JPS613285A - パタ−ンマツチング処理方法および装置 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 この発明は、情報処理技術さらには情報の認識処理に適
用して特に有効な技術に関するもので、たとえば、画像
ｇ識におけるパターンマツチング処理に利用して有効な
技術に関するものである。

〔背景技術〕

例えば、画像認識処理の際には、入力画像データのパタ
ーンを予め用意された基準のパターンと比較してその相
関度を求め、その相関度に基づいてパターン一致の有無
を判別する処理が行なわれる。このような処理を一般に
パターンマツチングと呼んでいるが、このパターンマツ
チングは、例えば１９７６年Ｉ　Ｅ　Ｅ　（Ｉｎｓｔｉ
ｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄ　Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｓ＋　Ｉｎｃ、　Ｐｒ１ｎｔｅｄ　ｉｎ　
ＵＳＡ）んｘｎａｌｓＮｏ、　６０８８Ｍ０Ｏ６，Ｐ　
５６２に記載のように、半導体装置のワイヤポンディン
グ個所を認識したりするのに応用されている。

第１図は、画像情報を扱うパターンマツチング処理装置
の構成を機能ブロックによって示す。同図に示すパター
ンマツチング処理装置は、被検出体１の形状認識処理を
行なうために使用されるものであって、撮像系２３．バ
ッファメモリ４．パターン切出し部５．相関演算処理部
６．辞書部７゜一致判別部８．パターン座標検出手段９
などによって構成される。撮像系２３は、結像光学系２
と走査型２次元光電変換系３とによって構成され、被検
出体１の撮像データをラスタースキャン方式の画像デー
タとして出力する。この画像データは、２値あるいは多
値のデジタルデータに変換されてから、パックアメモリ
５に一旦に記憶させられる。

バッファメモリ５は、撮像系２３からの画像データを２
値あるいは多値のデジタル・データ・パターンいわゆる
ビット・パターンの形で一時的に記憶する。パターン切
出し部５は、上記バックアメモリ４に記憶させられた画
像パターンから認識対象となる部分のパターンだけを抽
出する。相関演算処理部６は、パターン切出し部５によ
って取出された部分画像パターンを基準パターンと比較
してその相関度を演算する。辞書部７はその基準パター
ンを格納する。一致判別部８は、相関演算処理部６の処
理結果すなわち相関度に基づいて、入力された部分画像
パターンが上記基準パターンと同じか否かを判別する。

この判別は、ある程度の許容幅をもって行なわれ、相関
度が予め設定したしきい値よりも高ければ一致と判断す
るようになっている。そして、この判別結果がマツ≠ン
グ処理出力Ｄｏｕｔとして例えば別の情報処理系へ送ら
れる。パターン座標検出手段９は、相関演算処理部６に
かけられた部分画像；くターンの座標位置を検出する。

この検出結果は一致判別部８にチェックデータとして送
られる。一致判別部８では、コノチェックデータを参照
してパターン一致の有無を判別する。

第２図（ａ）（ｂ）は上記パターンマツチン夛処理装置
の動作例を示す。同図に示す動作例は、例えば不良検査
工程などのように、一定形状を目指して製造された被検
出体を、その形状のバラツキの程度によって良品か不良
品かを判別するような場合を想定している。

第２図において、横軸は入力パターンの種類を示す。ま
た、縦軸は入力パターンの種類の階級ごとの頻度を示す
。ここで、横軸上において、同一のパターンは共に同じ
ところに位置するが、同一でないパターンは互いに別々
のところに位置し、その間の距離は、類似性が薄れる程
度つまり相関度が低くなる程大きくなるものとする。

先ず、第２図（ａ）において、基準パターンＰＯを中心
として横に広がる一定の大きさの許容範囲Ａを設定する
。この範囲Ａはパターン一致の有無の判別範囲を示すも
のであっそＪその境界は、上記一致判別部８にて一致と
判断される相関度の下限値すなわちしきい値に相当する
。つまり、基準パターンＰＯに対する相関度が予め定め
たしきい値よりも高いパターンＰｌ、Ｐ２は、上記範囲
Ａ内に入って一致と判別される。他方、基準パターンＰ
ＯＫ対する相関度が上記しきい値よりも低いパターンＰ
３は、上記範囲人の外に出て不一致と判別される。　　
　゛ 以上のようにして、基準パターンＰＯに対して一定以上
の高い類似性を持つパターンＰ１．Ｐ２だけを識別する
ことができる。そして、これによリ、例えば形状バラツ
キが一定範囲以上の不良品のチェックなどを行なうこと
ができる。

ところで、上述したパターンマツチング処理の方法およ
び装置では、同一の被検出体からの入力パターンは常に
同一であるということを前提にして、入力パターンと基
準パターンとの比較・判別を行なっている。

ところが、同一被検出体からの入力パターンといえども
、そのパターンは常に一定であると−いう保障はなく、
むしろかなりの変動が生じ、この変動が判別精度の低下
あるいは判別エラー発生の大きな原因となる、というこ
とが本発明者によって明らかとされた。というのは、例
えば上述した画像パターンのマツチング処理では、同一
の被検出体１からの入力パターンであっても、そのパタ
ーンは、例えば被検出体１の照明条件、撮像光学系２に
おけるレンズなどのクセ、温度その他の環境条件によっ
てかなりの変動を示す。そして、このような環境条件が
、基準パターンを辞書部７に格納する登録時と、被検出
体１からの入力パターンをマツチング処理する稼働時と
で異なっていると、例えば以下に述べるような判別エラ
ーが生じやすくなる。

第２図（ｂ）は上記環境条件の違いによる判別エラーの
発生の原理を示したものである。ここで、同図（ｂ）の
パターンＰ　Ｏ’　、　Ｐ　ｌ’、　、　Ｐ　２’　、
　Ｐ　３’は、同図（ａ）のパターンＰＯ，ＰＩ、Ｐ２
．Ｐ３にそれぞれ対応するものである。

同図において、ＰＯは標準サンプルから作成されて辞書
部７に登録された基準パターンである。

パターンマツチング処理は、この基準パターンＰＯを中
心にして定められる一率の許容範囲人に基づいて行なわ
れる。すなわち、この範囲Ａ内に入るものを一致、そう
でないものを不一致とする処理を行なう。ところが、実
際に被検出体からの入力パターンの一致、不一致を判別
する稼働状態における環境条件が辞書登録時における環
境条件と異なっｒ、−いると、辞書登録のために使用し
た標準サンプルからの入力−パターンＰＯ’が先の基準
パターンＰＯに対して若干具なったものとなってしまう
。この２つのパターンｐｏ、ｐｏ’は、本来はまったく
同一になるべきものであるが、その入力時における条件
が異なっていたために互いに別のものとなってしまった
のである。これによりて、実際の標準サンプルからの基
準パターンＰＯ’の座標位置は上記範囲人の中心位置（
ＰＯ）から外れ文ところに来てしまう。この結果、本来
は一致と判別されるはずの入力パターンＰ２’が不一致
と判別され、また不一致と判別されるべき入力パターン
Ｐ３′が葛一致と判別されてしまうようなエラーが生じ
やすくなってしまう。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、例えば被検出体の照明条件などのよ
うな条件の変動にかかわらず、高精度かつエラーの少な
い判別が行なえるようにしたパターンマツチング処理技
術を提供するものである。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、判別の基準となるパターンを実際に入力され
てくるパターンに応じて修正することにより、例えば被
検出体の照明条件などのような条件の変動にかかわらず
、高精度かつエラーの少ない判別が行なえるようにする
、という目的を達成するものである。

〔実施例〕

以下、この発明の代表的な実施例を図面を参照しながら
説明する。

なお、図面において同一符号は同一あるいは相当部分を
示す。

第３図はこの発明によるパターンマツチング処理を行な
うための装置の一実施例を機能ブロックによって示す。

同図に示す装置は、画像情報を扱うものであって、基本
的には前述した装置と同様に構成されている。すなわち
、同図に示すパターンマッチング処理装置は、被検出体
１の形状認識処理を行なうために使用されるものであっ
て、撮像系２３．バックアメモリ４．パターン切出し部
５．相関演算処理部６．辞書部７．一致判別部８．パタ
ーン座標検出手段９などＫよって構成される。撮像系２
３は、結倫光学系２と走査型２次元光電換系３とによっ
て構成され、被検出体１の撮像データをラスタースキャ
ン方式の画像データとして出力する。

この画像データは、２値あるいは多値のデジタルデータ
に変換されてから、バックアメモリ５に一旦に記憶させ
られる。バッファメモリ５は、撮像系２３からの画像デ
ータを２億あるいは多値のデジタル・データ・パターン
いわゆるビット・パターンの形で一時的に記憶する。パ
ターン切出し部５は、上記バックアメモリ４に記憶させ
られた画像パターンから認識対象となる部分のパターン
だけを抽出する。相関演算処理部６は、パターン切出し
部５によって取出された部分画像パターンを基準パター
ンと比較してその相関度を演算する。

辞書部７はその基準パターンを格納する。一致判別部８
は、相関演算処理部６の処理結果すなわち相関度に基づ
いて、入力された部分画像パターシが上記基準パターン
と同じか否かを判別する。この判別は、ある程度の許容
幅をもって行なわれ、相一度が予め設定したしきい値よ
りも高ければ一致と判断するようになっている。そして
、この判別結果がマツチング処理出力Ｄｏｕｔとして例
えば別の情報逃理系へ送られる。パターン座標検出手段
９は、相関演算処理部６にかけられた部分画像パターン
の座標位置を検出する。この検出結果は一致判別部８に
チェックデータとして送られる。

一致判別部８では、このチェックデータを参照してパタ
ーン一致の有無を判別する。

さらに、第３図に示した実施例の装置では、上述した構
成に加えて、上記辞書部７を例えばＲＡＭなどによって
書換可能に構成する。これとともに、発生頻度の最も高
い相関値域をとる入力パターンを検出する最多入力パタ
ーン検出部１１を設け、この最多入力パターン検出部１
１にて検出された入力パターンを上記基準パターンとし
て上記辞書部７に格納させるようにしている。

以上の構成により、入力パターンと基準パターンとの相
関度を演算し、この演算結果からパターン一致の有無を
判別するパターンマツチング処理が行なわれるとともＫ
、入力頻度の最も大きな人カバターンが最大相関度とな
るように上記基準パターンを修正することが行なわれる
ようになっている。

さらにまた、この実施例では、上記入力パターンの上記
基準パターンに対する相関度の平均′値を求める平均演
算部１０を設け、この平均演算部１０にて求められた平
均相関値が一定値以下になったときに、辞書修正制御部
１２が動作して上記辞書部７の内容を更新させるように
している。これにより、上記基準パターンの修正は、判
別精度が一定以上低下した段階にて自動的に行なわれる
ようになる。

次に第４図（ａ）（ｂ）は上記パターンマツチング処理
装置の動作例を示す。同図に示す動作例は、第２図の場
合と同様、例えば不良検査工程などのように、一定形状
を０指して製造された被検出体を、その形状のバラツキ
の程度によって良品か不良品かを判別するような場合を
想定している。

また、第４図においても、横軸は入力パターンの種類を
示す。また、縦軸は入力パターンの種類の階級ごとの頻
度を示す。横軸上において、同一のパターンは共に同じ
ところに位置するが、同一でないパターンは互いに別々
のところに位置し、その間の距離は、類似性が薄れる程
つまり相関度が低（なる程大きくなるものとする。

ここで、例えば被検出体１の照明条件、撮像光学系２に
おけるレンズなどのクセ、温度その他の環境条件が、基
準パターンを辞書部７に格納する登録時と、被検出体１
からの入力パターンをマツチング処理する稼働時とで異
なり、このために、第４図（ａ）に示すように、実際の
標準サンプルからの基準パターンＰＯ′の座標位置が、
登録された基準パターンＰＯを中心として定められた範
囲Ａの中心位置（Ｐｏ）から外らたところに来てしまり
たとする。この状態がそのまま放置されると、実際の基
準パターンＰＯ′に対しての相関度がＰ１′〉Ｐ　２’
　＞　Ｐ　３’の順となっていて、Ｐｉ’、Ｐ２’が一
致、Ｐ３’が不一致と判別されるべきものが、登録基準
パターンＰＯに対しての相関度はｐ　ｉ　＞Ｐ　３’＞
Ｐ　２’の順となって、Ｐ２’が不一致、Ｐ３’が一致
と誤判別されてしまうようになる。

ところが、多数の入力パターンごとに演算された相関度
の平均値が一定値以下になった時点にて、つまり上記範
囲Ａの誤差が一定以上に大きくなって誤判別の恐れが出
てきた段階にて、上記辞書修正制御部１２が動作し、上
記辞書部７の登録内容が最多入力パターンＰＯ’に書き
換えられる。これにより、上記範囲Ａの中心位置がその
最多入力パターンＰＯ’の座標位置と一致するように修
正される。Ｘはその修正された範囲を示す。つまり、入
力頻度の最も大きな入力パターンＰＯ′が最大相関度と
なるように上記基準パターンが修正される。

この結果、その最多入力パターンＰＯ’に近いパターン
Ｐｉ’、Ｐ２’は一致と判別され、またその最多入力パ
ターンＰＯ’から一定以上離れたパターンＰ３’は不一
致と判別されて、条件の変動にかかわらず正確なパター
ンマツチング処理動作が確保されるようになる。

〔効果〕

（１）　　入力パターンと基準パターンとの相関度を演
算し、この演算結果からパターン一致の有無を判別する
に際して、入力頻度の最も大きな入力パターンが最大相
関度となるように上記基準パターンを修正するようにし
たことにより、例えば被検出体の照明条件などのような
条件の変動にかかわらず、高精度かつエラーの少ない判
別が行なえる、という効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば、図示の装置
の一部あるいは全体をマイクロ・コンビエータなどの汎
用の情報処理手段を用いて構成し【もよい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である画儂パターンの認識
技術に適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではなく、例えば、音声認識におけるパターン
マツチング技術などにも適用できる。、少なくとも辞書
部に登録された基準パターンに基づいて入力パターンの
判別を行なう条件のものには適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明以前のパターンマツチング装置の動作
を説明するための図、 第３図はこの発明によるパターンマツチング装置の動作
を説明するための図である。 １・・・被検出体、２・・・光学系、３・・・光電変換
系、２３・・・撮像系、４・・・バッファメモリ、５・
・・パターン切出し部、６・・・相関演算処理部、７・
・・辞書部、８・・・一致判別部、９・・・パターン座
標検出手段、Ｄｏｕｔ・・・判別出力、１０・・・平均
演算部、１１・・・最多入力パターン検出部、１２・・
・辞書修正制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力パターンと基準パターンとの相関度を演算し、
   この演算結果からパターン一致の有無を判別するパター
   ンマッチング処理方法であって、入力頻度の最も大きな
   入力パターンが最大相関度となるように上記基準パター
   ンを修正することを特徴とするパターンマッチング処理
   方法。 ２、基準パターンが格納された辞書部と、この辞書部に
   格納された基準パターンと入力パターンとの相関度を演
   算する相関演算処理部とを有し、この相関演算処理部の
   処理結果に基づいて上記基準パターンと上記入力パター
   ンとの間の一致の有無を判別するようにしたパターンマ
   ッチング処理装置であって、上記辞書部を書換可能に構
   成するとともに、発生頻度の最も高い相関値域をとる入
   力パターンを検出する最多入力パターン検出部を設け、
   この最多入力パターン検出部にて検出された入力パター
   ンを上記基準パターンとして上記辞書部に格納させるよ
   うにしたことを特徴とするパターンマッチング処理装置
   。 ３、上記入力パターンの上記基準パターンに対する相関
   度の平均値を求める平均演算部を設け、この平均演算部
   にて求められた平均相関値が一定値以下のときに上記辞
   書部の内容を更新させるようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載のパターンマッチング処理装置
   。 ４、上記入力パターンが入力画像データから切出された
   部分画像パターンであって、この部分画像パターンが切
   出された座標位置を検出するパターン座標検出手段を設
   け、このパターン座標検出手段の検出結果と上記相関演
   算処理部の処理結果とに基づいて上記部分画像パターン
   と上記基準パターンとの間の一致の有無を判別するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項または第
   ３項記載のパターンマッチング処理装置。