JP2706094B2 - Parallel optical image processor - Google Patents
Parallel optical image processorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、OCR(光学式文字識別装置)、視覚センサ
等にも応用可能な並列光画像処理プロセツサに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a parallel optical image processing processor applicable to an OCR (optical character identification device), a visual sensor, and the like.
従来の技術 従来、光による画像処理は、フイルタリング処理や相
関処理に用いられている。これは、光を使えばレンズ1
枚でフーリエ交換できることを利用するもので、高速処
理が可能である。しかし、アナログ処理のため、精度、
再現性の点で未だ問題点が多く、画像処理はコンピユー
タで行うのが中心となつている。ここに、コンピユータ
は精度よく、かつ、プログラミングしやすく、多種多様
な演算が可能である。反面、一度に1つのアドレスのメ
モリしかアクセスできず、本来、2次元である画像を1
次元に時系列に処理するため、大容量の演算となり、か
なりの処理時間を要する。2. Description of the Related Art Conventionally, image processing using light has been used for filtering processing and correlation processing. This is lens 1 if you use light
High-speed processing is possible by utilizing the fact that Fourier exchange can be performed on a single sheet. However, because of analog processing, accuracy,
There are still many problems in terms of reproducibility, and image processing is mainly performed by a computer. Here, the computer is accurate and easy to program, and can perform various operations. On the other hand, only one address of the memory can be accessed at a time.
Since the processing is performed in dimensional time series, the operation becomes a large-capacity operation, and a considerable processing time is required.
このようなことから、例えば特開昭61−179424号公報
等により、コンピユータのデジタル処理と大容量並列処
理の可能な光演算素子が提案されている。For this reason, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-179424 proposes an optical operation element capable of performing digital processing of a computer and parallel processing of a large capacity.
発明が解決しようとする問題点 しかし、光の並列性のみの利用に留まるものであり、
光の配線のフレキシビリテイを利用したものはない。Problems to be Solved by the Invention However, the use of only the parallelism of light is limited.
There is no one utilizing the flexibility of optical wiring.
問題点を解決するための手段 インコヒーレント/コヒーレント交換素子と、コード
化素子と、光の配線状態を変えるインターコネクシヨン
素子と、フイードバツク演算素子と、デコード化素子と
をシステム構成する。Means for Solving the Problems A system is composed of an incoherent / coherent switching element, a coding element, an interconnection element for changing a wiring state of light, a feedback element, and a decoding element.
作用 視覚情報を持つ入力像はインコヒーレント/コヒーレ
ント交換素子によりコヒーレント光とされ、コード化素
子によりコード化されて知覚される。この知覚情報から
インターコネクシヨン素子の光の配線のフレキシビリテ
イを利用し、光の配線状態を変えることにより情報が選
択される。この選択情報からフイードバツク演算素子に
より連想を行い、入力との比較照合結果から判断し、結
果をデコード化素子によりデコード化して出力する。こ
れにより、光の並列性と光の配線のフレキシビリテイと
を利用した光情報処理に、視覚情報処理機能を持つこと
になる。The input image having visual information is converted into coherent light by an incoherent / coherent switching element, and is coded and perceived by a coding element. The information is selected from the perceived information by using the flexibility of the light wiring of the interconnection element and changing the light wiring state. From this selection information, associating is performed by a feedback operation element, judgment is made based on the result of comparison and collation with the input, and the result is decoded by a decoding element and output. Accordingly, the optical information processing utilizing the parallelism of light and the flexibility of the wiring of light has a visual information processing function.
実施例 本発明の第一の実施例を第1図及び第2図に基づいて
説明する。まず、本実施例の並列光画像処理プロセツサ
は、視覚情報処理を基にした処理を行うもので、対象物
を知覚し、知覚情報から情報を選択し、選択情報から連
想を行い、入力との比較照合の結果から判断するもので
ある。Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the parallel optical image processing processor of the present embodiment performs processing based on visual information processing, perceives an object, selects information from perceived information, associates information from the selected information, and associates with the input. This is determined from the result of the comparison and collation.
このような概念に基づく概略構成を、ブロツク図とし
て第2図に示す。即ち、インコヒーレント/コヒーレン
ト変換素子1と、コード化素子2と、光の配線状態を変
えるインターコネクシヨン素子3と、フイードバツク演
算素子4と、デコード化素子5とを順にシステム構成し
てなる。A schematic configuration based on such a concept is shown in FIG. 2 as a block diagram. That is, an incoherent / coherent conversion element 1, a coding element 2, an interconnection element 3 for changing a wiring state of light, a feedback arithmetic element 4, and a decoding element 5 are sequentially configured as a system.
第1図は、より具体的な構成を示すもので、この第1
図を参照して本実施例の処理手順を説明する。まず、セ
ンサアレイ6上に達した入力画像は斜線を施して示す部
分7によりコード化された後、コード化画像として半導
体レーザアレイ8より出力される。このように2次元の
インコヒーレント入力像を受光するセンサアレイ6と、
コヒーレント発光を行う半導体レーザアレイ8と、両者
に挟まれて電気的又は光学的にコード化を実行する斜線
部分7とにより、インコヒーレント/コヒーレント交換
素子1及びコード化素子2が構成されている。このコー
ド化は、画像の特徴(例えば、大きさ、色等)を数値で
表すものである。このようなコード化が知覚に相当す
る。また、半導体レーザアレイ8はコード数値に対応し
た光強度を出力する。即ち、コード化素子2は人間の視
覚情報処理における第1次視覚野までの処理をイメージ
したもので、同時にインコヒーレント/コヒーレント変
換も行う。FIG. 1 shows a more specific configuration.
The processing procedure of this embodiment will be described with reference to the drawings. First, the input image that has reached the sensor array 6 is coded by a shaded portion 7 and then output from the semiconductor laser array 8 as a coded image. A sensor array 6 for receiving the two-dimensional incoherent input image,
The incoherent / coherent switching element 1 and the coding element 2 are constituted by the semiconductor laser array 8 that emits coherent light and the shaded portion 7 that is sandwiched between them and performs coding electrically or optically. This coding expresses features (for example, size, color, etc.) of the image by numerical values. Such coding corresponds to perception. The semiconductor laser array 8 outputs a light intensity corresponding to the code value. That is, the coding element 2 is an image of processing up to the primary visual cortex in human visual information processing, and simultaneously performs incoherent / coherent conversion.
つぎに、コード化画像の内、どのコード(特徴)を基
に連想するかの選択をインターコネクシヨン素子3によ
り行う。選択情報は、連想の仕方を決定するためのもの
(例えば、丸くて大きいという情報から連想する)であ
る。基のコード化画像はそのまま通過する。この後、コ
ード化画像より連想される情報がメモリ9から読出され
る。もつとも、この階段では様々な情報が重なつてお
り、あまり明確に区別できない。即ち、インターコネク
シヨン素子3は学習や記憶の強化、忘却を行い、メモリ
9は連想するために多くの情報を記憶しており2次元的
に読出す。Next, selection of which code (characteristic) is to be associated with from among the coded images is performed by the interconnection element 3. The selection information is used to determine a method of association (for example, associating with information that is round and large). The original coded image passes through as is. Thereafter, information associated with the coded image is read from the memory 9. At any rate, various information is superimposed on this staircase, and it is not very clear. That is, the interconnection element 3 performs learning, memory enhancement, and forgetting, and the memory 9 stores a lot of information for association, and reads out the information two-dimensionally.
そして、連想された画像と選択情報とが空間変調素子
10で分離され、選択情報は空間変調素子11に空間的に書
込み、その屈折率を変化させる。空間変調素子10は入力
情報とメモリ情報とを分離する働きをする。また、空間
変調素子11は屈折率変化により共振器光路長を変える働
きを持つ。Then, the associated image and the selection information are converted to a spatial modulation element.
Separated at 10, the selection information is written spatially to the spatial modulation element 11, changing its refractive index. The spatial modulation element 10 functions to separate input information and memory information. Further, the spatial modulation element 11 has a function of changing the optical path length of the resonator by changing the refractive index.
位相共役ミラー12,13、ハーフミラー14による位相共
役ミラー利用の共振器内で、ある特徴について増幅した
コード化画像と連想した画像とが、閾値デバイス15上で
照合(相関)され、あるレベルを越えると出力される。
また、閾値レベルに達しない場合は、フイードバツクさ
れ、インターコネクシヨン3から再び行う。ここで、位
相共役ミラー12,13は共振器内で生ずる波面の乱れを補
正する働きを持つ。また、閾値デバイス15は入力に対し
て微分特性を持ち、あるレベル以上の強度の光なら透過
させ、それ以下の光は透過させない働きを持つ。In the resonator using the phase conjugate mirror by the phase conjugate mirrors 12 and 13 and the half mirror 14, the coded image amplified for a certain feature and the associated image are collated (correlated) on the threshold device 15, and a certain level is determined. Output when exceeded.
If the threshold level is not reached, feedback is performed, and the processing is performed again from the interconnection 3. Here, the phase conjugate mirrors 12 and 13 have a function of correcting wavefront disturbance generated in the resonator. Further, the threshold device 15 has a differential characteristic with respect to an input, and has a function of transmitting light having an intensity equal to or higher than a certain level and not transmitting light having an intensity lower than a certain level.
このようなメモリ9、空間変調器10,11、位相共役ミ
ラー12,13、ハーフミラー14及び閾値デバイス15によ
り、フイードバツク演算素子4が達成されている。By such a memory 9, the spatial modulators 10 and 11, the phase conjugate mirrors 12 and 13, the half mirror 14, and the threshold device 15, a feedback operation element 4 is achieved.
閾値デバイス15の出力はセンサアレイ16に出力され、
斜線を施して示す部分17によりデコーダ化されて半導体
レーザアレイ18から画像として出力されたり、制御部19
に対して直接出力される。センサアレイ16と斜線を施し
て示す部分17と半導体レーザアレイ18とによりデコード
化素子5が構成されている。The output of the threshold device 15 is output to the sensor array 16,
The image is decoded by the hatched portion 17 and output as an image from the semiconductor laser array 18 or the control unit 19.
Is output directly to The decoding element 5 is composed of the sensor array 16, the hatched portion 17 and the semiconductor laser array 18.
このようなプロセツサの機能は、以下の通りである。 The functions of such a processor are as follows.
不完全入力からの想起 一部欠けた画像が入力されたとき、自己の持つ記憶の
中から連想して画像を出力する機能。Recall from incomplete input When a partially missing image is input, this function outputs the image in association with its own memory.
入力パターン認識 入力画像に対して、それが何であるかを、自己の記憶
の中から読出す機能。Input pattern recognition A function to read out what the input image is from its own memory.
記憶強化と忘却 何度も同じ入力画像が来るとき、対応する処理又は記
憶が強化されていき、あまり入力されない画像に対する
処理、出力を弱め、遂には忘れてしまう機能。Memory enhancement and forgetting When the same input image comes repeatedly, the corresponding processing or memory is strengthened, and the processing and output for the image that is not input much is weakened, and the function is finally forgotten.
連想記憶と連想想起 入力画像に対して自己の記憶の内で最も強く連想され
る入力画像とは異なるものを出力する機能。Associative memory and associative recall A function that outputs an input image that is different from the most strongly associated input image in its own memory.
このような本実施例のプロセツサにおいては、学習機
能は必須である。この学習機能を持つのが、インターコ
ネクシヨン素子3であり、これは光の配線のフレキシビ
リテイを利用するものである。即ち、インターコネクシ
ヨン素子3は2次元画像なる入力光に対し、光を分岐し
て、数多くの方向へ角度を変えて任意の強度で光を出力
させるものである。学習は、偏向の方向、強度を決める
ことにより行う。In such a processor of this embodiment, the learning function is indispensable. The interconnection element 3 has this learning function, and utilizes the flexibility of optical wiring. That is, the interconnection element 3 splits the input light, which is a two-dimensional image, and outputs the light at an arbitrary intensity by changing the angle in many directions. Learning is performed by determining the direction and intensity of the deflection.
このように、本実施例のプロセツサによれば、光の並
列性と配線のフレキシビリテイを利用した大容量の演算
の高速処理可能な光情報処理に、視覚情報処理機能を持
たせ、高度な画像処理が可能となる。また、光を用いる
ことにより、立体的な配線が可能となり、かつ、信号相
互間の影響をなくすことができるため余計な対策が不要
となり、システムの小型化も可能となる。また、従来の
光情報処理システムのようなアナログ処理ではなく、デ
ジタル化・コード化して情報を扱うため、精度・再現性
の向上を図り、かつ、物体の位置ずれ、雑音に強い処理
が可能ともなる。As described above, according to the processor of the present embodiment, the optical information processing capable of high-speed processing of a large-capacity operation using the parallelism of light and the flexibility of wiring is provided with a visual information processing function, Image processing becomes possible. Further, by using light, three-dimensional wiring becomes possible, and the influence between signals can be eliminated, so that no extra measures are required, and the system can be downsized. In addition, since information is handled by digitizing and coding instead of analog processing as in the conventional optical information processing system, accuracy and reproducibility can be improved, and processing that is resistant to object displacement and noise can be performed. Become.
つづいて、本発明の第二の実施例を第3図により説明
する。本実施例は、フイードバツク演算素子4中のフイ
ードバツク系を複数のミラー(ハーフミラーを含む)2
0,21,22,23を用い、光学的に行うようにしたものであ
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the feedback system in the feedback arithmetic element 4 includes a plurality of mirrors (including a half mirror) 2.
0, 21, 22, and 23 are optically performed.
また、本発明の第三の実施例を第4図により説明す
る。本実施例は、片方の位相共役ミラー13に閾値作用を
も持たせたもので(閾値デバイス15を兼用)、フイード
バツク自体は共振器の出力を検出するセンサアレイ16か
らインターコネクシヨン素子3に対し電気的又は光学的
に行う。また、本実施例ではメモリ9を共振器内に配置
させてなる。さらに、本実施例では、インターコネクシ
ヨン素子3の一方の出力は閾値制御を行うために用いら
れ、ミラー24,25,26を介して閾値作用をも持つ位相共役
ミラー13に入力される。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, one of the phase conjugate mirrors 13 also has a threshold action (the threshold device 15 is also used), and the feedback itself is transmitted from the sensor array 16 for detecting the output of the resonator to the interconnection element 3. It is performed electrically or optically. Further, in this embodiment, the memory 9 is arranged inside the resonator. Further, in this embodiment, one output of the interconnection element 3 is used for threshold control, and is input to the phase conjugate mirror 13 having a threshold function via mirrors 24, 25, and 26.
さらに、本発明の第四の実施例を第5図により説明す
る。本実施例は、フイードバツク演算素子4を、複数の
インターコネクシヨン素子3a,3bとメモリ9a,9bと閾値デ
バイス15とミラー20,21,22,23とにより、マツハツエン
ダ型に構成したものである。Further, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the feedback arithmetic element 4 is constructed in a Matsuhazenda type by a plurality of interconnection elements 3a, 3b, memories 9a, 9b, a threshold device 15, and mirrors 20, 21, 22, 23.
発明の効果 本発明は、上述したようにインコヒーレント/コヒー
レント変換素子と、コード化素子と、光の配線状態を変
えるインターコネクシヨン素子と、フイードバツク演算
素子と、デコード化素子とをシステム構成したので、光
の並列性と光の配線のフレキシビリテイを利用した大容
量の高速演算処理可能な光情報処理に、視覚情報処理機
能を持たせることができ、よって、連想記憶、連想想
起、記憶の強化・忘却といつた高度な画像処理を行うプ
ロセツサを提供でき、かつ、光利用により、立体的な配
線を可能とし、その信号相互間の影響をもなくすことが
でき、更には、コード化素子やデコード化素子を用い、
デジタル・コード化して扱うため、精度・再現性をも向
上させることができる。Effect of the Invention As described above, the present invention has a system configuration of an incoherent / coherent conversion element, a coding element, an interconnection element for changing an optical wiring state, a feedback element, and a decoding element. It is possible to provide a visual information processing function to large-capacity optical information processing capable of performing high-speed arithmetic processing utilizing the parallelism of light and the flexibility of optical wiring, thereby enabling associative memory, associative recall, and memory. It is possible to provide a processor that performs advanced image processing such as enhancement and oblivion, and also enables three-dimensional wiring by using light and eliminates the influence between its signals. And decoding elements,
Since it is handled by digital coding, accuracy and reproducibility can be improved.
第1図は本発明の第一の実施例を示す正面図、第2図は
ブロツク図、第3図は本発明の第二の実施例を示す正面
図、第4図は本発明の第三の実施例を示す正面図、第5
図は本発明の第四の実施例を示す正面図である。 1……インコヒーレント/コヒーレント変換素子、2…
…コード化素子、3……インターコネクシヨン素子、4
……フイードバツク演算素子、5……デコード化素子FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram, FIG. 3 is a front view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. Front view showing the embodiment of FIG.
The figure is a front view showing a fourth embodiment of the present invention. 1 ... Incoherent / coherent conversion element, 2 ...
... coding element, 3 ... interconnection element, 4
…… Feedback operation element, 5 …… Decoding element
Claims (1)
と、コード化素子と、光の配線状態を変えるインターコ
ネクシヨン素子と、フイードバツク演算素子と、デコー
ド化素子とからなることを特徴とする並列光画像処理プ
ロセツサ。1. A parallel optical image processing comprising an incoherent / coherent switching element, a coding element, an interconnection element for changing a wiring state of light, a feedback operation element, and a decoding element. Processor.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63168327A JP2706094B2 (en) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | Parallel optical image processor |
| US07/374,296 US5129058A (en) | 1988-07-06 | 1989-06-30 | Parallel optical image processing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63168327A JP2706094B2 (en) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | Parallel optical image processor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218529A JPH0218529A (en) | 1990-01-22 |
| JP2706094B2 true JP2706094B2 (en) | 1998-01-28 |
Family
ID=15865986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63168327A Expired - Fee Related JP2706094B2 (en) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | Parallel optical image processor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2706094B2 (en) |
-
1988
- 1988-07-06 JP JP63168327A patent/JP2706094B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0218529A (en) | 1990-01-22 |
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