JPS59226981A - パタ−ンマツチング方法および装置 - Google Patents

パタ−ンマツチング方法および装置

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JPS59226981A
JPS59226981A JP58100962A JP10096283A JPS59226981A JP S59226981 A JPS59226981 A JP S59226981A JP 58100962 A JP58100962 A JP 58100962A JP 10096283 A JP10096283 A JP 10096283A JP S59226981 A JPS59226981 A JP S59226981A
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哲男 肥塚
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博之 塚原
Masahito Nakajima
雅人 中島
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明はパターン認識装置に係り、特にパターンマツチ
ング処理におけるマスクパターンとして定量的に最適な
ものを選択できるパターンマツチング方法および装置に
関する。
従来技術と問題点 従来のパターンマツチング方式におけるマスタパターン
の作成方法としては本発明者により開示された「マスク
パターン採取方式」(特願昭57−113168)があ
るが、これは作業者により指示されたマスタパターンが
適正なものであるかをチェ、りするだけであり、必ずし
も最適なマスタパターンの作成方式を提供するものでは
ない。
すなわち従来例では作業者によって指示されたマスタパ
ターンが画面内で類似のパターンを持つか否かをチェッ
クするだけで、最も適正なマスタパターンである他のパ
ターンとの比較照合度の最も低い特徴的なパターンを選
択するものではない。
また作業者の判断が必要であるため作業者の仕事の軽減
もなされていない等問題点を含んでいた。
発明の目的 本発明の目的は、前述の従来方式における問題点にかん
がみ、マスクパターンを含んだマスクサンプルを°撮像
し、その撮像信号のなかから最も特徴のあるパターン部
分を自動検出するという構想に基づき、作業者の手をわ
ずられせることなく、しかも最適なマスクパターン、す
なわち画面内で他のパターンとの比較照合度が最も低い
特徴的なマスクパターンを作成し、それによりMM率お
よび認識位置精度の高いパターンマツチング方法および
装置を得ることにある。
発明の構成 本発明の1つの形態においては、マスクパターンを用意
し、これと被g=パターンとを比較照合して、これら両
者間の比較照合度からマツチングの有無を得るパターン
マツチング方法において、マスクサンプルを撮像し、そ
の撮像信号のなかから他のパターンとの比較照合度が最
低となるようなパターンを抽出し、これをマスクパター
ンとすることを特徴とするパターンマツチング方法が提
供される。
本発明の他の形態においては、試料送り機構の上に載置
されたサンプルを撮像する撮に系、前記撮像系からの撮
像信号をアナログ−ディジタル変換するアナログ−ディ
ジタル変換回路、前記アナログ−ディジタル変換回路の
出力を受ける被認識パターンメモリ、前記被認識パター
ンメモリに接続されたマスタパターン作成回路、前記マ
スクパターン作成回路に接続されたマスクパターンメモ
リ、および前記被認識パターンメモリおよびマスタパタ
ーンメモリに接続されたパターンマツチング回路を備え
たパターンマツチング装置において、前記マスクパター
ン作成回路に、前記被認識パターンメモリ内から最も特
徴のあるパターン部分を検出し、前記検出されたパター
ン部分を前記マスクパターンメモリに格納するための特
徴パターン検出回路を備えたことを特徴とするパターン
マツチング装置が提供される。
発明の実施例 本発明の第1の実施例としてのパターンマツチング方法
および装置を用いた全自動ワイヤボンダ用パ、ドパター
ン位置認識装置のブロック回路図が第1図に示される。
試料送り機構1はその上に載置されたマスクサンプル2
または被認識サンプル3を撮像系、例えばテレビジョン
(TV)カメラ4の視野内に導入する。TVカメラ4か
らの撮像信号はアナログ−ディジタル(A/D)変換回
路5でディジタル化され、被認識パターンメモリである
フレームメモリ6内に格納される。試料送り機構1上に
被認識サンプル6が載っており、マスタパターンメモリ
7にマスタパターンが既に格納されていれば、パターン
マツチング回路9は、このマスクパターンとフレームメ
モリ6内の被認識パターンの画像との間で比較照合(パ
ターンマツチング)処理を行い、マスタパターンと最も
良く一致したパターン部分を目的パッド位置として制御
回路10に転送する。制御回路10はこの位置情報に基
づいてボンディング機構11を制御し自動ワイヤボンデ
ィングを行う。
一方、マスタパターン作成時にはフレームメモリ6内に
格納された、試料送り機構1上に載置されたマスタサン
プル2を撮像して得られたマスクサンプル画像から、マ
スクパターン作成回路8においてマスクとして最適なパ
ターン部分を選択し、マスクパターンメモリZ内に格納
する。
前述のマスクパターン作成回路8の動作を第2図および
第3図を用いて説明する。第2図はマスクパターン作成
回路8のブロック回f!6図である。
マスクサンプル画像はフレームメモリ6内に格納されて
いる。第6図はフレームメモリ6内に格納された画像6
0を示す。画像6oには集積回路(工0)チップ61上
に斜線で示したパッド62等の画像が含まれる。
切出し回路81はこのフレームメモリ6内からまず小領
域(エリア)(0,0)を切り出し、このエリア内のパ
ターンを仮にマスクパターンとしてマスクパターンメモ
リZ内に格納する。パターンマツチング制御回路82は
このマスタパターンとフレームメモリ6内のパターンと
の間でパターンマツチングを行わせるためにパターンマ
ツチング回路9を動作させる。パターンマツチング回路
9はマスタパターンメモリ7内のパターンをフレームメ
モリ6内で走査し、各走査点でのマスタパターンとフレ
ームメモリ乙のパターン部分との照合度信号s (92
)と走査位置信号5(91)を類似パターン検出回路8
6へ転送する。類似パターン検出回路83は転送されて
くる照合度信号5(92)をlllt次チェ、りし、切
出しパターン切出し位置(0,0)以外で最も高い第1
位の照合度を求め、これを切出しパターン(0,0)に
対する類似パターン照合度M2(0,0)として格納し
ておく。
ここに(0,0)は切出しパターンの図における左上隅
の座標を示す。類似パターン検出回路83ニハマスク決
定回路が含まれる。
次に切出し回路81は次の切出しパターン(1゜0)を
マスクパターンメモリ7に格納し同様の処理を行い、類
似パターン照合度M2(1,0)を求める。以上の切出
し動作をフレームメモリ6内の最後(”m r ”ユ)
まで行う。第4図(α)は切出しパターン(0,0)に
対して、パターンマツチング回路9から転送されてくる
走査位置信号5(91)を横軸に、照合度信号5(92
)を縦軸にプロットしたものである。第4図において左
端の図形は切出しパターンを示す。第4図(α)の場合
は切出しパターン(0,0)内にパターン部分を全く含
んでイナーため、走査位置がフレームメモリ6内のパッ
ドパターン背景部にある時はすべて照合度は100%と
なる。このため類似パターン照合度M2(岬、0)は1
00%となる。tた[4図(h)には切出しパターンが
第6図の(”1 r 311)  の場合が示され、こ
の切出しエリア内にパッドパターンが1個含まれている
。この場合は走査位置が(x1+y1)  に来た場合
には当然照合度は100%になるが、位置が(−Z’2
# y2 ) に来た場合にも100%近い照合度(パ
ッドが全く同形であれば100%)が得られ、これが類
似パターン照合度M2(”11 yl)となる。さらに
第4図(c)は切出しパターン(x3+ y3 )  
に対するものである。この場合走査位置が(z’3+y
5) に来た時照合度が100%になるのは第4図Cb
)の場合と同様であるが、これ以外の位置で照合度が高
くなるものはなく、”2(’59 y5>は前の例に比
べて低い値となる。切出しパターン(x5+ y5 )
 は画像6o内でがなり特徴のあるパターンであると言
える。なお、第4図(α)、(h)、(C)におけるβ
部分は切出したパターン自身の部分であり、この部分は
当然類似パターン照合度M2 の検出対象外である。す
べての切出しパターンに対する類似パターン照合度M2
のうち最も小さな値M 2 NJ+を提供する切出しパ
ターンが画像60のなかで最も特徴のあるパターンであ
り、これを類似パターン検出回路86内のマスク決定回
路によりマスタパターンとすれば、最も確実なパターン
マツチング処理が可能となる。
既に本出願人により開示された前述の特願昭57−11
3168においては、作業者が判断した切出しパターン
に対して前記類似パターン照合度M2の値をチェックし
M2くαであれば、この切出しパターンをマスクパター
ンにすることを認め、またM2≧αの場合はこれを否認
するだけで、こうして作成されたマスクパターンは必ず
しも本実施例のように他との類似性の最も低い最適なマ
スクパターンを提供できない。ここにαは許容類似度、
例えば80%である。
以上のように本実施例においては、従来作業者が判断、
指示していたマスクパターンの作成を自動的にかつ最適
に行うことができ、高性能の全自動ワイヤボンダ用パッ
ドパターン位置認識装置が実現できる。
本発明の第2の実施例が第5図および第6図を用いて説
明される。第1の実施例では切出しエリアのサイズはあ
らかじめ定められており、そのサイズにおいて最も特徴
のあるパターンを検出した。
第5図には本実施例におけるマスクパターン作成回路8
のプ四、り回路図が示される。本実施例においては第2
図の回路に比べて、切出しサイズ指示回路84および切
出しサイズ決定回路85が加えられたことが異なる。
切出しサイズ指示回路84は与えられたマスクサンプル
画像に対して初期の切出しサイズ(第6図のエリア65
)を切出し回路81に指示する。
切出し回路81はこのサイズ65でマスクサンプル画像
内から順次エリアを切出していき、前記実施例で示した
ように、この切出しサイズ65に対する類似パターン照
合度M2TIuAを類似パターン検出回路86が検出す
る。この類似パターン照合度M2NRは切出しサイズ決
定回路85に転送される。
次に切出しサイズ指示回路84は切出しサイズを次のサ
イズ66に変更し前記と同様の処理を行う。この操作を
順次行っていくと、切出しサイズ決定回路85には第7
図に示す如く、各切出しサイズに対する類似パターン照
合度M2Tfmの値が得られる。切出しサイズを複数回
変え、この中で最もM2WjRの小さいものに対応する
切出しパターンをマスクパターンと決定する。このよう
にすれば、画面内で最も他のパターンとの比較照合度の
低い、換言すれば最も特徴的なパターンの切出しサイズ
を決定できる。ここで類似パターン照合度M2wI+に
対してマスクパターンとして許容できる値α%を設定し
ておけば、切出しサイズを順次変更していった時に得ら
れるM2NAの値がα%を下回る値になった場合の切出
しサイズをマスクパターンサイズとして決定することが
でき、その結果、マスタパターンのサイズの決定を迅速
に行うことができる利点が得られる。
以上のように第2の実施例においては、従来−律に指定
されていたマスクパターンのサイズを定量的に適正な値
に、しかも自動的に決定できるという利点がある。
本発明の第3の実施例のマスクパターン作成回路8のブ
ロック回路図が第8図に示される。この回路は第2図に
おける回路に2次微分回路86およびピーク間隔チェ、
り回路87を付加したことを特徴とする。
以下第9図および第10図を参照して説明する。
第9図および第10図の曲線71および76は被認識パ
ターン73または78にマスタフィターン74または7
9を重ねていった場合のマスタンぐターンと被認識パタ
ーン部分との照合度のグラフ(第4図(α)、(A)、
(C)の曲線の一部分βに相当する)である。第9図お
よび第10図の曲線71および76から判るように、被
認識パターンおよびマスクパターン内に横長の図形を多
く含んでいる(第9図)場合にはX方向にマスクパター
ンを移動した場合に得られる照合度グラフは緩やかな曲
線となる。しかし、第10図のように縦長の図形を多く
含んでいる場合には鋭い曲線となる。パターンマツチン
グによる位置認識の場合は、この曲線が鋭い方が位置決
め精度が向上する。すなわち、第9図の曲線71のよう
に緩やかな場合には、マ。
チング位置のピークが不明確なため位置決定の精度が低
下する。
一方第9図および第10図の曲線72および77はマス
タパターンをy方向に移動した場合の照合度曲線である
。この場合は曲線72は鋭く、曲線77は緩やかとなる
。前述のように、第9図のパターンはy方向の位置決め
精度は良いがX方向が悪く、第10図のパターンは逆に
X方向は良いがy方向が恋<、結局両者共位置決め精度
を向上するためには適していないパターンであると言え
る。第11図に示すようなX方向、y方向共鋭い曲線と
なるパターンが適正なパターンである。
第6の実施例においては、前述の適正、不適正をチェッ
クするための手段として、第8図に示した2次B’a分
回1lli886とピークl&1!隔チェック回路87
を備えている。この2つの回路の動作を第12図(α)
、(6)、(C)および第13図(Il、)、(h)、
(C)を用いて説明する。第12図(α)および第16
図(α)は第9図および第10図に示された照合度曲線
(波形)である。この曲線の鋭さをチェックするために
2次微分回路86は第12図(α)および第15図(α
)の曲線に対して第12図(C)および第13図(C)
に示すような2次微分曲樹を作成する。第12図<h>
および第16図Cb)はその中間段階の1次微分曲線が
示される。この2次微分曲線はそれぞれ2つのピークを
有しており、このピーク間隔t4およびt6は、もとの
曲線(第12図(α)および第16図(α力の鋭さを示
すことになる。すなわち、この間隔ta、、tbをピー
ク間隔チェ、り回路87でチェックし、設定許容値以下
であれば、作成されたマスクパターンは適正とし、もし
許容値以上であれば、選択されたマスタパターン以外の
例えば類似パターン照合度M2 の次に小さい値をもつ
マスクパターンを採用する。以上のように第6の実施例
を用いれば、位置決め精度のよいマスクパターンを作成
できるという効果がある。
次に前述の第2の実施例における切出し回路81、切出
しサイズ指定回路84、およびパターンマツチング制御
回路82の詳細について第14図を用いて説明する。上
述の回路は他の実施例にも部分的に応用可能である。第
14図は切出し回路81、切出しサイズ指定回路84お
よびパターンマツチング制御回路82のプ四、り回路図
であるOX切出し初期値レジスタ811およびY切出し
初期値レジスタ812は切出し領域の走査開始点(図に
おいては左上隅の点)の座標値を格納し、Xアドレスカ
ウンタ813およびXアドレスカウンタ814へ、それ
ぞれ情報を供給する。Xアドレスカウンタ813および
Xアドレスカウンタ814はフレームメモリ6に対しア
ドレスを指定する。Xサイズレジスタ815およびXサ
イズレジスタ816は、それぞれX方向およびY方向の
切出しサイズを前述のアドレスカウンタに指定する。切
出しサイズ指定回路84はXサイズカウンタ841およ
びYサイズカウンタ842を具備し、それぞれXサイズ
レジスタ815およびXサイズレジスタ816に切出サ
イズを指定する情報を供給する。パターンマツチング制
御回路82はフリ、プフロ、プ821を具備し、フリ、
プフロ、プ821はXサイズレジスタ816からの信号
を受けてセットされパターンマツチング回路9ヘスター
ト信号を送り、パターンマツチング回路9がらの終了信
号によりリセットされる。
第15図には第1ないし第3の実施例において用いられ
る類似パターン検出回路83のブp、り回路図が示され
る。パターンマツチング回路9からの照合度信号5(9
2)はコンパレータ831に供給され同時にMILXレ
ジスタ862にも供給される。コンパレータ831にお
いて照合度信号5(92)の内容AとMaxレジスタ8
32の内容Bが比較され、A≧Bであればコンパレータ
831からMawレジスタ862ヘラッチ信号が出され
Maxレジスタ862へ信号5(92)の値Aが格納さ
れる。コンパレータ834においてはMaxレジスタ8
32の内容OとMinレジスタ833の内容りとが比較
されO≦Dであればコンパレータ834からう、子信号
がMinレジスタ836へ出され、Maxレジスタ86
2からのデータがMinレジスタ833へ格納される。
前述のM2mmのデータはMinレジスタ833の内容
として得られる。
第16図には第1ないし第6の実施例において用いられ
るパターンマツチング回路9のブ四、り回路図が示され
る。フレームメモリ6はメモリコントレールにデータバ
ッファDBからの信号およびデコーダDoからの信号を
受は制御されて、被認識パターンのデータをシフトレジ
スタ91を介して並列信号を直列信号に変換して、相関
器−1(93)および相関器−2(94)のシフトレジ
スタ931および941に供給する。マスクパターンメ
モリ7のマスタパターンデータも同様にシフトレジスタ
92を介してシフトレジスタ933および943に供給
される。シフトレジスタ961および941の出力とシ
フトレジスタ933および943の出力は排他的ノアゲ
ート962および942によって1つずつ排他的論理和
がとられ、加算器951において加算される。これによ
りフレームメモリ6のパターンとマスタメモリ7のパタ
ーンの各画素の照合の結果一致するものの数が得られる
。パターンの1ラインについての加算結果が得られると
、その値はデータメモリ9oに格納され、データメモリ
90の内容はメモリコントロール901によって制御さ
れてデータレジスタを介して加算器952に加えられ、
次の1ラインの照合度の加算値(加算器951の出力)
と加算される。該加算された値はデータメモリ9oの値
を更新する。このようにしてデータメモリ90にはフレ
ームメモリ6のパターンとマスクパターンとの1フレー
ムにおける照合度が得られる。該照合度は信号5(92
)として類似パターン検出回路83へ送られる。またメ
モリコントロール901からは走査位置信号5(91)
が類似パターン検出回路8.3へ送られる。
発明の効果 本発明によれば、作業者の手をわずられせることなく、
シかも最適なマスタパターン、すなわちマスク画像内で
他のパターンとの比較照合度が最も低い特徴的なマスタ
パターンを作成し、それにより認識率の高いパターンマ
ツチング方法および装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例としてのパターンマツチ
ング方法および装置を用いた全自動ワイヤボンダ用パッ
ドパターン位置認識装置のプロ。 り回路図、第2図は第1図の装置におけるマスクパター
ン作成回路のプロ、り回路図、第6図は第1図の装置の
フレームメモリ内に格納された画像の一例を示す図、第
4図(α)、(b)、(C)は第6図の切出しエリアと
照合度の関係を説明する図、第5図は本発明の第2の実
施例におけるマスタパターン作成回路のプロ、り回路図
、第6図は第5図の回路を説明するためのマスタサンプ
/I/@像を示す図、第7図は第5図の回路における各
切出しサイズと類似パターン照合度の関係の一例を示す
特性図、第8図は本発明の第6の実施例におけるマスク
パターン作成回路のプロ、り回路図、第9図、第10図
および第11図はパターンの形状とマスクパターンの移
動方向による照合度曲線の相関を説明する図、第12図
(α)、(A)、(C)および第16図(α)、(b)
、(C)は第8図の回路を説明するための照合度曲枦の
微分曲線を示す波形図、第14図は第5図の回路におけ
る切出し回路、切出しサイズ指定回路およびパターンマ
ツチング制御回路のプロ、り回路図、第15図は第2図
の回路における類似パターン検出回路のプロ、り回路図
、および第16図は第2図の回路におけるパターンマツ
チング回路1・・・試料送り機構、 2・・・マスクサンプル、 6・・・被認識サンプル、 4・・・TVカメラ、 5・・・A/If変換回路、 6・・・フレームメモリ、 7・・・マスクパターンメモリ、 8・・・マスタパターン作成回路、 9・・・パターンマツチング回路、 10・・・制御回路、 11・・・ボンディング機構、 60・・・被認識パターンの画像、 61・・・工0チップの画像、 62・・・バッドの画像、 65.66.67・・・切出しエリア、81・・・切出
し回路、 82・・・パターンマツチング制御回路、86・・・類
似パターン検出回路、 84・・・切出しサイズ指示回路、 85・・・切出しサイズ決定回路、 86・・・2次微分回路、 87・・・ピーク間隔チェ、り回路。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木   朗 弁理士西舘和之 弁理士内田幸男 弁理士山口昭之 第2図 R 第3図 第6図 第7図 切出しサイズ     画面サイズ 箆 8 図 第9図 位置 第10図 第11図 位置 第12図 第13図 第14図 (。 第15図 、83 S(92)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 マスクパターンを用意し、これと被認識パターン
    とを比較照合して、これら両者間の比較照合度からマツ
    チングの有無を得るパターンマツチング方法において、
    マスクサンプルを撮像し、撮像信号から、他のパターン
    との比較照合度が最低となるようなパターンを抽出し、
    これを、マスクパターンとすることを特徴とするパター
    ンマツチング方法。 2、 前記マスクパターンの自動検出は、前記マスクサ
    ンプルを撮像しマスク画像を得て所定のマスクパターン
    サイズに相当するエリアを前記マスク画像の初点から順
    次切出し、各切出しエリア内のパターンを用いて前記マ
    スク画像内すべてを走査し、各走査位置での切出しパタ
    ーンとの比較照合度をa1゛数し、前記切出しパターン
    に対する前記マスク画像内での第1位の類似パターンの
    比較照合度を求め、前記第1位の類似パターンの比較照
    合度の最も低い切出しパターンを求める特許請求の範囲
    第1項に記載のパターンマツチング方法。 3、前記切出しエリアのサイズを順次変更させ、これら
    異なるサイズの切出しパターンに対する比較照合度を求
    める特許請求の範囲第2項に記載のパターンマツチング
    方法。 4、前記マスクパターンの自動検出は、前記マスクサン
    プルを撮像しマスク画像を得て所定のマスクパターンサ
    イズに相当するエリアを前記マスク画像の初点から順次
    切出し、各切出しエリア内のパターンを用いて前記マス
    ク画像内すべてを走査し、各走査位置での切出しパター
    ンとの比較照合度を計数し、前記切出しパターンに対す
    る前記マスク画像内での第1位の類似パターンの比較照
    合度を求め、かつ各走査位置とその位置に対する照合度
    から照合度波形を求め、前記照合度波形を2次微分し、
    前記2次微分波形のピーク値間隔を測定し、前記測定値
    が或あらかじめ定められた範囲内にあるような前記第1
    位の類似パターンの比較照合度の最も低い切出しパター
    ンを前記マスクパターンとする特許請求の範囲第1項に
    記載のパターンマツチング方法。 5、試料送り機構の上に載置されたサンプルを撮像する
    撮像系、前記撮像系がらの撮像信号をアナロクーディジ
    タル変換するアナログ−ディジタル変換回路、前記アナ
    四グーディジタル変換回路の出力を受ける被認識パター
    ンメモリ、前記被認識パターンメモリに接続されたマス
    タパターン作成回路、前記マスタパターン作成回路に接
    続されたマスクパターンメモリ、および前記被認識パタ
    ーンメモリおよびマスタパターンメモリに接続されたパ
    ターンマツチング回路を備えたパターンマツチング装置
    において、前記マスタパターン作成回路に、前記被認識
    パターンメモリ内から最も特徴のあるパターン部分を検
    出し、前記検出されたパターン部分を前記マスクパター
    ンメモリに格納するための特徴パターン検出回路を備え
    たことを特徴とするパターンマツチング装置。 6、 前記特徴パターン検出回路は、前記被認識パター
    ンメモリから順次マスクパターンサイズに相当するエリ
    アのパターン信号を切出すための切出し回路、各切出し
    エリア内の切出しパターン信号と被認識パターンメモリ
    内のパターン信号との間で比較照合度を計数するための
    前記パターンマ、チング回路を駆動するためのパターン
    マツチング制御回路、パターンマツチング処理において
    前記各切出しパターンに対する第1位の類似パターンお
    よび比較照合度を検出する類似パターン検出回路、およ
    び前記切出しパターンに対する第1位類似パターンの比
    較照合度のうち最も低い値をもつものを検出し、前記検
    出された比較照合度に対応する切出しパターンをマスク
    パターンΣするマスタ決定回路を具備する特許請求の範
    囲第5項に記載のパターンマツチング装置。 l 前記マスタ決定回路は、切出しエリアサイズを順次
    変更し、異なるサイズの切出しパターンに対する比較照
    合度を求める回路を具備する特許請求の範囲第6項に記
    載のパターンマツチング装置。 8、前記特徴パターン検出回路は、各走査位置とその位
    置に対する照合度から作られる照合度波形を2次微分す
    る2次微分手段および前記2次微分波形のピーク値間隔
    を測定し、設定値と比較および判定するピーク値間隔判
    定手段を具備する特許請求の範囲第5項、第6項または
    第7項に記載のパターンマツチング装置。
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