (Output value) b (6) where a and b are real constants.

【0026】最後に、カテゴリ識別部112は、類似度計
算部111から得られる各カテゴリの類似度を比較し、そ
れらの中で最大となる類似度に対応するカテゴリを識別
結果として出力する。
Finally, the category identifying section 112 compares the similarities of the categories obtained from the similarity calculating section 111 and outputs the category corresponding to the maximum similarity among them as the identification result.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の認識装置では、各細分類部の学習は、入力
パターン信号が各カテゴリ群に属する度合すなわち群帰
属度を考慮せず、単一の細分類部でまったく独立に行わ
れるので、カテゴリ群間の境界に位置する入力パターン
に対する認識精度が劣化する。
However, in the conventional recognition apparatus as described above, the learning of each subclassification unit does not consider the degree to which the input pattern signal belongs to each category group, that is, the group membership degree, and the single classification Since it is performed independently in the sub-classification unit, the recognition accuracy for the input pattern located at the boundary between the category groups deteriorates.

【0028】また、未学習パターンを誤認識した時に再
度そのパターンを学習する際(追加学習)、大分類部で
群帰属度が最大と判断された細分類部にそのパターンの
カテゴリが属しているとは限らず、どの細分類部を学習
すべきかの判断が出来ないので、追加学習が出来ないと
いう課題を有していた。
Further, when an unlearned pattern is erroneously recognized and the pattern is learned again (additional learning), the category of the pattern belongs to the subclassification unit determined to have the highest group membership by the large classification unit. However, since it is not possible to determine which subclassification part should be learned, there is a problem that additional learning cannot be performed.

【0029】本発明はかかる従来の認識装置の課題に対
し、必要に応じて新しいカテゴリを細分類部に追加する
とともに、入力パターンに対する群帰属度を用いて各細
分類部を協調的に学習を行ない、カテゴリ群の境界に位
置するパターンの認識率の向上が可能で、しかも効率的
に追加学習が行える学習認識装置を提供することを目的
とする。
In order to solve the problems of the conventional recognition apparatus, the present invention adds a new category to the subclassification section as needed, and learns each subclassification section collaboratively by using the group membership to the input pattern. It is an object of the present invention to provide a learning and recognition device which can improve the recognition rate of a pattern located at the boundary of a category group and can efficiently perform additional learning.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、類似パターンの集合から成るカテゴリ群に
対して入力パターン信号がカテゴリ群に属する度合であ
る群帰属度を計算する手段を複数のカテゴリ群に対して
設けた大分類部と、入力パターン信号が各カテゴリ群に
含まれるカテゴリに属する度合である群内類似度を計算
する手段を設けた群内類似度算出部と、群内類似度と群
帰属度の積を計算する複数の乗算器から成り、群内類似
度の重み付けを行う識別信号荷重部と、識別信号荷重部
から出力する重み付した群内類似度信号の比較を行うカ
テゴリ識別部と、学習に必要な教師信号を発生する教師
信号発生部と、教師信号発生部から出力する教師信号と
識別信号荷重部の出力とカテゴリ識別部との出力にもと
づいて群内類似度算出部の重み変更量を制御する学習制
御部と、学習制御信号と大分類部から出力する群帰属度
の積を演算する複数の乗算器から成り、学習制御部から
出力した学習制御信号の重み付けを行う学習制御信号荷
重部と、学習制御信号荷重部の出力と群内類似度算出部
との出力にもとづき群内類似度算出部の重み係数を更新
する重み係数更新部と群内類似度算出部とからなる複数
の細分類部とによって構成した学習認識装置である。
In order to achieve the above object, the present invention provides means for calculating a group membership degree which is a degree to which an input pattern signal belongs to a category group consisting of a set of similar patterns. A large classification unit provided for a plurality of category groups; an intra-group similarity calculation unit provided with means for calculating an intra-group similarity which is a degree to which an input pattern signal belongs to a category included in each category group; Comparing the weighted intra-group similarity signal output from the discrimination signal weighting part, which consists of multiple multipliers that calculate the product of the intra-similarity and group membership, and weights the intra-group similarity Within the group based on the category discriminator performing the training, the teacher signal generator that generates the teacher signal necessary for learning, the teacher signal output from the teacher signal generator, the output of the discrimination signal weighting unit, and the output of the category discriminator. Degree of similarity A learning control unit that controls the amount of weight change of the output unit, and a plurality of multipliers that calculate the product of the learning control signal and the group membership degree output from the large classification unit, and the weighting of the learning control signal output from the learning control unit A learning control signal weighting unit that performs the following, a weighting coefficient updating unit that updates the weighting factor of the intra-group similarity calculation unit based on the outputs of the learning control signal weighting unit and the intra-group similarity calculation unit, and intra-group similarity calculation It is a learning and recognition device configured by a plurality of sub-classification units including parts.

【0031】[0031]

【作用】本発明は上記の構成において、学習の進み具合
いを反映した学習制御信号を、大分類部が出力する群帰
属度で重み付けした信号にもとづいて細分類部の重み修
正を行なうため、各細分類部が協調して学習し、カテゴ
リ群の境界に位置するパターンの認識率の向上が可能で
ある。
According to the present invention, since the learning control signal reflecting the progress of learning is weighted by the group membership degree output by the large classification unit in the above-described configuration, the weight of the fine classification unit is corrected. The fine classification unit learns in cooperation, and the recognition rate of patterns located at the boundaries of category groups can be improved.

【0032】また、カテゴリ追加部が必要に応じて細分
類部に新たなカテゴリを追加するため効率的に追加学習
を行なうことが可能である。
Further, since the category adding unit adds a new category to the subclassifying unit as needed, additional learning can be efficiently performed.

【0033】さらに、学習の推移に従って群帰属度の算
出方法を変化させることで初期の学習と追加学習のそれ
ぞれの場合において適切な群帰属度算出を行ない効果的
な学習が可能となる。
Furthermore, by changing the method of calculating the degree of group membership according to the transition of learning, it is possible to calculate the appropriate degree of group membership in each of the initial learning and the additional learning, thereby enabling effective learning.

【0034】[0034]

【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.

【0035】一般に学習認識装置に入力するパターン信
号としては、音声等の時系列パターン、文字・画像等の
空間パターン等などがあるが、本発明においては、いず
れのパターン信号でも構わない。
Generally, the pattern signal input to the learning and recognition apparatus includes a time-series pattern such as voice, a spatial pattern such as characters and images, etc., but any pattern signal may be used in the present invention.

【0036】図1は本発明の学習認識装置の第一の実施
例のブロック図を示すものである。図1において、1は
細分類部であり、入力パターン信号がカテゴリ群内に含
まれる各カテゴリに類似する度合である群内類似度を計
算する群内類似度算出部1aと、前記群内類似度算出部
1aの出力と後述する学習制御信号荷重部6の出力に応
じて前記群内類似度算出部1aの重み係数を更新する重
み係数更新部1bからなる。2は大分類部であり、類似
したパターンから成るカテゴリ群に対して入力パターン
信号が各カテゴリ群に属する度合である群帰属度を計算
するものである。2aはカテゴリ群を代表する参照用パ
ターン信号が複数記憶されている群辞書である。2bは
前記群辞書2aからの群参照用パターン信号を用いて群
帰属度を計算する群参照用パターン類似度算出部、7は
識別信号荷重部であり、細分類部1で得られた群内類似
度を前記大分類部2で計算された群帰属度により重み付
けするものである。前記識別信号荷重部7において、7
aは乗算器であり、大分類部2で計算された群帰属度と
細分類部1から得られる群内類似度を乗算するものであ
る。3はカテゴリ識別部であり、各カテゴリ毎に乗算器
7aの出力値の大きいものを複数個選択しそれらの出力
値の総和(カテゴリ類似度)を計算した後、カテゴリ類
似度の中から最大値を求めることによって、入力パター
ン信号のカテゴリの識別を行なうものである。4は教師
信号発生部である。5は学習制御部で、5bは比較器で
前記教師信号発生部4の出力と前記カテゴリ識別部3の
出力との比較を行い、5aは重み変更量制御部で前記比
較器5bの比較結果にもとづき学習を行うための指示信
号として、両者が一致せずかつ入力パターン信号のカテ
ゴリーが存在する細分類部に対しては1を、一致する場
合には0を出力する。6は学習制御信号荷重部で、前記
学習算出部5から出力する指示信号を群帰属度により重
み付けするものである。
FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the learning and recognizing apparatus of the present invention. In FIG. 1, 1 is a sub-classification unit, which is an intra-group similarity calculation unit 1a for calculating intra-group similarity, which is a degree to which an input pattern signal is similar to each category included in the category group, and the intra-group similarity. The weighting coefficient updating unit 1b updates the weighting factor of the intra-group similarity calculating unit 1a according to the output of the degree calculating unit 1a and the output of the learning control signal weighting unit 6 described later. A large classification unit 2 calculates a group membership degree, which is the degree to which an input pattern signal belongs to each category group for a category group having similar patterns. Reference numeral 2a is a group dictionary in which a plurality of reference pattern signals representing the category group are stored. Reference numeral 2b is a group reference pattern similarity calculation unit that calculates a group membership degree using the group reference pattern signal from the group dictionary 2a, and 7 is an identification signal weighting unit, which is included in the group obtained by the subclassification unit 1. The degree of similarity is weighted by the degree of group membership calculated by the large classification unit 2. In the identification signal weighting unit 7, 7
Reference numeral a denotes a multiplier, which multiplies the group membership degree calculated by the large classification unit 2 and the in-group similarity obtained from the fine classification unit 1. A category identification unit 3 selects a plurality of output values of the multiplier 7a having a large value for each category, calculates the sum of the output values (category similarity), and then selects the maximum value from the category similarity. By determining, the category of the input pattern signal is identified. Reference numeral 4 is a teacher signal generator. Reference numeral 5 is a learning control unit, and 5b is a comparator, which compares the output of the teacher signal generation unit 4 with the output of the category identification unit 3, and 5a is a weight change amount control unit, which shows the comparison result of the comparator 5b. As the instruction signal for performing the learning based on the output, 1 is output to the subclassification section in which the two do not match and the category of the input pattern signal exists, and 0 is output in the case of match. A learning control signal weighting unit 6 weights the instruction signal output from the learning calculation unit 5 by the degree of group membership.

【0037】図2は、大分類部2の構成の一実施例を示
すブロック図である。2aは類似パターンの集合から成
るカテゴリ群を代表する群参照用パターン信号を複数個
記憶する群辞書、2bは前記群辞書からの群参照用パタ
ーン信号を用いて群帰属度を計算する群参照用パターン
類似度算出部、21は入力部であり、入力パターン信号を
入力するものである。22は距離計算部であり、群辞書2
aの全ての群参照用パターン信号と入力パターン信号と
の距離を計算するものである。23は割算器であり、距離
計算部22の出力の逆数を計算するものである。24は加算
器であり、各々の割算器23の出力の総和を求めるもので
ある。25は乗算器であり、加算器24の出力と距離計算部
22の出力を乗算するものである。26は割算器であり、乗
算器25の出力の逆数を計算するものである。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the structure of the large classification unit 2. 2a is a group dictionary for storing a plurality of group reference pattern signals representing a category group consisting of a set of similar patterns, and 2b is a group reference for calculating a group membership degree using a group reference pattern signal from the group dictionary. The pattern similarity calculation unit 21 is an input unit, which inputs an input pattern signal. 22 is a distance calculator, which is a group dictionary 2
The distance between all the group reference pattern signals of a and the input pattern signal is calculated. Reference numeral 23 is a divider that calculates the reciprocal of the output of the distance calculation unit 22. Reference numeral 24 denotes an adder, which calculates the total sum of the outputs of the respective dividers 23. 25 is a multiplier, and the output of the adder 24 and the distance calculation unit
22 outputs are multiplied. 26 is a divider for calculating the reciprocal of the output of the multiplier 25.

【0038】図3は、細分類部1の類似度算出部1aの
第一の実施例を示すブロック図である。31は入力部であ
り、入力パターン信号を入力するものである。32はカテ
ゴリ辞書であり、入力パターン信号の各カテゴリの代表
値を示すカテゴリ参照用パターン信号が複数個記憶され
ているものである。33は距離計算部であり、カテゴリ辞
書32の全てのカテゴリ参照用パターン信号と入力パター
ン信号との距離を計算するものである。34は割算器であ
り、距離計算部33の出力の逆数を計算するものである。
35は加算器であり、各々の割算器34の出力の総和を求め
るものである。36は乗算器であり、加算器35の出力と距
離計算部33の出力を乗算するものである。37は割算器で
あり、乗算器36の出力の逆数を計算するものである。
FIG. 3 is a block diagram showing a first embodiment of the similarity calculation section 1a of the subclassification section 1. Reference numeral 31 is an input unit for inputting an input pattern signal. Reference numeral 32 denotes a category dictionary, which stores a plurality of category-reference pattern signals representing representative values of each category of the input pattern signal. A distance calculator 33 calculates the distances between all the pattern signals for category reference of the category dictionary 32 and the input pattern signals. A divider 34 calculates the reciprocal of the output of the distance calculator 33.
Reference numeral 35 is an adder, which calculates the total sum of the outputs of the respective dividers 34. 36 is a multiplier, which multiplies the output of the adder 35 and the output of the distance calculation unit 33. A divider 37 calculates the reciprocal of the output of the multiplier 36.

【0039】以上のように構成された学習認識装置につ
いて、以下その動作を説明する。認識対象物のn個の特
徴データからなる入力パターン信号X(数7)を
The operation of the learning and recognition apparatus configured as described above will be described below. Input pattern signal X (Equation 7) consisting of n feature data of the recognition target

【0040】[0040]

【数7】 X=(x1,x2,…,xn) (7) 大分類部2に入力する。大分類部2では、入力部21が入
力パターン信号Xをr個の距離計算部22へ出力する。各
々の距離計算部22は、群辞書2aに記憶されている各カ
テゴリ群を代表する群参照用パターン信号Vi (1≦i
≦r;rは群参照用パターン信号の数、すなわちカテゴ
リ群数)を読みだし、(数8)に示すXとVi の距離d
i を計算し、各々対応する割算器23、及び乗算器25へ出
力する。但し、fはf>1を満たす実数とする。
## EQU7 ## X = (x 1 , x 2 , ..., X n ) (7) Input to the large classification unit 2. In the large classification unit 2, the input unit 21 outputs the input pattern signal X to the r distance calculation units 22. Each distance calculation unit 22 has a group reference pattern signal V i (1 ≦ i) representing each category group stored in the group dictionary 2 a.
≤r; r is the number of pattern signals for group reference, that is, the number of category groups), and the distance d between X and V i shown in (Equation 8)
i is calculated and output to the corresponding divider 23 and multiplier 25, respectively. However, f is a real number that satisfies f> 1.

【0041】[0041]

【数8】 di=‖X−Vi2/(f-1) (1≦i≦r) (8) 各々の割算器23は、距離diの逆数を計算し、その出力
を加算器24へ出力する。加算器24は、全ての割算器23の
出力の総和を計算し、その出力をr個の乗算器25へ出力
する。各々の乗算器25では、対応する距離計算部22と加
算器24の出力を乗算し、その出力を対応する割算器26に
入力する。各々の割算器26では、対応する乗算器25の出
力の逆数を計算する。最終的に大分類部2では、この各
割算器26の出力が入力パターン信号Xに対する各カテゴ
リ群の群帰属度μi (1≦i≦r)として出力する。つ
まり、各カテゴリ群の群帰属度μi (1≦i≦r)は
(数9)のように表わすことができる。
D i = ‖X−V i2 / (f-1) (1 ≦ i ≦ r) (8) Each divider 23 calculates the reciprocal of the distance d i and outputs the output. Output to adder 24. The adder 24 calculates the total sum of the outputs of all the dividers 23 and outputs the output to the r multipliers 25. Each of the multipliers 25 multiplies the outputs of the corresponding distance calculator 22 and the adder 24, and inputs the output to the corresponding divider 26. Each divider 26 calculates the reciprocal of the output of the corresponding multiplier 25. Finally, in the large classification unit 2, the output of each divider 26 is output as the group membership degree μ i (1 ≦ i ≦ r) of each category group with respect to the input pattern signal X. That is, the group membership degree μ i (1 ≦ i ≦ r) of each category group can be expressed as in (Equation 9).

【0042】[0042]

【数9】 μi = 1 / Σk=1 r(di/ dk) (9) ここで、Σk=1 rはkについて1からrまでの和を表わ
す。
Equation 9] μ i = 1 / Σ k = 1 r (d i / d k) (9) where, sigma k = 1 r represents the sum from 1 for k to r.

【0043】なお、群辞書2aに記憶されている各カテ
ゴリ群を代表する群参照用パターン信号は、あらかじ
め、従来のクラスタリング手法、たとえば、電子情報通
信学会編長尾真著「パターン情報処理」(コロナ社)に
示されているK平均アルゴリズム、及びIsodataアルゴ
リズムや、Y.Linde, A.Buzo, and R.M.Gray による"An
Algorithm for Vector Quantizer design," IEEE Tran
s. Commun.,COM-28,1, pp.84-95, Jan.1980 に示されて
いるLBGアルゴリズムを用いて設計する。
The group-reference pattern signal representing each category group stored in the group dictionary 2a is previously stored in a conventional clustering method, for example, “Pattern Information Processing” (Corona, edited by The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Masaru Nagao). K-means algorithm and Isodata algorithm shown in "Company" and "An by Y. Linde, A. Buzo, and RMGray.
Algorithm for Vector Quantizer design, "IEEE Tran
s. Commun., COM-28,1, pp.84-95, Jan.1980.

【0044】以下、K平均アルゴリズムを用いて群辞書
2aを設計する方法について簡単に説明する。 1.認識対象物の群辞書設計用のパターン信号の集合か
ら、r個(但し、rはあらかじめ定められたカテゴリ群
数)のパターン信号を適当に選び、これらをr個の群参
照用パターン信号Vi(1≦i≦r)とする。 2.全ての群辞書設計用のパターン信号Xについて、そ
れぞれ、(数10)に示す距離di
A method of designing the group dictionary 2a using the K-means algorithm will be briefly described below. 1. From the set of pattern signals for designing the group dictionary of the recognition object, r (where r is the predetermined number of category groups) pattern signals are appropriately selected, and these r group reference pattern signals V i are selected. (1 ≦ i ≦ r). 2. For each pattern signal X for designing the group dictionary, the distance d i shown in (Equation 10) is obtained.

【0045】[0045]

【数10】 di=‖X−Vi‖ (10) を最小にするViを求める。このとき、Xはカテゴリ群
i(1≦i≦r)に属するものとする。 3.各Siに属するパターン信号Xの平均値を求め、こ
れをVi’とする。 4.Vi’=Viが全てのiについて成立すれば、このと
きの群参照用パターン信号Viを群辞書2aに記憶す
る。そうでなければ、Vi’を新たな群参照用パターン
信号Viとして、2.に戻る。 このようにして、群参照用パターン信号を設計すること
によって、全てのパターン信号はいくつかの類似したパ
ターン信号の部分集合(カテゴリ群)に分割することが
できる。なお、Isodataアルゴリズム及び、LBGアル
ゴリズムもこのK平均アルゴリズムと基本的にはほぼ同
じ手法である。
Equation 10] Request d i = ‖X-V i ‖ V i to the (10) to a minimum. At this time, X is assumed to belong to the category group S i (1 ≦ i ≦ r). 3. The average value of the pattern signals X belonging to each S i is obtained, and this is designated as V i ′. 4. If V i ′ = V i holds for all i, the group reference pattern signal V i at this time is stored in the group dictionary 2a. Otherwise, let V i 'be a new group reference pattern signal V i . Return to. In this way, by designing the group reference pattern signal, all pattern signals can be divided into some similar subsets (category groups) of pattern signals. The Isodata algorithm and LBG algorithm are basically the same as the K-means algorithm.

【0046】各細分類部1の類似度算出部1aは入力部
31が入力パターン信号Xをc個の距離計算部33へ出力す
る。各々の距離計算部33は、カテゴリ辞書32に記憶され
ている各カテゴリの代表値を示すカテゴリ参照用パター
ン信号(重み係数)Wj (1≦j≦c;cはカテゴリ参
照用パターン信号の数)を読みだし、(数11)に示す
XとWjの距離djを計算し、各々対応する割算器34、及
び乗算器36へ出力する。
The similarity calculation unit 1a of each subclassification unit 1 is an input unit.
31 outputs the input pattern signal X to the c distance calculation units 33. Each distance calculation unit 33 has a category reference pattern signal (weighting coefficient) W j (1 ≦ j ≦ c; c is the number of category reference pattern signals) indicating a representative value of each category stored in the category dictionary 32. ) Is read, the distance d j between X and W j shown in (Equation 11) is calculated, and output to the corresponding divider 34 and multiplier 36, respectively.

【0047】[0047]

【数11】 dj=‖X−Wj2/(f-1) (1≦j≦c) (11) 但し、fはf>1を満たす実数とする。D j = ‖X−W j2 / (f-1) (1 ≦ j ≦ c) (11) where f is a real number satisfying f> 1.

【0048】各々の割算器34は、距離djの逆数を計算
し、その出力を加算器35へ出力する。加算器35は、全て
の割算器34の出力の総和を計算し、その出力をc個の乗
算器36へ出力する。各々の乗算器36では、対応する距離
計算部33と加算器35の出力を乗算し、その出力を対応す
る割算器37に入力する。各々の割算器37では、対応する
乗算器36の出力の逆数を計算する。最終的に、細分類部
1では、この各割算器37の出力が入力パターン信号Xに
対する各カテゴリの群内類似度ベクトル(ν12,…,
νc)として、識別信号荷重部7に出力する。つまり、
細分類部1における各カテゴリの群内類似度は(数1
2)のように表す。
Each divider 34 calculates the reciprocal of the distance d j and outputs the output to the adder 35. The adder 35 calculates the sum of the outputs of all the dividers 34, and outputs the output to the c multipliers 36. Each of the multipliers 36 multiplies the output of the corresponding distance calculation unit 33 and the output of the adder 35, and inputs the output to the corresponding divider 37. Each divider 37 calculates the reciprocal of the output of the corresponding multiplier 36. Finally, in the fine classification unit 1, the output of each divider 37 is the in-group similarity vector (ν 1 , ν 2 , ..., Of each category for the input pattern signal X).
ν c ), and outputs it to the identification signal weighting unit 7. That is,
The in-group similarity of each category in the subclassification unit 1 is (equation 1
It is expressed as 2).

【0049】[0049]

【数12】 νj = 1 / Σk=1 c(dj/ dk) (12) ここで、Σk=1 cはkについて1からcまでの和を表わ
す。
Ν j = 1 / Σ k = 1 c (d j / d k ) (12) where Σ k = 1 c represents the sum of 1 to c for k.

【0050】識別信号荷重部7では、乗算器7aが大分
類部2で計算したi番めのカテゴリ群の群帰属度μ
iと、そのカテゴリ群に対応する細分類部1から得られ
る群内類似度ベクトル(ν12,…,νc)を乗算し、そ
れらの出力をカテゴリ識別部3に出力する。つまり、乗
算器7aは、(群参照用パターン信号の数×各細分類部
におけるカテゴリ参照用パターン信号数の総和)個用意
されており、カテゴリ群pの群帰属度μp(1≦p≦
r;rはカテゴリ群の数)とそのカテゴリ群pに対応す
る細分類部1から得られたあるカテゴリqの群内類似度
νpq(1≦q≦c;cはカテゴリ群に属するカテゴリ
数)が入力する乗算器7aの出力値ξpqは(数13)の
ように表する。
In the identification signal weighting section 7, the group membership degree μ of the i-th category group calculated by the multiplier 7a in the large classification section 2
i is multiplied by the intra-group similarity vector (ν 1 , ν 2 , ..., ν c ) obtained from the fine classification unit 1 corresponding to the category group, and the outputs are output to the category identification unit 3. That is, the number of multipliers 7a provided is (the number of group reference pattern signals × the total number of category reference pattern signals in each subclassification unit), and the group membership degree μ p of the category group p (1 ≦ p ≦
r; r is the number of category groups) and the in-group similarity ν pq of a certain category q obtained from the fine classification unit 1 corresponding to the category group p (1 ≦ q ≦ c; c is the number of categories belonging to the category group) ) Input value ξ pq of the multiplier 7a is expressed as in ( Equation 13).

【0051】[0051]

【数13】 ξpq=μp・νpq (13) カテゴリ識別部3では、全ての乗算器7aの出力値を、
各カテゴリ毎にまとめて分類し、その出力値の大きいも
のを複数個選択する。そして、各カテゴリ毎に、これら
の選択された出力値の総和をカテゴリ類似度rs(1≦s
≦NC;NCはカテゴリの数)として求め、それらの中で最
大となる類似度に対応するカテゴリを認識結果として出
力する。なお、乗算器7aの出力値を各カテゴリ毎に複
数個選択する方法としては、乗算器7aの出力値がある
しきい値以上のものを選択するとしてもよい。
In Equation 13] ξ pq = μ p · ν pq (13) category identification unit 3, the output values of all the multipliers 7a,
Categorize each category together and select a plurality of ones having a large output value. Then, for each category, the sum of these selected output values is calculated as the category similarity r s (1 ≦ s
≦ N C ; N C is the number of categories), and the category corresponding to the maximum similarity among them is output as the recognition result. As a method of selecting a plurality of output values of the multiplier 7a for each category, it is possible to select an output value of the multiplier 7a having a certain threshold value or more.

【0052】教師信号算出部4は、入力パターン信号X
に同期して、パターンXのカテゴリに対応する要素の
み"1" でそれ以外は"0" の教師信号ベクトルT=( t1,
t2,…,tNC)を生成する。学習制御部5は識別信号荷重部
7の出力値と教師信号との比較結果にもとづき学習を行
うための指示信号Eとして、両者が一致せずかつ入力パ
ターン信号のカテゴリーが存在する細分類部にに対して
は1を、一致する場合には0を出力する。
The teacher signal calculator 4 receives the input pattern signal X
In synchronization with, the teacher signal vector T = (t 1 ,
t 2 , ..., tN C ). The learning control unit 5 uses, as the instruction signal E for performing learning based on the result of comparison between the output value of the identification signal weighting unit 7 and the teacher signal, the fine classification unit in which the two do not match and the category of the input pattern signal exists. Is output for 0, and 0 is output for matching.

【0053】学習制御信号荷重部6は、(数14)のよ
うに指示信号Ep(p番目の細分類部に対する指示信
号)と前記群帰属度を乗算器6aで乗算し対応する細分
類部1の重み係数更新部1bに出力し、重み係数更新部
1bは群類似度算出部1aのカテゴリ参照用パターン信
号(重み係数)を、前記類似度算出部1aの出力と前記
学習制御信号荷重部の出力とから、たとえば、学習ベク
トル量子化法(LVQ)と呼ばれる学習アルゴリズムに
類した手法を用いて更新する。
The learning control signal weighting unit 6 multiplies the instruction signal E p (instruction signal for the p-th subclassification unit) and the group membership degree by the multiplier 6a as shown in (Equation 14), and the corresponding subclassification unit 6 1 to the weight coefficient updating unit 1b, and the weight coefficient updating unit 1b outputs the category reference pattern signal (weight coefficient) of the group similarity calculating unit 1a to the output of the similarity calculating unit 1a and the learning control signal weighting unit. Is updated from the output of the learning vector quantization method (LVQ) using a method similar to a learning algorithm.

【0054】[0054]

【数14】 E'p= Ep・ μp (14) ここでE'pはp番目の細分類部に対する荷重学習制御信
号、Epはp番目のカテゴリに対する学習制御信号、μp
は荷重学習制御信号が入力する細分類部pに対する群類
似度を表す。
E ′ p = E p · μ p (14) where E ′ p is a weight learning control signal for the p-th subclassification unit, E p is a learning control signal for the p-th category, μ p
Represents the group similarity to the subclassification unit p input by the weight learning control signal.

【0055】学習ベクトル量子化法については、たとえ
ば、T.Kohonenによる"LearningVector Quantization fo
r Pattern Recognition",Helsinki University ofTech
nology, Report TKK-F-A601(1986.11)に示されている。
Regarding the learning vector quantization method, for example, "Learning Vector Quantization fo" by T. Kohonen.
r Pattern Recognition ", Helsinki University of Tech
nology, Report TKK-F-A601 (1986.11).

【0056】以下、p番目の細分類部を例に学習ベクト
ル量子化法について簡単に説明する。カテゴリ参照用パ
ターン信号Wjの初期値は、各カテゴリ群に含まれる入
力パターン信号の集合からなるカテゴリ辞書設計用のパ
ターン信号から、各カテゴリ毎に任意に選択されたもの
及び、群辞書2aの設計の際に説明したK平均アルゴリ
ズム等の従来のクラスタリング法等によりあらかじめ用
意しておき、入力パターン信号Xが入力する度に以下の
ステップを各細分類部に実行する。
The learning vector quantization method will be briefly described below by taking the p-th subclassification unit as an example. The initial value of the pattern signal W j for category reference is arbitrarily selected for each category from the pattern signals for designing the category dictionary, which is composed of a set of input pattern signals included in each category group, and the group dictionary 2a. It is prepared in advance by a conventional clustering method such as the K-means algorithm explained at the time of designing, and the following steps are executed for each subclassification section each time the input pattern signal X is input.

【0057】1. 前記群内類似度νjの中で類似度が
最大のカテゴリ参照用パターン信号Wkを選択し、Wkの
カテゴリをCkとする。
1. The category reference pattern signal W k having the highest similarity is selected from the in-group similarities ν j , and the category of W k is defined as C k .

【0058】2.・入力パターン信号XのカテゴリとC
kが一致する場合、Wkを学習制御信号荷重部6の出力
E'pに比例してXに近付ける。同様に両者が一致しない
場合はWkをE'pに比例してXから遠ざける。
2.・ Category of input pattern signal X and C
If k matches, closer to X proportionally to W k to the output E 'p of the learning control signal loading section 6. Similarly, if they do not match, W k is moved away from X in proportion to E ′ p .

【0059】・Wk以外のカテゴリ参照用パターン信号
は更新されない。 ただし、群帰属度の小さい細分類部に対しては上記の手
続きを省略することができる。
The category reference pattern signals other than W k are not updated. However, the above procedure can be omitted for the subclassification unit having a small degree of group membership.

【0060】このようにして、全ての入力パターン信号
Xに対する識別結果が、そのカテゴリに一致するまで上
記学習動作を繰り返すことにより、この学習認識装置は
入力パターンに対する認識が可能となる。
In this way, the learning recognition device can recognize the input pattern by repeating the learning operation until the identification results for all the input pattern signals X match the category.

【0061】以上のように本実施例によれば、大分類部
が出力する群帰属度で重み付けした学習制御信号にもと
づいて各細分類部の重み修正を行なうため、入力パター
ン信号が属するカテゴリの存在する細分類部が協調して
学習し、カテゴリ群の境界に位置するパターンの認識率
の向上が可能である。
As described above, according to the present embodiment, since the weight correction of each subclassification unit is performed based on the learning control signal weighted by the group membership degree output from the large classification unit, the category of the category to which the input pattern signal belongs is corrected. It is possible to improve the recognition rate of the patterns located at the boundary of the category group by learning in cooperation with the existing subclassification units.

【0062】図4は本発明の学習認識装置の第二の実施
例で、群選択部および入力信号選択部を有するものを示
す。図4において、細分類部1、類似度算出部1a、重
み係数更新部1b、大分類部2、群辞書2a、カテゴリ
識別部3、教師信号発生部4、学習制御部5、学習制御
号荷重部6、識別信号荷重部7、乗算器6a、7aは、
上述した第一の実施例のものと同様である。本実施例で
は上記に加え、群選択部8は大分類部2が出力する群帰
属度にもとづき複数個のカテゴリ群を選択するものであ
る。入力信号選択部9は前記群選択部8の選択結果にも
とづき入力パターン信号を入力する細分類部を選択する
ものである。
FIG. 4 shows a second embodiment of the learning and recognizing device of the present invention, which has a group selecting section and an input signal selecting section. In FIG. 4, a fine classification unit 1, a similarity calculation unit 1a, a weight coefficient updating unit 1b, a large classification unit 2, a group dictionary 2a, a category identification unit 3, a teacher signal generation unit 4, a learning control unit 5, a learning control number weight. The unit 6, the identification signal weighting unit 7, and the multipliers 6a and 7a are
It is similar to that of the first embodiment described above. In the present embodiment, in addition to the above, the group selection unit 8 selects a plurality of category groups based on the group membership degree output by the large classification unit 2. The input signal selection unit 9 selects a subclassification unit to which an input pattern signal is input, based on the selection result of the group selection unit 8.

【0063】以上のように構成された学習認識装置につ
いて、以下その動作を説明する。学習認識動作に関して
は上述した学習認識装置の第一の実施例と同様である
が、群選択部8は群帰属度の大きいカテゴリ群を選択
し、その結果を入力信号選択部9に出力する。また選択
したカテゴリ群についてのみ群帰属度を学習制御信号荷
重部6ならびに識別信号荷重部7に出力する。
The operation of the learning / recognition device configured as described above will be described below. The learning recognition operation is the same as that of the first embodiment of the learning recognition device described above, but the group selection unit 8 selects a category group having a large group membership degree and outputs the result to the input signal selection unit 9. Further, the group membership degree is output only to the selected category group to the learning control signal weighting unit 6 and the identification signal weighting unit 7.

【0064】このように本実施例によれば、群選択部8
が選択した群帰属度の大きいカテゴリ群についてのみ細
分類部の認識と学習を行うため、高速で効果的な学習認
識が可能となる。
As described above, according to this embodiment, the group selection unit 8
Since the subclassification unit is recognized and learned only for the category group selected by, which has a high group membership degree, high-speed and effective learning recognition is possible.

【0065】図5は本発明の学習認識装置の第三の実施
例で、限定群選択部8aと群帰属度切り替え部11を更
に有するものを示す。図5において、細分類部1、類似
度算出部1a、重み係数更新部1b、大分類部2、群辞
書2a、カテゴリ識別部3、教師信号発生部4、学習制
御部5、学習制御号荷重部6、識別信号荷重部7、乗算
器6a、7a、群選択部8、入力信号選択部9は上述し
た第二の実施例のものと同様である。本実施例では上記
に加え、カテゴリ情報記憶部10が各細分類部1に属す
るカテゴリの情報を記憶し、限定群選択部8aが前記カ
テゴリ情報記憶部10の記憶内容にもとづき、入力パタ
ーン信号のカテゴリが存在する細分類部の中で群帰属度
の大きい方から少なくとも1つの群帰属度を選択する。
また、群帰属度切り替え部11は群選択部6の出力と限
定群選択部8aの出力を切り替えて学習制御信号荷重部
6に出力する。
FIG. 5 shows a third embodiment of the learning and recognizing device of the present invention, which further comprises a limited group selection unit 8a and a group membership degree switching unit 11. In FIG. 5, a fine classification unit 1, a similarity calculation unit 1a, a weight coefficient updating unit 1b, a large classification unit 2, a group dictionary 2a, a category identification unit 3, a teacher signal generation unit 4, a learning control unit 5, a learning control number weight. The unit 6, the identification signal weighting unit 7, the multipliers 6a and 7a, the group selection unit 8, and the input signal selection unit 9 are the same as those in the second embodiment described above. In the present embodiment, in addition to the above, the category information storage unit 10 stores the information of the categories belonging to each subclassification unit 1, and the limited group selection unit 8a determines the input pattern signal based on the stored contents of the category information storage unit 10. At least one group membership degree is selected from the group having a higher group membership degree in the subclassification section in which the category exists.
Further, the group membership degree switching unit 11 switches the output of the group selection unit 6 and the output of the limited group selection unit 8a and outputs the learning control signal weighting unit 6.

【0066】以上のように構成された学習認識装置につ
いて、以下その動作を説明する。学習認識動作に関して
は上述した学習認識装置の第二の実施例と同様である
が、初期の学習時には群帰属度切り替え部11が群選択
部6の群帰属度を学習制御信号荷重部6に出力し、追加
学習時には限定群選択部6aの群帰属度を学習制御信号
荷重部6に出力するように切り替える。
The operation of the learning / recognition device configured as described above will be described below. The learning recognition operation is similar to that of the second embodiment of the learning recognition device described above, but at the time of initial learning, the group membership degree switching unit 11 outputs the group membership degree of the group selection unit 6 to the learning control signal weighting unit 6. Then, at the time of additional learning, the group membership degree of the limited group selection unit 6 a is switched to be output to the learning control signal weighting unit 6.

【0067】このように本実施例によれば、未学習の入
力パターン信号を学習する場合、限定群選択部6aが入
力パターン信号のカテゴリの存在する細分類部に選択的
に群帰属度を出力するため、未学習パターンの追加学習
が可能となる。また、入力パターン信号に関連ある細分
類部のみ学習を行うため、追加学習が学習認識装置全体
に影響を与えにくく、学習済みのパターンに対する認識
性能に影響がでにくい追加学習が可能となる。
As described above, according to this embodiment, when learning an unlearned input pattern signal, the limited group selection unit 6a selectively outputs the group membership degree to the subclassification unit in which the category of the input pattern signal exists. Therefore, additional learning of unlearned patterns becomes possible. Further, since only the fine classification unit related to the input pattern signal is learned, the additional learning hardly affects the learning and recognition apparatus as a whole, and the additional learning which hardly affects the recognition performance for the learned pattern can be performed.

【0068】図6は本発明の学習認識装置の第四の実施
例で群帰属度荷重部12を有するものを示す。図6にお
いて、細分類部1、類似度算出部1a、重み係数更新部
1b、大分類部2、群辞書2a、カテゴリ識別部3、教
師信号発生部4、学習制御部5、学習制御号荷重部6、
識別信号荷重部7、乗算器6a、7a、カテゴリ情報記
憶部10は上述した第三の実施例のものと同様である。
本実施例では上記に加え、群帰属度荷重部12がカテゴ
リ情報記憶部10の記憶内容にもとづき大分類部2の出
力の重み付けを行う。
FIG. 6 shows a learning recognition apparatus according to a fourth embodiment of the present invention having a group membership degree weighting unit 12. In FIG. 6, a fine classification unit 1, a similarity calculation unit 1a, a weight coefficient updating unit 1b, a large classification unit 2, a group dictionary 2a, a category identification unit 3, a teacher signal generation unit 4, a learning control unit 5, a learning control number weight. Part 6,
The identification signal weighting unit 7, the multipliers 6a and 7a, and the category information storage unit 10 are the same as those in the third embodiment described above.
In the present embodiment, in addition to the above, the group membership degree weighting unit 12 weights the output of the large classification unit 2 based on the stored contents of the category information storage unit 10.

【0069】図7は、その群帰属度荷重部12の一実施
例を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the group membership degree loading unit 12.

【0070】91は荷重部で、大分類部2の出力を重み付
けするものである。92は荷重調整部で、カテゴリ情報記
憶部10に記憶された各細分類部に属するカテゴリの情
報により、入力パターンのカテゴリが存在するカテゴリ
群を選択し、その群帰属度が大きくなる様に前記荷重部
92の荷重を調整するものである。
Reference numeral 91 is a weighting section for weighting the output of the large classification section 2. A load adjusting unit 92 selects a category group in which the category of the input pattern exists based on the information of the categories belonging to each subclassifying unit stored in the category information storage unit 10 and increases the degree of group membership by selecting the category group. Load section
The load of 92 is adjusted.

【0071】以上のように構成された学習認識装置につ
いて、以下その動作を説明する。学習認識動作に関して
は上述した学習認識装置の第三の実施例と同様である
が、群帰属度荷重部12が、カテゴリ情報記憶部10の
記憶内容にもとづき、入力パターンのカテゴリが存在す
る細分類部の群帰属度がより大きくなるように荷重を調
整しながら群帰属度を重み付けを行う。
The operation of the learning / recognition device configured as described above will be described below. The learning recognition operation is the same as that of the third embodiment of the learning recognition device described above, but the group membership degree weighting unit 12 uses the stored contents of the category information storage unit 10 to perform the fine classification in which the categories of the input patterns exist. The degree of group membership is weighted while adjusting the load so that the degree of group membership of the part becomes larger.

【0072】このように本実施例によれば、群帰属度荷
重部12が入力パターン信号のカテゴリの存在する細分
類部に対する群帰属度を大きくすることで、入力パター
ン信号に関連ある細分類部の学習が強調され効果的な未
学習パターンの追加学習が可能となる。
As described above, according to this embodiment, the group membership degree weighting unit 12 increases the group membership degree for the subclassification section in which the category of the input pattern signal exists, so that the subclassification section associated with the input pattern signal is obtained. Learning is emphasized, and effective additional learning of unlearned patterns becomes possible.

【0073】図8は本発明の学習認識装置の第五の実施
例でカテゴリ追加部13を有するものを示す。図8にお
いて、細分類部1、類似度算出部1a、重み係数更新部
1b、大分類部2、群辞書2a、カテゴリ識別部3、教
師信号発生部4、学習制御部5、学習制御信号荷重部
6、識別信号荷重部7、乗算器6a、7aは、カテゴリ
情報記憶部10は上述した第三の実施例のものと同様で
ある。本実施例では上記に加え、カテゴリ追加部13
が、細分類部1に対して新たなカテゴリに対する群内類
似度を計算する手段を付加し、カテゴリ情報記憶部10
は各細分類部1に属するカテゴリ情報を記憶する。
FIG. 8 shows a learning recognition apparatus according to a fifth embodiment of the present invention, which has a category adding unit 13. In FIG. 8, a fine classification unit 1, a similarity calculation unit 1a, a weight coefficient updating unit 1b, a large classification unit 2, a group dictionary 2a, a category identification unit 3, a teacher signal generation unit 4, a learning control unit 5, a learning control signal weight. The section 6, the identification signal weighting section 7, the multipliers 6a and 7a, and the category information storage section 10 are the same as those of the third embodiment described above. In this embodiment, in addition to the above, the category addition unit 13
However, a means for calculating the in-group similarity for a new category is added to the subclassification unit 1, and the category information storage unit 10
Stores category information belonging to each subclassification unit 1.

【0074】以上のように構成された学習認識装置につ
いて、以下その動作を説明する。ここでは、細分類部1
の類似度算出部1aとしては、図3に示す構成のものを
例にとって説明する。認識動作に関しては上述した学習
認識装置の第一の実施例と同様である。学習動作に関し
ても上述した学習認識装置の第一の実施例と同様である
が、カテゴリ追加部13はカテゴリ情報記憶部10のカ
テゴリ情報と教師信号発生部4から出力する教師信号を
比較して、学習すべき入力パターン信号の属するカテゴ
リが学習を行なう細分類部に属していない場合に、新た
に前記入力パターン信号の属するカテゴリに対する群内
類似度を計算する手段を細分類部1に付加する。図3に
おいて説明すると、対象となる細分類部1に含まれる群
内類似度算出部1aのカテゴリ辞書32に、現在入力され
ている入力パターン信号をカテゴリ参照用パターンとし
て追加し、追加したカテゴリに対する距離計算部33、割
算器34、加算器35、乗算器36、割算器37を新たに設け
る。同時に新たなカテゴリ情報をカテゴリ情報記憶部1
0に記憶する。
The operation of the learning and recognition apparatus configured as described above will be described below. Here, the subclassification unit 1
As the similarity calculation unit 1a, the configuration shown in FIG. 3 will be described as an example. The recognition operation is the same as in the first embodiment of the learning recognition device described above. The learning operation is the same as in the first embodiment of the learning recognition device described above, but the category adding unit 13 compares the category information in the category information storage unit 10 with the teacher signal output from the teacher signal generating unit 4, When the category to which the input pattern signal to be learned belongs does not belong to the subclassification unit that performs learning, means for newly calculating the in-group similarity for the category to which the input pattern signal belongs is added to the subclassification unit 1. Explaining with reference to FIG. 3, the currently input input pattern signal is added as a category reference pattern to the category dictionary 32 of the intra-group similarity calculation unit 1a included in the target sub-classification unit 1, and the added category is added. A distance calculator 33, a divider 34, an adder 35, a multiplier 36, and a divider 37 are newly provided. At the same time, new category information is added to the category information storage unit 1
Store at 0.

【0075】このように本実施例によれば、カテゴリ追
加部13が細分類部1に新たなカテゴリに対する群内類
似度算出手段1aを付加するため、大分類部2で正確に
分類できないような新たな変動の大きいパターンを効率
良く追加学習することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, since the category adding unit 13 adds the intra-group similarity calculating means 1a for a new category to the sub-classifying unit 1, the large classifying unit 2 cannot accurately classify. It becomes possible to efficiently perform additional learning for a new pattern with large fluctuations.

【0076】図9は本発明の学習認識装置の第六の実施
例で帰属度依存カテゴリ追加制御部14を有するものを
示す。図9において細分類部1、類似度算出部1a、重
み係数更新部1b、大分類部2、群辞書2a、カテゴリ
識別部3、教師信号発生部4、学習制御部5、学習制御
信号荷重部6、識別信号荷重部7、乗算器6a、7a、
カテゴリ情報記憶部10、カテゴリ追加部13は、上述
した第五の実施例のものと同様である。本実施例では上
記に加え、帰属度依存カテゴリ追加制御部14が大分類
部2の出力する群帰属度の値に応じてカテゴリ追加部1
3がカテゴリ追加を行なうか行なうか否かを細分類部1
ごとに切替える。
FIG. 9 shows a sixth embodiment of the learning and recognizing device of the present invention, which has a degree-of-attribute-dependent category addition control unit 14. In FIG. 9, a fine classification unit 1, a similarity calculation unit 1a, a weighting factor update unit 1b, a large classification unit 2, a group dictionary 2a, a category identification unit 3, a teacher signal generation unit 4, a learning control unit 5, a learning control signal weighting unit. 6, identification signal weighting unit 7, multipliers 6a, 7a,
The category information storage unit 10 and the category addition unit 13 are the same as those of the fifth embodiment described above. In the present embodiment, in addition to the above, the category addition unit 1 according to the value of the group membership degree output from the large classification unit 2 by the belonging degree dependent category addition control unit 14.
The subclassification unit 1 determines whether or not 3 performs category addition.
Switch every time.

【0077】図10は本発明の学習認識装置に用いる帰
属度依存カテゴリ追加制御部14の一実施例を示す。1
4aは入力した複数の群帰属度信号の最大値を検出する
最大値検出器、14bはカテゴリ追加の基準となる群帰
属度の値を記憶する記憶部、14cは前記最大値検出器
14aが検出した群帰属度の最大値と前記記憶部14bが
記憶する基準となる群帰属度とを比較する比較器、14
dは前記比較器の比較結果にもとづき、群帰属度の最大
値が基準となる群帰属度を越えた場合にカテゴリ追加の
指示信号を出力するカテゴリ追加指示部である。
FIG. 10 shows an embodiment of the membership degree dependent category addition control unit 14 used in the learning recognition device of the present invention. 1
4a is a maximum value detector that detects the maximum value of a plurality of input group membership signals, 14b is a storage unit that stores the value of the group membership level that serves as a reference for category addition, and 14c is the maximum value detector 14a that detects the value. A comparator for comparing the maximum group membership degree with the reference group membership degree stored in the storage unit 14b;
Reference numeral d denotes a category addition instructing section that outputs a category addition instruction signal when the maximum group membership degree exceeds the reference group membership degree based on the comparison result of the comparator.

【0078】以上のように構成された学習認識装置につ
いて、以下その動作を説明する。ここでは、細分類部の
類似度算出部1aとしては、図3に示す構成のものを例
にとって説明する。認識動作に関しては上述した学習認
識装置の第一の実施例と同様である。学習動作に関して
は上述した学習認識装置の第五の実施例と同様である
が、帰属度依存カテゴリ追加制御部14は、学習すべき
入力パターン信号の属するカテゴリが学習を行なう細分
類部1に属していない場合に、常に対象となる細分類部
1全てにカテゴリ追加を行なうのではなく、対象となる
細分類部に属するカテゴリ群の群帰属度があらかじめ定
めた基準を越えた場合にのみ追加を行なうようにカテゴ
リ追加部13を制御する。また、群帰属度の大きい方か
ら一部の細分類部1のみをカテゴリ追加の対象とするこ
とも可能である。
The operation of the learning / recognition device configured as described above will be described below. Here, the similarity calculation unit 1a of the fine classification unit will be described by taking the configuration shown in FIG. 3 as an example. The recognition operation is the same as in the first embodiment of the learning recognition device described above. The learning operation is the same as that of the fifth embodiment of the learning recognition device described above, but the belonging degree dependent category addition control unit 14 belongs to the fine classification unit 1 in which the category to which the input pattern signal to be learned belongs is learning. If not, the category is not always added to all the target subclassification units 1, but is added only when the group membership degree of the category group belonging to the target subclassification unit exceeds a predetermined criterion. The category addition unit 13 is controlled so as to perform. Further, it is also possible to set only some of the subclassification units 1 from the one having a higher group membership degree as a category addition target.

【0079】このように本実施例によれば、大分類部2
の分類基準から大きく外れた場合にのみカテゴリ追加を
行ない、その他の場合には群内類似度算出部1aの重み
変更による学習と切替えることで効率の良い追加学習が
可能となる。
As described above, according to this embodiment, the large classification unit 2
The category is added only when it largely deviates from the classification standard of No. 1, and in other cases, efficient additional learning can be performed by switching to learning by changing the weight of the in-group similarity calculation unit 1a.

【0080】図11は本発明の学習認識装置の第七の実
施例で誤差依存カテゴリ追加制御部15を有するものを
示す。図11において細分類部1、類似度算出部1a、
重み係数更新部1b、大分類部2、群辞書2a、カテゴ
リ識別部3、教師信号発生部4、学習制御信号荷重部
6、識別信号荷重部7、乗算器6a、7a、カテゴリ情
報記憶部10、カテゴリ追加部13は、上述した第五の
実施例のものと同様である。本実施例では上記に加え、
誤差算出器5cと重み変更量制御部5aで学習制御部5
を構成し、誤差依存カテゴリ追加制御部15が学習制御
部5の出力する学習制御信号の値に応じて前記カテゴリ
追加を行なうか行なうか否かを切替える。
FIG. 11 shows a learning recognition apparatus according to a seventh embodiment of the present invention, which has an error-dependent category addition control unit 15. In FIG. 11, the subclassification unit 1, the similarity calculation unit 1a,
Weighting factor update unit 1b, large classification unit 2, group dictionary 2a, category identification unit 3, teacher signal generation unit 4, learning control signal weighting unit 6, identification signal weighting unit 7, multipliers 6a and 7a, category information storage unit 10 The category adding unit 13 is the same as that of the fifth embodiment described above. In this embodiment, in addition to the above,
The learning controller 5 includes the error calculator 5c and the weight change amount controller 5a.
The error-dependent category addition control unit 15 switches whether or not to perform the category addition according to the value of the learning control signal output from the learning control unit 5.

【0081】図12は本発明の学習認識装置に用いる誤
差依存カテゴリ追加制御部15の一実施例を示す。15
aはカテゴリ追加の基準となる誤差の値を記憶する記憶
部、15bは誤差信号と前記記憶部15bが記憶する基準
となる誤差値とを比較する比較器、15cは前記比較器
の比較結果にもとづき、誤差信号が基準となる誤差値を
越えた場合にカテゴリ追加の指示信号を出力するカテゴ
リ追加指示部である。
FIG. 12 shows an embodiment of the error-dependent category addition control unit 15 used in the learning and recognition device of the present invention. 15
a is a storage unit that stores an error value serving as a reference for category addition, 15b is a comparator that compares the error signal with the reference error value stored in the storage unit 15b, and 15c is a comparison result of the comparator. First, the category addition instructing section outputs a category addition instruction signal when the error signal exceeds a reference error value.

【0082】図13は、類似度算出部1aの第二の実施
例の構成を具体的に示すブロック図である。41は入力部
であり、入力パターン信号を入力するものである。42は
多入力一出力信号処理部であり、それに接続されている
下層の入力部41、または多入力一出力信号処理部42の出
力と、その連結の度合である重み係数とを各々掛け合わ
せて総和したものをしきい値処理して出力するものであ
る。ここでは、これら複数個の多入力一出力信号処理部
を層構造を持ち、上位層にのみ信号が伝搬するようにネ
ットワーク接続することによって、入力パターン信号に
対するカテゴリ群内の各カテゴリに類似する度合である
類似度が求められる。
FIG. 13 is a block diagram specifically showing the configuration of the second embodiment of the similarity calculation section 1a. Reference numeral 41 is an input unit for inputting an input pattern signal. Reference numeral 42 denotes a multi-input / single-output signal processing unit, which multiplies the output of the lower-layer input unit 41 or the multi-input / single-output signal processing unit 42 connected to it, and the weighting factor which is the degree of connection thereof. The sum total is subjected to threshold processing and output. Here, the plurality of multi-input / single-output signal processing units have a layered structure and are network-connected so that signals propagate only to the upper layers, so that the degree of similarity to each category in the category group for the input pattern signal is Is calculated.

【0083】図14は、前記多入力一出力信号処理部42
の構成を具体的に示すブロック図である。図14におい
て、51は入力部あり、入力パターン信号を入力するもの
である。52は重み係数記憶部であり、入力部51からの複
数の入力信号を重み付ける重み係数を記憶するものであ
る。53は乗算器であり、重み係数記憶部52の重み係数と
入力部51からの入力信号を乗算するものである。54は加
算器であり、全ての乗算器53の出力値を総和するもので
ある。55はしきい値処理部であり、加算器54の出力値を
一定範囲の値に制限するものである。
FIG. 14 shows the multi-input one-output signal processing section 42.
3 is a block diagram specifically showing the configuration of FIG. In FIG. 14, reference numeral 51 designates an input section for inputting an input pattern signal. Reference numeral 52 denotes a weighting coefficient storage unit that stores a weighting coefficient for weighting a plurality of input signals from the input unit 51. Reference numeral 53 denotes a multiplier, which multiplies the weight coefficient of the weight coefficient storage unit 52 by the input signal from the input unit 51. Reference numeral 54 is an adder, which sums the output values of all the multipliers 53. A threshold processing unit 55 limits the output value of the adder 54 to a value within a certain range.

【0084】以上のように構成された細分類部1の類似
度算出部1aの第二の実施例を示すブロック図につい
て、以下その動作を説明する。第一の実施例同様に、細
分類部1では、入力部31に、入力パターン信号Xを入力
する。入力部41は、パターンデータの特徴データ数に等
しくN個用意されており、各特徴データxiはそれぞれ
対応する入力部41に入力する。各々の多入力一出力信号
処理部42は、図4に示すようにそれに接続されている下
層の入力部41、または多入力一出力信号処理部42の出力
と重み係数記憶部52に記憶されているその接続の度合で
ある重み係数wijとを乗算器53により掛け合わせ、各々
の乗算器53の出力の総和を加算器54で計算した後、しき
い値処理部55で変換し、その出力値を上層へ出力する。
つまり、図4に示すある層のi番目の多入力一出力信号
処理部42の出力値Iiは、入力部51への入力値をIj
それに接続されている入力とその接続の度合である重み
係数をwij(i番目の多入力一出力信号処理部とj番目
の入力との結合重み)とすれば、(数15)のように表
する。
The operation of the block diagram showing the second embodiment of the similarity calculation section 1a of the subclassification section 1 configured as described above will be described below. As in the first embodiment, the subclassification unit 1 inputs the input pattern signal X to the input unit 31. There are N input units 41, which are equal in number to the feature data of the pattern data, and each feature data x i is input to the corresponding input unit 41. Each multi-input one-output signal processing unit 42 is stored in the lower input unit 41 connected to it as shown in FIG. 4, or the output of the multi-input one-output signal processing unit 42 and the weighting coefficient storage unit 52. The weighting coefficient w ij, which is the degree of connection, is multiplied by the multiplier 53, the sum of the outputs of the respective multipliers 53 is calculated by the adder 54, and then converted by the threshold processing unit 55, and the output thereof is obtained. Output the value to the upper layer.
That is, the output value I i of the i-th multi-input first output signal processing unit 42 of a layer shown in Figure 4, the input value to the input unit 51 I j,
Letting w ij (the connection weight between the i-th multi-input one-output signal processing section and the j-th input) be the input connected to it and the weighting coefficient which is the degree of the connection, To represent.

【0085】[0085]

【数15】 Ii = f(Σjij・Ij) (15) ここで、Σjはjについての総和を表わす。なお、しき
い値処理部55の入出力特性を図15に示す。たとえば、
出力を(0,1)の範囲に制限するしきい値処理部55の
入出力特性は(数16)のようになる。
I i = f (Σ j w ij · I j ) (15) Here, Σ j represents the total sum for j. The input / output characteristics of the threshold processing unit 55 are shown in FIG. For example,
The input / output characteristic of the threshold processing unit 55 that limits the output to the range of (0, 1) is as shown in (Equation 16).

【0086】[0086]

【数16】 f(a) = 1 / (1 + exp(-a+θ)) (16) 但し、aはしきい値処理部55、の入力である。なお、し
きい値処理部55の入出力特性としては上記以外のしきい
値関数でもよい。
F (a) = 1 / (1 + exp (-a + θ)) (16) where a is an input of the threshold processing unit 55. The input / output characteristic of the threshold processing unit 55 may be a threshold function other than the above.

【0087】最上位層の多入力一出力信号処理部42は、
各カテゴリ群に含まれるパターン信号のカテゴリの数と
同じ個数に設定されており、最上位層の各多入力一出力
信号処理部42は、これらの各カテゴリに対応している。
つまり、最上位層の各多入力一出力信号処理部42の出力
が、入力パターン信号に対するカテゴリ群内の各カテゴ
リに類似する度合である類似度として、識別信号荷重部
7に出力する。
The multi-input / single-output signal processing unit 42 in the uppermost layer is
The number of pattern signals included in each category group is the same as the number of categories, and each multi-input one-output signal processing unit 42 in the uppermost layer corresponds to each of these categories.
That is, the output of each multi-input / single-output signal processing unit 42 in the uppermost layer is output to the identification signal weighting unit 7 as a degree of similarity which is a degree of similarity to each category in the category group with respect to the input pattern signal.

【0088】以上のように構成された学習認識装置につ
いて、以下その動作を説明する。認識動作に関しては上
述した学習認識装置の第一の実施例と同様である。学習
動作に関しては上述した学習認識装置の第五の実施例と
同様であるが、誤差算出器5cは識別信号荷重部7の出
力値と教師信号との誤差をカテゴリ毎に計算し誤差信号
ベクトルE=(e1, e2,…, eNc)を(数17)のように
計算する。
The operation of the learning / recognition device configured as described above will be described below. The recognition operation is the same as in the first embodiment of the learning recognition device described above. The learning operation is the same as that of the fifth embodiment of the learning recognition device described above, but the error calculator 5c calculates the error between the output value of the identification signal weighting unit 7 and the teacher signal for each category to calculate the error signal vector E. = (E 1 , e 2 , ..., e Nc ) is calculated as in ( Equation 17).

【0089】[0089]

【数17】 Ei=Ti−Σξi (1≦i≦Nc;Ncはカテゴリの数) (17) ここで、Eiはi番目のカテゴリに対する誤差、Tiはi
番目のカテゴリに対する教師信号、Σξiはi番目のカ
テゴリに対応する全ての乗算器7aの出力の和を表す。
重み変更量制御部5aは前記誤差算出器5cで計算した
誤差を学習制御信号として学習制御信号荷重部6に出力
する。
E i = T i −Σξ i (1 ≦ i ≦ Nc; Nc is the number of categories) (17) Here, E i is the error for the i-th category, and T i is i.
The teacher signal for the th category, Σξ i , represents the sum of the outputs of all multipliers 7a corresponding to the i th category.
The weight change amount control unit 5a outputs the error calculated by the error calculator 5c to the learning control signal weighting unit 6 as a learning control signal.

【0090】学習制御信号荷重部6は、(数18)のよ
うに前記学習制御信号Eと前記群帰属度を乗算器6aで
乗算し対応する細分類部1の重み係数更新部1bに出力
する。
The learning control signal weighting unit 6 multiplies the learning control signal E and the group membership degree by the multiplier 6a as in (Equation 18) and outputs the result to the corresponding weighting coefficient updating unit 1b of the subclassification unit 1. .

【0091】[0091]

【数18】 E'ip= Ei・ μp (18) ここでE'ipはi番目のカテゴリのp番目の細分類部に対
する荷重学習制御信号、Eiはi番目のカテゴリに対する
学習制御信号、μpは荷重学習制御信号を入力する細分
類部pに対する群類似度を表す。
[Equation 18] E'ip = E i · μ p (18) Here, E'ip is a weighted learning control signal for the p-th subclassification part of the i-th category, and E i is a learning control signal for the i-th category. , Μ p represent the group similarity to the subclassification part p to which the weight learning control signal is input.

【0092】誤差依存カテゴリ追加制御部15は、学習
すべき入力パターン信号の属するカテゴリが学習を行な
う細分類部に属していない場合に、常に対象となる細分
類部にカテゴリ追加を行なうのではなく、学習制御信号
の値があらかじめ定めた基準を越えた場合にのみ追加を
行なうようにカテゴリ追加部13を制御する。
When the category to which the input pattern signal to be learned belongs does not belong to the subclassification section to be learned, the error-dependent category addition control section 15 does not always add the category to the target subclassification section. , The category adding unit 13 is controlled so as to add only when the value of the learning control signal exceeds a predetermined standard.

【0093】重みの修正手法については、各細分類部に
おいて学習制御信号荷重部6の出力を誤差信号として扱
い、前記誤差逆伝搬法を用いて誤差を減少する方向に重
みを更新することができる。
Regarding the weight correction method, the output of the learning control signal weighting section 6 is treated as an error signal in each subclassification section, and the weight can be updated in the direction of reducing the error by using the above-mentioned back propagation method. .

【0094】このように本実施例によれば、本学習認識
装置の識別基準から大きく外れた場合にのみカテゴリ追
加を行ない、その他の場合には群内類似度算出部の重み
変更による学習と切替えることで効率の良い追加学習が
可能となる。なお、誤差依存カテゴリ追加制御部15
は、上述した帰属度依存カテゴリ追加制御部14と併用
することも可能である。
As described above, according to the present embodiment, the category is added only when the discriminant criterion of the present learning recognition device is largely deviated, and in other cases, the learning is switched to the learning by changing the weight of the in-group similarity calculation unit. This enables efficient additional learning. The error-dependent category addition control unit 15
Can also be used together with the above-mentioned membership degree-dependent category addition control unit 14.

【0095】図16は本発明の学習認識装置の第八の実
施例で帰属度制御部16を有するものを示す。図16に
おいて細分類部1、類似度算出部1a、重み係数更新部
1b、大分類部2、群辞書2a、カテゴリ識別部3、教
師信号発生部4、学習制御信号荷重部6、識別信号荷重
部7、乗算器6a、7a、カテゴリ情報記憶部10、カ
テゴリ追加部13、誤差依存カテゴリ追加制御部15は
上述した第七の実施例のものと同様であり、学習制御部
5としては図11に示す構成のものと同様であり、大分
類部の類似度算出部としては、図2に示す構成のものと
同様である。本実施例では上記に加え、学習監視部16
aが誤差算出部5cの誤差変化とパターンを入力する回
数を監視し、定数制御部16bは前記16aの監視結果に
もとづき大分類部2の距離計算部22の計算に用いる定数
の値を変化させる。
FIG. 16 shows an eighth embodiment of the learning and recognizing device of the present invention, which has a belonging degree control unit 16. In FIG. 16, a fine classification unit 1, a similarity calculation unit 1a, a weight coefficient updating unit 1b, a large classification unit 2, a group dictionary 2a, a category identification unit 3, a teacher signal generation unit 4, a learning control signal weighting unit 6, an identification signal weighting. The unit 7, the multipliers 6a and 7a, the category information storage unit 10, the category addition unit 13, and the error-dependent category addition control unit 15 are the same as those in the above-described seventh embodiment, and the learning control unit 5 shown in FIG. 2 is similar to that of the configuration shown in FIG. 2, and the similarity calculating unit of the large classification unit is similar to that of the configuration shown in FIG. In this embodiment, in addition to the above, the learning monitoring unit 16
a monitors the error change of the error calculation unit 5c and the number of times the pattern is input, and the constant control unit 16b changes the value of the constant used in the calculation of the distance calculation unit 22 of the large classification unit 2 based on the monitoring result of 16a. .

【0096】図17は本発明の大分類部に用いる距離計
算部の一実施例を示す。22a0〜22an( n はパターン
データの特徴データ数)は群参照用パターン信号と入力
パターン信号との差を計算する減算器、22b0〜22bn
は前記減算器の出力のべき乗を計算するべき乗器、2
2cは前記べき乗器の出力の和を計算する加算器、22d
は前記加算器の出力のべき乗を計算するべき乗器であ
る。
FIG. 17 shows an embodiment of the distance calculation section used in the large classification section of the present invention. 22a 0 to 22a n (n is the number of characteristic data of the pattern data) are subtractors for calculating the difference between the group reference pattern signal and the input pattern signal, 22b 0 to 22b n
Is a power multiplier for calculating the power of the output of the subtractor, 2
2c is an adder for calculating the sum of the outputs of the exponentiators, and 22d
Is a power multiplier for calculating the power of the output of the adder.

【0097】以上のように構成された学習認識装置につ
いて、以下その動作を説明する。認識動作に関しては上
述した学習認識装置の第一の実施例と同様である。学習
動作に関しては上述した学習認識装置の第七の実施例と
同様であるが、帰属度制御部16は少数のカテゴリ群が
相対的に大きな群帰属度を有するように群帰属度を算出
し、学習が推移するに従いより多くのカテゴリ群が相対
的に大きな群帰属度を有するように群帰属度の算出方法
を変化させる。学習の推移は学習監視部16aによって
監視する。学習監視部16aは入力されたパターンの数
があらかじめ定めた基準を越えるまたは、誤差算出部5
cの出力をもとに誤差の変化量があらかじめ定めた基準
を下回った場合には、定数制御部16bに定数変更の指
示を出す。定数制御部16bは学習監視部16aから指示
を受けると、大分類部の距離計算部22のべき乗器22b0
〜22bn、22dのべき乗計算の指数を22b0〜22bn
については増加させ、22dについては22b0〜22bn
の逆数に設定する。(数8)においてはfを変化させる
ことで実現することができる。すなわち学習初期におい
てはfを1に非常に近い値を持たせることで一つのカテ
ゴリ群についてのみ群帰属度が大きい値を有し、他のカ
テゴリ群は相対的に小さい値を有するようになる。学習
が進むにつれてfの値を大きくすることで、複数のカテ
ゴリ群が相対的に大きな群帰属度を有するようになる。
学習時の重みの変更量は群帰属度に比例した値となるた
め、学習初期においては少数のカテゴリ群のみを強く選
択するため一つの入力パターン信号に対して一部の細分
類部のみが学習し、学習が進むにつれて多くの細分類部
が学習を行なう協調的な学習へ滑らかに移行することに
なる。 本実施例によれば、各細分類部において適切な
重みが獲得れていない学習初期には局所的な学習で効率
良く学習を進め、学習後期あるいは追加学習を行なう段
階で協調的な学習を行なうことで、局所的な重みの変更
で全体としての重み係数のバランスを壊すことを防ぎ、
効果的な追加学習が可能となる。
The operation of the learning / recognition device configured as described above will be described below. The recognition operation is the same as in the first embodiment of the learning recognition device described above. The learning operation is similar to that of the seventh embodiment of the learning recognition device described above, but the membership control unit 16 calculates the group membership so that a small number of category groups have a relatively large group membership, As the learning progresses, the method of calculating the group membership degree is changed so that more category groups have a relatively large group membership degree. The learning transition is monitored by the learning monitor 16a. The learning monitoring unit 16a indicates that the number of input patterns exceeds a predetermined standard or the error calculation unit 5
When the amount of change in the error is below a predetermined standard based on the output of c, the constant control unit 16b is instructed to change the constant. When the constant control unit 16b receives an instruction from the learning monitoring unit 16a, the exponentiator 22b 0 of the distance calculation unit 22 of the large classification unit.
˜22b n , 22d to the exponent of power calculation 22b 0 to 22b n
For 22d and 22b 0 to 22b n for 22d
Set to the reciprocal of. In (Equation 8), it can be realized by changing f. That is, in the initial stage of learning, by making f have a value very close to 1, only one category group has a large group membership value, and the other category groups have a relatively small value. By increasing the value of f as the learning progresses, the plurality of category groups have a relatively large degree of group membership.
Since the amount of weight change during learning is proportional to the degree of group membership, in the early stages of learning, only a small number of category groups are strongly selected, so that only some subclassifiers learn one input pattern signal. However, as learning progresses, many subclassification sections smoothly shift to cooperative learning in which learning is performed. According to the present embodiment, learning is efficiently advanced by local learning at an early stage of learning when an appropriate weight is not obtained in each subclassification unit, and cooperative learning is performed at a later stage of learning or at a stage of performing additional learning. By doing so, it is possible to prevent the balance of the weight coefficient as a whole by changing the local weight,
Effective additional learning is possible.

【0098】図18は、類似度算出部1aの第三の実施
例を示すブロック図である。本実施例では、パターン入
力信号2組(第一特徴データ、第二特徴データ)を三つ
のカテゴリーに対する類似度を算出するもので、経路選
択単位nを複数個組み合わせて分岐構造を構築し、一つ
の分岐構造中に二層の層構造を構成してある。下位層、
を経路選択単位n11〜n12で構成し、上位層を学習
認識単位q31〜q33で構成する。各経路選択単位の
信号入力部には判断すべき特徴データを、教師信号入力
部には教師信号を入力する。
FIG. 18 is a block diagram showing a third embodiment of the similarity calculation section 1a. In this embodiment, two sets of pattern input signals (first feature data, second feature data) are used to calculate the degree of similarity to three categories. A plurality of route selection units n are combined to construct a branch structure. A two-layer structure is constructed in one branch structure. Lower layers,
Is composed of route selection units n11 to n12, and the upper layer is composed of learning and recognition units q31 to q33. The feature data to be judged is input to the signal input unit of each path selection unit, and the teacher signal is input to the teacher signal input unit.

【0099】図19は本発明の類似度算出部1aの第三
の実施例に用いる経路選択単位の一実施例を示すもので
ある。n1は信号入力部で、信号入力端子n1aを介し
て入力された認識の対象となる信号を量子化器n2に入
力する。量子化器n2は入力された信号を量子化し、量
子化した結果を経路荷重部n3bに出力する。n3aは
経路入力部で、経路入力端子n3a0を介して入力され
た経路信号を経路荷重部n3bに入力する。n3e1〜
n3e5は経路出力端子で、経路選択単位または学習認
識単位を階層的に組合せるときに、これらの端子を互い
に連結するものである。
FIG. 19 shows an embodiment of the route selection unit used in the third embodiment of the similarity calculation section 1a of the present invention. A signal input unit n1 inputs a signal to be recognized, which is input through the signal input terminal n1a, to the quantizer n2. The quantizer n2 quantizes the input signal and outputs the quantized result to the path weighting unit n3b. Reference numeral n3a is a route input unit which inputs the route signal input via the route input terminal n3a0 to the route load unit n3b. n3e1
Reference numeral n3e5 is a route output terminal which connects these terminals to each other when hierarchically combining the route selection unit or the learning recognition unit.

【0100】経路荷重部n3bは、経路入力部n3aと
経路出力部n3eとの間を接続する荷重n3b01〜n
3b05と、前記荷重の値を前記量子化結果に応じて荷
重n3b01〜3b05に設定する荷重設定部n3b0
とで構成する。経路荷重部n3bでは、荷重設定部n3
b0が入力信号の量子器n2の量子化結果に基づいて、
前記荷重値をそれぞれの量子化レベルに対応する荷重に
設定する。すなわち荷重設定部n3b0は量子化結果に
もとづき各荷重の値の振り分けを行う。荷重n3b01
〜n3b05は、経路入力部から入力された経路信号を
重み付けし、経路出力部n3eは、この重み付けした経
路信号を経路出力端子n3e1〜n3e5に出力する。
n4は量子化制御部で内部状態記憶部n5に記憶する経
路選択単位の内部状態にもとづき前記量子化器2の量子
化する範囲の変更および経路設定部n3b0がいくつの
荷重に荷重値を振り分けるかを変化させる。すなわち、
経路荷重部n3bに含まれる荷重は全て使われるのでは
なく、必要に応じて量子化制御部n4は内部状態記憶部
n5の記憶内容にもとづいて必要な数を変化させる。
The route load section n3b connects the route input section n3a and the route output section n3e with loads n3b01 to n3b01-n.
3b05 and a load setting unit n3b0 for setting the value of the load to the loads n3b01 to 3b05 according to the quantization result.
It consists of and. In the route load part n3b, the load setting part n3
b0 is based on the quantization result of the input signal quantizer n2,
The weight value is set to a weight corresponding to each quantization level. That is, the load setting unit n3b0 distributes the value of each load based on the quantization result. Load n3b01
To n3b05 weight the route signals input from the route input unit, and the route output unit n3e outputs the weighted route signals to the route output terminals n3e1 to n3e5.
Reference numeral n4 denotes a quantization control unit, which changes the quantization range of the quantizer 2 based on the internal state of the route selection unit stored in the internal state storage unit n5, and how many loads the route setting unit n3b0 distributes the load value to. Change. That is,
All the weights included in the path weighting unit n3b are not used, and the quantization control unit n4 changes the necessary number based on the stored contents of the internal state storage unit n5 as necessary.

【0101】図20は本発明の類似度算出部1aの第三
の実施例に用いる学習認識単位の一実施例を示す。q1
は教師信号入力部、q3aは経路入力部、q3bは経路
荷重部で、経路入力部q3aの出力値に重み付けを行な
う荷重q3b01〜q3b010及び前記結合荷重を変
更する学習器q3b1から成る。q3cは重み付けされ
た荷重の出力を加算する加算器である。
FIG. 20 shows an example of a learning and recognition unit used in the third example of the similarity calculating section 1a of the present invention. q1
Is a teacher signal input unit, q3a is a route input unit, q3b is a route weighting unit, and is composed of weights q3b01 to q3b010 for weighting the output value of the route input unit q3a and a learner q3b1 for changing the coupling weight. q3c is an adder that adds the outputs of the weighted weights.

【0102】学習器q3b1は学習認識単位の出力と教
師信号入力部q1からの入力値とにもとづいて、荷重q
3b01〜3b050の値を決定する。
The learning device q3b1 calculates the weight q based on the output of the learning recognition unit and the input value from the teacher signal input unit q1.
The values of 3b01 to 3b050 are determined.

【0103】次に、このように構成した類似度算出部2
bの学習動作を説明する。各分岐構造の下層の経路選択
単位n11〜n12の経路入力端子への経路入力信号と
して、"1"を与える。又、これらの経路選択単位の量子
化器への信号入力端子には、認識対象物の特徴デ−タを
入力する(この図の場合には、二個の特徴デ−タをの経
路選択単位に入力する)。
Next, the similarity calculator 2 configured as described above.
The learning operation of b will be described. "1" is given as a route input signal to the route input terminals of the route selection units n11 to n12 in the lower layer of each branch structure. Further, the feature data of the recognition object is input to the signal input terminal to the quantizer of these route selection units (in the case of this figure, the route selection unit of the two feature data is To enter).

【0104】各経路選択単位は、これらの特徴デ−タを
量子化器n2で量子化し、この量子化した値にもとづい
て、荷重設定部q3b0はそれぞれのデータに対応する
荷重値をその量子化レベルに基づいて設定する。このよ
うに一つの経路選択単位において複数の経路が選択さ
れ、上層へ前記荷重の値を掛けた値が送られる。このと
き内部状態記憶部n5は入力した特徴データの統計量を
内部状態として保持し、特徴データを入力するごとに記
憶内容を更新する。量子化制御部n4は内部状態記憶部
n5の記憶内容にもとづき、過去に入力した特徴データ
の分散が大きいときには経路荷重部n3bで用いる荷重
と経路の数を増し、より精度の高い経路の選択を可能に
する。同時に量子化制御部n4は経路荷重部n3bの経
路の増加にあわせて、量子化器n2の量子化基準を変更
する。
In each route selection unit, these characteristic data are quantized by the quantizer n2, and based on the quantized value, the load setting unit q3b0 quantizes the weight value corresponding to each data. Set based on level. In this way, a plurality of routes are selected in one route selection unit, and a value obtained by multiplying the load value is sent to the upper layer. At this time, the internal state storage unit n5 holds the statistic amount of the input feature data as an internal state, and updates the stored content each time the feature data is input. Based on the stored contents of the internal state storage unit n5, the quantization control unit n4 increases the load and the number of routes used by the route load unit n3b when the distribution of the feature data input in the past is large, and selects a more accurate route. to enable. At the same time, the quantization control unit n4 changes the quantization standard of the quantizer n2 according to the increase in the number of routes of the route weighting unit n3b.

【0105】上層の学習認識単位qの教師信号入力端子
q1aには認識対象の信号が分類したい三つのカテゴリ
ーの内どのカテゴリーに属するかを示す教師入力信号、
すなわち、学習認識単位q31〜q33の内で最も大き
い値を出力することが望ましい学習認識単位に対して”
1”を入力し、他の学習認識単位に対しては0を入力す
る。重みの変更方法については前述の誤差逆伝搬法など
を用いることができる。
At the teacher signal input terminal q1a of the learning recognition unit q in the upper layer, a teacher input signal indicating which of the three categories the recognition target signal belongs to,
That is, for the learning recognition unit for which it is desirable to output the largest value among the learning recognition units q31 to q33,
1 "is input, and 0 is input for other learning recognition units. As the weight changing method, the above-described error back propagation method or the like can be used.

【0106】次に、図18に示した類似度算出部の認識
動作を説明する。学習の動作と全く同様に、各分岐構造
の下層の経路選択単位n11〜n12の経路入力端子へ
の経路信号として、まず”1”を与える。又、これらの
経路選択単位の量子化器への信号入力端子には、認識対
象物の特徴デ−タを入力する。(この図の場合には、二
個の特徴デ−タを、それぞれの経路選択単位に入力す
る。)各経路選択単位は、特徴デ−タを量子化器n2で
量子化し、この量子化した値に基づいて、荷重設定部n
3b0は特徴データに対応する前記荷重値を、その量子
化レベル位置に基づいて設定する。このように、認識時
には一つの経路が選択され、上層の学習認識単位q31
〜q33の入力端子へ、経路信号と前記荷重の値をかけ
た値が送られる。
Next, the recognition operation of the similarity calculating section shown in FIG. 18 will be described. Just like the learning operation, "1" is first given as a route signal to the route input terminals of the route selection units n11 to n12 in the lower layer of each branch structure. Further, the feature data of the recognition object is input to the signal input terminal to the quantizer of these route selection units. (In the case of this figure, two feature data are input to each route selection unit.) For each route selection unit, the feature data is quantized by the quantizer n2 and quantized. Based on the value, the load setting part n
3b0 sets the weight value corresponding to the characteristic data based on the quantization level position. Thus, one path is selected at the time of recognition, and the learning recognition unit q31 of the upper layer is selected.
The value obtained by multiplying the route signal by the value of the load is sent to the input terminals of ~ q33.

【0107】最上位層の学習認識単位は、経路入力部か
らの入力値に対して結合荷重を乗じ、加算器で総和を求
めた値を出力する。このとき、複数の学習認識単位の中
で最大値を出力した学習認識単位が表わすカテゴリーが
認識結果となる。また、認識時には荷重およびしきい値
の変更は行なわれない。このようにして前記学習認識装
置は、入力した認識対象物特徴デ−タに基づき、認識対
象物の分類、認識判断を行なうことができる。
The learning recognition unit of the uppermost layer multiplies the input value from the path input unit by the connection weight, and outputs the value obtained by the adder. At this time, the category represented by the learning recognition unit that outputs the maximum value among the plurality of learning recognition units is the recognition result. Further, the weight and the threshold value are not changed at the time of recognition. In this way, the learning recognition device can perform classification and recognition judgment of the recognition target object based on the input recognition target object feature data.

【0108】図21は本発明の学習認識装置の第九の実
施例で量子化基準記憶部17と量子化基準制御部18を
有するものを示す。図21において細分類部1、類似度
算出部1a、重み係数更新部1b、大分類部2、群辞書
2a、カテゴリ識別部3、教師信号発生部4、学習制御
部5、学習制御信号荷重部6、識別信号荷重部7、乗算
器6a、7a、カテゴリ情報記憶部10、カテゴリ追加
部13は上述した第七の実施例のものと同様であり、大
分類部の類似度算出部としては図2に示す構成のものと
同様であり、細分類部の類似度算出部としては図18に
示す構成のものと同様である。本実施例では上記に加
え、類似度算出部1aの量子化制御部n4が内部状態記
憶部n5の記憶内容と比較に用いる定数を量子化基準記
憶部17が記憶する。量子化基準制御部18は前記量子
化基準記憶部の記憶する定数を変化させる。
FIG. 21 shows a ninth embodiment of the learning recognition device of the present invention, which has a quantization reference storage unit 17 and a quantization reference control unit 18. In FIG. 21, a fine classification unit 1, a similarity calculation unit 1a, a weight coefficient updating unit 1b, a large classification unit 2, a group dictionary 2a, a category identification unit 3, a teacher signal generation unit 4, a learning control unit 5, a learning control signal weighting unit. 6, the identification signal weighting unit 7, the multipliers 6a and 7a, the category information storage unit 10, and the category addition unit 13 are the same as those in the above-described seventh embodiment, and are similar to the similarity calculation unit of the large classification unit. The configuration is the same as that of the configuration shown in FIG. 2, and the similarity calculating unit of the fine classification unit is the same as that of the configuration shown in FIG. In the present embodiment, in addition to the above, the quantization reference storage unit 17 stores a constant used by the quantization control unit n4 of the similarity calculation unit 1a for comparison with the storage content of the internal state storage unit n5. The quantization standard control unit 18 changes the constant stored in the quantization standard storage unit.

【0109】図22は、本発明の学習認識装置の第九の
実施例に用いる量子化基準制御部18の第一の実施例を
示すブロック図である。図22において18aは量子化
定数制御部で、18bは誤差監視部である。誤差監視部
18bは誤差算出部5cの出力する誤差信号を監視し、
誤差の減少あるいは誤差変化の減少を検出する。量子化
定数制御部18aは誤差監視部18bで検出した結果に
もとづき量子化基準記憶部17に記憶する定数を変化さ
せる。
FIG. 22 is a block diagram showing a first embodiment of the quantization reference control unit 18 used in the ninth embodiment of the learning and recognizing device of the present invention. In FIG. 22, 18a is a quantization constant control unit and 18b is an error monitoring unit. The error monitor 18b monitors the error signal output from the error calculator 5c,
Detect a decrease in error or a decrease in error change. The quantization constant control unit 18a changes the constant stored in the quantization reference storage unit 17 based on the result detected by the error monitoring unit 18b.

【0110】図23は、本発明の学習認識装置の第九の
実施例に用いる量子化基準制御部18の第二の実施例を
示すブロック図である。図23において18aは量子化
定数制御部で、18cは学習回数監視部である。学習回
数監視部18cは入力する入力パターン信号の入力回数
を監視する。量子化定数制御部18aは学習回数監視部
18cで検出した学習回数にもとづき量子化基準記憶部
17に記憶する定数を変化させる。
FIG. 23 is a block diagram showing a second embodiment of the quantization reference control unit 18 used in the ninth embodiment of the learning and recognizing device of the present invention. In FIG. 23, 18a is a quantization constant control unit, and 18c is a learning number monitoring unit. The learning number monitoring unit 18c monitors the number of times of inputting the input pattern signal. The quantization constant control unit 18a changes the constant stored in the quantization reference storage unit 17 based on the learning count detected by the learning count monitoring unit 18c.

【0111】図24は、本発明の学習認識装置の第九の
実施例に用いる量子化基準制御部18の第三の実施例を
示すブロック図である。図24において18aは量子化
定数制御部で、18dはカテゴリ追加監視部である。カ
テゴリ追加監視部18dはカテゴリ追加部13のカテゴ
リ追加動作を監視する。量子化定数制御部18aはカテ
ゴリ追加監視部18dがカテゴリ追加を検出した場合に
量子化基準記憶部17に記憶する定数を変化させる。
FIG. 24 is a block diagram showing a third embodiment of the quantization reference control unit 18 used in the ninth embodiment of the learning / recognizing device of the present invention. In FIG. 24, 18a is a quantization constant control unit, and 18d is a category addition monitoring unit. The category addition monitoring unit 18d monitors the category addition operation of the category addition unit 13. The quantization constant control unit 18a changes the constant stored in the quantization reference storage unit 17 when the category addition monitoring unit 18d detects the category addition.

【0112】以上のように構成された学習認識装置につ
いて、以下その動作を説明する。認識動作に関しては上
述した学習認識装置の第七の実施例と同様である。学習
動作に関しても上述した学習認識装置の第七の実施例と
同様であるが、誤差の大きい場合、あるいは学習回数の
少ない場合、あるいはカテゴリ追加動作が行われた場合
には各細分類部の経路荷重部n3bにおいて詳細な経路
選択が行えるように量子化基準制御部18が各細分類部
ごとに量子化制御部n4が用いる比較基準を変化させ
る。
The operation of the learning / recognition device configured as described above will be described below. The recognition operation is the same as that in the seventh embodiment of the learning recognition device described above. The learning operation is similar to that of the seventh embodiment of the learning recognition device described above, but when the error is large, the learning number is small, or the category addition operation is performed, the route of each subclassification unit The quantization reference control unit 18 changes the comparison reference used by the quantization control unit n4 for each subclassification unit so that the weighting unit n3b can perform detailed route selection.

【0113】本実施例によれば、誤差信号・学習回数・
カテゴリ追加動作に応じて各細分類部において経路選択
の精度を変化させることで細分類部ごとに効果的な学習
・追加学習が可能となる。
According to this embodiment, the error signal, the number of learnings,
By changing the accuracy of route selection in each subclassification unit according to the category addition operation, effective learning / additional learning can be performed for each subclassification unit.

【0114】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する事が出来
る。
Each means of the present invention can be realized by software using a computer, or can be realized by using a dedicated hardware circuit having each of these functions.

【0115】[0115]

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明の学習認識装置は、上記したように、大分類部が
出力する群帰属度で重み付けした誤差信号に基づいて細
分類部の重み修正を行なうため、入力パターン信号が属
するカテゴリの存在する細分類部が協調して学習し、カ
テゴリ群の境界に位置するパターンの認識率の向上が可
能である。
As is apparent from the above description,
As described above, the learning recognition device of the present invention corrects the weight of the fine classification unit based on the error signal weighted by the degree of group membership output by the large classification unit. It is possible for the classifiers to learn in cooperation and improve the recognition rate of patterns located at the boundaries of category groups.

【0116】また、大分類部の分類基準から大きく外れ
たパターンに対しては、カテゴリ追加部が必要に応じて
細分類部に新たなカテゴリを追加するため効率的に追加
学習を行なうことが可能である。
Further, for a pattern that greatly deviates from the classification standard of the large classification section, the category addition section adds a new category to the fine classification section as needed, and thus additional learning can be efficiently performed. Is.

【0117】また、学習の推移に従って群帰属度の算出
方法を変化させることで初期の学習と追加学習のそれぞ
れの場合において適切な群帰属度算出を行ない効果的な
学習が可能である。
Further, by changing the method of calculating the degree of group membership according to the transition of learning, it is possible to perform appropriate group membership degree calculation in each of the initial learning and the additional learning, and effective learning is possible.

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

【図1】本発明の学習認識装置の第一の実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a learning recognition device of the present invention.

【図2】同じく学習認識装置に用いる大分類部の一実施
例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a large classification unit also used in the learning recognition device.

【図3】同じく学習認識装置に用いる類似度算出部の第
一の実施例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a first embodiment of a similarity calculation unit also used in the learning recognition device.

【図4】同じく学習認識装置の第二の実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the learning recognition device in the same manner.

【図5】同じく学習認識装置の第三の実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a third embodiment of the learning recognition device in the same manner.

【図6】同じく学習認識装置の第四の実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a fourth embodiment of the learning recognition device in the same manner.

【図7】同じく学習認識装置に用いる群帰属度荷重部の
一実施例を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a group membership degree weighting unit also used in the learning recognition device.

【図8】同じく学習認識装置の第五の実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a fifth embodiment of the learning recognition device in the same manner.

【図9】同じく学習認識装置の第六の実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a sixth embodiment of the learning recognition device in the same manner.

【図10】同じく学習認識装置に用いる帰属度依存カテ
ゴリ追加制御部の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing an embodiment of a membership degree-dependent category addition control unit also used in the learning recognition device.

【図11】同じく学習認識装置の第七の実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a seventh embodiment of the learning recognition device in the same manner.

【図12】同じく学習認識装置に用いる誤差依存カテゴ
リ追加制御部の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing an embodiment of an error-dependent category addition control unit also used in the learning recognition device.

【図13】同じく学習認識装置に用いる類似度算出部の
第二の実施例を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a second embodiment of the similarity calculation unit also used in the learning recognition device.

【図14】同じく学習認識装置に用いる類似度算出部の
第二の実施例の多入力一出力信号処理部の一実施例を示
すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing one embodiment of a multi-input one-output signal processing unit of the second embodiment of the similarity calculation unit which is also used in the learning recognition device.

【図15】同じく学習認識装置に用いる類似度算出部の
第二の実施例の多入力一出力信号処理部のしきい値処理
部の入出力特性の一実施例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an example of input / output characteristics of the threshold value processing unit of the multi-input one-output signal processing unit of the second example of the similarity calculation unit used in the learning recognition device.

【図16】同じく学習認識装置の第八の実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing an eighth embodiment of the learning recognition device in the same manner.

【図17】同じく学習認識装置に用いる距離計算部の一
実施例を示すブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram showing an embodiment of a distance calculation unit also used in the learning recognition device.

【図18】同じく学習認識装置に用いる細分類部の第三
の実施例を示すブロック図である。
FIG. 18 is a block diagram showing a third embodiment of the subclassification unit similarly used in the learning recognition device.

【図19】同じく学習認識装置に用いる細分類部の第三
の実施例の経路選択単位の一実施例を示すブロック図で
ある。
FIG. 19 is a block diagram showing an example of the route selection unit of the third example of the subclassification unit similarly used in the learning recognition device.

【図20】同じく学習認識装置に用いる細分類部の第三
の実施例の学習認識単位の一実施例を示すブロック図で
ある。
FIG. 20 is a block diagram showing an example of a learning and recognition unit of the third example of the subclassification unit used in the learning and recognition device.

【図21】同じく学習認識装置の第九の実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 21 is a block diagram showing a ninth embodiment of the learning recognition device in the same manner.

【図22】同じく学習認識装置に用いる量子化基準制御
部の第一の実施例を示すブロック図である。
FIG. 22 is a block diagram showing a first embodiment of a quantization reference control unit which is also used in the learning recognition device.

【図23】同じく学習認識装置に用いる量子化基準制御
部の第二の実施例を示すブロック図である。
FIG. 23 is a block diagram showing a second embodiment of the quantization reference control unit also used in the learning recognition device.

【図24】同じく学習認識装置に用いる量子化基準制御
部の第三の実施例を示すブロック図である。
FIG. 24 is a block diagram showing a third embodiment of the quantization reference control unit also used in the learning recognition device.

【図25】従来の学習認識装置の実施例を示すブロック
図である。
FIG. 25 is a block diagram showing an embodiment of a conventional learning and recognition device.

【符号の説明】 1 細分類部 24 加算器 1a 群内類似度算出部 25 乗算器 1b 重み係数更新部 26 割算器 2 大分類部 31 入力部 2a 群辞書 32 カテゴリ辞書 2b 群参照用パターン 33 距離計算部 類似度算出部 34 割算器 3 カテゴリ識別部 35 加算器 4 教師信号発生部 36 乗算器 5 学習制御部 37 割算器 5a 重み変更量制御部 41 入力部 5b 比較器 42 多入力一出力信号処理部 6 学習制御信号荷重部 51 入力部 6a 乗算器 52 重み係数記憶部 7 識別信号荷重部 53 乗算器 7a 乗算器 54 加算器 8 群選択部 55 しきい値処理部 9 入力信号選択部 91 荷重部 10 カテゴリ情報記憶部 92 荷重調整部 11 群帰属度切り替え部 n 経路選択単位 12 群帰属度荷重部 n1 信号入力部 13 カテゴリ追加部 n11〜n12 経路選択単位 14 帰属度依存カテゴリ n1a 信号入力単位 追加制御部 n2 量子化器 14a 最大値検出器 n3a 経路入力部 14b 記憶部 n3b 経路選択部 14c 比較器 n3b0 荷重設定部 14d カテゴリ追加指示部 n3b01〜n3b05 荷重 15 誤差依存カテゴリ n3e 経路出力部 追加制御部 n3e1〜n3e5 経路出力端子 15a 記憶部 n4 量子化制御部 15b 比較器 n5 内部状態記憶部 15c カテゴリ追加指示部 q 学習認識単位 16 帰属度制御部 q11〜q12 学習認識単位 16a 学習監視部 q1 教師信号入力部 16b 定数制御部 q3a 経路入力部 17 量子化基準制御部 q3b01〜q3b010 荷重 18 量子化基準記憶部 q3c 加算器 18a 量子化定数制御部 101 大分類部 18b 誤差監視部 102 細分類部 18c 学習回数監視部 103 群選択部 18d カテゴリ追加監視部 104 細分類部入力信号選択部 21 入力部 105 識別部 22 距離計算部 106 入力部 22a0〜22an 減算器 107 多入力一出力信号処理部 22b0〜22bn べき乗器 108 入力部であ 22c 加算器 109 多入力一出力信号処理部 22d べき乗器 110 最大値選択部 23 割算器 111 類似度計算部 112 カテゴリ識別部[Explanation of Codes] 1 Fine classification unit 24 Adder 1a In-group similarity calculation unit 25 Multiplier 1b Weight coefficient updating unit 26 Divider 2 Major classification unit 31 Input unit 2a Group dictionary 32 Category dictionary 2b Group reference pattern 33 Distance calculation unit Similarity calculation unit 34 Divider 3 Category identification unit 35 Adder 4 Teacher signal generation unit 36 Multiplier 5 Learning control unit 37 Divider 5a Weight change amount control unit 41 Input unit 5b Comparator 42 Multi-input one Output signal processing unit 6 Learning control signal weighting unit 51 Input unit 6a Multiplier 52 Weighting coefficient storage unit 7 Identification signal weighting unit 53 Multiplier 7a Multiplier 54 Adder 8 Group selection unit 55 Threshold processing unit 9 Input signal selection unit 91 Load section 10 Category information storage section 92 Load adjustment section 11 Group membership degree switching section n Path selection unit 12 Group membership degree load section n1 Signal input section 13 Category addition section n11 to n12 Path selection unit 14 Membership degree dependent category n1a Signal input Additional units Control section n2 Quantizer 14a Maximum value detector n3a Path input section 14b Storage section n3b Path selection section 14c Comparator n3b0 Load setting section 14d Category addition instruction section n3b01 to n3b05 Load 15 Error dependent category n3e Path output section Additional control section n3e1 ~ N3e5 Path output terminal 15a Storage unit n4 Quantization control unit 15b Comparator n5 Internal state storage unit 15c Category addition instruction unit q Learning recognition unit 16 Membership degree control unit q11 to q12 Learning recognition unit 16a Learning monitoring unit q1 Teacher signal input unit 16b Constant control unit q3a Path input unit 17 Quantization reference control unit q3b01 to q3b010 Weight 18 Quantization reference storage unit q3c Adder 18a Quantization constant control unit 101 Large classification unit 18b Error monitoring unit 102 Fine classification unit 18c Learning frequency monitoring unit 103 Group selection unit 18d Category addition monitoring unit 104 Sub-classification unit Input signal selection unit 21 Input unit 105 Identification unit 22 Distance calculation unit 106 Input unit 22a 0 to 22a n Subtractor 107 Multi-input one-output signal processing unit 22b 0 to 22b n Power multiplier 108 Input section And 22c adder 109 multi-input one-output signal processing unit 22d exponentiator 110 maximum value selection unit 23 divider 111 similarity calculation unit 112 category identification unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸野 進 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 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Susumu Maruno 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】類似パターンの集合から成るカテゴリ群に
対して入力パターン信号が前記カテゴリ群に属する度合
である群帰属度を計算する手段を複数のカテゴリ群に対
して設けた大分類部と、前記入力パターン信号が各カテ
ゴリ群に含まれるカテゴリに属する度合である群内類似
度を計算する手段を設けた群内類似度算出部と、前記群
内類似度と前記群帰属度の積を計算する複数の乗算器を
有し、前記群内類似度の重み付けを行う識別信号荷重部
と、前記識別信号荷重部から出力する重み付した群内類
似度信号の比較を行うカテゴリ識別部と、学習に必要な
教師信号を発生する教師信号発生部と、前記教師信号発
生部から出力する教師信号と前記識別信号荷重部の出力
と前記カテゴリ識別部との出力にもとづいて前記群内類
似度算出部の重み変更量を制御する学習制御部と、前記
学習制御部から出力する学習制御信号と前記大分類部か
ら出力した群帰属度の積を演算する複数の乗算器を有
し、前記学習制御信号の重み付けを行う学習制御信号荷
重部と、前記学習制御信号荷重部の出力と前記群内類似
度算出部との出力にもとづき前記群内類似度算出部の重
み係数を更新する重み係数更新部とを備え、その重み係
数更新部と前記群内類似度算出部とで構成される細分類
部が複数個備えられていることを特徴とする学習認識装
置。
1. A large classifying section provided with means for calculating a group membership degree, which is a degree to which an input pattern signal belongs to a category group composed of a set of similar patterns, for a plurality of category groups. An intra-group similarity calculation unit provided with means for calculating the intra-group similarity, which is the degree to which the input pattern signal belongs to a category included in each category group, and a product of the intra-group similarity and the group membership An identification signal weighting unit for weighting the intra-group similarity, a category discriminating unit for comparing weighted intra-group similarity signals output from the identification signal weighting unit, and learning. A teacher signal generating section for generating a teacher signal necessary for, a teacher signal output from the teacher signal generating section, an output of the identification signal weighting section, and an output of the category identifying section based on the output of the category identifying section. The weight of A learning control unit that controls the amount of change, a learning control signal that is output from the learning control unit, and a plurality of multipliers that calculate the product of the degree of group membership output from the large classification unit, and the weighting of the learning control signal. A learning control signal weighting unit, and a weighting factor updating unit that updates the weighting factor of the in-group similarity calculation unit based on the outputs of the learning control signal weighting unit and the in-group similarity calculation unit. A learning and recognition device, comprising: a plurality of subclassification units each including the weighting factor update unit and the in-group similarity calculation unit.
【請求項2】 教師信号発生部から出力した教師信号と
前記カテゴリ識別部の識別結果の比較を行う比較器と、
前記比較器の比較結果に応じて前記群内類似度算出部の
重み変更量を決定する重み変更量制御部とによって、前
記学習制御部を構成したことを特徴とする請求項1記載
の学習認識装置。
2. A comparator for comparing the teacher signal output from the teacher signal generator with the discrimination result of the category discriminator,
The learning recognition unit according to claim 1, wherein the learning control unit is configured by a weight change amount control unit that determines a weight change amount of the in-group similarity calculation unit according to a comparison result of the comparator. apparatus.
【請求項3】 教師信号発生部から出力した教師信号と
前記識別信号荷重部の出力との差を計算する誤差算出部
と、前記誤差算出部の出力に応じて前記群内類似度算出
部の重み変更量を決定する重み変更量制御部とによっ
て、前記学習制御部を構成したことを特徴とする請求項
1又は、2記載の学習認識装置。
3. An error calculating section for calculating a difference between a teacher signal output from a teacher signal generating section and an output of the identification signal weighting section, and an intra-group similarity calculating section according to an output of the error calculating section. The learning recognition device according to claim 1 or 2, wherein the learning control unit is configured by a weight change amount control unit that determines a weight change amount.
【請求項4】 大分類部の出力する群帰属度にもとづき
複数個のカテゴリ群を選択する群選択部と、前記群帰属
度にもとづき入力パターン信号を入力する細分類部を選
択する、前記入力信号選択部とを設けたことを特徴とす
る請求項1〜3記載のいずれかの学習認識装置。
4. A group selection unit that selects a plurality of category groups based on a group membership degree output from a large classification unit, and a fine classification unit that inputs an input pattern signal based on the group membership degree, the input. The learning recognition device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a signal selection unit.
【請求項5】 各カテゴリ群に属するカテゴリの種類を
記憶したカテゴリ記憶部と、前記カテゴリ記憶部の記憶
内容と大分類部の出力する群帰属度とにもとづき、複数
のカテゴリ群を選択する限定群選択部と、前記群選択部
と前記限定群選択部とを切り替える群選択部切り替え部
とを設けたことを特徴とする請求項4記載の学習認識装
置。
5. A limitation for selecting a plurality of category groups based on a category storage unit that stores the types of categories belonging to each category group, and the stored content of the category storage unit and the degree of group membership output by the general classification unit. The learning and recognition device according to claim 4, further comprising a group selection unit and a group selection unit switching unit that switches between the group selection unit and the limited group selection unit.
【請求項6】 群帰属度荷重部を設け、前記群帰属度荷
重部がカテゴリ記憶部の記憶内容にもとづき、群帰属度
を重み付けすることを特徴とする請求項1〜5記載のい
ずれかの学習認識装置。
6. The group membership degree loading unit is provided, and the group membership degree loading unit weights the group membership degree based on the stored contents of the category storage unit. Learning recognizer.
【請求項7】 カテゴリ記憶部の記憶内容と教師信号と
にもとづき、各細分類部の群内類似度算出部に新たなカ
テゴリに対する類似度を計算する手段を付加するカテゴ
リ追加部を設けたことを特徴とする請求項1〜6記載の
いずれかの学習認識装置。
7. A category addition unit is provided which adds means for calculating the similarity to a new category to the intra-group similarity calculation unit of each subclassification unit based on the stored contents of the category storage unit and the teacher signal. The learning recognition device according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】 大分類部が出力する群帰属度にもとづ
き、前記カテゴリ追加部がカテゴリ追加を行なうか否か
をカテゴリ群ごとに切り替える帰属度依存カテゴリ追加
制御部を設けたことを特徴とする請求項7記載の学習認
識装置。
8. A degree-of-attribute-dependent category addition control unit is provided for switching, for each category group, whether or not the category addition unit performs category addition based on the group membership degree output by the large classification unit. The learning and recognition device according to claim 7.
【請求項9】 群帰属度の最大値を求める最大値検出器
と、基準となる群帰属度を記憶する記憶部と、前記最大
値検出器で検出した群帰属度の最大値と前記記憶部に記
憶させた群帰属度とを比較する比較器と、前記比較器の
比較結果に基づき群帰属度の最大値が前記基準となる群
帰属度を越えた場合に、前記カテゴリ追加部にカテゴリ
追加を行なうよう指示を出すカテゴリ追加指示部とによ
って、前記帰属度依存カテゴリ追加制御部を構成したこ
とを特徴とする請求項8記載の学習認識装置。
9. A maximum value detector for obtaining the maximum value of the group membership degree, a storage unit for storing a reference group membership degree, a maximum value of the group membership degree detected by the maximum value detector, and the storage unit. And a comparator for comparing the degree of group membership stored in the above, and when the maximum value of the degree of group membership exceeds the reference group membership degree based on the comparison result of the comparator, the category is added to the category adding unit. 9. The learning and recognition device according to claim 8, wherein the category addition instructing unit that issues an instruction to perform the above-mentioned belonging degree-dependent category addition control unit is configured.
【請求項10】 誤差算出部が出力する誤差信号に基づ
き、前記カテゴリ追加部がカテゴリ追加を行なうか否か
をカテゴリ群ごとに切替える誤差依存カテゴリ追加制御
部を設けたことを特徴とする請求項7〜9記載のいずれ
かの学習認識装置。
10. An error-dependent category addition control unit is provided for switching, for each category group, whether or not the category addition unit performs category addition based on an error signal output by the error calculation unit. The learning recognition device according to any one of 7 to 9.
【請求項11】 基準となる誤差の値を記憶する記憶部
と、前記誤差算出部の出力と前記記憶部に記憶させた誤
差とを比較する比較器と、前記比較器の比較結果にもと
づき誤差が前記基準となる誤差を越えた場合に前記カテ
ゴリ追加部がカテゴリ追加を行なうよう指示を出すカテ
ゴリ追加指示部とによって誤差依存カテゴリ追加制御部
を構成したことを特徴とする請求項10記載の学習認識
装置。
11. A storage unit that stores a reference error value, a comparator that compares the output of the error calculation unit and the error stored in the storage unit, and an error based on the comparison result of the comparator. 11. The learning according to claim 10, wherein the error-dependent category addition control unit is configured by a category addition instructing unit that instructs the category adding unit to perform category addition when exceeds the reference error. Recognition device.
【請求項12】 類似パターンの集合から成るカテゴリ
群を代表する群参照用パターン信号を複数個記憶させた
群辞書と、前記群参照用パターン信号を用いて群帰属度
を計算する群参照用パターン類似度算出部とによって、
前記大分類部を構成したことを特徴とする請求項1〜1
1記載のいずれかの学習認識装置。
12. A group dictionary in which a plurality of group reference pattern signals representative of a category group composed of a set of similar patterns are stored, and a group reference pattern for calculating a group membership degree using the group reference pattern signal. With the similarity calculation unit,
The said large classification part was comprised, The Claims 1 to 1 characterized by the above-mentioned.
1. The learning recognition device according to any one of 1.
【請求項13】 帰属度制御部を設け、前記大分類部の
群帰属度の算出に用いる計算定数を変化させることを特
徴とする請求項1〜12記載のいずれかの学習認識装
置。
13. The learning / recognition device according to claim 1, wherein a membership degree control unit is provided, and a calculation constant used for calculating the group membership degree of the large classification unit is changed.
【請求項14】 学習の回数を測る学習監視部と定数を
制御する定数制御部とによって帰属度制御部を構成し、
前記定数制御部が前記学習監視部の出力にもとづき大分
類部の群帰属度の算出に用いる計算定数を変化させるこ
とを特徴とする請求項13記載の学習認識装置。
14. A degree-of-attribute control unit is configured by a learning monitoring unit that measures the number of times of learning and a constant control unit that controls a constant,
The learning recognition device according to claim 13, wherein the constant control unit changes a calculation constant used for calculating the group membership degree of the large classification unit based on the output of the learning monitoring unit.
【請求項15】 誤差算出部の出力変化を計算する学習
監視部と定数を制御する定数制御部とによって帰属度制
御部を構成し、前記定数制御部が前記学習監視部の出力
にもとづき大分類部の群帰属度の計算定数を変化させる
ことを特徴とする請求項13又は、14記載の学習認識
装置。
15. A learning degree monitoring section for calculating an output change of an error calculation section and a constant control section for controlling a constant constitute a belonging degree control section, and the constant control section is classified into a large class based on an output of the learning monitoring section. The learning and recognition device according to claim 13 or 14, wherein a calculation constant of a group membership degree of a part is changed.
【請求項16】 入力パターン信号と群辞書に記憶させ
た全ての群参照用パターン信号との距離を計算する複数
個の距離計算部と、前記距離計算部の出力の逆数を計算
する複数個の割算器と、前記割算器の各出力を加算する
加算器と、前記加算器の出力と前記距離計算部の出力を
乗算する複数個の乗算器と、前記乗算器の出力の逆数を
計算する複数個の割算器とによって、前記大分類部を構
成したことを特徴とする請求項1〜15記載のいずれか
の学習認識装置。
16. A plurality of distance calculators for calculating distances between an input pattern signal and all group reference pattern signals stored in a group dictionary, and a plurality of distance calculators for calculating an inverse of an output of the distance calculator. A divider, an adder for adding the outputs of the divider, a plurality of multipliers for multiplying the output of the adder and the output of the distance calculator, and a reciprocal of the output of the multiplier The learning and recognition device according to any one of claims 1 to 15, wherein the large classification unit is configured by a plurality of dividers.
【請求項17】 入力した複数の信号の差を計算する複
数の減算器と、加算器とべき乗器とを複数設けた信号強
調器とにより、前記大分類部の距離計算部を構成し、前
記信号強調器のべき乗器のべき乗計算の指数の値を変化
させる定数制御部によって、前記帰属度制御部を構成し
たことを特徴とする請求項16記載の学習認識装置。
17. A distance calculation unit of the large classification unit is configured by a plurality of subtracters for calculating a difference between a plurality of input signals and a signal enhancer provided with a plurality of adders and powers, The learning recognition device according to claim 16, wherein the belonging degree control unit is configured by a constant control unit that changes a value of an exponent of a power calculation of a power of the signal enhancer.
【請求項18】 複数の重み係数を保持する重み係数記
憶部と、複数の入力信号を入力する入力部と、前記重み
係数記憶部に貯えられた重み係数で前記入力部からの入
力信号を重み付けする乗算手段と、前記乗算手段で重み
付けされた複数の入力信号を加え合わせる加算手段と、
前記加算手段の出力を一定範囲の値に制限するしきい値
処理部とからなる多入力ー出力信号処理部を複数個層構
造に配置し、信号が下位層から上位層に伝搬するように
接続して、前記細分類部を構成したことを特徴とする請
求項1〜17記載のいずれかの学習認識装置。
18. A weight coefficient storage unit for holding a plurality of weight coefficients, an input unit for inputting a plurality of input signals, and a weight coefficient stored in the weight coefficient storage unit for weighting the input signal from the input unit. Multiplying means for adding, and adding means for adding a plurality of input signals weighted by the multiplying means,
A multi-input-output signal processing unit consisting of a threshold value processing unit for limiting the output of the adding unit to a value within a certain range is arranged in a multiple layer structure and connected so that signals propagate from the lower layer to the upper layer. The learning and recognition device according to any one of claims 1 to 17, wherein the fine classification unit is configured.
【請求項19】 入力パターン信号の各カテゴリの代表
値を示すカテゴリ参照用パターン信号が複数個記憶され
ているカテゴリ辞書と、入力パターン信号と前記カテゴ
リ辞書に記憶されている全てのカテゴリ参照用パターン
信号との距離を計算する複数個の距離計算部と、前記距
離計算部の出力の逆数を計算する複数個の割算器と、前
記割算器の各出力を加算する加算器と、前記加算器の出
力と前記距離計算部の出力を乗算する複数個の乗算器
と、前記乗算器の出力の逆数を計算する複数個の割算器
とを設けて、前記細分類部を構成したことを特徴とする
請求項1〜17記載のいずれかの学習認識装置。
19. A category dictionary in which a plurality of category reference pattern signals indicating a representative value of each category of an input pattern signal are stored, and an input pattern signal and all category reference patterns stored in the category dictionary. A plurality of distance calculators for calculating the distance to the signal, a plurality of dividers for calculating the reciprocal of the output of the distance calculator, an adder for adding the outputs of the dividers, and the adder A plurality of multipliers for multiplying the output of the multiplier and the output of the distance calculation unit, and a plurality of dividers for calculating the reciprocal of the output of the multiplier, thereby configuring the subclassification unit. The learning and recognition device according to any one of claims 1 to 17, which is characterized in that.
【請求項20】 経路選択単位は、信号入力部と、前記
信号入力部からの入力信号を量子化する量子化器と、単
一または複数の経路入力端子を有する経路入力部と、単
一または複数の経路出力端子を有する経路出力部と、前
記量子化器の量子化出力に応じて経路を選択する経路荷
重部と、経路選択単位の内部状態を記憶させる内部状態
記憶部と、前記内部状態記憶部の記憶内容にもとづいて
前記量子化器の量子化する数と量子化範囲を変化させる
量子化制御部と、経路選択単位の構成を記憶させる構造
記憶部とにより構成し、 学習認識単位は、教師信号入力部と、複数の経路入力端
子を有する経路入力部と、前記経路入力部からの入力に
対して重み付けを行なう荷重と、前記荷重からの出力を
加算する加算器と、荷重の値を決定する学習器とにより
構成し、 前記経路選択単位を階層的に組み合わせて複数の分岐構
造を構成し、その上層に前記学習認識単位を配置して、
前記細分類部を構成したことを特徴とする請求項1〜1
7記載のいずれかの学習認識装置。
20. A route selection unit includes a signal input unit, a quantizer for quantizing an input signal from the signal input unit, a route input unit having a single or a plurality of route input terminals, and a single or A route output unit having a plurality of route output terminals, a route weighting unit that selects a route according to the quantized output of the quantizer, an internal state storage unit that stores an internal state of a route selection unit, and the internal state. The learning recognition unit is composed of a quantization control unit that changes the number of quantizations and a quantization range of the quantizer based on the storage content of the storage unit, and a structure storage unit that stores the configuration of the route selection unit. A teacher signal input unit, a route input unit having a plurality of route input terminals, a weight for weighting an input from the route input unit, an adder for adding an output from the load, and a weight value And a learner to determine More constructed by combining the routing unit hierarchically configured multiple branching structure, by placing the learning and recognition units thereon,
The said subclassification part was comprised, The Claims 1 to 1 characterized by the above-mentioned.
7. The learning recognition device according to any one of 7.
【請求項21】 内部状態記憶部の記憶内容に対する比
較基準を記憶する量子化基準記憶部と、前記量子化基準
記憶部の記憶内容を前記細分類部ごとに変化させる量子
化基準制御部とを設けたことを特徴とする請求項20記
載の学習認識装置。
21. A quantization reference storage unit that stores a comparison reference for the storage content of the internal state storage unit, and a quantization reference control unit that changes the storage content of the quantization reference storage unit for each of the subclassification units. The learning recognition device according to claim 20, wherein the learning recognition device is provided.
【請求項22】 誤差算出部の出力変化を計算する誤差
監視部と、前記誤差監視部の出力にもとづき量子化基準
を変化させる量子化定数制御部とによって量子化基準制
御部を構成したことを特徴とする請求項21記載の学習
認識装置。
22. A quantization reference control unit is configured by an error monitoring unit that calculates an output change of the error calculation unit and a quantization constant control unit that changes the quantization reference based on the output of the error monitoring unit. 22. The learning and recognition device according to claim 21, which is characterized in that.
【請求項23】 学習回数を監視する学習回数監視部
と、前記学習回数監視部の出力にもとづき量子化基準を
変化させる量子化定数制御部とによって、前記量子化基
準制御部を構成したことを特徴とする請求項21又は、
22記載の学習認識装置。
23. The quantization reference control unit is configured by a learning count monitoring unit that monitors the learning count and a quantization constant control unit that changes the quantization reference based on the output of the learning count monitoring unit. Claim 21 or, characterized by
22. A learning and recognition device according to item 22.
【請求項24】 カテゴリ追加部のカテゴリ追加を監視
するカテゴリ追加監視部を設け、前記カテゴリ追加監視
部の出力にもとづき量子化基準を変化させる量子化定数
制御部とによって、前記量子化基準制御部を構成したこ
とを特徴とする請求項21〜23記載のいずれかの学習
認識装置。
24. The quantization reference control unit is provided with a category addition monitoring unit for monitoring the category addition of the category addition unit, and the quantization constant control unit changing the quantization reference based on the output of the category addition monitoring unit. The learning recognition device according to any one of claims 21 to 23, characterized in that
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