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JP2972939B2 - Ultrasonic object discriminating apparatus, ultrasonic object discriminating method, and method for forming neural network in ultrasonic object discriminating apparatus - Google Patents
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JP2972939B2 - Ultrasonic object discriminating apparatus, ultrasonic object discriminating method, and method for forming neural network in ultrasonic object discriminating apparatus - Google Patents

Ultrasonic object discriminating apparatus, ultrasonic object discriminating method, and method for forming neural network in ultrasonic object discriminating apparatus

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JP2972939B2
JP2972939B2 JP28180490A JP28180490A JP2972939B2 JP 2972939 B2 JP2972939 B2 JP 2972939B2 JP 28180490 A JP28180490 A JP 28180490A JP 28180490 A JP28180490 A JP 28180490A JP 2972939 B2 JP2972939 B2 JP 2972939B2
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超音波センサを用いて対象物を判別する
超音波式対象物判別装置および超音波式対象物判別方法
ならびに、ニューラルネットワークを用いた超音波対象
物判別装置におけるニューラルネットワーク形成方法に
関するものである。
The present invention relates to an ultrasonic object discriminating apparatus for discriminating an object using an ultrasonic sensor, an ultrasonic object discriminating method, and a neural network. The present invention relates to a method for forming a neural network in an ultrasonic object discriminating apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、超音波式対象物判別装置として、ソーナー
反射音のスペクトルをニューラルネットワークへ与える
ことにより、対象物が金属か岩かを判別する装置があ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an ultrasonic object discriminating apparatus, there is an apparatus that discriminates whether an object is metal or rock by giving a spectrum of a sonar reflected sound to a neural network.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、このような従来の超音波式対象物判別
装置によると、ソナー反射音のスペクトルについてのデ
ータ生成が難しく、その構成が複雑となる問題があっ
た。
However, according to such a conventional ultrasonic object discriminating apparatus, it is difficult to generate data on the spectrum of the sonar reflected sound, and there has been a problem that the configuration is complicated.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明はこのような課題を解決するために提案された
もので、第1発明(請求項1に係る発明)は、超音波を
対象物に当てその対象物からの反射超音波を受信する超
音波センサと、この超音波センサの出力を超音波センサ
から対象物までの距離情報および反射超音波の強度を表
す感度情報に変換する変換手段と、ニューラルネットワ
ークとを備えた超音波式対象物判別装置を使用し、変換
手段より得られる距離情報および感度情報を前記ニュー
ラルネットワークの入力層に与え、このニューラルネッ
トワークの出力層の各ユニットを判別すべき各対象物を
代表するユニットとし、このユニットからの出力に基づ
いて対象物の種類を判別するようにしたものである。
The present invention has been proposed to solve such a problem, and a first invention (the invention according to claim 1) is an ultrasonic wave receiving apparatus which applies ultrasonic waves to an object and receives reflected ultrasonic waves from the object. An ultrasonic object discriminator comprising: an ultrasonic sensor; conversion means for converting the output of the ultrasonic sensor into distance information from the ultrasonic sensor to the object; and sensitivity information indicating the intensity of reflected ultrasonic waves; and a neural network. Using the device, distance information and sensitivity information obtained from the conversion means are given to the input layer of the neural network, and each unit of the output layer of the neural network is defined as a unit representing each object to be determined. The type of the target object is determined on the basis of the output.

第2発明(請求項2に係る発明)は、超音波を対象物
に当てその対象物からの反射超音波を受信する超音波セ
ンサと、この超音波センサの出力を超音波センサから対
象物までの距離情報および反射超音波の強度を表す感度
情報に変換する変換手段と、この変換手段より得られる
距離情報および感度情報に基づいて対象物の種類を判別
する対象物判別手段(ニューラルネットワーク)とを、
超音波式対象物判別装置に具備させたものである。
A second invention (an invention according to claim 2) is directed to an ultrasonic sensor for applying ultrasonic waves to a target and receiving reflected ultrasonic waves from the target, and outputting an output of the ultrasonic sensor from the ultrasonic sensor to the target. Conversion means for converting the distance information and sensitivity information representing the intensity of the reflected ultrasonic wave; and object discrimination means (neural network) for discriminating the type of the object based on the distance information and sensitivity information obtained by the conversion means. To
This is provided in an ultrasonic object discriminating apparatus.

第3発明(請求項3に係る発明)は、第1発明又は第
2発明の超音波式対象物判別装置におけるニューラルネ
ットワーク形成方法であって、サンプルとして計測済み
の各対象物に対する変換手段での距離情報および感度情
報を教師情報とし、その教師情報をニューラルネットワ
ークの入力層へ与え、これによって得られるニューラル
ネットワークの出力層の出力と各対象物に応じた理想出
力との誤差を用い、所定の学習則により各層ユニット間
の重み係数を変えてゆき、最終的に前記理想出力との誤
差がなくなるようなニューラルネットワークを形成する
ようにしたものである。
A third invention (an invention according to a third invention) is a method for forming a neural network in the ultrasonic object discriminating apparatus according to the first invention or the second invention, wherein a conversion means for each object measured as a sample is used. Distance information and sensitivity information are used as teacher information, and the teacher information is provided to the input layer of the neural network, and an error between an output of the output layer of the neural network obtained by this and an ideal output corresponding to each object is used. A weighting coefficient between each layer unit is changed according to a learning rule to form a neural network that finally eliminates an error from the ideal output.

〔作用〕[Action]

したがって、本発明によれば、簡単にデータ生成する
ことができる距離情報および感度情報に基づき、ニュー
ラルネットワークを介して、対象物の種類を判別するこ
とができる。
Therefore, according to the present invention, the type of the target object can be determined via the neural network based on the distance information and the sensitivity information for which data can be easily generated.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

第1図(a)は本発明に係る超音波式対象物判別装置
におけるセンサ部を示す概略構成図である。
FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing a sensor unit in the ultrasonic object discriminating apparatus according to the present invention.

センサ部10は、超音波を対象物Xに当てその対象物X
からの反射超音波を受信する超音波センサ1と、超音波
センサ1の出力を超音波センサ1から対象物Xまでの距
離および上記反射超音波の強度を表す受信感度(以下、
単に感度と言う)に変換する変換装置2とを具備してい
る。このセンサ部10を用いることにより、超音波センサ
1から対象物Xまでの距離と、対象物Xからの反射超音
波の強度を表す感度を測定することができる。
The sensor unit 10 applies an ultrasonic wave to the object X,
An ultrasonic sensor 1 that receives reflected ultrasonic waves from the ultrasonic sensor 1 and a receiving sensitivity (hereinafter, referred to as a distance) from the ultrasonic sensor 1 to the object X and an intensity of the reflected ultrasonic waves.
(To simply call sensitivity). By using the sensor unit 10, the distance from the ultrasonic sensor 1 to the object X and the sensitivity indicating the intensity of the reflected ultrasonic wave from the object X can be measured.

実際にこのセンサ部10を用いたシステムを構成し、各
種対象物の距離−感度特性を測定してみた。
A system using the sensor unit 10 was actually constructed, and distance-sensitivity characteristics of various objects were measured.

第2図に実際に測定された各対象物の距離−感度特性
を示す。実際の測定では、対象物Xを約60cm四方の面積
内にできるだけ平らになるように置き、その上から超音
波センサ1を所定の距離で傾きを変えながら感度を測定
し、感度が最高になった時、その感度をその距離におけ
る感度とした。ここで、感度は、反射超音波の強度電圧
にある変換を施したもので、約350のとき10dB(反射超
音波の基準電圧約50mmV)、500のとき20dB、これ以上は
0.1dB/digitの割合でほぼ比例関係にある。例えば、570
ならば約27dBを示す。第2図を見ても、対象物によって
特性が異なることが分かる。第3図は粒径の異なる砂,
土の距離−感度特性である。また、第4図は表面あらさ
の異なる布ヤスリの距離−感度特性である。第3図や第
4図に示すように、同様な材質でも粒径や表面あらさが
異なると、距離−感度特性が変わることが分かる。
FIG. 2 shows the distance-sensitivity characteristics of each object actually measured. In the actual measurement, the object X is placed as flat as possible in an area of about 60 cm square, and the sensitivity is measured while changing the inclination of the ultrasonic sensor 1 at a predetermined distance from above, and the sensitivity is maximized. At that time, the sensitivity was taken as the sensitivity at that distance. Here, the sensitivity is obtained by applying a certain conversion to the intensity voltage of the reflected ultrasonic wave, and is about 10 dB at about 350 (the reference voltage of the reflected ultrasonic wave is about 50 mmV), 20 dB at 500, and
It is almost proportional at the rate of 0.1dB / digit. For example, 570
Then it shows about 27dB. FIG. 2 also shows that the characteristics differ depending on the object. Fig. 3 shows sand with different particle sizes.
It is a distance-sensitivity characteristic of soil. FIG. 4 shows distance-sensitivity characteristics of cloth files having different surface roughness. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, it can be seen that the distance-sensitivity characteristic changes when the particle size and the surface roughness are different even for the same material.

従って、これらの特性を各対象物に対して予め測定し
ておけば、例えば暗闇の中にそれらのうちのある対象物
が置かれている場合、超音波センサ1をその対象物の上
にかざして距離および感度を測定することにより、予め
測定してある距離−感度特性から、その対象物が何であ
るか、すなわち対象物の種類(対象物の種別、対象物の
表面のあらさなど)を、判別することができる。
Therefore, if these characteristics are measured in advance for each object, for example, when a certain object is placed in the dark, the ultrasonic sensor 1 is held over the object. By measuring the distance and sensitivity by using the distance-sensitivity characteristics measured in advance, the type of the object, that is, the type of the object (the type of the object, the roughness of the surface of the object, etc.) Can be determined.

このように、第1図(a)に示されたセンサ部10を用
いることにより、簡単にデータ生成することができる距
離情報および感度情報に基づき、対象物の種類を判別す
ることができ、従来に比してその構成を簡単とすること
が可能となる。また、このセンサ部10を用いれば、超音
波センサ1と対象物Xとの距離が変化しても、簡単に対
象物Xの種類を判別することができる。
As described above, by using the sensor unit 10 shown in FIG. 1A, the type of the object can be determined based on the distance information and the sensitivity information that can easily generate data. This makes it possible to simplify the configuration. Further, if the sensor unit 10 is used, the type of the object X can be easily determined even if the distance between the ultrasonic sensor 1 and the object X changes.

第3図に示した粒径の異なる砂,土の距離−感度特性
のように、対象物によって特性がはっきり分かれるよう
な場合は、判別範囲を距離−感度特性のグラフ上に設定
して、その範囲に入っているか否かで対象物を判別する
ことが可能である。しかし、第2図に示した床,アクリ
ル板,カーテンのように、特性線が接近して交わってい
る対象物の判別は、二次元的な判別範囲を設定すること
ができず、高次の判別範囲を設定する必要があり、その
判別範囲の設定は非常に難しくなる。
In the case where the characteristics are clearly divided depending on the object, such as the distance-sensitivity characteristics of sand and soil having different particle diameters shown in FIG. 3, the discrimination range is set on the graph of the distance-sensitivity characteristics. It is possible to determine the object based on whether or not it is within the range. However, in the case of discriminating an object such as a floor, an acrylic board, or a curtain shown in FIG. It is necessary to set a determination range, and setting of the determination range becomes very difficult.

そこで、本発明に係る超音波式対象物判別装置では、
第1図(b)に示されるように、センサ部10とニューラ
ルネットワーク3とを組合せることにより、特性線が接
近して交わっている対象物であっても、人為的に高次の
判別範囲を設定せずに、正確にその種類を判別すること
ができるようにしている。
Therefore, in the ultrasonic object discriminating apparatus according to the present invention,
As shown in FIG. 1 (b), by combining the sensor unit 10 and the neural network 3, even in the case of an object whose characteristic lines are close to each other, an artificially higher order discrimination range can be obtained. Is not set, and the type can be accurately determined.

本装置11は、超音波を対象物Xに当てその対象物Xか
らの反射超音波を受信する超音波センサ1と、超音波セ
ンサ1の出力を超音波センサ1から対象物Xまでの距離
および上記反射超音波の強度を表す感度に変換する変換
装置2と、ニューラルネットワーク3とを具備してい
る。ニューラルネットワーク3は、変換装置2の出力す
る距離情報と感度情報を入力とする入力層3−1,この入
力層3−1の出力を入力とする中間層3−2,この中間層
3−2の出力を入力とする出力層3−3を有している。
各層3−1,3−2,3−3はユニットUの集合であって、隣
合う層のユニット同士がもれなく結合されている。この
結合を通して前層のユニットUから後層のユニットUへ
情報が伝達される。このとき、それぞれの結合に固有の
重み係数(後述する逆伝搬学習則によって求める)があ
り、前層ユニットの出力値に上記重み係数を乗じた値が
後層ユニットへの入力値とされる。また、前層のすべて
のユニットからの入力値の総和を計算し、出力関数とし
て定義される非線形変換を施して得られる値が、後層ユ
ニットの出力値とされる。
The present apparatus 11 includes an ultrasonic sensor 1 that applies ultrasonic waves to an object X and receives reflected ultrasonic waves from the object X, and outputs an output of the ultrasonic sensor 1 to a distance from the ultrasonic sensor 1 to the object X and The apparatus includes a conversion device 2 for converting the intensity of the reflected ultrasonic wave into sensitivity, and a neural network 3. The neural network 3 includes an input layer 3-1 to which distance information and sensitivity information output from the conversion device 2 are input, an intermediate layer 3-2 to which an output of the input layer 3-1 is input, and an intermediate layer 3-2. Has an output layer 3-3 to which the output of the above is input.
Each of the layers 3-1 to 3-2 is a set of units U, and the units of the adjacent layers are connected without any loss. Through this connection, information is transmitted from the unit U of the preceding layer to the unit U of the following layer. At this time, each connection has a unique weighting factor (determined by a back propagation learning rule described later), and the value obtained by multiplying the output value of the preceding unit by the above weighting factor is used as the input value to the subsequent unit. Also, the sum of input values from all units in the preceding layer is calculated, and a value obtained by performing a non-linear transformation defined as an output function is used as an output value of the subsequent unit.

本実施例において、入力層3−1のユニット数は2個
とされ、この入力層3−1の各ユニットUへ、変換装置
2の出力値である距離情報と感度情報が与えられる。中
間層3−2のユニット数は任意の数に設定されている。
出力層3−3は、判別すべき各対象物に対応するユニッ
トUを有している。本実施例においては、7つの対象物
を判別できるものとして、7つのユニットUを有してい
る。判別する対象物の数は、出力層3−3のユニット数
を変えることにより、自由に設定することができる。出
力層3−3での、各々のユニットUからの正の出力が、
そのユニットUが代表する対象物を認識したことを示
す。もし、出力層3−3において、あるユニットUから
近似的に「1」の値が出力された場合、「測定対象物が
そのユニットUが代表する対象物である」と認識された
ことを意味する。
In the present embodiment, the number of units in the input layer 3-1 is two, and distance information and sensitivity information, which are output values of the conversion device 2, are given to each unit U in the input layer 3-1. The number of units of the intermediate layer 3-2 is set to an arbitrary number.
The output layer 3-3 has a unit U corresponding to each object to be determined. In the present embodiment, seven units U are provided so that seven objects can be distinguished. The number of objects to be determined can be freely set by changing the number of units in the output layer 3-3. In the output layer 3-3, the positive output from each unit U is
It indicates that the unit U has recognized the representative object. If a value of “1” is approximately output from a certain unit U in the output layer 3-3, it means that it is recognized that “the measurement target is a target represented by the unit U”. I do.

ニューラルネットワーク3による対象物判別は、大別
して2つのプロセスからなる。第1は学習のプロセスで
ある。ここでは、サンプルとして計測済みの各対象物に
対する変換装置2での距離情報および感度情報を教師情
報とし、その教師情報をニューラルネットワーク3の入
力層3−1へ与え、これによって得られるニューラルネ
ットワーク3の出力層3−3の出力と上記各対象物に応
じた理想出力(計測済みの対象物を代表するユニットU
の出力「1」で、その他のユニットUの出力は「0」)
との誤差を用い、ニューラルネットワーク3を改善し、
正しいニューラルネットワーク3を形成する。このニュ
ーラルネットワーク3の改善は、逆伝搬学習則(バック
プロパゲーション)という手法により行う。すなわち、
バックプロパゲーションにより各層ユニット間の重み係
数を変えてゆき、最終的に各対象物に対する変換装置2
での距離情報および感度情報を与えると正しい対象物を
代表するユニットUのみ「1」を出力するような、すな
わち理想出力との誤差がなくなるような、ニューラルネ
ットワーク3を形成する。第2のプロセスでは、上記の
学習によって完成されたニューラルネットワーク3を用
いて、未知の対象物に対する変換装置2での距離情報お
よび感度情報を入力層3−1へ与え、出力層3−3の出
力より対象物を判別する。
The object discrimination by the neural network 3 is roughly divided into two processes. The first is the learning process. Here, distance information and sensitivity information in the conversion device 2 for each measured object as a sample are used as teacher information, and the teacher information is given to the input layer 3-1 of the neural network 3, and the neural network 3 obtained by this is obtained. Of the output layer 3-3 and the ideal output (the unit U representing the measured object)
Output of "1", output of other units U is "0")
The neural network 3 is improved using the error of
Form the correct neural network 3. The improvement of the neural network 3 is performed by a method called a back propagation learning rule (back propagation). That is,
The weight coefficient between each layer unit is changed by back propagation, and finally the conversion device 2 for each object
When the distance information and the sensitivity information are given, only the unit U representing the correct object outputs "1", that is, the neural network 3 is formed such that there is no error from the ideal output. In the second process, using the neural network 3 completed by the above learning, the distance information and the sensitivity information of the unknown object in the conversion device 2 are given to the input layer 3-1. The object is determined from the output.

従って、第2図〜第4図に示したような各々の対象物
固有の距離−感度特性をニューラルネットワーク3へ与
え、バックプロパゲーションにより学習させれば、対象
物の種類を正確に判別するニューラルネットワーク3が
形成され、学習が終わった後に未知の対象物に対する変
換装置2での距離情報および感度情報をニューラルネッ
トワーク3へ与えることにより、即座にその対象物が何
であるのかを正確に判別することができる。
Therefore, if the distance-sensitivity characteristics unique to each object as shown in FIGS. 2 to 4 are given to the neural network 3 and learned by back propagation, the neural network 3 can accurately determine the type of the object. After the network 3 is formed and the learning is completed, the distance information and the sensitivity information for the unknown object with respect to the unknown object are given to the neural network 3 to immediately determine exactly what the object is. Can be.

なお、上述した実施例においては、中間層3−2を1
層としたが、多層構成としてもよい。また、バックプロ
パゲーションに代えて、他の学習則を利用するものとし
てもよい。
In the above-described embodiment, the intermediate layer 3-2 is set to 1
Although a layer is used, a multilayer structure may be used. Further, instead of the back propagation, another learning rule may be used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したことから明らかなように本発明によれ
ば、簡単にデータ生成することができる距離情報および
感度情報に基づき、ニューラルネットワークを介して、
対象物の種類(対象物の種別、対象物の表面のあらさな
ど)を正確に判別することができ、従来に比してその構
成が簡単となる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, based on distance information and sensitivity information that can be easily generated, based on a neural network,
The type of the object (the type of the object, the roughness of the surface of the object, and the like) can be accurately determined, and the configuration is simplified as compared with the related art.

また、本発明によれば、超音波センサと対象物との距
離が変化しても、簡単に各種対象物の判別を行うことが
可能である。
Further, according to the present invention, it is possible to easily determine various objects even when the distance between the ultrasonic sensor and the object changes.

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

第1図(a)は本発明に係る超音波式対象物判別装置に
おけるセンサ部を示す概略構成図、第1図(b)は本発
明に係る超音波式対象物判別装置の一実施例を示す概略
構成図、第2図は各対象物の距離−感度特性を示す図、
第3図は粒径の異なる砂,土の距離−感度特性を示す
図、第4図は表面あらさの異なる布ヤスリの距離−感度
特性を示す図である。 1……超音波センサ、2……変換装置、3……ニューラ
ルネットワーク、3−1……入力層、3−2……中間
層、3−3……出力層、U……ユニット、X……対象
物、10……センサ部、11……超音波式対象物判別装置。
FIG. 1A is a schematic configuration diagram showing a sensor unit in the ultrasonic object discriminating apparatus according to the present invention, and FIG. 1B is an embodiment of the ultrasonic object discriminating apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a distance-sensitivity characteristic of each object,
FIG. 3 is a diagram showing the distance-sensitivity characteristics of sand and soil having different particle diameters, and FIG. 4 is a diagram showing the distance-sensitivity characteristics of cloth files having different surface roughness. 1 ... Ultrasonic sensor, 2 ... Converter, 3 ... Neural network, 3-1 ... Input layer, 3-2 ... Intermediate layer, 3-3 ... Output layer, U ... Unit, X ... … Object, 10… Sensor, 11… Ultrasonic type object discriminating device.

フロントページの続き (72)発明者 羽成 賢一 東京都武蔵野市吉祥寺南町1丁目27番1 号 エヌ・テイ・テイ・アドバンステク ノロジ株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−39286(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01V 1/00 G01S 15/04 G01S 15/88 Continuation of the front page (72) Inventor Kenichi Hanari 1-27-1, Kichijoji Minamicho, Musashino City, Tokyo Inside NTA Advanced Technology Co., Ltd. (56) References JP-A-2-39286 (JP, A (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01V 1/00 G01S 15/04 G01S 15/88

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】超音波を対象物に当て、その対象物からの
反射超音波を受信する超音波センサと、この超音波セン
サの出力を前記超音波センサから前記対象物までの距離
情報および前記反射超音波の強度を表す感度情報に変換
する変換手段と、入力層,この入力層の出力を入力とす
る中間層,この中間層の出力を入力とする出力層を有
し、前記各層がユニットの集合であって、隣合う層のユ
ニット同士がもれなく結合されており、かつそれぞれの
結合に固有の重み係数があり、前層ユニットの出力値に
前記重み係数を乗じた値を後層ユニットへの入力値と
し、前層のすべてのユニットからの入力値の総和を計算
し、出力関数として定義される非線形変換を施して得ら
れる値を後層ユニットの出力値とするニューラルネット
ワークとを備えた超音波式対象物判別装置を使用し、 前記変換手段より得られる距離情報および感度情報を前
記ニューラルネットワークの入力層に与え、このニュー
ラルネットワークの出力層の各ユニットを判別すべき各
対象物を代表するユニットとし、このユニットからの出
力に基づいて対象物の種類を判別する ようにしたことを特徴とする超音波式対象物判別方法。
An ultrasonic sensor for applying an ultrasonic wave to an object and receiving reflected ultrasonic waves from the object, and outputs an output of the ultrasonic sensor to distance information from the ultrasonic sensor to the object and to the object. A conversion unit that converts the intensity of the reflected ultrasonic waves into sensitivity information; an input layer; an intermediate layer having an output of the input layer as an input; and an output layer having an output of the intermediate layer as an input. Is a set of, the units of adjacent layers are completely connected, and each connection has a unique weighting factor, the output value of the previous layer unit multiplied by the weighting factor to the subsequent layer unit And a neural network that calculates the sum of the input values from all the units in the previous layer and performs a non-linear transformation defined as an output function to obtain the output value of the unit in the subsequent layer. Super sound A distance information and a sensitivity information obtained by the conversion means are given to an input layer of the neural network using a formula object discriminating device, and a unit representing each object to be discriminated from each unit of the output layer of the neural network. And determining the type of the object based on the output from the unit.
【請求項2】超音波を対象物に当て、その対象物からの
反射超音波を受信する超音波センサと、 この超音波センサの出力を前記超音波センサから前記対
象物までの距離情報および前記反射超音波の強度を表す
感度情報に変換する変換手段と、 この変換手段より得られる距離情報および感度情報に基
づいて対象物の種類を判別する対象物判別手段とを備
え、 前記対象物判別手段は、前記距離情報および前記感度情
報を入力とする入力層,この入力層の出力を入力とする
中間層,この中間層の出力を入力とする出力層を有し、
前記各層がユニットの集合であって、隣合う層のユニッ
ト同士がもれなく結合されており、かつそれぞれの結合
に固有の重み係数があり、前層ユニットの出力値に前記
重み係数を乗じた値を後層ユニットへの入力値とし、前
層のすべてのユニットからの入力値の総和を計算し、出
力関数として定義される非線形変換を施して得られる値
を後層ユニットの出力値とし、前記出力層の各ユニット
を判別すべき各対象物を代表するユニットとするニュー
ラルネットワークとされている ことを特徴とする超音波式対象物判別装置。
2. An ultrasonic sensor for irradiating an ultrasonic wave to an object and receiving reflected ultrasonic waves from the object, and outputs an output of the ultrasonic sensor to distance information from the ultrasonic sensor to the object and the ultrasonic sensor. A conversion unit that converts the intensity of the reflected ultrasonic wave into sensitivity information; and an object determination unit that determines the type of the object based on the distance information and the sensitivity information obtained by the conversion unit. Has an input layer receiving the distance information and the sensitivity information, an intermediate layer receiving an output of the input layer, and an output layer receiving an output of the intermediate layer.
Each layer is a set of units, and the units of adjacent layers are completely connected to each other, and each connection has a unique weighting factor, and a value obtained by multiplying the output value of the preceding layer unit by the weighting factor is As the input value to the rear layer unit, calculate the sum of the input values from all the units in the previous layer, the value obtained by performing a non-linear transformation defined as an output function as the output value of the rear layer unit, the output An ultrasonic object discriminating apparatus, which is a neural network in which each unit in a layer is a unit representing each object to be discriminated.
【請求項3】請求項1又は2記載の超音波式対象物判別
装置におけるニューラルネットワーク形成方法であっ
て、 サンプルとして計測済みの各対象物に対する変換手段で
の距離情報および感度情報を教師情報とし、その教師情
報をニューラルネットワークの入力層へ与え、これによ
って得られるニューラルネットワークの出力層の出力と
前記各対象物に応じた理想出力との誤差を用い、所定の
学習則により各層ユニット間の重み係数を変えてゆき、
最終的に前記理想出力との誤差がなくなるようなニュー
ラルネットワークを形成し、 これにより、未知の対象物に対する変換手段での距離情
報および感度情報をニューラルネットワークの入力層へ
与えた場合、ニューラルネットワークの出力層の出力よ
り前記未知の対象物の種類を正確に判別できるようにし
た ことを特徴とする超音波式対象物判別装置におけるニュ
ーラルネットワーク形成方法。
3. A method for forming a neural network in an ultrasonic object discriminating apparatus according to claim 1, wherein distance information and sensitivity information in a conversion means for each object measured as a sample are used as teacher information. And giving the teacher information to the input layer of the neural network, and using the error between the output of the output layer of the neural network and the ideal output corresponding to each of the objects, the weight between the respective layer units according to a predetermined learning rule. Change the coefficient,
Eventually, a neural network that eliminates the error from the ideal output is formed. When the distance information and the sensitivity information of the unknown object by the conversion unit are given to the input layer of the neural network, A method of forming a neural network in an ultrasonic object discriminating apparatus, wherein the type of the unknown object can be accurately discriminated from the output of an output layer.
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