JPS6139670B2 - - Google Patents
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- JPS6139670B2 JPS6139670B2 JP52064628A JP6462877A JPS6139670B2 JP S6139670 B2 JPS6139670 B2 JP S6139670B2 JP 52064628 A JP52064628 A JP 52064628A JP 6462877 A JP6462877 A JP 6462877A JP S6139670 B2 JPS6139670 B2 JP S6139670B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はホログラムの相関演算処理機能を用い
たパターン識別装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a pattern identification device using a hologram correlation calculation function.
従来のホログラフイツク相関演算処理を用いた
パターン識別装置の基本的な第１図に示す。第１
図ａは標準パターンをホログラム記録する従来の
光学配置で、１は入力パターン表示器、２はコヒ
ーレントな平行光、３はフーリエ変換レンズ、４
はホログラム記録用感光材料、５は参照光、６は
アパーチヤ、７はホログラムに記録される干渉縞
である。標準パターンとして、ホログラムに記録
するパターン表示器１に表示する。この表示され
たパターンをコヒーレントな平行光２で読み出す
と、フーリエ変換レンズ３によりホログラム記録
用感光材料４の面上で入力パターンの光学的フー
リエ変換像が得られる。このフーリエ変換像と参
照光５とを干渉させる時にできる干渉縞７をアパ
ーチヤ６を介してホログラム記録用感光材料４に
記録する。さらに多数の標準パターンを記録する
場合には、各標準パターンに対して、参照光５の
入射角度を変えて多重記録したり、さらにはホロ
グラム記録用感光材料４を動かして、異なる場所
に標準パターンのホログラムを順次記録する。 A basic pattern identification device using conventional holographic correlation calculation processing is shown in FIG. 1st
Figure a shows a conventional optical arrangement for recording a standard pattern holographically, where 1 is an input pattern display, 2 is a coherent parallel beam, 3 is a Fourier transform lens, and 4
5 is a photosensitive material for hologram recording, 5 is a reference beam, 6 is an aperture, and 7 is an interference fringe recorded on the hologram. The standard pattern is displayed on the pattern display 1 to be recorded on the hologram. When this displayed pattern is read out with coherent parallel light 2, an optical Fourier transform image of the input pattern is obtained on the surface of the photosensitive material 4 for hologram recording by the Fourier transform lens 3. Interference fringes 7 formed when this Fourier transformed image and the reference beam 5 are caused to interfere are recorded on the photosensitive material 4 for hologram recording via the aperture 6. When recording a larger number of standard patterns, multiple recording may be performed by changing the incident angle of the reference beam 5 for each standard pattern, or the hologram recording photosensitive material 4 may be moved to record the standard patterns at different locations. holograms are recorded sequentially.
第１図ｂは未知入力パターンを識別する従来の
光学配置で、８は第１図ａで標準パターンを記録
したホログラム、９は逆フーリエ変換レンズ、１
０はアパーチヤ、１１は光電変換器であり、その
他の配置は第１図ａと同一である。第１図ａで標
準パターンを記録したホログラム８を第１図ｂに
示したように、入力パターン表示器１のフーリエ
変換面に設置する。また入力パターン表示器１に
識別すべき未知入力パターンを表示する。この表
示された未知入力パターンをコヒーレントな平行
光で読み出し、フーリエ変換レンズ３を介して、
未知入力パターンのフーリエ変換像と、標準パタ
ーンとして記録されているフーリエ変換像とを重
ね合わせる。二つのフーリエ変換像が重ね合つた
時に、標準パターンと未知入力パターンとの相互
相関像が逆フーリエ変換レンズ９を介して、アパ
ーチヤ１０の面上に生じる。従つてこの相互相関
像の中心光強度のみをアパーチヤ１０をを介し
て、光電変換器１１で電気信号に変換すれば、二
つのパターンの相関出力光強度が検出できる。こ
の出力の大きさによつて、二つのパターンの類似
性が検出できるので、パターン識別が可能にな
る。この時、相互相関像の中心光強度の位置は、
未知入力パターンの位置に対応して移動する。従
つてアパーチヤ１０の位置を固定しておくと、未
知入力パターンの位置ずれの範囲は制限される。
一般にアパーチヤ１０の開口を大きくすれば、未
知入力パターンの位置ずれの許容度は大きくなる
が、パターンの識別度が低下してしまうので、開
口をむやみに大きくすることはできない。たとえ
ば、５mm×５mm程度の大きさの文字を考える
と、、許容できる位置ずれは、せいぜい±0.5mm程
度である。 Figure 1b shows a conventional optical arrangement for identifying an unknown input pattern, 8 is a hologram recording the standard pattern in Figure 1a, 9 is an inverse Fourier transform lens, 1
0 is an aperture, 11 is a photoelectric converter, and the other arrangement is the same as in FIG. 1a. The hologram 8 on which the standard pattern is recorded in FIG. 1a is placed on the Fourier transform surface of the input pattern display 1, as shown in FIG. 1b. Further, an unknown input pattern to be identified is displayed on the input pattern display 1. This displayed unknown input pattern is read out using coherent parallel light and transmitted through the Fourier transform lens 3.
The Fourier transform image of the unknown input pattern and the Fourier transform image recorded as a standard pattern are superimposed. When the two Fourier transform images are superimposed, a cross-correlation image between the standard pattern and the unknown input pattern is generated on the surface of the aperture 10 via the inverse Fourier transform lens 9. Therefore, if only the central light intensity of this cross-correlation image is converted into an electrical signal by the photoelectric converter 11 via the aperture 10, two patterns of correlated output light intensities can be detected. Depending on the magnitude of this output, the similarity between two patterns can be detected, making pattern identification possible. At this time, the position of the central light intensity of the cross-correlation image is
Move according to the position of the unknown input pattern. Therefore, if the position of the aperture 10 is fixed, the range of displacement of the unknown input pattern is limited.
Generally, if the opening of the aperture 10 is made larger, the tolerance for positional deviation of the unknown input pattern will be increased, but the degree of discrimination of the pattern will be reduced, so the opening cannot be made unnecessarily large. For example, considering a character with a size of about 5 mm x 5 mm, the permissible positional deviation is about ±0.5 mm at most.
従つて識別すべき未知入力パターンを２次元的
に所定の範囲に位置決めしなければならず、特に
未知入力パターンを２次元的に制御するのは、装
置を複雑にし、位置決めまでの時間がかかるとい
う欠点があつた。。 Therefore, the unknown input pattern to be identified must be positioned two-dimensionally within a predetermined range. In particular, controlling the unknown input pattern two-dimensionally complicates the device and takes time to position it. There were flaws. .
本発明はこれらの欠点を除去するために、未知
入力文字の１次元方向の位置ずれがあつても、相
関演算処理をできるようにしたものである。以下
図面により本発明を詳細に説明する。 In order to eliminate these drawbacks, the present invention enables correlation calculation processing to be performed even if there is a one-dimensional positional shift of an unknown input character. The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.
第２図は本発明の一実施例図であつて、１２は
レーザ光源、１３は光ビーム拡大光学系、１４は
ｘ方向に曲率をもつシリンドリカルレンズ（焦点
距離：f5）、１５は入力パターン表示器、１６，
１７はｙ方向に曲率をもつシリンドリカルレンズ
（焦点距離をそれぞれf3，f4とする）、１８はコリ
メートされた参照光、１９はシヤツタ、２０は標
準パターンを記録したホログラムメモリ板、２１
はホログラムメモリ板を回転させる回転機構部、
２２は逆フーリエ変換レンズ、２３はアパーチ
ヤ、２４は光電変換器である。レーザ光源１２か
らの光ビームは光ビーム拡大光学系１３によつて
平行光にされる。この平行光はｘ方向に曲率をも
つシリンドリカルレンズ１４によつてホログラム
メモリ板２０の面上でｘ方向に関して集光され
る。すなわちシリンドリカルレンズ１４の後側焦
点面にホログラムメモリ板２０が設置されてい
る。一方、ｙ方向に関しては、ｙ方向に曲率をも
つシリンドリカルレンズ１６（焦点距離：f3）と
１７（焦点距離：f4）がf3＋f4の間隔で配置されて
いるので、ホログラムメモリ板２０の面上では再
び平行光になる。特に第２図に示したように、入
力パターン表示器１５がシリンドリカルレンズ１
６の前側焦点面、ホログラムメモリ板がシリンド
リカルレンズ１７の後側焦点面に置かれている時
には、入力パターン表示器１５の表示パターンの
f4／f5倍の像がホログラムメモリ板２０に結像さ
れる。すなわち、ホログラムメモリ板２０の面上
には、入力パターン表示器１５の表示像をｘ方向
にフーリエ変換し、ｙ方向に平行光で結像した
像、すなわち１次元フーリエ変換・１次元平行光
結像した像が得られる。標準パターンを記録した
ホログラムメモリり板２０は、入力パターン表示
器１５に表示した標準パターンの１次元フーリエ
変換・１次元平行光結像した像とコリメートされ
た（平行光）参照光１８とをシヤツタ１９を開い
て干渉させて、ホログラム記録用感光材料に記録
することにより得られる。この時、各々の標準パ
ターンに対して、ホログラム用感光材料を回転機
構部２１を介して、一定角度ずつ回転すれば、感
光材料面上で同一円周上に標準パターンを記録し
た微小ホログラムが配列される。また各標準パタ
ーンに対して参照光１８の感光材料に対する入射
角度を変えて、一つの微小ホログラムに複数の標
準パターンを多重記録することも可能である。 FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention, in which 12 is a laser light source, 13 is a light beam expanding optical system, 14 is a cylindrical lens having curvature in the x direction (focal length: f 5 ), and 15 is an input pattern. Display, 16,
17 is a cylindrical lens with a curvature in the y direction (focal lengths are f 3 and f 4 , respectively); 18 is a collimated reference beam; 19 is a shutter; 20 is a hologram memory board on which a standard pattern is recorded; 21
is a rotation mechanism that rotates the hologram memory board,
22 is an inverse Fourier transform lens, 23 is an aperture, and 24 is a photoelectric converter. A light beam from a laser light source 12 is made into parallel light by a light beam expansion optical system 13. This parallel light is focused in the x direction on the surface of the hologram memory board 20 by a cylindrical lens 14 having a curvature in the x direction. That is, the hologram memory board 20 is installed on the back focal plane of the cylindrical lens 14. On the other hand, regarding the y direction, since the cylindrical lenses 16 (focal length: f 3 ) and 17 (focal length: f 4 ) having curvature in the y direction are arranged at an interval of f 3 +f 4 , the hologram memory board 20 On the surface, the light becomes parallel again. In particular, as shown in FIG.
When the hologram memory board is placed on the back focal plane of the cylindrical lens 17, the display pattern of the input pattern display 15 is
An image multiplied by f 4 /f 5 is formed on the hologram memory board 20. That is, on the surface of the hologram memory board 20, an image obtained by Fourier transforming the display image of the input pattern display 15 in the x direction and forming the image in the y direction with parallel light, that is, a one-dimensional Fourier transform/one-dimensional parallel light beam is displayed. An image is obtained. The hologram memory board 20 on which the standard pattern is recorded shutters the one-dimensional Fourier transform/one-dimensional parallel light image of the standard pattern displayed on the input pattern display 15 and the collimated (parallel light) reference light 18. It is obtained by opening 19 to cause interference and recording on a photosensitive material for hologram recording. At this time, if the hologram photosensitive material is rotated by a fixed angle with respect to each standard pattern via the rotation mechanism section 21, minute holograms with the standard patterns recorded on the same circumference are arranged on the surface of the photosensitive material. be done. It is also possible to multiplex record a plurality of standard patterns on one micro hologram by changing the angle of incidence of the reference beam 18 on the photosensitive material for each standard pattern.
実際のパターン識別にあたつては、標準パター
ンを記録したホログラムメモリ板２０を回転機構
部２１を介して一定速度で回転させておき、また
シヤツタ１９は閉じて参照光１８がホログラムメ
モリ板２０に達しないようにしておく。この状態
で未知入力パターンを入力パターン表示器１５に
表示して、この表示像の１次元フーリエ変換・１
次元平行結像した像でホロゲラムメモリ板２０を
参照すれば、未知入力パターンと標準パターンと
の相関出力光強度が逆フーリエ変換レンズ２２お
よびアパーチヤ２３を介して、光電変換器で検出
される。従つてホログラムメモリ板２０が一回転
する間の最大出力を示す標準パターンを検出すれ
ば、未知入力パターンの識別が可能になる。また
相関出力光強度をホログラムの回折効率で規格化
すれば、さらに安定した識別ができる。このよう
にｙ方向に関して、ホログラムメモリ板２０の面
上で平行光で結像した像とコリメートした参照光
１８とを干渉させて、ホログラム記録すると同時
に、ホログラムメモリ板をｙ方向に動かしている
ので、以下に示す理由によつて、入力パターンが
ｙ方向に移動しても、相互相関像の中心強度は固
定したアパーチヤ２３で検出できる。いま入力パ
ターン表示器１５の未知入力パターンがｙ方向に
平行移動したとすると、ホログラムメモリ板２０
の面上の１次元フーリエ変換・１次元平行光結像
した像もｙ軸上に位相変化を受けずに、平行移動
する。ホログラムメモリ板２０に記録されている
像も、ｙ軸方向に移動しているから、必ず未知入
力パターンの像と標準パターンの像とは重なる。
この重なつた時に参照光が平行光であるから、相
関出力光もｙ方向に関しては参照光と同一の方向
をもつ平行光として生じる。従つてｙ方向に関し
ては、逆フーリエ変換レンズ２２によつて、相関
出力の中心光強度の位置は移動せず、アパーチヤ
２３の開口部に集光される。ホログラムメモリ板
２０は写真フイルムに記録したホログラムをｙ方
向に移動させる装置であればもち論よいが、図に
示したような、回転型のものでも、通常は特に問
題ない。たとえば、直径30cmの円板を500等分す
ると、1.8mm間隔、すなわち0.72゜間隔で微小ホ
ログラムが記録されている。従つて入力パターン
が１パターン分だけｙ方向に平行移動しても、文
字の回転は0.72゜で、文字の中心のずれは0.012
mm｛〓150（１／ＣＯＳ０．７２゜−１）｝であり、ｙ
方向に
ホログラムが平行移動したのと等価であり、何ら
問題がない。以上の理由で、入力パターンはｙ方
向に大幅に平行移動（実際の文字識別などでは、
１文字分位置ずれが生じることは皆無である）し
ても、相互相関像の中心強度の位置は動かないか
ら、ｘ方向に関してのみ未知入力パターンの位置
を制御すればよいので、入力パターン位置決め装
置は簡単になり、位置決め時間も大幅に短縮され
る。 In actual pattern identification, the hologram memory board 20 on which the standard pattern is recorded is rotated at a constant speed via the rotation mechanism 21, and the shutter 19 is closed so that the reference light 18 is directed onto the hologram memory board 20. Try not to reach it. In this state, the unknown input pattern is displayed on the input pattern display 15, and the one-dimensional Fourier transform of this displayed image is performed.
When the hologram memory plate 20 is referred to with the dimensionally parallel image, the correlated output light intensity between the unknown input pattern and the standard pattern is detected by the photoelectric converter via the inverse Fourier transform lens 22 and the aperture 23. Therefore, by detecting the standard pattern that shows the maximum output during one revolution of the hologram memory board 20, it becomes possible to identify the unknown input pattern. Further, if the correlation output light intensity is normalized by the diffraction efficiency of the hologram, even more stable identification can be achieved. In this way, in the y direction, the image formed by parallel light on the surface of the hologram memory board 20 interferes with the collimated reference beam 18, and the hologram is recorded, while at the same time moving the hologram memory board in the y direction. For the reasons described below, even if the input pattern moves in the y direction, the central intensity of the cross-correlation image can be detected with the fixed aperture 23. If the unknown input pattern on the input pattern display 15 is now translated in the y direction, the hologram memory board 20
The image formed by one-dimensional Fourier transform and one-dimensional parallel light on the plane also moves in parallel without undergoing any phase change on the y-axis. Since the image recorded on the hologram memory board 20 is also moving in the y-axis direction, the image of the unknown input pattern and the image of the standard pattern always overlap.
Since the reference light is a parallel light when this overlap occurs, the correlated output light is also generated as a parallel light having the same direction as the reference light in the y direction. Therefore, in the y direction, the inverse Fourier transform lens 22 focuses the light onto the opening of the aperture 23 without moving the position of the center light intensity of the correlation output. The hologram memory board 20 can be any device that moves a hologram recorded on a photographic film in the y direction, but a rotating type as shown in the figure is usually acceptable. For example, if a disk with a diameter of 30 cm is divided into 500 equal parts, minute holograms are recorded at 1.8 mm intervals, or 0.72° intervals. Therefore, even if the input pattern moves in parallel in the y direction by one pattern, the rotation of the character is 0.72 degrees and the shift of the center of the character is 0.012.
mm {〓150(1/COS0.72゜-1)} and y
This is equivalent to the hologram moving in parallel in this direction, and there is no problem. For the above reasons, the input pattern is significantly shifted in parallel in the y direction (in actual character recognition, etc.
The position of the center intensity of the cross-correlation image does not change even if there is no positional shift of one character, so it is only necessary to control the position of the unknown input pattern in the x direction, so the input pattern positioning device is simplified, and the positioning time is greatly reduced.
第３図は本発明の他の一実施例図であつて、空
間フイルタを使用した場合の１次元フーリエ変
換・１次元平行光結像を得る例を示した。第３図
の２５はフーリエ変換レンズ（焦点距離：f6）、
２６は空間フイルタ、２７はｘ方向に曲率をもつ
シリンドリカルレンズ、２８はｙ方向に曲率をも
つシリンドリカルレンズ（焦点距離：f11）であ
り、その他の構成部分は第２図と同一である。レ
ーザ光源１２からの光ビームは、光ビーム拡大光
学系１３によつて平行光にされる。この平行光
は、フーリエ変換レンズ２５によつて空間フイル
タ２６の面上で一点に集光される。さらにｘ方向
に関しては、空間フイルタ２６の面とホログラム
メモリ板２０の面とは、シリンドリルカルレンズ
２７によつて、結像関係にあるので、ホログラム
メモリ板２０には、ｘ方向に集光した光が到達す
る。一方、ｙ方向に関しては、ｙ方向に曲率をも
つシリンドリカルレンズ２８の前側焦点面に空間
フイルタ２６が配置されているので、フーリエ変
換レンズ２５の前側焦点面に置かれた入力パター
ン表示器１５の表示像はシリンドリカルレンズ２
８の後側焦点面のホログラムメモリ板２０の面上
に平行光で結像される。すなわち、ホログラムメ
モリ板２０には、空間フイルタ２６で変調された
入力パターン表示器１５の表示像を１次元フーリ
エ変換・１次元平行光結像した像が得られる。ま
た空間フイルタ２６は、通常直流近傍成分と高周
波成分を遮断する空間バンドパスフイルタであつ
て、識別度の向上および雑音（入力文字の濃淡変
動、線幅変動、しみ、かすれ、回転など）に対し
て安定した識別を行うために用いる。実際の動作
は、第２図で説明したのと全く同様で、入力パタ
ーン表示器１５に表示した標準パターンの１次元
フーリエ変換・１次元平行光結像した像と、コリ
メートされた参照光１８とを干渉させて、ホログ
ラム記録用感光材料に微小ホログラムを順次記録
することにより、ホログラムメモリ板２０が得ら
れる。さらにホログラムメモリ板２０を一定速度
で回転させておき、未知入力パターンを入力パタ
ーン表示器１５に表示すれば、未知入力パターン
と標準パターンとの相関出力光強度が光電変換器
２４によつて検出できる。第３図の実施例の効果
も、第２図で説明したのと全く同一の効果を有し
ている。 FIG. 3 is another embodiment of the present invention, showing an example of obtaining one-dimensional Fourier transform and one-dimensional parallel light imaging using a spatial filter. 25 in Fig. 3 is a Fourier transform lens (focal length: f 6 );
26 is a spatial filter, 27 is a cylindrical lens having a curvature in the x direction, and 28 is a cylindrical lens (focal length: f 11 ) having a curvature in the y direction; the other components are the same as in FIG. The light beam from the laser light source 12 is made into parallel light by the light beam expansion optical system 13. This parallel light is condensed to one point on the surface of the spatial filter 26 by the Fourier transform lens 25. Furthermore, regarding the x direction, the surface of the spatial filter 26 and the surface of the hologram memory board 20 are in an imaging relationship due to the cylindrical lens 27, so that the hologram memory board 20 receives light condensed in the x direction. light arrives. On the other hand, regarding the y direction, since the spatial filter 26 is placed on the front focal plane of the cylindrical lens 28 having a curvature in the y direction, the input pattern display 15 placed on the front focal plane of the Fourier transform lens 25 displays The image is cylindrical lens 2
An image is formed with parallel light onto the surface of the hologram memory plate 20 at the rear focal plane of 8. That is, an image obtained by one-dimensional Fourier transformation and one-dimensional parallel light imaging of the display image of the input pattern display 15 modulated by the spatial filter 26 is obtained on the hologram memory board 20. The spatial filter 26 is a spatial bandpass filter that normally blocks near DC components and high frequency components, and improves the degree of discrimination and prevents noise (shade variations, line width variations, stains, blurring, rotation, etc. of input characters). It is used for stable identification. The actual operation is exactly the same as that explained in FIG. The hologram memory board 20 is obtained by sequentially recording minute holograms on a photosensitive material for hologram recording by interfering with each other. Further, by rotating the hologram memory board 20 at a constant speed and displaying the unknown input pattern on the input pattern display 15, the photoelectric converter 24 can detect the correlation output light intensity between the unknown input pattern and the standard pattern. . The effect of the embodiment of FIG. 3 is also exactly the same as that explained in FIG.
第４図は本発明の他の実施例図であつて、空間
フイルタを使用した場合の１次元フーリエ変換・
１次元平行光結像を得る他の構成例を示す。第４
図の２９はｙ方向に負の曲率をもつシリンドリカ
ルレンズ（焦点距離：f7、１次元の凹レンズ）、
３０は空間フイルタ、３１はｙ方向に曲率をもつ
シリンドリカルレンズ（焦点距離：f8）、３２は
ｘ方向に曲率をもつシリンドリカルレンズ（焦点
距離：f9）、３３は球面レンズ（焦点距離：f10）、
３４はシリンドリカルレンズ２９によつて生じる
虚像であり、その他の構成部分は第３図と同一で
ある。レーザ光源１２からの光ビームは、光ビー
ム拡大光学系１３によつて平行光にされる。この
平行光は入力パターン表示器１５を透過した後、
ｘ方向に関しては、フーリエ変換レンズ２５によ
つて、フーリエ変換レンズ２５の後側焦点面に置
かれている空間フイルタ３０の面上で、ｘ方向に
対して集光される。さらに、シリンドリカルレン
ズ３２と球面レンズ３３を介して、再びホログラ
ムメモリリ板２０の面上でｘ方向に対して集光さ
れる。一方、ｙ方向に関しては、フーリエ変換レ
ンズ２５と負の曲率をもつシリンドリカルレンズ
２９によつて、入力パターン表示器１５の表示像
のｙ方向に結像された虚像３４が図の位置に生じ
る。この虚像３４はシリンドリカルレンズ３１と
球面レンズ３３とにより、ホログラムメモリ板２
０の面上で、ｙ方向に平行光で結像された像にな
る。すなわちホログラムメモリ板２０には、空間
フイルタ３０で変調された入力パターン表示器１
５の表示像を１次元フーリエ変換・１次元平行光
結像した像が得られる。また空間フイルタ３０の
面上には、ｘ方向にのみフーリエ変換したフーリ
エ変換像が得られるから、空間フイルタ３０とし
ては、ｘ方向のみ直流近傍成分と高周波成分を遮
断する１次元空間バンドパスフイルタを使用す
る。実際の動作、効果は第２図および第３図の場
合と全く同一である。 FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention, in which a one-dimensional Fourier transform and a spatial filter are used.
Another configuration example for obtaining one-dimensional parallel light imaging will be shown. Fourth
29 in the figure is a cylindrical lens with negative curvature in the y direction (focal length: f 7 , one-dimensional concave lens),
30 is a spatial filter, 31 is a cylindrical lens with curvature in the y direction (focal length: f 8 ), 32 is a cylindrical lens with curvature in the x direction (focal length: f 9 ), and 33 is a spherical lens (focal length: f Ten ),
34 is a virtual image generated by the cylindrical lens 29, and the other components are the same as in FIG. 3. The light beam from the laser light source 12 is made into parallel light by the light beam expansion optical system 13. After this parallel light passes through the input pattern display 15,
Regarding the x direction, the light is focused in the x direction by the Fourier transform lens 25 onto the surface of the spatial filter 30 placed at the back focal plane of the Fourier transform lens 25 . Further, the light is again focused in the x direction on the surface of the hologram memory plate 20 via the cylindrical lens 32 and the spherical lens 33. On the other hand, regarding the y direction, a virtual image 34 formed in the y direction of the display image of the input pattern display 15 is generated at the position shown in the figure by the Fourier transform lens 25 and the cylindrical lens 29 having a negative curvature. This virtual image 34 is formed on the hologram memory board 2 by a cylindrical lens 31 and a spherical lens 33.
It becomes an image formed by parallel light in the y direction on the 0 plane. That is, the hologram memory board 20 has an input pattern display 1 modulated by a spatial filter 30.
An image obtained by performing one-dimensional Fourier transformation and one-dimensional parallel light imaging of the display image No. 5 is obtained. Furthermore, since a Fourier-transformed image obtained by Fourier-transforming only in the x-direction is obtained on the surface of the spatial filter 30, the spatial filter 30 is a one-dimensional spatial band-pass filter that blocks near-DC components and high-frequency components only in the x-direction. use. The actual operation and effects are exactly the same as those shown in FIGS. 2 and 3.
以上の説明においては、回転型のホログラムメ
モリ板を使用する場合について述べたが、写真フ
イルムのような長尺のホログラム記録用感光材料
に微小ホログラムを記録して、平行光で結像して
いる方向にホログラムを動かしても、同様の効果
が得られることは言うまでもない。 In the above explanation, we have described the case where a rotating hologram memory plate is used, but minute holograms are recorded on a long photosensitive material for hologram recording, such as photographic film, and imaged with parallel light. It goes without saying that a similar effect can be obtained by moving the hologram in this direction.
また入力パターン表示器としては、パターンを
記録した写真フイルム、インコヒーレント光で照
明されている反射性パターンをコヒーレント像に
変換するＩ―Ｃ変換素子（Incoherent―Coherent
Image Converter）、電子ビーム駆動で書き込
み、コヒーレント光で読み出す表示器（たとえば
Titus管、ルマトロン）、電気信号で表示し、コヒ
ーレント光で読み出すマトリツクス型の表示素子
などが使用できる。 In addition, as an input pattern display device, a photographic film on which a pattern is recorded, an I-C conversion element (Incoherent-Coherent
image converter), a display that is written by electron beam drive and read by coherent light (e.g.
Titus tube, Lumatron), matrix-type display elements that display electrical signals and read out using coherent light can be used.
以上説明したように、本発明のホログラフイを
用いたパターン識別装置は、標準パターンの１次
元フーリエ変換・１次元平行光結像した像と、コ
リーメートされた参照光とを干渉されてホログラ
ムを作成し、このホログラムを平行光で結像した
方向に動かしながら、未知入力パターンの１次元
フーリエ変換・１次元平行光結像した像と、ホロ
グラムに記録されている標準パターンとの重ね合
わせによつて、相関演算処理を行つているので、
未知入力パターンが結像方向に平行移動しても、
所望の相関演算処理を行うことができる利点があ
る従つて未知入力パターンの位置決めは、１次元
方向のみでよく、位置決め装置は簡単、かつ安価
になると同時に、位置決め時間も大幅に短縮され
る利点を有する。特に行単位に印刷されている文
字の識別に適用すれば、文字の位置変動があつて
も、行方向のみに１文字ずつ文字を切り出して位
置決めすればよいから、非常に有効である。 As explained above, the pattern identification device using holography of the present invention creates a hologram by interfering an image formed by one-dimensional Fourier transform and one-dimensional parallel light of a standard pattern with a collimated reference beam. While moving this hologram in the direction of the parallel light image, by superimposing the one-dimensional Fourier transform of the unknown input pattern and the one-dimensional parallel light image with the standard pattern recorded on the hologram, Since correlation calculation processing is performed,
Even if the unknown input pattern moves parallel to the imaging direction,
It has the advantage of being able to perform the desired correlation calculation process. Therefore, the positioning of the unknown input pattern only needs to be done in one-dimensional direction, and the positioning device is simple and inexpensive, and the positioning time is also significantly shortened. have In particular, if applied to the identification of characters printed line by line, it is very effective because even if the position of the characters changes, it is only necessary to cut out the characters one by one in the line direction and position them.
第１図は従来のホログラフイを用したパターン
識別装置の構成図であつて、ａは標準パターンの
ホログラム記録配置図、ｂは識別装置図、第２図
は本発明装置の一実施例図、第３図、第４図は本
発明装置に空間フイルタを使用した他の実施例図
である。
１……入力パターン表示器、２……コヒーレン
トな平行光、３……フーリエ変換レンズ、４……
ホログラム記録用感光材料、５……参照光、６…
…アパーチヤ、７……ホログラムに記録する干渉
縞、８……標準パターンを記録したホログラム、
９……逆フーリエ変換レンズ、１０……アパーチ
ヤ、１１……光電変換器、１２……レーザ光源、
１３……光ビーム拡大光学系、１４……ｘ方向に
曲率をもつシリンドリカルレンズ、１５……入力
パターン表示器、１６，１７……ｙ方向に曲率を
もつシリンドリカルレンズ、１８……コリメート
された参照光、１９……シヤツタ、２０……標準
パターンを記録したホログラムメモリ板、２１…
…ホログラムメモリ板を回転させる回転機構部、
２２……逆フーリエ変換レンズ、２３……アパー
チヤ、２４……光電変換器、２５……フーリエ変
換レンズ、２６……空間フイルタ、２７……ｘ方
向に曲率をもつシリンドリカルレンズ、２８……
ｙ方向に曲率をもつシリンドリカルレンズ、２９
……ｙ方向に負の曲率をもつシリンドリカルレン
ズ、３０……空間フイルタ、３１……ｙ方向に曲
率をもつシリンドリカルレンズ、３２……ｘ方向
に曲率をもつシリンドリカルレンズ、３３……球
面レンズ、３４……シリンドリカルレンズ２９に
よつて生じる虚像。
FIG. 1 is a block diagram of a conventional pattern identification device using holography, in which a is a standard pattern hologram recording arrangement diagram, b is a diagram of an identification device, and FIG. 2 is an embodiment of the device of the present invention. 3 and 4 are views of other embodiments in which a spatial filter is used in the apparatus of the present invention. 1...Input pattern display device, 2...Coherent parallel light, 3...Fourier transform lens, 4...
Photosensitive material for hologram recording, 5...Reference light, 6...
...Aperture, 7...Interference fringes recorded on hologram, 8...Hologram with standard pattern recorded,
9... Inverse Fourier transform lens, 10... Aperture, 11... Photoelectric converter, 12... Laser light source,
13...Light beam expansion optical system, 14...Cylindrical lens with curvature in the x direction, 15...Input pattern indicator, 16, 17...Cylindrical lens with curvature in the y direction, 18...Collimated reference Light, 19... Shutter, 20... Hologram memory board with standard pattern recorded, 21...
...Rotation mechanism unit that rotates the hologram memory board,
22... Inverse Fourier transform lens, 23... Aperture, 24... Photoelectric converter, 25... Fourier transform lens, 26... Spatial filter, 27... Cylindrical lens having curvature in the x direction, 28...
Cylindrical lens with curvature in the y direction, 29
... Cylindrical lens with negative curvature in the y direction, 30 ... Spatial filter, 31 ... Cylindrical lens with curvature in the y direction, 32 ... Cylindrical lens with curvature in the x direction, 33 ... Spherical lens, 34 ...A virtual image produced by the cylindrical lens 29.
Claims (1)
ムを拡大する拡大光学系部、入力パターンを表示
する入力パターン表示部、この入力パターン表示
部に表示されたパターンを１次元方向にはフーリ
エ変換し、他の１次元方向には平行光で結像する
１次元フーリエ変換・１次元平行光結像光学系
部、前記入力パターン表示部に表示されたパター
ンを前記１次元フーリエ変換・１次元平行光結像
光学系で１次元フーリエ変換・１次元平行光結像
した像を平行な参照光を用いて標準パターンとし
てホログラム記録しているホログラムメモリ板
部、このホログラムメモリ板部に記録されている
１次元フーリエ変換・１次元平行光結像した像と
前記入力パターン表示部に表示された未知入力パ
ターンの１次元フーリエ変換・１次元平行光結像
した像とが重なるようにして結像方向にホログラ
ムメモリ板を駆動するホログラムメモリ板駆動機
構部、前記ホログラムメモリ板部に記録されてい
る各標準パターンと前記入力パターン表示部に入
力されている未知入力パターンとの各相関出力光
を得るためのレンズ系部、前記相関出力光を充電
変換するための光電変換部および各部を結びつけ
る光学系を有し、１次元フーリエ変換・１次元平
行光結像を用いることにより、未知入力パターン
の結像方向の位置ずれにともなう相互相関像の中
心強度の位置変動を除去したことを特徴とするホ
ログラフイを用いたパターン識別装置。 ２ １次元フーリエ変換・１次元平行光結像光学
系部が直流分と高周波成分を除去する空間フイル
タを含む光学系で構成されていることを特徴とす
る特徴請求の範囲第１項記載のホログラフイを用
いたパターン識別装置。 ３ ホログラムメモリ板駆動機構部がホログラム
メモリ板を回転するように構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホログラ
フイを用いたパターン識別装置。[Claims] 1. A laser light source section, an enlarging optical system section that enlarges a light beam from the laser light source, an input pattern display section that displays an input pattern, and a one-dimensional direction of the pattern displayed on the input pattern display section. A one-dimensional Fourier transform/one-dimensional parallel light imaging optical system section that performs Fourier transform on one direction and forms an image using parallel light in the other one-dimensional direction, and performs one-dimensional Fourier transform on the pattern displayed on the input pattern display section.・One-dimensional Fourier transform with a one-dimensional parallel light imaging optical system ・A hologram memory board section that records the image formed by one-dimensional parallel light as a hologram as a standard pattern using a parallel reference beam, and this hologram memory board section The recorded one-dimensional Fourier transform/one-dimensional parallel light image is overlapped with the one-dimensional Fourier transform/one-dimensional parallel light image of the unknown input pattern displayed on the input pattern display section. A hologram memory plate drive mechanism unit that drives the hologram memory plate in the image forming direction, and each correlation output light between each standard pattern recorded on the hologram memory plate unit and the unknown input pattern inputted to the input pattern display unit. It has a lens system section for obtaining the correlation output light, a photoelectric conversion section for charging and converting the correlated output light, and an optical system connecting each section, and by using one-dimensional Fourier transform and one-dimensional parallel light imaging, unknown input pattern 1. A pattern identification device using holography, characterized in that positional fluctuations in the center intensity of a cross-correlation image due to positional deviation in the imaging direction of the cross-correlation image are removed. 2. The holographic image according to claim 1, characterized in that the one-dimensional Fourier transform/one-dimensional parallel light imaging optical system section is constituted by an optical system including a spatial filter that removes a direct current component and a high frequency component. A pattern recognition device using 3. A pattern identification device using holography according to claim 1, wherein the hologram memory plate drive mechanism is configured to rotate the hologram memory plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6462877A JPS54649A (en) | 1977-06-03 | 1977-06-03 | Pattern recognizing system by holography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6462877A JPS54649A (en) | 1977-06-03 | 1977-06-03 | Pattern recognizing system by holography |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54649A JPS54649A (en) | 1979-01-06 |
| JPS6139670B2 true JPS6139670B2 (en) | 1986-09-04 |
Family
ID=13263702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6462877A Granted JPS54649A (en) | 1977-06-03 | 1977-06-03 | Pattern recognizing system by holography |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS54649A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10990729B2 (en) | 2018-01-17 | 2021-04-27 | Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. | Verification-processing device, logic-generating device, and verification-processing method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008170918A (en) * | 2007-01-14 | 2008-07-24 | Univ Waseda | Optical correlation arithmetic apparatus and image retrieval method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS495345A (en) * | 1972-05-01 | 1974-01-18 | ||
| JPS4933644A (en) * | 1972-07-24 | 1974-03-28 | ||
| JPS5264627A (en) * | 1975-11-20 | 1977-05-28 | Comp Generale Electricite | Sodiummsulfur battery |
-
1977
- 1977-06-03 JP JP6462877A patent/JPS54649A/en active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS495345A (en) * | 1972-05-01 | 1974-01-18 | ||
| JPS4933644A (en) * | 1972-07-24 | 1974-03-28 | ||
| JPS5264627A (en) * | 1975-11-20 | 1977-05-28 | Comp Generale Electricite | Sodiummsulfur battery |
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|---|---|---|---|---|
| US10990729B2 (en) | 2018-01-17 | 2021-04-27 | Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. | Verification-processing device, logic-generating device, and verification-processing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54649A (en) | 1979-01-06 |
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