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JP2834894B2 - Optical pattern recognition classification method - Google Patents
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JP2834894B2 - Optical pattern recognition classification method - Google Patents

Optical pattern recognition classification method

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JP2834894B2
JP2834894B2 JP3041516A JP4151691A JP2834894B2 JP 2834894 B2 JP2834894 B2 JP 2834894B2 JP 3041516 A JP3041516 A JP 3041516A JP 4151691 A JP4151691 A JP 4151691A JP 2834894 B2 JP2834894 B2 JP 2834894B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理の分野にお
いて利用される光学的パターン認識分類方法に関する。
即ち、認識連想処理、分類処理、特に、光計測分野及び
画像処理分野における情報処理の演算処理による光学的
パターン認識分類方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pattern recognition and classification method used in the field of optical information processing.
That is, the present invention relates to a recognition associating process and a classification process, and more particularly, to an optical pattern recognition and classification method by arithmetic processing of information processing in the optical measurement field and image processing field.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光学的に相関演算を行なう方法と
して、マッチドフィルター法とジョイントトランスフォ
ーム法があった。前者の方法は、二次元的な参照パター
ンをフーリエ変換した後に、参照波を照射し、所謂フー
リエ変換ホログラムを作成し、これをフィルターとし
て、被検パターンのフーリエ変換像を重畳することによ
り、相関演算を行なうものである。また、後者の方法
は、被検パターンと参照パターンの合同のフーリエ変換
像を強度パターンとして記録し、これを平面波で照射す
ることにより、相関演算を行なうものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are a matched filter method and a joint transform method as optically performing a correlation operation. The former method performs a Fourier transform on a two-dimensional reference pattern, irradiates a reference wave, creates a so-called Fourier transform hologram, and uses the hologram as a filter to superimpose the Fourier transform image of the test pattern to obtain a correlation. It performs the operation. In the latter method, a joint Fourier transform image of a test pattern and a reference pattern is recorded as an intensity pattern, and this is irradiated with a plane wave to perform a correlation operation.

【0003】然し乍ら、両方の方法とも、参照パターン
群は、識別分類したいパターンの数だけ用意されてお
り、被検パターンの提示に対して、最大の相関出力を得
たパターン、即ち自己相関出力に基づいて得られた結果
を検出結果とする方法であるので、参照パターン数の増
大と共にメモリーすべき参照パターンが増大し、2次元
的或いは3次元的な空間光変調器の負担が大きくなると
共に、識別分類装置としての能力も空間光変調器の能力
に支配されることが大きく、実質的に優れた光学的識別
連想装置として使用することができなかった。
However, in both methods, the reference pattern group is prepared by the number of patterns to be identified and classified, and the pattern having the maximum correlation output with respect to the presentation of the test pattern, that is, the autocorrelation output. Since the result obtained based on the method is a detection result, the number of reference patterns to be stored increases with an increase in the number of reference patterns, and the load on the two-dimensional or three-dimensional spatial light modulator increases. The ability as a discriminating and classifying device is also largely governed by the capability of a spatial light modulator, and cannot be used as a substantially excellent optical discriminating associative device.

【0004】また、発明者らは、後者の方法によって得
た相関度を基準にして、参照パターンに照射する光量を
変化させるフィードバック系を導入することにより、参
照パターン数の増大と被検パターンの識別や連想の効率
が向上させられることを、明らかにしたが、実質的に認
識分類できる被検パターン数を更に増大させる必要が望
まれた。また、ニューラルネットワークを用いた認識分
類方法が数多く提案されているが、学習後に新たに生じ
た認識分類したいパターンを追加する必要が生じた場合
に、結合の重みを再学習して作成しなければならず、学
習に多くの時間を要するなど合理的でなかった。
Further, the inventors have introduced a feedback system for changing the amount of light applied to the reference pattern based on the degree of correlation obtained by the latter method, thereby increasing the number of reference patterns and reducing the number of test patterns. Although it has been clarified that the efficiency of identification and association can be improved, it is desired to further increase the number of test patterns that can be substantially recognized and classified. In addition, many recognition and classification methods using neural networks have been proposed, but if it is necessary to add a new pattern that needs to be recognized and classified after learning, the weight of the connection must be re-learned and created. It was not rational because it took a lot of time to learn.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたもので、記録する参照パタ
ーン数を非常に少なくして且つ多くの被検パターンを識
別分類することができる光学的パターン認識分類方法を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to discriminate and classify a large number of test patterns with a very small number of reference patterns to be recorded. It is an object of the present invention to provide a method for optical pattern recognition and classification that can be performed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は,上記の技術的
な課題を解決するために成されたもので、光学的パター
ン認識分類方法において、識別分類したいクラスに属
するパターンと複数の参照パターンとの相関出力各々
複数回測定し、得られた相関度の集合の代表値とバラツ
キを示すパラメーターを基準にして、認識分類したいク
ラス毎に前記の複数の参照パターンに対応したメンバー
シップ関数を作成し、同一の参照パターンに対する各認
識分類したいクラスの間でのメンバーシップ関数同志の
重なりあった面積の大きさ或いはメンバーシップ関数
志の重なりあった領域における最大のメンバーシップ値
を重なりの程度とし、前記重なりの程度を小さくする
参照パターンの組合わせを決定し、次いで被検パターン
と前記の組合わせにより決定された参照パターンとの相
関出力をとり、その相関出力を識別分類したいクラス毎
に割り当てられた前記の各々のメンバーシップ関数と照
合して各々のメンバーシップ値をとり、このメンバーシ
ップ値のうち最も小さいメンバーシップ値又は該メンバ
ーシップ値の相加平均値により、前記被検パターンがど
の認識分類したいクラスに属するかを判断することを特
徴とする光学的パターン認識分類方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problem. In an optical pattern recognition and classification method, a pattern belonging to each class to be identified and classified and a plurality of reference patterns are provided. Each of the correlation outputs with the pattern is measured a plurality of times , and a member corresponding to the plurality of reference patterns is classified for each class to be recognized and classified based on a parameter indicating a representative value and a variation of a set of obtained correlation degrees.
A ship function is created, and the size of the overlapped area of the membership functions between the classes to be recognized and classified with respect to the same reference pattern, or the largest area in the overlapped area of the membership functions . the degree of overlap of the membership values to determine the combination of the reference pattern to decrease the degree of overlap of the then test pattern
And the reference pattern determined by the above combination
For each class for which the correlation output is taken and the correlation output is to be identified and classified
Each of the above membership functions assigned to
Take the membership value of each
Membership value with minimum membership value
Of the test pattern by the arithmetic mean of the
And an optical pattern recognition / classification method characterized in that it is determined whether the class belongs to a class to be recognized / classified.

【0007】この重なりの程度を小さくする方法は、前
重なりあった面積の大きさが、予め決められた大き
さよりも大きくなる面積の領域の個数を算出し、該個数
が最も小さい参照パターンから小さい順番に参照パター
ンを追加して参照パターンのセットとし、認識分類した
いクラスの任意の2つのすべての組合わせにおいて、該
参照パターンのセットに含まれる参照パターンの数と前
予め決められた大きさよりも大きい面積を有する同
一の参照パターンに対するメンバーシップ関数の重なり
の領域の個数とが一致した場合の数を求め、この数が予
め決められた数よりも小さくなった段階の参照パターン
のセットとすることにより実現するものが好適である。
また、その重なりの程度を小さくする方法は、前記
なりあった領域における最大のメンバーシップ値が、予
め決められた大きさよりも大きいメンバーシップ値を有
する領域の個数を算出し、該個数が最も小さい参照パタ
ーンから小さい順番に参照パターンを追加して参照パタ
ーンのセットとし、認識分類したいクラスの任意の2つ
のすべての組合わせにおいて、該参照パターンのセット
に含まれる参照パターンの数と前記予め決められた大き
さよりも大きいメンバーシップ値を有する同一の参照パ
ターンに対するメンバーシップ関数の重なりの領域の個
数とが一致した場合の数を求め、この数が予め決められ
た数よりも小さくなった段階の参照パターンのセットと
することにより実現するものが好適である。
A method of reducing the degree of the overlap is to calculate the number of regions having an area where the size of the overlapped area is larger than a predetermined size, and to calculate the number of regions from the reference pattern having the smallest number. A reference pattern is added in ascending order to form a set of reference patterns, and in all two combinations of classes to be recognized and classified, the number of reference patterns included in the set of reference patterns and the predetermined size The number of overlapping regions of the membership function for the same reference pattern having an area larger than the number of overlapping regions is obtained, and a set of reference patterns at a stage where this number is smaller than a predetermined number is determined. What is achieved by doing so is preferable.
Further, a method of reducing the degree of overlap, the maximum membership values in the heavy <br/> were each other becomes region of, and calculates the number of areas with a large membership value than a predetermined magnitude A reference pattern is added in ascending order from the reference pattern having the smallest number as a set of reference patterns, and in any combination of any two of the classes to be recognized and classified, the reference patterns included in the set of reference patterns are The number is obtained when the number and the number of overlapping areas of the membership function for the same reference pattern having a membership value larger than the predetermined size are obtained, and this number is larger than the predetermined number. What is realized by setting a set of reference patterns at a smaller stage is preferable.

【0008】そのメンバーシップ関数は、凸のファジー
集合を規定するものが好適である。そして、その複数の
参照パターンとの相関出力は、被検パターンと前記
数の各参照パターンとの自己相関出力或いは相互相関出
力のピーク値をとったものが好適である。また、その複
数の参照パターンとの相関出力は、該被検パターンと前
複数の各参照パターンとの自己相関出力或いは相互
相関出力の広がりに応じた受光範囲の全光量或いは平均
光量をとるものが好適である。また、その複数の参照パ
ターンとの相関出力は、被検パターンと前記複数の
各参照パターンとの自己相関出力或いは相互相関出力の
ピーク値と相関出力の広がりに応じた受光範囲の全量
或いは平均光量をとったものが好適である。更に、その
複数の参照パターンとの相関出力は、2次元受光素子か
らの出力値自体、或いは、2次元受光素子からの出力値
を被検パターン若しくは被検パターンと複数の参照パタ
ーンからの透過光量又は反射光量で規格化した量とする
ものが好適である。その複数の参照パターンとの相関出
力は、2次元受光素子の線形範囲若しくは該相関出力の
一部が、該2次元光電変換素子の最大受光量を越える範
囲で得られるものが好適である。
The membership function preferably defines a convex fuzzy set. Then, the correlation output between the plurality of reference patterns is suitably those taking the peak value of the autocorrelation output or the cross-correlation output between each reference pattern of multiple <br/> number of the the test pattern. Also, the correlation output between the plurality of reference patterns, which takes a total light or the average amount of received light range according to the spread of the autocorrelation output or the cross-correlation output between該被test pattern and the plurality of the reference pattern Is preferred. Also, the correlation output between the plurality of reference patterns, the total amount of the light receiving range in response to the spread of the correlation output between the peak value of the autocorrelation output or the cross-correlation output between each of the plurality of reference patterns of the with the test pattern or it is suitable that averaged light quantity. Further, the correlation output with the plurality of reference patterns is obtained by converting the output value itself from the two-dimensional light receiving element or the output value from the two-dimensional light receiving element into the test pattern or the amount of transmitted light from the test pattern and the plural reference patterns. Alternatively, an amount standardized by the amount of reflected light is preferable. It is preferable that the correlation output with the plurality of reference patterns be obtained in a linear range of the two-dimensional light receiving element or in a range where a part of the correlation output exceeds the maximum light receiving amount of the two-dimensional photoelectric conversion element.

【0009】複数の参照パターンとの相関出力は、フー
リエ変換ホログラムを用いて作成したフィルターを用い
て得たものが好適である。また、複数の参照パターンと
の相関出力は、被検パターンと各参照パターンとの合同
フーリエ変換を個別に行なうことにより得られた強度パ
ターンを再び光学的に個別にフーリエ変換するか、又
は、被検パターンと各参照パターンとの合同フーリエ変
換を一括して行なうことにより得られた強度パターンを
再び光学的に一括してフーリエ変換することにより得た
ものが好適である。そして、複数の参照パターンとの相
関出力は、光透過率或いは光反射率分布で表わされた被
検パターンと各参照パターンを重ねインコヒーレント光
で照射し、反射或いは透過してきた光量をとることによ
り得たものが好適である。
The correlation output with a plurality of reference patterns is preferably obtained using a filter created using a Fourier transform hologram. Further, the correlation output with a plurality of reference patterns is obtained by optically individually Fourier transforming again the intensity pattern obtained by individually performing the joint Fourier transform of the test pattern and each reference pattern, or It is preferable that the intensity pattern obtained by collectively performing the joint Fourier transform of the detection pattern and each reference pattern is collectively optically collectively subjected to the Fourier transform again. The correlation output with the plurality of reference patterns is obtained by irradiating the test pattern represented by the light transmittance or the light reflectance distribution and each reference pattern with incoherent light, and taking the amount of light reflected or transmitted. Are preferred.

【0010】[0010]

【作用】前記のような光学的パターン認識分類方法によ
れば、いくつかの認識分類したいクラスに属するパター
ンと、参照パターンとの相関度をとることにより、各参
照パターンに含まれる特徴を共有した分の相関度が、認
識分類したいパターン毎に、参照パターンの数だけ得ら
れ、この相関度のセットは、空間光変調器の時間的不安
定さやスペックノイズによる相関度の揺らぎ量を考慮に
入れたメンバーシップ関数として表現される。
According to the above-described optical pattern recognition / classification method, the features included in each reference pattern are shared by obtaining the degree of correlation between the patterns belonging to some classes to be recognized and classified and the reference patterns. The degree of correlation is obtained for each pattern to be recognized and classified by the number of reference patterns.This set of correlations takes into account the temporal instability of the spatial light modulator and the fluctuation of the correlation due to spec noise. Expressed as a membership function.

【0011】ここで、認識分類したいクラスを少数の参
照パターンで最適に分類するために、同一の参照パター
ンに対する各認識分類したいクラスのメンバーシップ関
数の重なりが、少なくなるように参照パターンのセット
を選択し、これらの少数の参照パターンに対応したメン
バーシップ関数を選択することで実現する。次に、被検
パターンを識別分類するときには、参照パターンとの相
関度に基づき上記メンバーシップ関数と照合することに
より、認識分類したいクラスとの一致度の程度をメンバ
ーシップ値の最小値或いは平均値より得ることができる
のである。
Here, in order to optimally classify a class to be recognized and classified by a small number of reference patterns, a set of reference patterns is set so that the overlap of membership functions of the classes to be recognized and classified for the same reference pattern is reduced. This is realized by selecting and selecting membership functions corresponding to these few reference patterns. Next, when the test pattern is classified and classified, the degree of matching with the class to be recognized and classified is determined by comparing the degree of coincidence with the class to be recognized and classified by the minimum value or the average value of the membership values. You can get more.

【0012】次に、本発明の光学的パターン認識分類方
法を具体的に実施例により説明するが、本発明はそれら
によって限定されるものではない。
Next, the optical pattern recognition / classification method of the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0013】[0013]

【実施例1】図1は、本発明の光学的パターン認識分類
方法の1例による光学的相関処理装置の機能を示す模式
的構成図である。図1の光学的配置図において、光学的
相関処理装置は、画像出力手段1、光学的フーリエ変換
手段2、パターン出力手段3、光学的フーリエ変換手段
4、光検出手段5とから本質的に構成される既知の合同
フーリエ変換光学系であるので、その構成について、簡
単に説明する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the function of an optical correlation processing apparatus according to an example of an optical pattern recognition / classification method of the present invention. In the optical layout diagram of FIG. 1, the optical correlation processing device essentially comprises an image output means 1, an optical Fourier transform means 2, a pattern output means 3, an optical Fourier transform means 4, and a light detection means 5. Since this is a known joint Fourier transform optical system, its configuration will be briefly described.

【0014】画像表示装置16に描かれた認識分類した
いパターン1つと参照パターン群をレーザ11から出射
されたコヒーレント光束12で読み出し、フーリエ変換
レンズ21により、スクリーン31上に合同フーリエ変
換パターンを形成する。この合同フーリエ変換パターン
を、2次元光電変換素子32で読み込み、液晶駆動回路
33により、電気アドレス型の液晶ライトバルブ(以下
LCLVと略称する)35上に描き、光束37で読み出
し、フーリエ変換レンズ41により、再び、フーリエ変
換し、スクリーン42上の相関強度を2次元光電変換素
子43により検出する。
One pattern to be recognized and classified and a reference pattern group drawn on the image display device 16 are read out by a coherent light beam 12 emitted from a laser 11, and a joint Fourier transform pattern is formed on a screen 31 by a Fourier transform lens 21. . This joint Fourier transform pattern is read by a two-dimensional photoelectric conversion element 32, drawn on an electric address type liquid crystal light valve (hereinafter abbreviated as LCLV) 35 by a liquid crystal drive circuit 33, read out by a light beam 37, and subjected to a Fourier transform lens 41. , The Fourier transform is performed again, and the correlation intensity on the screen 42 is detected by the two-dimensional photoelectric conversion element 43.

【0015】本発明の方法においては、認識分類したい
パターンと各参照パターンとの相関度を上記光学系によ
り検出した後、コンピュータ51により、認識したいパ
ターン一つ一つに対する各参照パターンとの相関度に基
づいて、参照パターンに対応したメンバーシップ関数を
作成し、未知の画像の認識分類を該メンバーシップ関数
との照合により、行なうことを特徴とする。
In the method of the present invention, after the correlation between the pattern to be recognized and classified and each reference pattern is detected by the above-mentioned optical system, the correlation between each reference pattern and each pattern to be recognized is calculated by the computer 51. , A membership function corresponding to the reference pattern is created, and recognition and classification of an unknown image are performed by collation with the membership function.

【0016】ここで、前記のメンバーシップ関数の作成
方法の一例を、次に説明する。例えば、参照パターン群
として、3つの文字パターンE、V、Xを選定し、認識
分類したい文字パターンをHとして、図2のように、3
つの文字パターンを同心円上に等間隔に、認識分類した
い文字パターンを同心円の中心に、画像表示装置16上
に描いたとする。この場合、二次元光電変換素子43の
出力、即ち、文字パターンHと各参照文字パターンとの
相関出力は、パターン表示装置上に描かれた対応する各
参照文字位置に現れ、図3に示すように、光強度として
検出される。
Here, an example of a method for creating the membership function will be described below. For example, three character patterns E, V, and X are selected as a reference pattern group, and a character pattern to be recognized and classified is set to H, as shown in FIG.
It is assumed that two character patterns are drawn on the image display device 16 at equal intervals on a concentric circle, and a character pattern to be recognized and classified at the center of the concentric circle. In this case, the output of the two-dimensional photoelectric conversion element 43, that is, the correlation output between the character pattern H and each reference character pattern appears at the corresponding reference character position drawn on the pattern display device, as shown in FIG. Is detected as light intensity.

【0017】ここでは、相関出力強度のピーク値の大き
いもの程、大きい丸印で表わしている。なぜならば、H
を構成する2つの平行線と横棒が、各参照文字パターン
の構成要素の横棒と縦棒と反応した結果、相関出力強度
に図示されたような差が生じるためである。尚、図3に
おいて、光軸上に現れる自己相関パターンはここでは関
係がないので省略してある。
Here, the larger the peak value of the correlation output intensity, the larger the circle. Because, H
This is because the two parallel lines and the horizontal bar constituting the above react with the horizontal bar and the vertical bar of the components of each reference character pattern, resulting in a difference in the correlation output intensity as illustrated. In FIG. 3, the autocorrelation pattern appearing on the optical axis is omitted here because it has no relation here.

【0018】さて、このようにして得た相関出力強度を
コンピュータ51に送り、メモリーし、同様に、識別分
類したいパターンを次々に画像表示装置16上に提示
し、得られた相関強度のピーク値を更に、コンピュータ
51に次々にメモリーして行く。更に、これらの動作を
各識別分類したいパターンについて複数回行なう。これ
は、コヒーレント光によるスペックノイズや、画像表示
装置16及びLCLV35の時間的な不安定性や二次元
光電変換素子32の信号の入力タイミング等の影響によ
り、相関出力強度のピーク値が揺らぐので、唯一回の相
関出力値を用いて認識分類を行なうと正確な識別分類を
行なうことができないためである。そこで、複数回のデ
ータから各クラスに属するパターンに対するピーク値の
平均値と標準偏差量を計算し、EとVとXのパターンに
対する相関出力強度のピーク値のメンバーシップ関数を
台形型とし、例えば、平均値から標準偏差の大きさの範
囲までをメンバーシップ値1とし、標準偏差の大きさの
3倍をメンバーシップ値0として、台形の斜辺に相当す
る部分を標準偏差の大きさに等倍から3倍迄とする。
The correlation output intensity obtained in this way is sent to the computer 51 and stored in the computer 51. Similarly, patterns to be identified and classified are successively presented on the image display device 16 to obtain the peak value of the obtained correlation intensity. Are further stored in the computer 51 one after another. Further, these operations are performed plural times for each pattern to be identified and classified. This is because the peak value of the correlation output intensity fluctuates due to the influence of the spec noise due to the coherent light, the temporal instability of the image display device 16 and the LCLV 35, and the input timing of the signal of the two-dimensional photoelectric conversion element 32. This is because accurate identification and classification cannot be performed if the recognition and classification are performed using the correlation output values of the times. Therefore, the average value and the standard deviation amount of the peak values for the patterns belonging to each class are calculated from the data of a plurality of times, and the membership function of the peak values of the correlation output intensities for the patterns of E, V, and X is trapezoidal. The membership value of 1 from the average value to the range of the standard deviation is defined as a membership value of 1, and the value of the trapezoidal hypotenuse is equal to the size of the standard deviation. Up to 3 times.

【0019】図4は、このようにして得た識別分類した
いパターンをHとした場合のEとVとXに対する相関出
力のピーク値をメンバーシップ関数として表現したグラ
フである。このようにして、すべての認識分類したいク
ラスに対してメンバーシップ関数を作成し、コンピュー
タ51内に認識分類したいクラスの情報と共に、蓄えて
おく。但し、標準偏差量が複数回の試行において、たま
たま非常に小さいという場合もあるので、若干の補正を
加えることも必要である。
FIG. 4 is a graph showing the peak value of the correlation output for E, V, and X as a membership function when the pattern to be identified and classified as described above is H. In this way, membership functions are created for all the classes to be recognized and classified, and stored in the computer 51 together with information on the classes to be recognized and classified. However, since the standard deviation amount happens to be extremely small in a plurality of trials, it is necessary to add a slight correction.

【0020】未知のパターンの認識は、前記方法で得ら
れた各参照パターンに対するメンバーシップ関数と未知
のパターンの相関度とのメンバーシップ値を取り、この
メンバーシップ値のうち、最も小さいメンバーシップ値
或いは平均値を認識分類したいクラスに属する程度とす
るので、参照パターンは、できるだけ少なく、且つ、認
識分離能力のある組合わせにした方が、誤認識の確率を
下げることができると共に、認識時間の削減につなが
る。
In the recognition of the unknown pattern, the membership value between the membership function for each reference pattern obtained by the above method and the degree of correlation of the unknown pattern is taken, and the smallest membership value among the membership values is obtained. Alternatively, since the average value is a degree belonging to the class to be recognized and classified, the combination of the reference patterns as small as possible and having the recognition separation capability can reduce the probability of erroneous recognition and reduce the recognition time. It leads to reduction.

【0021】以下に、このような参照パターンセットの
作成方法について述べる。このように作成された認識分
類したいパターンH、N、Wに対するメンバーシップ関
数が、各々、図4、図5、図6に示されたものであると
する。ここで、出来るだけ少ない参照パターンのセット
で合理的にクラス分けを行なうために、次の操作を行な
う。即ち、先ず、同一参照パターンについて、認識分類
したいパターンの有するメンバーシップ関数同志の重な
りあった面積の大きさを、重なりの程度として表わし、
この大きさが所定の大きさよりも大きい面積を有する領
域の個数を算出し、この個数の最も小さいものから小さ
い順番に参照パターンを追加して、参照パターンのセッ
トとする。次に、認識分類したいクラスの任意の2つの
すべての組合わせにおいて、選択された参照パターンの
セットに含まれる参照パターンの数と所定の大きさより
も大きい重なりの面積を有する同一参照パターンに対す
るメンバーシップ関数の重なった領域の個数とが一致し
た場合の数を求め、この数が所望の個数よりも小さくな
った段階で参照パターンの追加を止める。以下、具体的
にその方法を示す。
Hereinafter, a method for creating such a reference pattern set will be described. It is assumed that the membership functions for the patterns H, N, and W to be recognized and classified as described above are those shown in FIGS. 4, 5, and 6, respectively. Here, the following operation is performed in order to classify rationally with a set of reference patterns as small as possible. That is, for the same reference pattern, the size of the overlapping area of the membership functions of the patterns to be recognized and classified is expressed as the degree of overlap,
The number of regions having this area larger than a predetermined size is calculated, and reference patterns are added in ascending order of the smallest number to form a set of reference patterns. Next, in any combination of any two of the classes to be recognized and classified, the number of reference patterns included in the selected set of reference patterns and the membership for the same reference pattern having an overlapping area larger than a predetermined size The number in the case where the number of areas where functions overlap is found is determined, and the addition of the reference pattern is stopped when this number becomes smaller than the desired number. Hereinafter, the method will be specifically described.

【0022】例えば、パターンH、N、Wの3パターン
に対しては、2つのパターンの組合わせは、3通りある
ので、各々に対して、各参照パターンのメンバーシップ
関数の重なる面積を算出すると、図7に示す表が得られ
る。ここで、各参照パターンのメンバーシップ関数の重
なる面積が大きければ大きい程、該当する2つのパター
ン間の識別ができないということになる。従って、例え
ば、殆ど完全にすべてのパターン間を識別しようとすれ
ば、面積が0よりもかなり大きいものは都合が悪いこと
になる。そこで、各参照パターンのメンバーシップ関数
の重なる面積が、0.5よりも大きいものについては、
誤認識を起こし易いものとし、0.5以上の面積を有す
る領域の個数を数えると、参照パターンE、V、Xにつ
いて、各々、1、2、3になる。従って、先ず、重なり
の程度の一番小さいパターンEを選択し、次に、重なり
の程度の小さいパターンVを選択する。このとき、参照
パターンのセットの数は、2つであり、参照パターン
E、Vについての認識分類したいパターンの2つの組合
わせよりなるメンバーシップ関数の重なりの面積が、
0.5よりも大きいものの数は、すべて1になるので、
この3つのパターンについて識別可能な参照パターンの
セットは、パターンEとVの2つということになり、パ
ターンXは不要となる。
For example, for three patterns H, N, and W, there are three combinations of two patterns, and for each of them, the area where the membership function of each reference pattern overlaps is calculated. And the table shown in FIG. Here, the larger the overlapping area of the membership functions of each reference pattern is, the more the corresponding two patterns cannot be identified. Therefore, for example, if it is attempted to almost completely distinguish between all patterns, a pattern having an area much larger than 0 becomes inconvenient. Therefore, for those where the overlapping area of the membership functions of each reference pattern is larger than 0.5,
When it is assumed that misrecognition is likely to occur and the number of regions having an area of 0.5 or more is counted, the reference patterns E, V, and X are 1, 2, and 3, respectively. Therefore, first, the pattern E having the smallest degree of overlap is selected, and then the pattern V having the smallest degree of overlap is selected. At this time, the number of sets of the reference patterns is two, and the area of the overlap of the membership functions composed of two combinations of the patterns to be recognized and classified with respect to the reference patterns E and V is:
Since all the numbers greater than 0.5 become 1,
The set of reference patterns that can be identified for these three patterns is two patterns E and V, and the pattern X becomes unnecessary.

【0023】また、別の基準で参照パターンの合理的な
セットを選択することもできる。即ち、先ず、同一の参
照パターンについて、認識分類したいパターンの有する
メンバーシップ関数同志の重なりあった領域における最
大のメンバーシップ値を重なりの程度として表わし、こ
の大きさが所定の大きさよりも大きい値を有する領域の
個数を算出し、この個数も最も小さいものから小さい順
番に参照パターンを追加して参照パターンのセットとす
る。次に、認識分類したいクラスの任意の2つのすべて
の組合わせにおいて、選択された参照パターンのセット
に含まれる参照パターンの数と所定の大きさよりも大き
い重なりの程度を有する同一の参照パターンに対するメ
ンバーシップ関数の重なった領域の個数とが一致した場
合の数を求め、この数が所望の個数よりも小さくなった
段階で参照パターンの追加を止める。以下、具体的に、
その方法を示す。
It is also possible to select a reasonable set of reference patterns based on other criteria. That is, first, for the same reference pattern, the maximum membership value in the overlapping area of the membership functions of the pattern to be recognized and classified is represented as the degree of overlap, and a value whose magnitude is larger than a predetermined magnitude is expressed as a degree of overlap. The number of areas having the reference patterns is calculated, and reference patterns are added in ascending order from the smallest number to form a set of reference patterns. Next, in any combination of any two of the classes to be recognized and classified, the number of reference patterns included in the selected set of reference patterns and the members for the same reference pattern having a degree of overlap greater than a predetermined size The number when the number of the overlapped areas of the ship functions coincides with each other is determined, and when this number becomes smaller than the desired number, the addition of the reference pattern is stopped. Hereinafter, specifically,
The method is shown below.

【0024】例えば、パターンH、N、Wの3パターン
に対しては、2つのパターンの組合わせは3通りあるの
で、各々に対して、各参照パターンのメンバーシップ関
数の重なった領域における最大のメンバーシップ値を算
出すると、図8に示す表が得られる。ここで、各参照パ
ターンのメンバーシップ関数の重なった領域における最
大のメンバーシップが大きければ大きい程、該当する2
つのパターン間の識別ができないということになる。従
って、例えば、殆ど完全にすべてのパターン間を識別し
ようとすれば、上記の最大のメンバーシップ値が0より
もかなり大きいものは都合が悪いことになる。そこで、
各参照パターンのメンバーシップ関数の重なった領域に
おける最大のメンバーシップ値が、0.5よりも大きい
ものについては、誤認識を起こし易いものとし、0.5
以上の面積を有する領域を数えると、参照パターンE、
V、Xについて、各々、1、2、3になる。従って、先
ず、重なりの程度の一番小さいパターンEを選択し、次
に、重なりの程度の小さいパターンVを選択する。この
とき、参照パターンのセットの数は、2つであり、参照
パターンE、Vについての認識分類したいパターンの2
つの組合わせよりなるメンバーシップ関数の重なった領
おける最大のメンバーシップ値が、0.5よりも大
きいものの数は、すべて1になるので、この3つのパタ
ーンについて識別可能な参照パターンのセットは、パタ
ーンEとVの2つということになり、パターンXは不要
となる。
For example, for three patterns H, N, and W, there are three combinations of two patterns, and for each of the three patterns, the maximum value in the area where the membership functions of the respective reference patterns overlap is obtained. When the membership value is calculated, a table shown in FIG. 8 is obtained. Here, the larger the maximum membership in the area where the membership function of each reference pattern overlaps, the larger the corresponding 2
This means that it is not possible to distinguish between the two patterns. Thus, for example, if one wants to almost completely discriminate between all the patterns, one in which the above-mentioned maximum membership value is considerably larger than 0 would be inconvenient. Therefore,
If the maximum membership value in the overlapping area of the membership functions of each reference pattern is larger than 0.5, it is assumed that misrecognition is likely to occur, and 0.5
Counting the region having the above area, the reference pattern E,
V, X are 1, 2, and 3, respectively. Therefore, first, the pattern E having the smallest degree of overlap is selected, and then the pattern V having the smallest degree of overlap is selected. At this time, the number of sets of reference patterns is two, and two of the patterns to be recognized and classified with respect to the reference patterns E and V are two.
One of the largest membership value definitive in overlapping areas of the membership functions consisting of the combination is, the number of larger than 0.5, since all become 1, a set of identifiable reference pattern for the three patterns , Patterns E and V, and the pattern X becomes unnecessary.

【0025】上記したように、メンバーシップ関数の重
なりの程度を評価する尺度を重なりあった面積にした場
合には、本実施例の場合、標準偏差の大きさよりも大き
い範囲がメンバーシップ関数を形成する台形の斜辺に当
り、この範囲に被検パターンの相関度が観測される確率
は、統計的に33%位となっているので、上記重なった
面積は、このような確率的な分布を、ある程度反映した
ものとなるので、実際の未知のパターンを認識する場合
に、適合し易いという長所を有する。一方、メンバーシ
ップ関数の重なりの程度を評価する尺度を重なりあった
領域におけるメンバーシップ値の最大値にした場合に
は、認識過程における最悪値を想定することができる。
これは、認識過程においては、未知のパターンの相関度
と各参照パターンのメンバーシップ関数とのメンバーシ
ップ値を取り、その最小値若しくは平均値を認識結果と
する方法なので、図8において、参照パターンEとVに
対し、識別分類したいパターンHとWに対しては、最悪
0.2というメンバーシップ値を有する可能性がある。
この場合には、2つのパターンを認識することができな
い。但し、このような場合は極めて稀であり、実際の認
識においては、ほとんど起こり得ない。
As described above, when the scale for evaluating the degree of overlap of the membership functions is set to the overlapping area, in this embodiment, a range larger than the standard deviation forms the membership function. Since the probability that the degree of correlation of the test pattern is observed in this range is statistically about 33%, the overlapping area is represented by such a stochastic distribution. Since it is reflected to some extent, it has the advantage that it is easy to adapt when recognizing an actual unknown pattern. On the other hand, when the scale for evaluating the degree of overlap of the membership functions is set to the maximum value of the membership values in the overlapping area, the worst value in the recognition process can be assumed.
This is a method in which in the recognition process, a membership value between a correlation degree of an unknown pattern and a membership function of each reference pattern is obtained, and the minimum or average value is used as a recognition result. For patterns E and V, patterns H and W to be identified and classified may have a membership value of 0.2 at the worst.
In this case, two patterns cannot be recognized. However, such a case is extremely rare and hardly occurs in actual recognition.

【0026】次に、前記の方法が有効である理由を述べ
る。即ち、例えば、フーリエ変換面でなるべく重ならな
い参照パターンをN個用意し、認識分類したいパターン
をM個とする。また、観測される相関度の標準偏差の3
倍の広がりの領域をRとし、検出器のダイナミックレン
ジをDとすれば、重ならない領域、即ち、直交する領域
の数Bは、B=D/R程度になる。ここで、認識分類し
たいパターンの有する空間周波数が、様々であると仮定
すると、確率的に論じることがある程度可能になる。即
ち、1つの認識分類したいクラスに対しては、N個の参
照パターンをB個の領域に入れる場合の数Gは、BN
なり、M個に認識分類したいクラスに対しては、G=B
(N+M) となる。一方、完全に認識できるためには、すべ
ての場合の数に対して、M個のクラスが1つ1つ別の領
域を確保することにより、実現することができる。
Next, the reason why the above method is effective will be described. That is, for example, N reference patterns that do not overlap as much as possible on the Fourier transform surface are prepared, and M patterns to be recognized and classified are M. In addition, the standard deviation of the observed degree of correlation is 3
Assuming that the area of double spread is R and the dynamic range of the detector is D, the number of non-overlapping areas, that is, the number B of orthogonal areas, is about B = D / R. Here, assuming that the spatial frequencies of the patterns to be recognized and classified are various, it is possible to discuss stochastically to some extent. That is, for one wants to recognize classification class, the number G when put N reference patterns B number of regions, B N, and the relative class to be recognized classification into M, G = B
(N + M) . On the other hand, in order to be completely recognizable, M classes can be realized by reserving separate areas for each of the numbers in all cases.

【0027】即ち、その場合の数は、GMとなる。従っ
て、その確率Pは、 P= GM/Gとなる。 さて、認識分類したいクラスが1000個あったとし、
直交する領域が10個、或いは20個確保できたものと
すると、参照パターンがどの程度必要になるかを検討す
れば、図9に示す表を得ることができる。この表から明
らかなことは、1000個のクラスをほぼ完全に識別す
ることができる参照パターンの数は、直交する領域が1
0個、20個の場合で、各々8個以上、7個以上という
ことができる。従って、前記のように、メンバーシップ
関数の重なりの程度を計算しながら、参照パターンを追
加していくことで、ほとんど確実にすべてのクラスを分
離する参照パターンの組合わせを導出することができ
る。
[0027] In other words, the number of the case, the G P M. Therefore, the probability P becomes P = G P M / G. Now, let's say that there are 1000 classes to be recognized and classified.
Assuming that 10 or 20 orthogonal regions can be secured, the table shown in FIG. 9 can be obtained by examining how much reference pattern is required. It is clear from this table that the number of reference patterns that can almost completely identify 1000 classes is that the number of orthogonal regions is one.
0, in the case of 20, each 8 or more, can <br/> be referred to as 7 or more. Therefore, as described above, by adding reference patterns while calculating the degree of overlap of membership functions, it is possible to almost certainly derive a combination of reference patterns that separates all classes.

【0028】以上のようにして得られた参照パターンの
セットEとVとを使用して、認識分類する方法につい
て、以下詳細に説明する。さて、図2において、文字パ
ターンHの代わりに未知の文字パターンを提示し、各参
照パターンに対する相関出力強度のピーク値を、コンピ
ュータ51に取り込み、前記の各認識分類したいパター
ンのメンバーシップ関数と照合する。例えば、認識分類
したいパターンH、W、Nに対するメンバーシップ関数
が各々図4、図5、図6に示されたものであるとする。
この時、未知の文字パターンの相関出力強度のピーク値
が、パターンEに対してa点、パターンVに対してb点
の出力を得たとする。図10は、a点、b点が各認識分
類したいパターンに対して、どの程度のメンバーシップ
値を有するかを示したグラフである。前記の例では、
1、0の値しか有さなかったが、台形の斜辺に相当する
部分に値を有する場合もあり、一般的にはメンバーシッ
プ値は、アナログ値を有する。
A method of performing recognition and classification using the set of reference patterns E and V obtained as described above will be described in detail below. In FIG. 2, an unknown character pattern is presented in place of the character pattern H, and the peak value of the correlation output intensity for each reference pattern is taken into the computer 51 and collated with the membership function of the pattern to be recognized and classified. I do. For example, assume that the membership functions for the patterns H, W, and N to be recognized and classified are those shown in FIGS. 4, 5, and 6, respectively.
At this time, it is assumed that the peak value of the correlation output intensity of the unknown character pattern is output at point a for pattern E and at point b for pattern V. FIG. 10 is a graph showing the degree of membership of the points a and b with respect to each pattern to be recognized and classified. In the above example,
Although it has only the values of 1 and 0, it may have a value in a portion corresponding to the hypotenuse of the trapezoid. In general, the membership value has an analog value.

【0029】さて、図10に示すメンバーシップ値か
ら、ファジー論理的にAND演算を行なえば、各認識分
類したいパターンのメンバーシップ値の最小値を取るこ
とになり、未知のパターンに対して、パターンH、W、
Nは、各々、1、0、0となる。従って、未知のパター
ンは、100%パターンHであると言うことができる。
一方、メンバーシップ値の最小値が0ではないパターン
が、いくつもあった場合には、その最小値の値をもっ
て、あるパターンである度合いを推し量ることができ
る。また、図10のメンバーシップ値の相加平均値を判
断材料にすることもできる。即ち、この場合には、未知
のパターンに対して、パターンH、W、Hは、各々、
1、0.5、0となるので、各々のパターンの度合いを
推し量ることができる。但し、相加平均を用いる場合に
は、ある参照パターンとの相関度が全く合っていなくと
も答えが出ることがあるので、ファジー論理的なAND
演算のほうが、誤りは少ないが、AND演算で答えを得
ることが困難である場合の補助演算として意味がある。
即ち、なんらかの原因で、平均値を取るときの状態と著
しくズレて、1つの参照パターンとだけメンバーシップ
値が0で、他の参照パターンとは1であるような場合、
AND演算では正しく答えを出すことができなくなる。
この場合、第2候補として、相加平均を使用する等の使
い方ができる。
By performing a fuzzy logical AND operation from the membership values shown in FIG. 10, the minimum value of the membership values of the patterns to be recognized and classified is obtained. H, W,
N is 1, 0, 0, respectively. Therefore, the unknown pattern can be said to be 100% pattern H.
On the other hand, when there are a number of patterns in which the minimum value of the membership value is not 0, the degree of a certain pattern can be estimated by using the values of the minimum values. In addition, the arithmetic mean of the membership values shown in FIG. 10 can be used as a judgment material. That is, in this case, for the unknown pattern, the patterns H, W, and H are respectively
Since they are 1, 0.5, and 0, the degree of each pattern can be estimated. However, when the arithmetic mean is used, an answer may be given even if the degree of correlation with a certain reference pattern does not match at all, so that a fuzzy logical AND
The operation has less error, but is meaningful as an auxiliary operation when it is difficult to obtain an answer by an AND operation.
In other words, if for some reason the average value is significantly different from the state when the average value is taken, the membership value is 0 for only one reference pattern and 1 for the other reference patterns,
An AND operation cannot provide a correct answer.
In this case, it is possible to use an arithmetic mean as a second candidate.

【0030】尚、前記の実施例において、メンバーシッ
プ関数を台形型にしたが、メンバーシップ関数に凹みが
ない、所謂、凸のファジー集合となるものであれば、ど
のようなものであっても、構わない。また、本実施例で
のメンバーシップ関数の作成の基準を標準偏差に取り、
この3倍程度をメンバーシップ関数の広がりの尺度にし
たが、この広がりをどのように決めてもよい。例えば、
メンバーシップ値が1になる領域を、標準偏差量の2倍
に取れば、統計的には、検出される相関度の約97%
が、この領域に入るので、認識分類したいクラスをほぼ
100%の割合で検出することができるが、メンバーシ
ップ関数が広がるために、その分、他のクラスとの分離
がしらくはなる。
In the above-described embodiment, the membership function is trapezoidal. However, any membership function can be used as long as it has a so-called convex fuzzy set with no depression. ,I do not care. Also, the standard for creating the membership function in this embodiment is taken as the standard deviation,
Although about three times this is used as a measure of the spread of the membership function, this spread may be determined in any way. For example,
If the area where the membership value becomes 1 is set to be twice the standard deviation, statistically, about 97% of the detected degree of correlation is obtained.
But since entering this area, it is possible to detect the class to be recognized classification at a ratio of almost 100%, for the membership function spreads, correspondingly, will Dzu pleasure to the separation of other classes.

【0031】さて、相関出力強度の取り方は、前記のピ
ーク値以外に相関出力の広がりに応じた受光範囲の全光
量或いは、その平均光量を取っても同様なことができ
る。相関出力は、一般的に、2つのパターンをA(x、
y)、B(x、y)としたとき、以下に示される式で表
わされる。 I(x’、y’)=∬A(x、y)B*(x’−x、y’−y)dxdy ここで、* は、複素共役量を示す。この式から、相関出
力は、パターンの大きさの2倍の広がりを有することが
分かる。従って、ピーク値から、この広がりを考慮した
エリア内の全光量或いは、その平均光量を取ることがで
きる。図11は、相関光量の分布がどのようになるかを
模式的に示すが、2つのパターンの重なり具合を、紙面
の上下方向にずらせて表現してある。この場合、例え
ば、パターンEとパターンHの相関光量は、図11のa
に示すように、完全に重なった場合、ピーク値となり、
図11のbに示すようにパターンの大きさだけズレる
と、パターンHの1つの縦棒とパターンEの縦棒が重な
るので、ピーク値よりは小さいが、相関光量を検出する
ことができる。
The correlation output intensity can be determined in the same manner by obtaining the total light amount in the light receiving range according to the spread of the correlation output or the average light amount other than the peak value. The correlation output generally represents the two patterns as A (x,
y) and B (x, y) are represented by the following equations. I (x ′, y ′) = ∬A (x, y) B * (x′−x, y′−y) dxdy Here, * indicates a complex conjugate amount. From this equation, it can be seen that the correlation output has twice the size of the pattern. Therefore, from the peak value, it is possible to obtain the total light amount in the area in consideration of the spread or the average light amount. FIG. 11 schematically shows the distribution of the correlation light amount. The overlapping state of the two patterns is expressed by being shifted in the vertical direction on the paper. In this case, for example, the correlation light amount between the pattern E and the pattern H is a
As shown in the figure, when they completely overlap, the peak value is reached,
As shown in FIG. 11B, when the pattern is displaced by the size of the pattern, one vertical bar of the pattern H and the vertical bar of the pattern E overlap with each other.

【0032】図11のcは、このようにして作成したパ
ターンEとパターンHの相関光量分布を示したものであ
り、中央の大きい丸がピーク光量を示し、上下の小さい
丸が、横棒の反応を示し、横の小さい丸が縦棒の反応を
示している。従って、これらの全光量或いは平均光量中
には、ピーク光量には見られない各パターンの特徴が、
より良く反映された情報を得ることができる。
FIG. 11C shows the correlation light amount distribution of the pattern E and the pattern H created in this manner. A large circle at the center indicates the peak light amount, and small circles at the top and bottom indicate the horizontal bar. The reaction is indicated by a small circle next to the vertical bar. Therefore, during the total light amount or the average light amount, the feature of each pattern not seen in the peak light amount is as follows.
Information that is better reflected can be obtained.

【0033】図12は、前記の合同フーリエ変換を用い
て実際に実験したときに得られた相関出力の広がりに応
じた受光範囲の平均光量を基にして作成した参照パター
ンEとVに対する識別分類したいパターン(アルファベ
ット15パターン)のメンバーシップ関数を示す。実線
は、パターンEに対するメンバーシップ関数、破線は、
パターンVに対するメンバーシップ関数を表わし、横軸
を相関出力の平均光量で表わしたものである。但し、1
つしかメンバーシップ関数のないものがあるが、これは
もう1つのメンバーシップ関数が横軸のスケール内に納
まらなかったので、省略したものである。図13は、実
際に前記合同フーリエ変換法を用いて、実験して得られ
た結果を示す。未知のパターンをアルファベットの15
パターンとして、各々、3回提示したときに得られた前
記のファジー論理的AND演算結果により導いた各パタ
ーンの識別分類の程度を表わしたものである。左側のア
ルファベットが入力パターンで、第1番目、第2番目の
括弧内の数値は各々参照パターンE、Vに対して測定さ
れた相関の平均光量を示す。また、右側のアルファベッ
トが、図10のメンバーシップ値のファジー論理的AN
D演算を行なって得た認識文字であり、数値は、AND
演算結果を100倍したものである。
FIG. 12 is a diagram showing the identification and classification of the reference patterns E and V created based on the average light amount in the light receiving range according to the spread of the correlation output obtained in an actual experiment using the above-described joint Fourier transform. The membership function of the desired pattern (15 alphabetic patterns) is shown. The solid line is a membership function for pattern E, and the dashed line is
The horizontal axis represents the membership function for the pattern V, and the horizontal axis represents the average light amount of the correlation output. However, 1
Some have only one membership function, but this is omitted because the other membership function did not fit within the horizontal scale. FIG. 13 shows the results obtained by experiments using the joint Fourier transform method. Unknown pattern of the alphabet 15
Each of the patterns represents the degree of identification and classification of each pattern derived from the fuzzy logical AND operation result obtained when the pattern is presented three times. The alphabet on the left side is the input pattern, and the numerical values in the first and second parentheses indicate the average light amount of the correlation measured for the reference patterns E and V, respectively. The alphabet on the right is a fuzzy logical AN of the membership values in FIG.
D is the recognition character obtained by performing the D operation, and the numerical value is AND
The calculation result is multiplied by 100.

【0034】このように紛らわしいものが、幾つかある
が、その程度の最も高いものを選択すれば、すべてのパ
ターンをたった2つの参照パターンで識別したことにな
る。これは、一般的な自己相関を用いた従来の相関処理
には、見られないものである。尚、本実験においては、
簡単化のために、参照パターンセットの作成は、図7、
図8に示したように、アルファベットのH、N、Wを完
全に分離できる参照パターンE、Vを用いて行なったの
で、他の被検パターンについては、若干分離が悪くなっ
ている。また、図13から分かることは、パターンT、
L、Iの組と、パターンK、Mの組が特に紛らわしい
が、これは、各パターンの特徴が類似しているためであ
り、このままでも、相関の程度の高いものを取ることに
より、認識を行なったり、分類を行なうには使用するこ
とができる。然し乍ら、この影響を完全に取り除き、完
全な認識を行なう用途に用いようとする場合でも、非常
に簡単な処理で実現することができる。即ち、紛らわし
いパターン間のメンバーシップ関数が、重ならないよう
なパターンを1つ取り入れることにより、これを実現で
きる。これは、ファジー論理的なAND演算を行なうた
めに、1つでも、メンバーシップ値が0であれば、違う
パターンと認識するからである。
Although there are several such confusing ones, if the highest one is selected, all the patterns are identified by only two reference patterns. This is not seen in the conventional correlation processing using general autocorrelation. In this experiment,
For simplicity, the creation of the reference pattern set is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, since the reference patterns E and V which can completely separate the alphabets H, N and W are used, the separation of the other test patterns is slightly deteriorated. FIG. 13 shows that the pattern T,
The set of L and I and the set of patterns K and M are particularly confusing, because the characteristics of each pattern are similar. It can be used to perform or classify. However, even when this effect is completely removed and the system is intended to be used for performing full recognition, it can be realized by a very simple process. That is, this can be realized by introducing one pattern in which the membership functions between confusing patterns do not overlap. This is because if the membership value is at least 0, it is recognized as a different pattern in order to perform a fuzzy logical AND operation.

【0035】また、すべての識別分類したいクラスにお
いて、本実施例で述べた参照パターンセットの作成法を
用いれば、ほぼ完全に分離した認識ができることは言う
までもないことである。また、識別分類したいクラス及
びパターンが、増えた場合でも、簡単に対応することが
できる。何故ならば、増えたパターンに対するメンバー
シップ関数を作成するだけで良いからである。この場
合、通常のニューラルネットワークのように、追加学習
により、ニューロンをつなぐ全結線の重みをすべて変え
る等の操作は、全く不要である。また、ニューラルネッ
トワークでは、識別分類したいクラス及びパターンが増
えた場合、ニューロン数の増大により、学習時間が非常
に大きくなるという問題があるが、本発明のパターン識
別分類方法においては、そのような問題が生じない。但
し、この場合、増やしたパターンやクラスが既に記憶さ
れているパターンやクラスとかなり近くなる恐れがある
が、参照パターンの数を予め少し余裕をもって多めにと
っておくことにより、このような事態を避けることがで
きる。
Further, it is needless to say that almost all separated classes can be recognized by using the method of creating a reference pattern set described in this embodiment. Further, even when the number of classes and patterns to be identified and classified increases, it is possible to easily cope with the case. This is because it is only necessary to create a membership function for the increased pattern. In this case, an operation such as changing all the weights of all the connections connecting the neurons by additional learning as in a normal neural network is completely unnecessary. Further, in the neural network, when the number of classes and patterns to be identified and classified increases, there is a problem that the learning time becomes extremely long due to an increase in the number of neurons. In the pattern identification and classification method of the present invention, such a problem is caused. Does not occur. However, in this case, the increased pattern or class may be quite close to the already stored pattern or class. Avoid such a situation by increasing the number of reference patterns with some margin in advance. Can be.

【0036】また、連想等の用途に使用する場合には、
メンバーシップ関数の広がり具合を、光学系の揺らぎを
考慮したものよりも更に大きく、特に、相関強度の低い
側に伸ばすことにより、欠陥パターンから、元のパター
ンを連想することができる。また、逆に余計な情報が付
け加わっているパターンから主要なパターンを連想する
場合には、メンバーシップ関数の広がり具合を相関強度
の高い側に伸ばすことにより、元のパターンを連想する
ことができる。但し、この場合には、欠陥パターンや余
計な情報の加わったパターンを識別するために、メンバ
ーシップ関数の広がりが大きくなり、メンバーシップ関
数同志の重なりの程度が大きくなってしまい、直交する
領域が実質上少なくなってしまうので、認識分類できる
パターンの数が減少することになる。これを避けるため
には、被検パターン或いは被検パターンと参照パターン
の全光量を受光し、検出された相関光量を、この光量で
規格化すればよい。
When used for applications such as association,
The original pattern can be associated with the defect pattern by extending the degree of expansion of the membership function to a value larger than that in consideration of the fluctuation of the optical system, and in particular, by extending the correlation function to a side having a lower correlation strength. Conversely, when associating a main pattern with a pattern to which extra information is added, the original pattern can be associated by extending the extent of the membership function to the side with higher correlation strength. However, in this case, in order to identify a defect pattern or a pattern to which extra information is added, the spread of the membership functions becomes large, the degree of overlap between the membership functions becomes large, and an orthogonal region is formed. Since the number is substantially reduced, the number of patterns that can be recognized and classified is reduced. In order to avoid this, the entire light quantity of the test pattern or the test pattern and the reference pattern may be received, and the detected correlation light quantity may be normalized by this light quantity.

【0037】これは、例えば、図1における画像表示装
置16とフーリエ変換レンズ21の間にビームスプリッ
ター17を設け、図14のように、2次元受光素子44
で被検パターン或いは被検パターンと参照パターンの全
光量を受光し、コンピュータ51に出力を送ることによ
り実現できる。尚、その他の光学系は、図1と同様なの
で図14においては、省略してある。さて、以上のよう
にして得た規格化光量を使用して、各参照パターンに対
する被検パターンの相関光量を規格化すると、被検パタ
ーンの光量による規格化においては、例えば、ある被検
パターンの各参照パターンに対する相関光量が、XN
あり、この被検パターンが欠損した場合の各参照パター
ンに対する相関光量の減少分が、ΔN であったとする
と、規格化を行わない場合には、XN−ΔNとなるが、規
格化を行なうと、被検パターンに欠損のない場合の被検
パターンの光量をA、欠損のある場合の光量の減少分を
Dとすれば、規格化された相関光量は、各々、XN/A
と(XN−ΔN)/(A−D)となり、欠損の少ないうち
は、A>Dであるので、(XN −ΔN )/A*(1+D
/A)となり、規格化していない場合に比べ、D/A分
だけ、欠損の効果を軽減することができる。
For example, the beam splitter 17 is provided between the image display device 16 and the Fourier transform lens 21 in FIG.
Then, the total amount of light of the test pattern or the test pattern and the reference pattern is received, and the output is sent to the computer 51. The other optical systems are the same as in FIG. 1 and are not shown in FIG. By using the normalized light quantity obtained as described above and normalizing the correlation light quantity of the test pattern with respect to each reference pattern, in the normalization based on the light quantity of the test pattern, for example, for a certain test pattern, correlation amount for each reference pattern is a X N, this test pattern is the decrease in the correlation amount for each reference pattern in the case of defects, and had a delta N, the case without normalization, X While the N - [delta N, Doing normalized, if the amount of the test pattern in the absence of defects in the test pattern a, a decrease in amount of light when there is a defect as D, normalized The correlation light quantity is X N / A
And (X N -Δ N) / ( A-D) , and the Out little defect, since it is A> D, (X N -Δ N) / A * (1 + D
/ A), and the effect of the loss can be reduced by D / A compared to the case where the data is not standardized.

【0038】従って、この分だけ、認識分類したいクラ
ス数を増加させることができる。また、被検パターンと
参照パターンの全光量で規格化する場合においては、空
間光変調器の時間的な揺らぎや不安定性の要因と、欠損
の影響を共にある程度、軽減させることができる。この
理由は、参照パターンの光量をBとし、空間光変調器の
揺らぎによる変化分をEとすれば、B>Eであるので、
被検パターンに欠陥のない場合とある場合の規格化され
た相関光量は、各々、XN /(A+B)、(XN
ΔN )/(A−D+B−E)となるので、欠損が少な
く、揺らぎの変化分も大きくないうちは、A+B>D+
Eとなるので、上記した被検パターンの光量による規格
化と同様にして、(D+E)/(A+B)分だけ、欠損
の効果と空間光変調器の揺らぎによる効果を軽減するこ
とができる。
Therefore, the number of classes to be recognized and classified can be increased accordingly. In the case of normalizing with the total light amount of the test pattern and the reference pattern, it is possible to reduce both the temporal fluctuation and the instability factor of the spatial light modulator and the influence of the defect to some extent. The reason is that if B is the light amount of the reference pattern and E is the variation due to the fluctuation of the spatial light modulator, B> E.
Normalized correlation quantity when without and defective test pattern, respectively, X N / (A + B ), (X N -
Delta N) / and since (A-D + B-E ), among defect is small, not greater variation of the fluctuation, A + B> D +
Since E is obtained, the effect of the defect and the effect of the fluctuation of the spatial light modulator can be reduced by (D + E) / (A + B) in the same manner as the above-described normalization based on the light amount of the test pattern.

【0039】また、欠陥があるかないかの判定等の用途
に使用することもできる。この場合には、連想の場合と
逆であり、光学系の揺らぎを考慮して作成したメンバー
シップ関数の広がりを超えた場合、例えば、光学系の揺
らぎによる標準偏差の3倍を超えた場合には、欠陥があ
ると見做す等の使用方法ができる。
The present invention can also be used for purposes such as determining whether or not there is a defect. In this case, the case is opposite to the case of association, and when the spread of the membership function created in consideration of the fluctuation of the optical system is exceeded, for example, when the standard deviation due to the fluctuation of the optical system exceeds 3 times, Can be used in such a way as to be regarded as having a defect.

【0040】さて、前記の実施例では、参照パターン2
つで少なくとも、15パターンの識別を行なうことがで
きていたが、非常に大ざっぱに、本発明の方法の能力を
考えると、例えば、検出される相関出力のダイナミック
レンジが、1:100で、1つのメンバーシップ関数の
メンバーシップ値が、0でない範囲が、10の広がりを
有しているとすると、N個の参照パターンについて、1
N の直交する領域を作っていることになる。この中
に、識別分類したいパターンを入れれば、良い。従っ
て、非常に少ない参照パターンで、非常に多くの異なっ
たパターンを識別分類することができる。更に、ファジ
ー的AND演算を使用しているので、曖昧性を許容する
判断をさせると、完全に直交した領域に、メンバーシッ
プ関数を割り当てる必要はなくなり、識別できるパター
ン数は、更に膨大に膨らますことができる。
In the above embodiment, the reference pattern 2
Although at least 15 patterns could be identified, very roughly, considering the capability of the method of the present invention, for example, the dynamic range of the detected correlation output is 1: 100 and 1: 1. Assuming that the range in which the membership values of the two membership functions are not 0 has a spread of 10, 1 for N reference patterns
This means that an orthogonal area of 0 N is created. It suffices if a pattern to be identified and classified is put in this. Thus, a very small number of reference patterns can distinguish and classify a very large number of different patterns. Furthermore, since the fuzzy AND operation is used, it is not necessary to assign a membership function to a completely orthogonal region when a decision is made that allows ambiguity, and the number of patterns that can be identified further increases. Can be.

【0041】また、相関出力のピーク値と相関パターン
の広がりに応じた受光領域の平均光量の両方をメンバー
シップ関数として用いれば、一つの参照パターンにつ
き、2つの性質の異なる情報を取ることができる。従っ
て、更に、参照パターン数を削減することができるし、
多くの情報からより確実な認識分類をすることができ
る。
If both the peak value of the correlation output and the average light amount of the light receiving region according to the spread of the correlation pattern are used as the membership function, information having two different properties can be obtained for one reference pattern. . Therefore, the number of reference patterns can be further reduced,
Reliable recognition classification can be performed from a lot of information.

【0042】また、相関出力を検出する2次元受光素子
のダイナミックレンジに制限があるために、相関光量の
すべてを受光することは実質上できない。そこで、相関
光量の最大値、即ち、相関出力のピーク量を2次元受光
素子の最大の感度に合わせれば、相関光量をピーク出力
で検出する場合においては、最大の効果を上げることが
できる。ところが、相関出力の広がりに応じた受光範囲
の全光量或いは平均光量を取る場合、相関出力のピーク
出力が大きいので、相関出力のピーク以外の出力を検出
しても、あまり大きな値を得ることができない場合があ
る。このような場合には、2次元受光素子の最大の感度
を相関光量のピーク値よりも低いところに設定し、相関
出力ピーク値付近の光量に対しては飽和させるようにし
て、周辺のパターンの特徴をよりよく反映させる部分の
光量については、線形的な反応を示すように設定するこ
とにより、有効に2次元受光素子のダイナミックレンジ
を使用することができるようになるので、相関出力の広
がりに応じた受光範囲の全光量或いは平均光量を取る場
合には、非常に有効となる。
Further, since the dynamic range of the two-dimensional light receiving element for detecting the correlation output is limited, it is practically impossible to receive all of the correlation light amount. Therefore, if the maximum value of the correlation light amount, that is, the peak amount of the correlation output is adjusted to the maximum sensitivity of the two-dimensional light receiving element, the maximum effect can be improved when the correlation light amount is detected by the peak output. However, when taking the total light amount or the average light amount in the light receiving range according to the spread of the correlation output, the peak output of the correlation output is large, so that even if an output other than the peak of the correlation output is detected, a too large value may be obtained. It may not be possible. In such a case, the maximum sensitivity of the two-dimensional light receiving element is set at a position lower than the peak value of the correlation light amount, and the light amount near the correlation output peak value is saturated, so that the peripheral pattern is not affected. By setting the light amount of the part that reflects the characteristics better so as to show a linear response, the dynamic range of the two-dimensional light receiving element can be used effectively, so that the correlation output can be expanded. This is very effective when taking the total light amount or the average light amount in the corresponding light receiving range.

【0043】本実施例においては、相関出力を得るため
の光学系として、合同フーリエ変換器を用いたが、この
場合には、参照パターンの追加や書き替えが簡単である
という長所がある。更に、識別分類能力を高めるには、
合同フーリエ変換相関器でない方が良い。この理由は、
参照パターン群と被検パターンを同時にフーリエ変換す
ると、図1のスクリーン31上の多重干渉縞パターンの
コントラスト比が、参照パターン数の増大と共に低下す
るために、得られる相関出力が低下することにより、メ
ンバーシップ関数の割当てられるダイナミックレンジが
低くなり、実質上のパターン識別能力を低下させること
になるからである。そこで、前記の相関出力の低下を避
ける相関処理方式の方が、より効率的である。このよう
な相関処理方式を用いた実施例を、次に、説明する。
In this embodiment, a joint Fourier transformer is used as an optical system for obtaining a correlation output. In this case, however, there is an advantage that addition or rewriting of a reference pattern is easy. Furthermore, in order to improve the classification and classification ability,
It is better not to be a joint Fourier transform correlator. The reason for this is
When the reference pattern group and the test pattern are simultaneously Fourier-transformed, the contrast ratio of the multiple interference fringe patterns on the screen 31 in FIG. 1 decreases with an increase in the number of reference patterns, so that the obtained correlation output decreases. This is because the dynamic range to which the membership function is assigned is reduced, and the pattern discrimination ability is reduced substantially. Therefore, the correlation processing method for avoiding the decrease in the correlation output is more efficient. Next, an embodiment using such a correlation processing method will be described.

【0044】[0044]

【実施例2】図15は、既知のマッチドフィルタを再生
する光学系である。マッチドフィルタ61は、予め複数
の参照パターンを光学的にフーリエ変換したパターン
を、各参照パターン毎に、平面波の照射方向を変えなが
ら多重記録したものを用いる。図15に示すように、レ
ーザ11より出射された光束12は、ビームエキスパン
ダ13により適当な光束径に広げられ、画像表示装置に
描かれた識別分類したいパターンを照射する。次に、パ
ターンの複素振幅分布を有する光束は、フーリエ変換レ
ンズ21によりフーリエ変換され、マッチドフィルタ上
に描かれた多重干渉縞パターンを照射する。次に、パタ
ーンの複素振幅分布を有する光束は、フーリエ変換レン
ズ21によりフーリエ変換され、マッチドフィルター上
に描かれた多重干渉縞パターンを照射する。このとき、
識別分類したいパターンと同じ空間周波数スペクトラム
を有する参照パターンから、その参照パターンを作成し
たときに用いた平面波の方向に回折光が出射される。こ
の回折光を集光レンズ22によりスクリーン31上に集
光すれば、一方の回折光は、参照パターンと識別分類し
たいパターンとの相互相関パターンになり、他方は、コ
ンボリューションとなる。そこで、各参照パターンによ
る相互相関出力が現れる位置は、予め分かっているの
で、その位置の相関出力強度のピーク値或いは全光量を
測定することができる。以下、他の識別分類したいパタ
ーンについて、同様に相関出力強度を測定し、メンバー
シップ関数を作成する過程は、実施例1と同様であるの
で、説明を省略する。
Embodiment 2 FIG. 15 shows an optical system for reproducing a known matched filter. As the matched filter 61, a pattern obtained by optically Fourier-transforming a plurality of reference patterns in advance and multiplex-recording the reference waves for each reference pattern while changing the irradiation direction of the plane wave is used. As shown in FIG. 15, a light beam 12 emitted from a laser 11 is expanded to an appropriate light beam diameter by a beam expander 13, and irradiates a pattern to be identified and classified drawn on an image display device. Next, the luminous flux having the complex amplitude distribution of the pattern is Fourier-transformed by the Fourier transform lens 21, and irradiates a multiple interference fringe pattern drawn on the matched filter. Next, the luminous flux having the complex amplitude distribution of the pattern is subjected to Fourier transform by the Fourier transform lens 21, and irradiates a multiple interference fringe pattern drawn on the matched filter. At this time,
From a reference pattern having the same spatial frequency spectrum as the pattern to be identified and classified, diffracted light is emitted in the direction of the plane wave used when the reference pattern was created. When this diffracted light is condensed on the screen 31 by the condenser lens 22, one diffracted light becomes a cross-correlation pattern between the reference pattern and the pattern to be identified and classified, and the other becomes a convolution. Therefore, since the position where the cross-correlation output by each reference pattern appears is known in advance, the peak value of the correlation output intensity or the total light amount at that position can be measured. Hereinafter, the process of similarly measuring the correlation output intensity for the other patterns to be identified and classified and creating the membership function is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0045】この場合、マッチドフィルタには、各参照
パターン同志のフーリエ成分が重畳されていないので、
相関出力のコントラスト比が、参照パターンを増加させ
ることにより、低下する程度が少なくなる。従って、メ
ンバーシップ関数の割当てられるダイナミックレンジが
低下することが少ないので、極めて多くのパターンを少
数の参照パターンで識別することができる。尚、前記実
施例におけるマッチドフィルタは、フーリエ変換ホログ
ラムにより作成されたものが、多いが、フーリエ変換ホ
ログラム自体で同様なことができることは言うまでもな
いことである。
In this case, since the Fourier components of the respective reference patterns are not superimposed on the matched filter,
As the reference pattern is increased, the contrast ratio of the correlation output decreases less. Accordingly, since the dynamic range to which the membership function is assigned is hardly reduced, an extremely large number of patterns can be identified with a small number of reference patterns. It should be noted that the matched filter in the above-described embodiment is often formed by a Fourier transform hologram, but it is needless to say that the same can be performed by the Fourier transform hologram itself.

【0046】また、他の種類の合同フーリエ変換装置に
よっても、同様な効果を発揮することができる。即ち、
簡単に言うと、合同フーリエ変換の各参照パターンと認
識分類したいパターンとの合同フーリエ変換をレンズア
レイを用いて、個別に同時並列的に行なうものである。
これは、各参照パターン同志のフーリエ変換成分が重な
り、参照パターンと認識分類したいパターンとの相互相
関強度のコントラスト比を低下させるという問題がなく
なる。更に、マッチドフィルタと異なり、参照パターン
の増加や書き替えが可能になるので、より柔軟な処理を
行なうことができる。例えば、認識において、予めセッ
トした参照パターンでは、完全に分離が行なえない等の
ときに、参照パターンの一部を書き替え等の要求に答え
ることができるものである。実施例1、2ともに、コヒ
ーレント光学系を基にしているために、入力パターンの
並進ズレに強いという特徴を有する。これは、相関出力
位置が入力パターンの並進ズレに対して、対応して動く
からである。
The same effect can be obtained by other types of joint Fourier transform devices. That is,
In brief, the joint Fourier transform of each reference pattern of the joint Fourier transform and the pattern to be recognized and classified is performed individually and simultaneously in parallel using a lens array.
This eliminates the problem that the Fourier transform components of the respective reference patterns overlap with each other and lower the contrast ratio of the cross-correlation strength between the reference pattern and the pattern to be recognized and classified. Further, unlike the matched filter, the number of reference patterns can be increased or rewritten, so that more flexible processing can be performed. For example, in recognition, when a reference pattern set in advance cannot be completely separated, a request for rewriting a part of the reference pattern can be answered. Since the first and second embodiments are based on a coherent optical system, they have a feature that they are resistant to translational deviation of an input pattern. This is because the correlation output position moves correspondingly to the translation shift of the input pattern.

【0047】次に、簡単で、集積化が比較的簡単な光学
系の一例を挙げる。
Next, an example of an optical system that is simple and relatively easy to integrate will be described.

【実施例3】図16に示す例は、既知のインコヒーレン
ト系の相関光学系である。光学系としては、画像表示装
置16と参照パターンマスク62を近接して並べ、画像
表示装置16上に描かれたパターンと参照パターンとの
積の出力を、集光レンズアレイ71を用いてスクリーン
31上に集光し、2次元光電変換素子43で集光された
各参照パターンからの出力を検出するものである。画像
表示装置16上には、参照パターンマスク62に対応し
た画素に対して、識別分類したいパターンをアレイ状に
並べて表示することになる。この場合、各参照パターン
と識別分類したいパターンとの相互相関ピークが、検出
されることになる。以下説明する動作は、画像表示装置
上に、他の識別分類したいパターンを次々に表示し、こ
れらの出力値を、基に各識別分類したいパターンに対し
て、各参照パターンの数だけのメンバーシップ関数を作
成することにより、実施例1、2と同様なことができ
る。但し、この場合には、入力パターンの並進ズレに対
する許容度は全くなくなってしまうが、非常に簡単な構
成で、しかも、集積化し易いという特性がある。
Third Embodiment The example shown in FIG. 16 is a known incoherent correlation optical system. As an optical system, the image display device 16 and the reference pattern mask 62 are arranged close to each other, and the output of the product of the pattern drawn on the image display device 16 and the reference pattern is output to the screen 31 using the condenser lens array 71. The output from each of the reference patterns collected on the upper side and collected by the two-dimensional photoelectric conversion element 43 is detected. On the image display device 16, patterns to be identified and classified are displayed in an array for pixels corresponding to the reference pattern mask 62. In this case, a cross-correlation peak between each reference pattern and the pattern to be identified and classified is detected. In the operation described below, other patterns to be identified and classified are sequentially displayed on the image display device, and these output values are used for each of the patterns to be identified and classified based on membership of the number of each reference pattern. By creating a function, the same operations as in the first and second embodiments can be performed. However, in this case, there is no tolerance for the translational deviation of the input pattern, but there is a characteristic that the configuration is very simple and the integration is easy.

【0048】尚、上記の実施例で使用する光学的相関処
理系は、どのようなものでもよい。また、合同フーリエ
変換相関光学系においても、様々な光学系が提案されて
いるが、図1のスクリーン31、二次元光電変換素子3
2、パターン処理装置33、電気アドレス型液晶ライト
バルブ35の代わりに、光アドレス型の液晶ライトバル
ブを用いたものでも同様なことができる。
The optical correlation processing system used in the above embodiment may be of any type. Various optical systems have also been proposed for the joint Fourier transform correlation optical system, but the screen 31 and the two-dimensional photoelectric conversion element 3 shown in FIG.
2. The same can be achieved by using an optically-addressed liquid crystal light valve instead of the pattern processing device 33 and the electrically-addressed liquid crystal light valve 35.

【0049】尚、本発明において、空間光変調器の働き
をしている部分については、仕様上の差異があるが、原
理的には、すべて同様の電気アドレス型のもの及び光ア
ドレス型のものが、使用可能である。また、アナログ的
なものやデジタル的なものも使用可能である。アナログ
的なデバイスとしては、以下に述べる大半のデバイス
が、属するが、デジタル的なものとしては、強誘電性材
料を用いたものが相当する。電気アドレス型の例として
は、上記の液晶ライトバルブの他に、PLZTやKD
P、BSO等の電気光学効果を付加したものが良く使用
されている。光アドレス型の例でも、電気アドレス型と
同様の材料に、光導電層を組み合わせたものが、一般的
である。但し、BSOやBaTiO3 等の光起電力効果
を有する結晶では、入力光強度に応じた自発分極により
光誘起屈折率変化を起こすから、これらの空間光変調器
は、透過型としても、反射型としても構成することがで
きる。但し、光アドレス型で読み出し光が、書き込み光
の情報を完全に打ち消してしまうような場合には、読み
出し光と書き込み光の波長域を分離して、読み出し光
が、書き込み情報に影響を与えないようにすること等の
工夫が必要である。また、電気アドレス型を使用する場
合は、その入力情報を得るための二次元光電変換素子及
びそのための駆動回路が必要になるが、その信号を加工
し易いという利点がある。
In the present invention, there is a difference in the specification of the part functioning as a spatial light modulator, but in principle, all of them have the same electrical address type and optical address type. Can be used. Further, an analog type or a digital type can be used. Most of the devices described below belong to analog devices, but devices using ferroelectric materials correspond to digital devices. Examples of the electric address type include PLZT and KD in addition to the liquid crystal light valve described above.
Those to which an electro-optical effect is added, such as P and BSO, are often used. Also in the case of the optical address type, a material in which a photoconductive layer is combined with the same material as the electric address type is generally used. However, in a crystal having a photovoltaic effect such as BSO or BaTiO 3 , a light-induced refractive index change occurs due to spontaneous polarization according to the input light intensity. Therefore, these spatial light modulators can be either a transmission type or a reflection type. It can also be configured as However, in the case where the read light completely cancels the information of the write light in the optical address type, the wavelength range of the read light and the write light is separated, and the read light does not affect the write information. It is necessary to take measures such as doing so. When an electric address type is used, a two-dimensional photoelectric conversion element for obtaining the input information and a driving circuit therefor are required, but there is an advantage that the signal is easily processed.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学的パ
ターン認識分類方法により、前記のような効果が得られ
た。それらをまとめると、次のような顕著な技術的効果
となる。即ち、第1に、空間光変調器の時間的な揺らぎ
やスペックルノイズ等の時系列的な揺らぎを統計的諸量
を基にして作成した相関度のメンバーシップ関数に含ま
せることにより、アナログ処理における判断の不確実性
を除去できる光学的パターン認識分類方法を提供するこ
とができた。第2に、認識分類したいパターンが有する
各参照パターンの相関度とメンバーシップ関数とのメン
バーシップ値を取り、ファジー論理的AND演算を行な
うことにより、極めて正確な認識や分類の行なえる光学
的パターン認識分類方法を提供することができた。
As described above, the above-described effects are obtained by the optical pattern recognition / classification method of the present invention. Summarizing them has the following remarkable technical effects. That is, first, the time-series fluctuations of the spatial light modulator and the time-series fluctuations such as speckle noise are included in the membership function of the degree of correlation created based on the statistical amounts, so that the analog function is obtained. An optical pattern recognition and classification method that can remove the uncertainty of the judgment in the processing can be provided. Second, an optical pattern capable of performing extremely accurate recognition and classification by taking the membership value of the correlation function of each reference pattern and the membership function of the pattern to be recognized and performing a fuzzy logical AND operation. A recognition classification method could be provided.

【0051】第3に、参照パターンのセットの最適な組
合わせを決定することにより、参照パターンを少数提示
するだけで、非常に多くのパターンの認識や分類を高速
に且つ正確にできる光学的パターン認識分類方法を提供
することができた。第4に、新たに認識分類したいパタ
ーンを追加する場合にも、このパターンに対する各参照
パターンの相関度のメンバーシップ関数を作成すること
により、簡単に実行することができる光学的パターン認
識分類方法を提供することができた。
Third, by determining an optimal combination of a set of reference patterns, an optical pattern that can quickly and accurately recognize and classify a large number of patterns by only presenting a small number of reference patterns. A recognition classification method could be provided. Fourth, an optical pattern recognition / classification method that can be easily executed even when a new pattern to be recognized / classified is added, by creating a membership function of the degree of correlation of each reference pattern with respect to this pattern. Could be provided.

【0052】第5に、認識結果が紛らわしい場合でも、
少数の参照パターンを付け加え、新たにこのパターンに
対してメンバーシップ関数を作成することにより、簡単
に且つ完全に認識されることができる光学的パターン認
識分類方法を提供することができた。第6に、認識、分
類、連想、等の用途に応じて、メンバーシップ関数の広
がり具合を光学系の揺らぎによる分とは別に調整するこ
とにより、フレキシブルな処理ができる光学的パターン
認識分類方法を提供することができた。
Fifth, even if the recognition result is confusing,
By adding a small number of reference patterns and newly creating a membership function for this pattern, it was possible to provide an optical pattern recognition and classification method that can be easily and completely recognized. Sixth, an optical pattern recognition and classification method capable of performing flexible processing by adjusting the extent of the membership function separately from the fluctuation of the optical system according to the use of recognition, classification, association, and the like. Could be provided.

【0053】第7に、欠損や余分な情報が加わったパタ
ーンの識別分類についても、相関出力を被検パターンと
参照パターンの透過或いは反射光量で規格化することに
より、識別分類の能力を低下させることが少ない光学的
パターン認識分類方法を提供することができた。
Seventh, in the case of discriminating and classifying a pattern to which missing or extra information has been added, the correlation output is normalized by the amount of transmitted or reflected light of the test pattern and the reference pattern, thereby reducing the discriminating and classifying ability. An optical pattern recognition and classification method with less occurrence could be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光学的パターン認識分類方法を実現す
るために用いる光学的相関処理装置での合同フーリエ変
換光学系の一例を示す模式構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a joint Fourier transform optical system in an optical correlation processing device used to realize an optical pattern recognition / classification method of the present invention.

【図2】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、光学的相関処理装置として合同フーリエ変換光学系
を用いた場合の一つの認識分類したいパターンと参照パ
ターン群とを表示した様子を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which one pattern to be recognized and classified and a reference pattern group are displayed when a joint Fourier transform optical system is used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition and classification method of the present invention. is there.

【図3】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、光学的相関処理装置として合同フーリエ変換光学系
を用いた場合の相関出力の状態を表わした図である。
FIG. 3 is a diagram showing a state of a correlation output when a joint Fourier transform optical system is used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition / classification method of the present invention.

【図4】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、1つの認識分類したいパターンに対する各参照パタ
ーンの相関度を基にして作成されたメンバーシップ関数
を表した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a membership function created based on the degree of correlation of each reference pattern with respect to one pattern to be recognized and classified in the optical pattern recognition and classification method of the present invention.

【図5】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、別の認識分類したいパターンに対する各参照パター
ンの相関度を基にして作成されたメンバーシップ関数を
表した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a membership function created based on the degree of correlation of each reference pattern with another pattern to be recognized and classified in the optical pattern recognition and classification method of the present invention.

【図6】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、更に別の認識分類したいパターンに対する各参照パ
ターンの相関度を基にして作成されたメンバーシップ関
数を表した図である。
FIG. 6 is a diagram showing a membership function created based on the degree of correlation of each reference pattern with respect to another pattern to be recognized and classified in the optical pattern recognition and classification method of the present invention.

【図7】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、最適な参照パターンセットを作成する1つの方法と
して、各パターンの組合わせが有するメンバーシップ関
数の重なる面積を表した表である。
FIG. 7 is a table showing an overlapping area of membership functions of a combination of patterns as one method of creating an optimal reference pattern set in the optical pattern recognition and classification method of the present invention.

【図8】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、最適な参照パターンセットを作成する別の方法とし
て、各パターンの組合わせが有するメンバーシップ関数
の重なった領域における最大のメンバーシップ値を表し
た表である。
FIG. 8 shows the maximum membership value in the overlapping area of the membership function of each pattern combination as another method of creating an optimal reference pattern set in the optical pattern recognition and classification method of the present invention. This is the table shown.

【図9】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、1000個のパターンを識別するのに必要な参照パ
ターンの数を確率的に算出した表である。
FIG. 9 is a table stochastically calculating the number of reference patterns required to identify 1000 patterns in the optical pattern recognition / classification method of the present invention.

【図10】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、未知のパターンに対して測定された相関度が認識分
類されるべきパターンに対して有したメンバーシップ値
を表した図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a membership value of a correlation degree measured for an unknown pattern with respect to a pattern to be recognized and classified in the optical pattern recognition and classification method of the present invention.

【図11】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て使用された相互相関パターンを模式的に表した図であ
る。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a cross-correlation pattern used in the optical pattern recognition / classification method of the present invention.

【図12】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、実験的に得られた2つの参照パターンに対する認識
分類させたい15パターンのメンバーシップ値を表した
図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating membership values of 15 patterns to be recognized and classified for two reference patterns experimentally obtained in the optical pattern recognition and classification method of the present invention.

【図13】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、実験的に得られたファジー的AND演算を用いた未
知のパターンに対する認識結果と認識結果の確度を表し
た図である。
FIG. 13 is a diagram showing a recognition result for an unknown pattern using an experimentally obtained fuzzy AND operation and the accuracy of the recognition result in the optical pattern recognition and classification method of the present invention.

【図14】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、検出された相関度を規格化するために使用される光
学系の一部を模式的に表した図である。
FIG. 14 is a diagram schematically showing a part of an optical system used for normalizing a detected degree of correlation in the optical pattern recognition / classification method of the present invention.

【図15】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、光学的相関処理装置として用いる別の一例としての
マッチドフィルターを用いた光学系の模式構成図であ
る。
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of an optical system using a matched filter as another example used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition / classification method of the present invention.

【図16】本発明の光学的パターン認識分類方法におい
て、光学的相関処理装置として用いる更に他の1例とし
ての光学系の模式構成図である。
FIG. 16 is a schematic configuration diagram of still another example of an optical system used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition / classification method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、3 パターン出力手段 2、4 光学的フーリエ変換手段 5 光検出手段 11 レーザ 12、37 光束 13 ビームエキスパンダ 14、17 ビームスプリッター 16 パターン表示装置 21、41 フーリエ変換レンズ 22 集光レンズ 31、42 スクリーン 32、43 二次元光電変換素子 33 液晶駆動回路 34 ミラー 35 液晶ライトバルブ 51 コンピュータ 61 マッチドフィルタ 62 参照パターンマスク 71 集光レンズアレイ 1, 3 pattern output means 2, 4 optical Fourier transform means 5 light detection means 11 laser 12, 37 light flux 13 beam expander 14, 17 beam splitter 16 pattern display device 21, 41 Fourier transform lens 22 condensing lens 31, 42 Screen 32, 43 Two-dimensional photoelectric conversion element 33 Liquid crystal drive circuit 34 Mirror 35 Liquid crystal light valve 51 Computer 61 Matched filter 62 Reference pattern mask 71 Condensing lens array

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎英樹 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメ ント株式会社新規事業本部内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06F 7/60──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideki Yamazaki 585 Tomimachi, Funabashi-shi, Chiba Sumitomo Cement Co., Ltd. New Business Headquarters (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G06F 7 / 60

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光学的パターン認識分類方法において、 識別分類したいクラスに属するパターンと複数の参照
パターンとの相関出力各々を複数回測定し、 得られた相関度の集合の代表値とバラツキを示すパラメ
ーターを基準にして、認識分類したいクラス毎に前記の
複数の参照パターンに対応したメンバーシップ関数を
成し、 同一の参照パターンに対する各認識分類したいクラスの
間でのメンバーシップ関数同志の重なりあった面積の大
きさ或いはメンバーシップ関数同志の重なりあった領域
における最大のメンバーシップ値を重なりの程度とし、
前記重なりの程度を小さくする参照パターンの組合わ
せを決定し、次いで被検パターンと前記の組合わせにより決定された
参照パターンとの相関出力をとり、 その相関出力を識別分類したいクラス毎に割り当てられ
た前記の各々のメンバーシップ関数と照合して各々のメ
ンバーシップ値をとり、このメンバーシップ値のうち最
も小さいメンバーシップ値又は該メンバーシップ値の相
加平均値により、前記被検パターンがどの認識分類した
いクラスに属するかを判断する ことを特徴とする光学的
パターン認識分類方法。
1. A optical pattern recognition classification method, the correlation output each belongs patterns and a plurality of reference patterns for each class to be identified classification multiple measurements, a representative value and the variation of the set of correlation obtained Based on the parameters shown, a membership function corresponding to the plurality of reference patterns is created for each class to be recognized and classified, and membership among the classes to be recognized and classified for the same reference pattern the degree of overlap of the maximum membership value in size or membership function area overlapping comrades area of overlap of functions comrades,
The combination of the reference pattern that reduces the degree of the overlap is determined, and then the combination is determined by the combination of the test pattern and the above-described combination.
The correlation output with the reference pattern is taken, and the correlation output is assigned to each class to be identified and classified.
Each membership function is checked against each
Membership value, and the highest
Is smaller than the membership value or the membership value
According to the averaging value, the test pattern
An optical pattern recognition / classification method, characterized in that it is determined whether the optical pattern belongs to a class .
【請求項2】前記重なりの程度を小さくする方法は、
前記重なりあった面積の大きさが、予め決められた大
きさよりも大きくなる面積の領域の個数を算出し、該個
数が最も小さい参照パターンから小さい順番に参照パタ
ーンを追加して参照パターンのセットとし、認識分類し
たいクラスの任意の2つのすべての組合わせにおいて、
該参照パターンのセットに含まれる参照パターンの数と
前記予め決められた大きさよりも大きい面積を有する
同一の参照パターンに対するメンバーシップ関数の重な
りの領域の個数とが一致した場合の数を求め、この数が
予め決められた数よりも小さくなった段階の参照パター
ンのセットとすることにより実現することを特徴とする
請求項1に記載の光学的パターン認識分類方法。
2. The method for reducing the degree of overlap is as follows.
The size of the overlapping area is calculated as the number of regions having an area larger than a predetermined size, and the reference patterns are set by adding reference patterns in ascending order from the reference pattern having the smallest number. And in any combination of any two of the classes you want to recognize and classify,
Determine the number when the number of reference patterns included in the set of reference patterns and the number of overlapping regions of the membership function for the same reference pattern having an area larger than the predetermined size coincide with each other, 2. The optical pattern recognition and classification method according to claim 1, wherein the number of reference patterns is set at a stage where the number is smaller than a predetermined number.
【請求項3】前記重なりの程度を小さくする方法は、
前記重なりあった領域における最大のメンバーシップ
値が、予め決められた大きさよりも大きいメンバーシッ
プ値を有する領域の個数を算出し、該個数が最も小さい
参照パターンから小さい順番に参照パターンを追加して
参照パターンのセットとし、認識分類したいクラスの任
意の2つのすべての組合わせにおいて、該参照パターン
のセットに含まれる参照パターンの数と前記予め決め
られた大きさよりも大きいメンバーシップ値を有する同
一の参照パターンに対するメンバーシップ関数の重なり
の領域の個数とが一致した場合の数を求め、この数が予
め決められた数よりも小さくなった段階の参照パターン
のセットとすることにより実現することを特徴とする請
求項1に記載の光学的パターンの認識分類方法。
3. The method for reducing the degree of overlap is as follows.
The maximum membership value in the overlapping area is calculated as the number of areas having a membership value larger than a predetermined size, and the reference patterns are added in ascending order from the reference pattern having the smallest number. A set of reference patterns, and in all two combinations of classes to be recognized and classified, the number of reference patterns included in the set of reference patterns and a membership value larger than the predetermined size. The number is determined when the number of overlapping regions of the membership function for the same reference pattern coincides with each other, and the number is set as a reference pattern set at a stage where the number is smaller than a predetermined number. 2. The method for recognizing and classifying an optical pattern according to claim 1, wherein:
【請求項4】前記メンバーシップ関数は、凸のファジー
集合を規定するものであることを特徴とする請求項3に
記載の光学的パターン認識分類方法。
4. The method according to claim 3, wherein said membership function defines a convex fuzzy set.
【請求項5】前記複数の参照パターンとの相関出力
は、被検パターンと前記複数の各参照パターンとの自
己相関出力或いは相互相関出力のピーク値をとることを
特徴とする請求項1に記載の光学的パターン認識分類方
法。
5. A correlation output between the plurality of reference patterns and a peak value of an auto-correlation output or a cross-correlation output between the test pattern and each of the plurality of reference patterns. The optical pattern recognition and classification method according to 1.
【請求項6】前記複数の参照パターンとの相関出力
は、該被検パターンと前記複数の各参照パターンとの
自己相関出力或いは相互相関出力の広がりに応じた受光
範囲の全光量或いは平均光量をとることを特徴とする請
求項1〜4のいずれかに記載の光学的パターン認識分類
方法。
6. A correlation output between the plurality of reference patterns and a total light amount or an average in a light receiving range according to a spread of an auto-correlation output or a cross-correlation output between the test pattern and each of the plurality of reference patterns. The optical pattern recognition and classification method according to any one of claims 1 to 4, wherein the light amount is measured .
【請求項7】前記複数の参照パターンとの相関出力
は、被検パターンと前記複数の各参照パターンとの
自己相関出力或いは相互相関出力のピーク値との相関出
力の広がりに応じた受光範囲の全量或いは平均光量を
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光
学的パターン認識分類方法。
7. A correlation output of said plurality of reference patterns corresponding to the spread of the correlation output between the peak value of the autocorrelation output or the cross-correlation output between the test pattern and the plurality of the reference pattern and the total amount or the average amount of received light range
Optical pattern recognition classification method according to any one of the preceding claims, characterized in that that.
【請求項8】前記複数の参照パターンとの相関出力
は、2次元受光素子からの出力値自体、或いは、2次元
受光素子からの出力値を被検パターン若しくは被検パタ
ーンと複数の参照パターンからの透過光量又は反射光量
で規格化した量とすることを特徴とする請求項1〜7の
いずれかに記載の光学的パターン認識分類方法。
8. A correlation output between the plurality of reference patterns and the output value itself from the two-dimensional light receiving element or the output value from the two-dimensional light receiving element is obtained by converting the output value from the two-dimensional light receiving element into a test pattern or a test pattern and a plurality of reference patterns The optical pattern recognition and classification method according to any one of claims 1 to 7, wherein the amount is standardized by a transmitted light amount or a reflected light amount.
【請求項9】前記複数の参照パターンとの相関出力
は、2次元受光素子の線形範囲若しくは該相関出力の一
部が、該2次元光電変換素子の最大受光量を超える範囲
で得られるものであることを特徴とする請求項1〜8の
いずれかに記載の光学的パターン認識分類方法。
9. A correlation output with the plurality of reference patterns, wherein the correlation output is obtained in a linear range of the two-dimensional light receiving element or in a range where a part of the correlation output exceeds the maximum light receiving amount of the two-dimensional photoelectric conversion element. The optical pattern recognition and classification method according to any one of claims 1 to 8, wherein
【請求項10】前記複数の参照パターンとの相関出力
は、フーリエ変換ホログラムを用いて作成したフィルタ
ーを用いて得ることを特徴とする請求項1〜9のいずれ
かに記載の光学的パターン認識分類方法。
10. The optical pattern recognition according to claim 1, wherein the correlation output with the plurality of reference patterns is obtained using a filter created using a Fourier transform hologram. Classification method.
【請求項11】前記複数の参照パターンとの相関出力
は、被検パターンと各参照パターンとの合同フーリエ変
換を個別に行なうことにより得られた強度パターンを再
び光学的に個別にフーリエ変換するか、又は、被検パタ
ーンと各参照パターンとの合同フーリエ変換を一括して
行なうことにより得られた強度パターンを再び光学的に
一括してフーリエ変換することにより得ることを特徴と
する請求項1〜9のいずれかに記載の光学的パターン認
識分類方法。
11. A correlation output between a plurality of reference patterns, wherein an intensity pattern obtained by individually performing joint Fourier transform of a test pattern and each reference pattern is optically individually again Fourier transformed again. The intensity pattern obtained by collectively performing a joint Fourier transform of a test pattern and each reference pattern is obtained by optically collectively performing a Fourier transform again. 10. The method for optical pattern recognition and classification according to any one of claims 9 to 9.
【請求項12】前記複数の参照パターンとの相関出力
は、光透過率或いは光反射率分布で表わされた被検パタ
ーンと各参照パターンを重ねインコヒーレント光で照射
し、反射或いは透過してきた光量をとることにより得る
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の光学
的パターン認識分類方法。
12. A correlation output between the plurality of reference patterns is obtained by irradiating a test pattern represented by a light transmittance or a light reflectance distribution and each reference pattern with incoherent light, and reflecting or transmitting the same. The optical pattern recognition and classification method according to any one of claims 1 to 9, wherein the optical pattern recognition and classification method is obtained by taking an amount of light.
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