JPS595945B2 - パタ−ン認識方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は部分パターンマッチング法によるパターン認識
方法に関する。

パターン認識は、入力された映像と所定の辞書パターン
を一致させることにより行なわれる。

第１図において、１は２次元的な映像を示し、この中に
示す点線で囲まれる小区画が２で示す絵素（２次元的映
像を空間的に区切り、この１つ１つをある明るさ情報を
もつた絵素と称する。）である。３はこの２次元映像中
の対象パターン（ハッチシダ部分）を示している。

本例では、この２次元映像の明るさ情報を便宜上白部分
を゛１’’およびハッチシダ部分゛００’’の２値とし
て説明する。４、５、６、７は各々３絵素×３絵素から
成る部分辞書パターンを示し、この各辞書パターンを並
列同時に入力映像面で走査する事により、各パターンの
最も良く相関のとれる位置を探索する。

この動作から各辞書パターンの相関のとれ具合またはそ
の位置関係から対象の有無またはその位置を認識する。
本例では対象パターンの１／４面を部分パターンとして
選んでいるが、部分パターンマッチング法では対象形状
に応じて様々な選び方ができる。第１図中の８は映像入
力用のたとえばテレビカメラ、９は２値化回路、１０は
たとえば複数の走査線に相当するシフトレジスで構成す
る２次元切り出し回路、１１、１２、１３、１４は部分
辞書パターン、１５、１６、１７、１８は２次元相関数
回路を各々示し、この構成は従来の部分パターンマッチ
ング法の代表的な例である。テレビカメラ８で入力する
映像は１で示すパターンとする。この映像を時系列的に
左上から右へ、また順次下方へ走査して得られる映像を
２値化回路９に入力する。ここではカメラ８の出力信号
に特定の閾値処理を施し、１に示すように対象が的確に
抽出できるよう２値映像化する。この時系列２値映像信
号を絵素間隙でサンプリングして２次元切り出し回路１
０に入力し、単位絵素走査時間ごとに（３Ｘ３）絵素か
ら成る２次元映像２５を出力する。１１，１２，１３，
１４は４，５，６，７のようなパターンを２１，２２，
２３，２４として出力し、切り出し映像２５と絵素単位
走査時間ごとに相関回路１５，１６，１７，１８で演算
する。

本構成により映像面１上を４種の（３Ｘ３）絵素辞書で
相関をとりながら走査し、各絵素座標での相関値を各辞
書ごと時系列的に出力２６，２７，２８，２９として出
力する。しかしながら、このような従来技術では、どの
部分辞書パターンが映像２５と一致するかを求めるため
にすべての部分辞書パターンと映像２５との相関関係を
求めねばならない。

これでは相関回路を部分辞書パターンの個数分設けなけ
ればならないことになる。本願発明は、相関回路の個数
を削減することを目的とする。

そして本願発明は映像２５（未知パターン）の特定部分
の信号を検出し、これに基づいて辞書パターン（標準パ
ターン）の中から一致する可能性を有するもののみビツ
クアツプすることを特徴とし、これによりすべての辞書
パターンとの比較をする必要がないこととした。以下、
実施例を示し詳細に説明する。

本実施例では、部分パターンマツチングを粗、密２段階
に分離して行なう。

粗の部分パターンマツチングの段階では夫々の部分辞書
パターンに対応した特定位置の絵素情報を入力映像から
検出して″０１または″１１の成立数が一定以上である
か否かにより辞書パターンを選択し、さらに選択された
辞書パターンが一種類であるときのみに次の密の部分パ
ターンマツチングを行う。密の部分パターンマツチング
は粗の部分パターンマツチングで選択された辞書パター
ンが最終的に一致するかを判断する。以下図面を用いて
説明する。

第２図には、第１図に対応して本発明方式の回路構成例
を示している。

この場合入力映像は第１図１で示すそのものとし、また
辞書パターンも４，５，６，７とする。本発明の前処理
映像は、第２図３０，３１，３２，３３で示す（３×３
）絵素画面内のハツチング部分の情報のみを使用する。
本図中の８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５
は第１図と同一物で構成する。２次元切り出し回路１０
内の３０，３１，３２，３３のハツチング絵素に相当す
る絵素情報を出力線４０を介して選択判定回路３４に入
力する。

３４では３０，３１，３２，３３のハツチング部分に相
当する絵素情報が一定数以上゛０”であるという条件を
満すか否かをそれぞれパターン３０〜３３について判定
し、パターン３０〜３３にそれぞれ対応する出力線３５
〜３８に、上記条件が満されたとき１を出力し、この条
件が満たされないときに０を出力する。

また各出力線に同時に２つ以上゛１゜゜条件が揃つた場
合にも出力ば０”となるように檜成する。つまり、入力
画面のある特定（３Ｘ３）絵素位置では判定結果の条件
成立時には、３５，３６，３７，３８の何れか１つにの
み゛１゛出力が現われ、これにより部分辞書パターン１
１，１２，１３，１４の内の１つが選択回路３９で選択
され出力４３に現われる。この状態で２次元切り出し回
路１０の出力２５の（３×３）絵素全体と辞書パターン
全体と辞書パターン１１，１２，１３，１４の内の１つ
が相関回路１５で相関演算され、その結果を出力４２に
出力する。本発明方式では、以上のように入力パターン
の２次元映像の１部情報から選択回路を動作せしめ、辞
書を選択し、この辞書と入力２次元部分映像の相関演算
をする事により、相関回路を１組に減する効果がある。
本例のような小規模な２次元相関では大きな効果は期待
できないが、２次元面の大きな相関演算の場合、４組の
相関回路が１組に減少する効果は非常に大である。第３
図は、第２図で説明した選択動作をさらに明確に説明し
ている。

図中１は、入力映像面（対象パターン）、３０，３１，
３２，３３は各々選択情報パターンを示している。５０
〜６５の各（３×３）絵素で構成するパターンは相関用
２次元エリアで入力映像面１上を順次走査した場合の対
象パターンの現われ方を図示している。

６６〜６９は、上述走査した場合の各選択情報パターン
の条件成立状態を時間軸上に条件成立時を゛１”不成立
時を１０゛として示している。

７０〜７３は６０〜６９の各成立状態の組み合わせが、
６６のみ成立時を７０とし、６７のみ成立時を７１．６
８のみ成立時７２、６９の成立時を７３として図示した
。

６６〜７３図上の５０〜６５は、上述５０〜６５パター
ンの各時点を６６〜７３図上に示している。

つまり、入力映像面１上を（３×３）絵素の２次元面で
左上から右方へ、また上方から下方へ順次走査すると、
５０，５１，・・・・・・・・・・・・・・・，６５の
順序で入力映像面上の対象パターン（・・ツチング部）
が現われる。この各時点ごとに、３０〜３３の選択情報
パターンのハツチング部分の絵素が入力映像走査パター
ン上で全て、または一定数以上゛０”の場合に゛１゛を
出力するように回路を構成すると選択情報パターン３０
の場合では６６に示すように走査パターン５０，５１，
５４，５５，５６，５９，６０で゛１゛゜を出力する。
選択パターン３１の場合は６７出力が、３２の場合は６
８が、３３の場合は６９を各々出力する。これら４種の
演算は時間的に並列に行ない、６６〜６９出力は各走査
パターン時点５０〜６５ごと図示のように゛１゛゛０１
出力する。選択情報出力は、前の説明で述べたように各
選択パターン条件が成立する事と同時に、４種相互に同
時成立以外の条件を必要とし、これは本図中６６〜６９
が各選択パターンの条件成立状態を示しているので、こ
の相互の成立状態から１種のみ成立時にその成立選択パ
ターンを選択する事にし、これを７０〜７３で示してい
る。６６の５０、５１．５４時点では６７〜７９ば０゛
故条件成立として７０は゛１゛とし、５５，５６，５９
，６０では６７、６８、６９の何れで゛１″”出がある
ので゛０゛出力としている。

７１〜７３についても同様の処理結果を示している。

つまり、７０〜７３の゛１゛出力はお互いに時間的に異
なる時点でのみ出力している。この出力を辞書選択信号
として使用する。第４図は、本発明方式の詳細な実施例
を示している。図中８０は第３図５０〜６５に示すよう
な、入力映像面上を（３Ｘ３）絵素面で走査した映像が
次々に入るものとする。８１，８２，８３，８４のゲー
トは、前述選択情報パターンを入力し、走査中の（３×
３）絵素状態によりその判定出力をする。

８５，８６，８７，８８のゲートは８１〜８４出力状態
により、１つにのみ゛１”出力がある場合にのみ出力す
る。

この出力は、何れの辞書を選択したかを次段以降に知ら
せる９１〜９４の出力線に出力する。同時にこの信号は
４〜７に示す辞書の何れを選択するかの選択情報として
４〜７に入力する。４〜７は図に示すようにハツチング
部分が“０゛外が゛１”を出力する辞書パターン発生器
であり先の選択信号が″Ｆ゛の辞書の情報のみが出力さ
れる。

この各絵素情報と８０の対応する各絵素ごとに８９で示
す相関回路で相関演算する。８９の各ゲートはイクスク
ルーシブオアゲート（ＥＯＲ）で構成し、８０の内容と
辞書４〜７の何れかの内容の各対応する絵素ごとに違い
（ゲート入力が゛１”と″Ｏ゛又ば０゛と“１゛）があ
る場合のみ゛１”出力するものである。

つまり８９出力は辞書パターンと入力パターンの各対応
する絵素ごとにＥＯＲをとり、その結果として入力が相
異なる絵素に対応する出力線にのみ６Ｆ゛を出力する。
９０は８９出力線上の“１゛を出力する出力線の数を計
数し、一定数以内の６１゛数の場合に出力線９５上に“
１”を出力する計数閾値回路である。

以上の構成で、８０に時々刻々現われるパターンにより
辞書４〜７を選択し、入力パターンとの各絵素間のＥＯ
Ｒをとり、その出力線上に現われる″１゛数により相関
結果として、相関のとれた場合に１Ｆ゛を、それ以外ば
０”を出力する。第５図は、本発明の実際的な使用例を
示している。

図中１は第１図で示すのと同様に入力映像面を、２，３
も同様に、絵素、対象像を示している。本例では図にみ
るように、入力面は１６絵素×１６絵素の面で構成し、
対象像も前例より大きなものになつている。本例のよう
な場合、辞書は例えば図中の４，５，６，７のように、
選択パターンは３０，３１，３２，３３のような形にと
る。この場合各辞書は５絵素×５絵素−２５絵素であり
相関器ＥＯＲゲート数は２５ゲート必要となる。これに
対し、選択情報を得る処理ゲートは１種につき３０中の
ハツチング絵素数入力のゲート１ゲート、これを４種並
列に用意しても４ゲートで達成できる。本例の入力面の
場合、従来の部分パターンマツチング処理では上述相関
回路が４種つまり、２５Ｅ０Ｒ×４＝１００Ｅ０Ｒゲー
ト必要なのに対し本方式では２５Ｅ０Ｒゲート＋４ゲー
ト２９ゲートで同一処理ができる。実用的な認識処理で
は、本例以上に大きな絵素構成をとる事が殆んどであり
、この場合の本発明方式の効果は非常に大である。以上
から明らかなように、本発明では、未知パターンと一致
する可能性のある標準パターンを、先に選択することに
より、パターンマツチングの回路を少なくできる。なお
、以上の実施例では、選択される標準パターンは一つに
なるようにしたが、本発明は本質的に複数の標準パター
ンが選択される場合にも有効であることは明らかである
。勿論、標準パターンが一つ選ばれるようにするのが最
もよい。本発明は以上述べたように、部分パターンマツ
チング法の前処理回路に使用した場合に、ごく簡単に小
規模化できる事を特徴とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例説明図、第２図から第５図は本発明の説
明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 未知パターン信号とあらかじめ記憶された複数の標
   準パターンを表わす信号とを比較することにより、該未
   知パターン信号がいずれかの標準パターンに一致するか
   を検出するパターン認識方法において、該未知パターン
   信号内の特定位置の信号に基づき、該未知パターンに一
   致する可能性のある標準パターン信号を該複数の標準パ
   ターン信号から選択し、該選択された標準パターン信号
   と該未知パターン信号とを比較するパターン認識方法。 ２ 該未知パターン信号の内、各標準パターンごとにあ
   らかじめ定められた特定位置の信号が、あらかじめ定め
   られた値を有するか否かを検出することにより、該標準
   パターンの選択を行う第１項のパターン認識方法。 ３ 該特定位置の信号は複数の絵素に対する信号からな
   り、該標準パターンの選択は、各標準パターンごとに定
   められた特定位置に対する複数の絵素信号の内、所定の
   信号値を有する絵素の数があらかじめ定められた数をこ
   えるか否かにより行うものである第２項のパターン認識
   方法。