JPS60712B2

JPS60712B2 - パタ−ン認識装置

Info

Publication number: JPS60712B2
Application number: JP54033058A
Authority: JP
Inventors: 邦彦福島
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1979-03-19
Publication date: 1985-01-09
Also published as: JPS55124879A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、入力情報が表わすパターンを認識するパター
ン認識装置、特に、形状の歪みや位置のずれに影響され
ずに正しくパターンを認識し得るパターン認識装置に関
するものである。

従来、この種パターン認識装置を製作する場合には、個
々の回路素子を結合する回路装置内の結合係数の値はす
べて設計段階においてあらかじめ設定しておくのを通例
としていた。

認識すべき入力パターンの集合が確定している場合には
かかる設定の態様で差支えないが、パターン認識の目的
によっては、結合係数の値を製作の段階では固定せずに
可変にしておき、認識すべき入力パターンの集合の性質
に順応して自動的に変化していく能力をもたせることが
必要になる。すなわち、回路装置内の結合係数を「自己
組織化」させることが必要になる。しかして、パターン
認識装置を自己組織的に構成するようにする提案は従来
から多く試みられているが、従来提案された認識装置は
いずれもその自己組織化の能力が低く、パターン認識装
置として実用し得るものはほとんど得られなかった。

また、回路装置を自己組織化させる場合に、従釆の認識
装置においては、「教師あり学習」の方式を適用してい
た。しかして、教師あり学習とは、あらかじめ回路装置
の設定段階すなわち学習段階において、基準となるパタ
ーンが回路装置に呈示される度毎に、そのパターンが何
であるかという答をパターンの呈示と同時に「教師」す
なわち基準信号から教えて貰いながら回路装置が自己組
織化を進めていく設定方式をいう。本発明の目的は、従
来の教師あり学習の設定方式を排して、いわば「教師な
し学習」による設定方式により自己組織化を進め、学習
段階すなわち設定段階において、学習すべきすなわち基
準とすべきパターンの呈示を単に繰返すだけで回路装置
の自己組織化が進行していくようにしたパターン認識装
置を提供することにある。

すなわち、本発明パターン認識装置は、呈示されたパタ
ーン相互間の類似性、非類似性に基づいてパターン分類
の基準を回路装置自体の内部に設定していくようにした
ものであり、入力情報を複数個の特徴抽出板に並列に供
給して前記入力情報に含まれるパターンの特徴の種類お
よび位置を判別するにあたり、前記複数個の特徴抽出板
に含まれる素子を複数のグループに分けてそれぞれのグ
ループ毎に最大出力を送出する素子をそれぞれ検出し、
前記最大出力を送出する素子のそれぞれに入力する特徴
パターンの形状に応じて前記最大出力を送出する素子が
それぞれ属する前記特徴抽出板の判別機能をそれぞれ設
定するように構成したことを特徴とするものである。

以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説明
するが、まず、パターン認識の方式について略述する。

本発明が根拠とする方式のパターン認識を行なう回路装
置の全体構成の概要を模式的に第１図に示す。第１図の
パターン認識装置は、入力光電変換層Ｕｏとそれに結合
した特徴抽出板Ｕｓｌ（１＝，〜Ｌ）および特徴整列板
Ｕｃｌ（１＝・〜Ｌ）の組合わせからなっている。ここ
で、入力光電変換層Ｕｏは、２次元の碁盤目状に光電変
換素子を配列して構成したものであり、第１次特徴抽出
板Ｕｓ２、すなわち、Ｕｓ２板は、入力光電変換層Ｕｏ
と同一個数の回路素子からなっており、その個々の回路
素子としては、例えば本発明者により特開昭５１−３５
２５５号公報に開示したシャント型抑制入力を有する回
路素子を用いる。この第１特徴抽出板Ｕｓ２における１
個の回路素子は、光電変換層Ｕｏの特定の領域における
複数個の光電変換素子に結合しており、それぞれの回路
素子が結合する光電変換層Ｕｏ上の対応する領域は、光
電変換素子群が１素子ずつずれながら、順次に互いに重
畳しており、しかも光電変換素子の組合わせがすべての
領域毎に異なるようになっている。かかる結合の態様を
第２図に模式的に示す。第２図に示す結合の態様におい
て、例えばＵｏ層の領域Ｕｏ２に含まれた光電変換素子
の出力は、Ｕｓ２板の回路素子Ｕｓ．，に入力し、Ｕｏ
３領域からの出力は回路素子Ｕｓ１２に入力し、以下同
様に入力するようになっている。

かかる態様でＵｓｌ阪上のすべての回路素子はＵｏ層上
で互いに重複しながらそれぞれ異なるすべての領域にそ
れぞれ対応して結合されている。本発明が根拠とする方
式のパターン認識装置には、上述の第１次特徴抽出板Ｕ
ｓｌがＫ，枚設けてあり、それらの特徴抽出板Ｕｓｌは
すべて上述した態様で光電変換層Ｕｏの個々の光電変換
素子に並列に接続されている。

それらＫ，枚の特徴抽出板にはそれぞれｋ，（ｋ，＝１
〜Ｋ，）なる記号を付して説明する。しかして、それら
Ｕｓｌｍ〜Ｕｓ２（ＫＩ）板はそれぞれ互いに異なるパ
ターンの特徴を弁別する。すなわち、例えば文字を構成
するパターンをいくつかの特徴に分解し、それらの特徴
をそれぞれＵｓ・ｍ〜Ｕｓｌ（Ｋ，）層にそれぞれ対応
させて割当て、Ｕｓｌｍ〜Ｕｓ２（Ｋ，）層にはそれぞ
れ割当てられた特徴であるか否かを弁別し得る能力をも
たせておく。例えば、第３図に示すように、Ｕｓ２ｍ層
では横一文字を弁別し、Ｕｓ２‘２｝層はＴ型を弁別し
、また、Ｕｓ，｛３｝層は縦一文字を弁別する、という
ように「Ｕｓ，（Ｋ，）層までに、多様な図形に対応し
得るようにそれぞれ特定の特徴を弁別し得る能力をもた
せておく。

なお、第３図には簡単のために特徴抽出板の枚数を減ら
してあるが、実際には、その枚数を増加させるほど、種
々異なる特徴に対応し得るように構成することができる
。上述したパターン弁別機能は、つぎのような構成によ
って付与する。すなわち、前述したように、Ｕｓ２板上
の個々の回路素子は、特開昭５１−３５２５５号公報記
載のよに構成するが、上述したパターンに応じた各種特
徴の設定を如何にして行なうかを説明するために、その
構成を簡単化して第４図に示す。第４図に示した構成に
おいて、いま、Ｕｏ層の特定の領域Ｕｏｘからの情報を
取出すＵｓｌ層の回路素子をＵｓ，ｘとすると、Ｕｏ層
の領域Ｕｏｘ中の光電変換素子Ｕｏｘｌ〜Ｕｏｘ９の出
力は線形総和素子Ｚに正の入力として加えられる。

それと同時に、Ｕｏ層全体の素子からの出力の平均値か
らなる抑制入力Ｖｓが負の入力として加えられる。いま
、Ｕｓ・坂上の上述した回路素子Ｕｓ・ｘが１く，枚あ
るＵｓ・板のうち、例えば藤棒を弁別する機能を有する
Ｕｓ・｛１｝に属するものとすれば、光電変換素子Ｕｏ
ｘ４、Ｕｏね、Ｕｏｘ６の出力を取出す線路にそれぞれ
設けた利得調整素子Ｒｘ４、Ｒｘ５、Ｒｘ６の利得を大
にしておき、横棒のパタ−ンが入来して来たときには、
線形総和素子Ｚから大出力が取出されて回路素子Ｕｓｌ
ｘに出力するようにしておく。

上述したような特徴パターンの設定は、Ｕｏ層の各素子
にそれぞれ接続してあるＵｓｌ層の各回路素子、すなわ
ち、Ｕｓ，‘１｝板からＵｓ，（Ｋ１，板まで、それぞ
れ並列に接続してある各回路素子のすべてに対して行な
われており、しかも、それぞれに設定した特徴パターン
はＵｓ・‘１｝板〜Ｕｓ２（ＫＩ’板のそれぞれで異な
っている。

さらに、同じＵｓ２板、すなわち、特定のＵｓ２（ｋ２
）板に含まれる回路素子は、すべて、同じ特徴パターン
を弁別し得るようになっている。例えば、Ｕｓ・｛１ー
板上の各回路素子は、Ｕｏ層上の特定の位置に藤穣のパ
ターンがあったときに弁別することができ、このような
回路素子がＵｓｌｍ坂上に多数並んでいるので、Ｕｏ層
上のその横棒パターンのあった領域に対応した回路素子
から出力を取出す。上述のようにしてＵｏ層上のパター
ンに含まれる特徴の種類とその特徴が存在する位置とが
、どのＵｓ，（ｋ，）板のどの回路素子から出力が取出
されたかによって判明する。

かかるＵｓ・層の出力は、ついで、各Ｕｓ・（ｋｌ）に
対応して設けた第１次特徴整列板Ｕｃ２すなわち、Ｕｃ
２板に供給される。このＵｃ，板はＵｓ，板より回路素
子の個数が少なく、しかも、Ｕｓｌ板上の特定の領域毎
にＵｃ，板の特定の回路素子が対応するようになってい
る。したがって、第３図に示したように、Ｕｃ・板上で
は、Ｕｓｌ坂上で出力を取出した回路素子が存在する領
域に対応する回路素子から出力が取出されるようになっ
ている。すなわち、その場合に、Ｕｏ層に入力した光像
が分割されて、Ｕｓｌ板においてその光像に含まれる特
徴パターンがそれぞれ判別され、しかも、その特徴パタ
ーンがそれぞれ存在する位置が判別され、Ｕｃ，板にお
いてその位置が正規化されることになる。第３図に示し
た構成例においては、第１次特徴抽出板Ｕｓ，と第１次
特徴整列板Ｕｃｌとにより「Ｔ」なる文字が認識されて
いるが、実際には、多数の回路素子を用いて多様なパタ
ーンを認識しなければならないのであるから、第１図に
示したように、特徴抽出板と特徴整列板との上述した組
合わせを、第２次、第３次、第Ｌ次までの複数Ｌ段にわ
たって直列に配置し、Ｌ段にわたってＬ回の特徴抽出お
よび特徴整列を行なう必要がある。

例えば、Ｕｃｌ板から第２次特徴抽出板Ｕｓ２への情報
の移行は、例えば第５図に示すようにして行なう。第５
図に示す情報移行の例においては、Ｕｓ２板上の回路素
子の個数はＵｃ，板上の回路素子の個数に等しく、それ
らＵｃ，板とＵｓ２板との相互間の結合関係はト光電変
換層ＵｏとＵｓｌ板との相互間の結合関係と同様にする
。ただし、Ｕｏ層は単に１枚であったのに対し、Ｕｃ・
板はＵｃ・；１）〜ＵＣ１（ＫＩ）のＫ，枚からなって
おり、Ｕｓ２板はＵｓ２｛１｝〜Ｕｓ３（Ｋ２）のＫ，
枚からなっているので、かかる複数枚同志のＵｃ，‘Ｋ
，）とＵｓ３（Ｋ２）との相互結合関係に互いに交叉し
ながら、相手方のすべてに並列に接続されることになる
。しかして、Ｋ・枚の第２次特徴抽出板Ｕｓ２｛１｝〜
ＵＳ３（Ｋ２）は、Ｕｓ２（Ｋ，）板におけると同様に
、それぞれ異なるパターンの特徴をそれぞれ分担して弁
別するように構成するが、その場合にそれぞれ分担する
特徴パターンは、Ｕｓ・（ＫＩ）板におけるとは異なり
、Ｕｓ２（Ｋ，）板に設定した各種の特徴パターンの組
合わせからなっている。

例えば、Ｕｓ３‘１）板においては、図示のとおり１こ
、左側の横棒と右側のＴ字との組合わせを弁別し、Ｕｓ
２【２｝板においては左側のＴ字と右側の横溝との組合
わせを弁別するものとすると、第５図に示すように、各
Ｕｓ３板上には、かかる組合わせ特徴パターンの存在の
有無と、その存在位置とが表示される。ＵＳ２板とＵｃ
３板との相互関係は、Ｕｓ，板とＵｃ・板との相互関係
と同様に構成しており、さらに、位置の正規化と特徴パ
ターンの判別とが一層細密に行なわれる。上述のように
して例えば文字「Ａ」のパターンを認識するにあたって
の各特徴抽出板および特徴整列板における認識動作を第
６図に模式的に示して説明する。

第６図には、第３次特徴整列板Ｕｃ４の出力によって最
終的に文字「Ａ」のパターンが認識される場合の認識過
程の例を示してある。

一般には、前述したような手日頃の認識動作を複数回線
返してその結果を積み上げていくことにより、特徴抽出
板Ｕｓおよび特徴整列板Ｕｃ上の回路素子の個数は順次
の各段階毎に急速に減少していき、最終的なＬ段目の特
徴整列板ＵｃＬにおいては、その坂上の回路素子は１個
となり、その替わりに１〜ＫＬ種類の各特徴パターンの
弁別をそれぞれ分担する特徴整列板の枚数は、パターン
認識の対象とする文字等の個数と同等に増大し、各特徴
整列板ＵｃＬ（ＫＬ）のそれぞれが対象とするすべての
文字等にそれぞれ対応することになる。

すなわち「その場合には「各特徴整列板ＵｃＬ【１’〜
ＵＣＬ（ＫＬ）がそれぞれ分担する特徴パターンは、文
字等のパターンそのものとなるわけである。かかる構成
のパターン認識装置の動作を一般的に説明すると、つぎ
のとおりである。

入力光電変換層Ｕｏにおいて光受容細胞に相当する光電
変換素子は、２次元の碁盤目状に行列配置してあるので
、ｎｙ行のｎｘ番目の光受容細胞の出力をＵｏ（ｎ）と
して表わすことにする。

なお、記号ｎは、その細胞の位置を表わす２次元座標で
あり、ｎこ（ｎｘ、ｎｙ）である。第１段目の基本回路
に含まれるＵｓｌ板の出力をＵｓｌ（ｋｌ、ｎ）とし、
Ｕｃｌ板の出力をＵｃｌ（ｋｌ、ｎ）とするが、ここに
、ｎは、上述したように、Ｕｏ層上におけるそれらの細
胞の受容野の中心の位置を表わす２次元座標である。

しかして、前述したように、入力光電変換層Ｕｏにおい
ては、ｎ×・ｎｙの整数値に対応する位置のすべてに細
胞が存在するが、段数１が増すにつれて細胞の密度が粗
〈なり、必ずしもすべての整数座標の位置に細胞が存在
するわけではない。また、係数ｋｌはその細胞の受容野
に対する最適刺激の種類、すなわち、その細胞が抽出す
る特徴の種類を指定するパラメータであり、整数値をと
る。前述したＵｓ板あるいはＵｃ板は、それぞれ同一係
数ｋｌのＳ細胞すなわちＳ回路素子、あるいは、Ｃ細胞
すなわちＣ回路素子の集合からなっている。しかして、
Ｓ細胞およびＣ細胞は、興奮性細胞、すなわち、刺激入
力があったときに相手の細胞の興奮性すなわち正極性の
入力端子に信号を送出する細胞であるが、Ｕｓ板および
Ｕｃ板には、それぞれ、この他に抑制性細胞ｖｓｌ（ｎ
）およびｖｃｌ（ｎ）が存在している。さて、上述のよ
うな記号を用いて各細胞すなわち各回路素子の出力を数
式で表わすとつぎのようになる。Ｓ細胞はシャント型抑
制入力を有する特開昭５１一３５２５５号公報記載の回
路素子であり、その出力は次式で与えられる。

ここにの（Ｘ）＝｛巻を８ ■ なお、ａｌ（ｋｌ‐１「し、ｋｌ）は興奮性結合の強
度、ｂｌ（ｎ）は抑制性結合の強度をそれぞれ表わす。

またｒｌは抑制性結合の強度を制御する正のパラメータ
であり、ｒｌの値が大きいほど細胞の反応の選択性は向
上する。しかして、実際に用いるｒｌの値は、類似パタ
ーンを区別する能力と形の歪みを許容する能力との兼ね
合いによって適切な値に設定する。なお、ｍ式において
１＝１の場合には、Ｕｃｌ‐，（ｋｌ‐１「ｎ）はＵｏ
（ｎ）を表わすものと解釈し、因みに、１＝０の場合の
ｋｌの総数ＫＩは１である。つぎに、抑制性のｖｃ細胞
は自乗平均（ｒ．ｍ．ｓ．）型入出力特性を有しており、次式のよ
うな出力を形成する。

ここに、ｃｉ‐・（し）は興奮性固定シナプス結合の強
度を表わす。

なお「【１）式および‘３｝式において〃の総和範囲、
すなわち、１個の細胞が入力を受け取る範囲を指定する
ＳＩは、初段１＝１では小さく、後段になるほど、すな
わち、１が大きくなるほど大きくなり、最終段では入力
光電変換層ｕｏの全面を覆う大きさにする。

つぎに、Ｃ細胞もＳ細胞と同様にシャント型入出力特性
を有する回路素子であるが、その出力は、飽和特性を示
す。

かかるＣ細胞の出力を数式で表わすと次式のようになる
。ここに叫Ｘ｝＝，十総）（５）また、抑制性細胞ｖｓは、単に入力の算術平均を出力と
して出す回路素子であり、その出力は次式で与えられる
。

‘４〕式および｛６｝式で〃の総和範囲、すなわち、１
個の細胞が入力を受け取る範囲を指定するＤＩは、ＳＩ
と同様に、初段では狭く、後段になるほど広くなるよう
に指定してある。

しかして、前述したｍ式から判るように、興奮性結合ａ
ｌ（ｋｌ‐２、１、ｋｌ）の値は、その結合を介して入
力を受け取っているＳ細胞ｕｓｌ（ｋｌ、ｎ）の受容野
の位置ｎには依存しない。

このことは、一枚のＳ面内にある多数のＳ細胞は、いず
れも同一空間分布の入力結合を有していることを意味し
ている。したがって、同一Ｓ面に含まれるＳ細胞相互間
の相違は、各細胞への入力信号を送出している前段の細
胞の位置が異なるという点のみである。そこで、本発明
においては、上述したようなパターン認識装置を改良し
て、第４図に示したような特徴抽出板Ｕｓを構成する回
路素子のそれぞれにあらかじめ固定した特徴パターンに
対する判別能力をもたせることなく、入力パターンの情
報に応じてそれぞれの回路素子に学習をさせ、自己組織
的に判別能力をもたせるようにする。したがって、本発
明によれば、如何なる特徴パターンについても対応する
ことができるので、パターン認識装置としての機能を大
幅に拡大することができる。しかして、本発明パターン
認識装置における回路素子相互間の可変結合の自己組織
化は、以下に述べるようにして達成される。すなわち、
ある一つの学習パターンが呈示されたときに、可変結合
すなわち第４図示の可変利得制御素子、例えばＲｘ２〜
Ｒｘ９およびＲｖをどのように変更すべきかをつぎのよ
うに規定する。

可変結合の決定にあたって、まず、複数個の特徴抽出板
Ｕｓｌ‘１’〜Ｕｓｌ（ＫＩ）のそれぞれから、後述す
る一定の規準に従って、１個の回路素子を「代表」とし
て選定する。その代表の回路素子に対しては、その回路
素子にその時点で呈示された特徴パターンを抽出するの
に最適の方向にその回路素子の入力可変結合係数を増大
させる。一方、同じＵｓ板上において代表にならなかっ
た他の回路素子の入力結合係数は、その回路素子が含ま
れるＵｓ板から選出された「代表」の回路素子の入力結
合係数と全く同じ態様に設定する。しかし、ある一つの
Ｕｓ板から代表が選出されなかった場合には、そのＵｓ
板のどの回路素子の入力結合係数も変化させないように
する。かかる入力結合係数設定の態様を定量的に述べる
とつぎのようになる。いま仮１こ、ある回路素子Ｕｓｌ
（ｋ？，令，が代表として選出されたとすると、その回
路素子と同じＵｓ板に含まれる他のすべてのＳ細胞、す
なわち、「代表」回路素子と同じｋｌ値（ｋｌ＝ｋｌ二
）を有するＳ細胞に到る可変結合ａｌ（ｋｌ‐１、し、
ｋｌ）およびｂｌくｋｌ）を次式に示す量だけ増加させ
る。△ａｌ（ｋｌ−，、し、ｋｌ）＝ｑ−・ｃｌ−，
（ｎ）ｕｃｌ−・（ｋｌ、金＋し）
（７）△ｂｌ（ｋｌ＝）＝（ｑ
／２）・Ｖｃｌ−，（ｎ）
（８）ここに、ｑは学習の速
度を規定する正の定数であり、その他の記号は前述した
従来装櫨におけると同一の記号である。

なお、興奮性可変結合ａｌ（ｋｌ‐，、し、ｋｌ）の初
期値は、小さい正の値にしておき、例えば、ｌｋＬ・一
ｋｌｌおよびｌレｌに関して単調減少になるようにし、
第１段目のＵｓ板においては、ｋｌ毎に異なった特定の
傾きを有する直線を指定し「その直線に沿った結合係数
の値が他の部分の値よりも大きくなるようにしておく。
一方、抑制性可変結合ｂｌ（ｋｌ）の初期値は０にして
おく。しかして、Ｕｓ板中の代表となる素子細胞はつぎ
のような手順によって選出する。

すなわち、以下に述べる操作は異なる段階の各Ｕｓ板群
においても同時に行なうので、第７図に示すように、あ
る一つのＵｓ板群において、そのＵｓ板に含まれる特定
の領域毎に、ｋｌ＝１〜ＫＩまでの各Ｕｓ板を貫通した
Ｓ柱ともいうべきものを設定し、そのＳ柱内で、その時
点に呈示されたパターンに対して最大出力をもって反応
した回路素子を１個だけ選出し、その回路素子を代表の
候補とする。

このようにして選出した候補がもしその候補の属するＵ
ｓ板内において唯一の候補である場合には、その回路素
子をそのＵｓ板の代表に選定する。しかし、同一Ｕｓ板
内に２個以上の候補が現われた場合には、それらの候補
の中で最大出力を出した回路素子だけをそのＵｓ板の代
表として選定する。上述のようにして代表に選定された
回路素子においては、つぎのような動作が行なわれる。

すなわち、第８図に示すように、いま、Ｕｓ板上の回路
素子ｘがＵｏ層内に対応する領域Ｕｏｘからの信号を取
り入れているとする。領域Ｕｏｘは前述したＳｘ柱に含
まれるわけであるが、かかる素子細胞ｕｓ，ｘの出力が
その回路素子を含むあるＳ柱内に含まれるすべての回路
素子と比較して最大であってその回路素子ｕｓ，ｘが代
表になるとすると、代表決定の判定をした他の回路（図
示せず）からの代表決定パルスが到来する。第８図示の
回路が第４図示の回路と異なるところは、Ｕｏ層の領域
Ｕｏｘ中の光電変換素子Ｕｏｘｌ〜Ｕｏもの出力が乗算
回路ＡＮＤを介して線形総和素子２に供給されているこ
とである。その乗算回路ＡＮＤにおいては、個々の光電
変換素子Ｕｏｘ，〜ＵｏもおよびＶｓからの出力と上述
した代表決定パルスとの積が形成され、かかる乗算出力
Ｓｅｔが可変利得制御素子Ｒｘｌ〜Ｒ海およびＲｖにそ
れぞれ供給され、入力信号のパターンに応じてそれぞれ
の利得をセットする。すなわち、第８図示の構成におい
て、当初は各可変利得制御素子Ｒｘｌ〜Ｒ櫓の値が互い
に等しい値であったものが、入力パターンによって特定
の素子ｕｏｘ４、ｕｏｘ５、ｕｏｘ６のみが刺激されて
、それらの素子から興奮隆出力１が得られると、乗算回
路ＡＮＤにおいては、それらの素子ｕｏｘ４、ｕｏ権、
ｕｏ濠からの個々の出力と代表決定パルスとの各別の積
が“１”となるので、かかる論理積出力Ｓｅｔが可変利
得制御素子Ｒ権「Ｒｘ５、Ｒｘ駅にそれぞれ各別に供給
され、それらの可変利得制御素子Ｒｘ４、Ｒｘ５、Ｒｘ
６の利得を他の素子よりも増大させる。上述したのと同
様のことは、上述した素子細胞ｕｓ，ｘが所属している
ｕｓ２板全体について行なわれ、いずれか特定のｋ番号
が付されているそのＵｓ２坂上の素子細胞全体が同じよ
うなパターンに対して興奮性となる。

すなわち、第８図に黒点で示したように入力パターンが
「横榛」であった場合には、その横榛に対して判別が行
なわれるようになる。このようにして、同一段階の各特
徴抽出板Ｕｓ，（１｝〜Ｕｓｌ（ｋ，）がいずれかのパ
ターンをそれぞれ判別する任務を担うようになるもので
ある。なお、上述したところでは、説明の便宜上、当初
はすべての可変利得制御素子値が等値であるとしたが、
もし、厳密に等値であるとすると、複数の領域から候補
が選出されてしまい、代表となるべき素子細胞が理論上
決定されなくなる。したががつて、本発明装置にいては
、従来装置における程ではないが、従来と同様に、考え
得る限りの特徴パターンに従って各特徴抽出板Ｕｓ，ｍ
〜Ｕｓ，くＫＩ）毎にそれぞれ一応軽度のプリセットを
各可変利得制御素子に施しておく。しかして、上述の軽
度とは、各可変利得制御素子Ｒｘｌ〜Ｒｘ９に相互間の
差をあまり極端にはつけないが、あらかじめ徴差をつけ
ておくことを意味する。したがって、かかるプリセット
の状態に近似したパターンが呈示されれば、それらプリ
セットした可変利得制御素子を有する回路素子からは他
の回路素子とは格段に大きい値の出力が得られるように
しておき、さらに、一旦代表が決定されると、上述した
ようにあらかじめ施しておいた軽度のプリセットは解消
し、入力情報に従った結合係数が決められたように、そ
れぞれの可変利得制御素子を設定しておくことになる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、位置
ずれや形の多小の歪みには影響されずに、パターン認識
装置を教師なし学習方式によって自己組織化させること
ができ、したがって、認識すべきパターンの呈示のみを
単に繰返すだけで回路装置の自己組織化が自動的に進行
するようにすることができる。

さらに、かかる回路装置は、呈示された学習パターン相
互間の類似性、非類似性に基づいてパターン分類の基準
を回路装置自体の内部に形成していくことができる。し
かも、その際に回路装置内に自動的に形成される類似性
の判断基準が人間の感覚によく一致しているので、回路
装置が人間と同様のパターン認識能力を備えるようにな
る。また、本発明パターン認識装置は、文字、図形等の
パターン認識のみならず、物体認識や聴覚パターンの認
識すなわち音声認識等にも広く適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が基づく方式によるパターン認識の過程
を模式的に示す線図、第２図は同じくその認識過程にお
ける情報移行の態様の例を模式的に示す綾図、第３図は
同じくその認識過程における情報移行の態様の他の例を
漠式的に示す線図、第４図は同じくその特徴パターンの
判別の態様の例と模式的に示す線図、第５図は同じくそ
の特徴パターンの判別の態様の他の例を模式的に示す線
図、第６図は本発明が基づく方式によるパターン認識装
置における認識動作の態様の例を模式的に示す線図、第
７図は本発明パターン認識装置における代表回路素子選
出領域の態様の例を模式的に示す線図、第８図は同じく
その特徴パターンの判別の態様の例を模式的に示す線図
である。Ｕｏ・・・・・・入力光電変換層、Ｕｓｎ（ＫＩ）・…
−・特徴抽出板、Ｕｃｎ（Ｋ・）・・・・・・特徴整列
板、Ｕｏｘ２・・・・・・光電変換素子、Ｕｓｘ．・・
・・・・特徴抽出回路素子、Ｕｃｘ，・・・・・・特徴
整列回路素子、Ｚ・・・・・・線形総和素子、ＡＮＤ・
・・・・・乗算回路。第１図第２図第３図第４図第６図第５図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

１入力情報を複数個の特徴抽出板に並列に供給して前
記入力情報に含まれるパターンの特徴の種類および位置
を判別するにあたり、前記複数個の特徴抽出板に含まれ
る素子を複数のグループに分けてそれぞれのグループ毎
に最大出力を送出する素子をそれぞれ検出し、前記最大
出力を送出する素子のそれぞれに入力する特徴パターン
の形状に応じて前記最大出力を送出する素子がそれぞれ
属する前記特徴抽出板の判別機能をそれぞれ設定するよ
うに構成したことを特徴とするパターン認識装置。