JP3014155B2 - Optical pattern recognition and classification method - Google Patents
Optical pattern recognition and classification methodInfo
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Description
【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−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−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−法とジョイントトランスフォ
−ム法があった。前者の方法は、二次元的な参照パタ−
ンをフ−リエ変換した後に、参照波を照射し、所謂フ−
リエ変換ホログラムを作成し、これをフィルタとして、
被検パタ−ンのフ−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−ンと参照パタ−ンの合同のフ−リエ変換像を強
度パタ−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 uses a two-dimensional reference pattern.
After the Fourier transform of the antenna, a reference wave is irradiated,
Create a Rier transform hologram and use it as a filter.
By superimposing the Fourier transform image of the test pattern,
A correlation operation is performed. 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−ン
群は識別分類したいパタ−ンの数だけ用意されており、
被検パタ−ンの提示に対して、最大の相関出力を得たパ
タ−ン、即ち自己相関出力に基づいて得られた結果を検
出結果とする方法があるので、参照パタ−ン数の増大と
共にメモリ−すべき参照パタ−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。[0003] However, in both methods, the reference pattern group is prepared by the number of patterns to be identified and classified.
For the presentation of the test pattern, there is a method in which the pattern with the maximum correlation output, that is, the result obtained based on the autocorrelation output is used as the detection result, so that the number of reference patterns is increased. In addition, the reference pattern to be stored is increased, the load on the two-dimensional or three-dimensional spatial light modulator is increased, and the ability as a discriminating / classifying device is governed by the ability of the spatial light modulator. And could not be used as a substantially better optical identification 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−ンに照射する光量を
変化させるフィ−ドバック系を導入することにより、参
照パタ−ン数の増大と被検パタ−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−ン数を更に増大させる必要が望
まれた。また、ニュ−ラルネットワ−クを用いた認識分
類方法が数多く提案されているが、学習後に新たに認識
分類したいパタ−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。In addition, the present inventors have introduced a feedback system for changing the amount of light applied to the reference pattern based on the correlation obtained by the latter method, so that the number of reference patterns can be reduced. It has been clarified that the increase and the efficiency of discrimination and association of the test pattern can be improved, but it is desired to further increase the number of test patterns that can be substantially recognized and classified. Although many recognition and classification methods using neural networks have been proposed, if it is necessary to add a new pattern to be recognized and classified after learning, the weight of the connection is 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
−ン数を非常に少なくして且つ多くの被検パタ−ンを識
別分類することができる光学的パタ−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 in order to solve the above-mentioned problems, and the number of reference patterns to be recorded is very small, and many test patterns can be identified. An object of the present invention is to provide an optical pattern recognition and classification method that can be classified.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題の解決のために、成されたもので、光学的パタ−
ン認識分類方法において、識別分類したいクラスに属す
る被検パタ−ンと複数の参照パタ−ンとの相関出力を複
数回、取り、得られた各相関度の集合の代表値とバラツ
キを示すパラメ−タを基準にして、認識分類したいクラ
ス毎に、前記の複数の参照パタ−ンに対応したメンバ−
シップ関数を各々作成した後、該被検パタ−ンと前記複
数の参照パタ−ンとの各相関出力と、前記の認識分類し
たいクラス毎に割り当てられている各々のメンバ−シッ
プ関数とのメンバ−シップ値を各々取り、得られたメン
バ−シップ値の最も小さいメンバ−シップ値を、又は、
該メンバ−シップ値の平均値を、前記の被検パタ−ンの
前記認識分類したいクラスに属する程度とすることを特
徴とする前記光学的パタ−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 problems, and an optical pattern is provided.
In the recognition and classification method, a correlation output between a test pattern belonging to a class to be classified and classified and a plurality of reference patterns is taken a plurality of times, and a parameter indicating a representative value and a variation of a set of obtained correlations is obtained. -Members corresponding to the plurality of reference patterns for each class to be recognized and classified on the basis of data
After each of the ship functions is created, a member of each correlation output between the test pattern and the plurality of reference patterns and each of the membership functions assigned to each of the classes to be recognized and classified. Taking each of the ship values and the smallest of the obtained member-ship values; or
The optical pattern recognition / classification method is characterized in that the average value of the membership values belongs to the class to be recognized / classified of the test pattern.
【0007】そして、その複数の参照パタ−ンとの各相
関出力は、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−ンと
の自己相関出力或いは相互相関出力のピ−ク値をとる
と、好適である。また、複数の参照パタ−ンとの各相関
出力は、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−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とすると、好適である。ま
た、その複数の参照パタ−ンとの各相関出力は、該被検
パタ−ンと該複数の各参照パタ−ンとの自己相関出力或
いは相互相関出力のピ−ク値をとり、それらの相関出力
の広がりに応じた受光範囲の全光量或いは平均光量とす
ると、好適である。The correlation output between the plurality of reference patterns takes the peak value of the auto-correlation output or the cross-correlation output of the test pattern and the plurality of reference patterns. It is suitable. The correlation output between the plurality of reference patterns and the total light amount in the light receiving range corresponding to the spread of the autocorrelation output or the cross-correlation output between the test pattern and the plurality of reference patterns are obtained. It is preferable to set the average light amount. The correlation output between the plurality of reference patterns is a peak value of the autocorrelation output or the cross-correlation output of the test pattern and the plurality of reference patterns. It is preferable to set the total light amount or the average light amount in the light receiving range according to the spread of the correlation output.
【0008】複数の参照パタ−ンとの各相関出力は、マ
ッチドフィルタを用いて得られたものが好適である。ま
た、複数の参照パタ−ンとの各相関出力は、該被検パタ
−ンと各参照パタ−ンとの合同フ−リエ変換を個別に行
なうことにより得られた各々の強度パタ−ンを、再び、
光学的に個別にフ−リエ変換するか、或いは、該被検パ
タ−ンと各参照パタ−ンとの各合同フ−リエ変換を一括
して行なうことにより、得られた各々のの強度パタ−ン
を、再び、光学的に一括してフ−リエ変換することによ
り得られたものが好適である。そして、複数の参照パタ
−ンとの各相関出力は、光透過率分布或いは光反射率分
布で表わされた被検パタ−ンと、各参照パタ−ンを重
ね、それをインコヒ−レント光で照射し、反射或いは透
過してきた光量とすることが好適である。Preferably, each correlation output with a plurality of reference patterns is obtained using a matched filter. Further, each correlation output with a plurality of reference patterns is obtained by calculating each intensity pattern obtained by individually performing joint Fourier transform of the test pattern and each reference pattern. ,again,
Each intensity pattern obtained by optically individually performing a Fourier transform, or performing a joint Fourier transform of the test pattern and each reference pattern collectively. It is preferable to obtain the optical signals by optically collectively Fourier-transforming them again. Each correlation output with a plurality of reference patterns is obtained by superimposing each reference pattern on a test pattern represented by a light transmittance distribution or a light reflectance distribution and incoherent light. It is preferable that the light amount is reflected and transmitted.
【0009】[0009]
【作用】前記のような光学的パタ−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−
ンと、参照パタ−ンとの相関度をとることにより、各参
照パタ−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−ン毎に、参照パタ−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−シップ関数として表現される。According to the above-mentioned optical pattern recognition / classification method, patterns belonging to classes to be recognized / classified are selected.
By taking the degree of correlation between the pattern and the reference pattern, the degree of correlation that shares the features included in each reference pattern is equal to the number of reference patterns for each pattern to be recognized and classified. The obtained set of correlation degrees is expressed as a membership function taking into account the temporal instability of the spatial light modulator and the fluctuation amount of the correlation degree due to spec noise.
【0010】次に、被検パタ−ンを識別分類するときに
は、各参照パタ−ンとの相関度に基づき、前記メンバ−
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−シップ値の最小値或いは
平均値により、得ることができるのである。Next, when identifying and classifying the pattern to be inspected, the member pattern is determined based on the degree of correlation with each reference pattern.
By matching with the ship function, the degree of coincidence with the class to be recognized and classified can be obtained by the minimum value or the average value of the membership values.
【0011】次に、本発明の光学的相関処理方法を具体
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 correlation processing method of the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
【0012】[0012]
【実施例】図1は、本発明の光学的相関処理方法の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。FIG. 1 is a schematic block diagram showing the function of an optical correlation processing apparatus according to an example of the optical correlation processing method of the present invention.
【0013】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−リエ変換手段
2、画像出力手段3、光学的フ−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−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。In the optical arrangement diagram of FIG. 1, the optical correlation processing device includes an image output means 1, an optical Fourier transform means 2, an image output means 3, an optical Fourier transform means 4, a light detection means. 5 is a known congruent Fourier transform optical system essentially consisting of
【0014】画像表示装置16に描かれた認識分類した
いパタ−ン1つと参照パタ−ン群をレ−ザ11から出射
されたコヒ−レント光束12で読み出し、フ−リエ変換
レンズ21により、スクリ−ン31上に合同フ−リエ変
換パタ−ンを形成する。この合同フ−リエ変換パタ−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−リエ変換レンズ41により、再び、フ−リエ変
換し、スクリ−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 the coherent light beam 12 emitted from the laser 11, and the screen is scanned by the Fourier transform lens 21. A joint Fourier transform pattern is formed on the pattern 31. 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, and read by a light beam 37. The Fourier transform is again performed by the Fourier transform lens 41, 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−ンと各参照パタ−ンとの相関度を上記光学系によ
り検出した後、コンピュ−タ51により、認識したいパ
タ−ン一つ一つの各参照パタ−ンとの相関度に基づい
て、以下に述べる方法により、参照パタ−ンに対応した
メンバ−シップ関数を作成し、未知のパタ−ンの認識分
類を、メンバ−シップ関数との比較により、行なうこと
を特徴とする。In the method according to the present invention, the degree of correlation between the pattern to be recognized and classified and each reference pattern is detected by the above-mentioned optical system, and then the computer 51 recognizes each of the patterns to be recognized. Based on the degree of correlation with each reference pattern, a membership function corresponding to the reference pattern is created by the method described below, and the recognition classification of the unknown pattern is compared with the membership function. It is characterized by performing by comparison.
【0016】ここで、前記のメンバ−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−ン群
として、2つの文字パタ−ンE、Vを選定し、認識分類
したい文字パタ−ンをHとして、図2のように、2つの
文字パタ−ンを同心円上に等間隔に、認識分類したい文
字パタ−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−ンHと各参照文字パタ−ンとの相
関出力は、パタ−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, two character patterns E and V are selected as a reference pattern group, and a character pattern to be recognized and classified is set to H, and as shown in FIG. It is assumed that a character pattern to be recognized and classified is drawn on the image display device 16 at the interval 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 each corresponding reference character position drawn on the pattern display device. , As shown in FIG.
【0017】ここでは、相関値の大きいもの程、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−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
現れる自己相関はここでは関係がないので省略してあ
る。Here, a larger correlation value is represented by a larger circle. This is because the two parallel lines and horizontal bars constituting H react with the horizontal bars and vertical bars of the components of each reference character pattern, resulting in a difference in the correlation output intensity as illustrated. is there. In FIG. 3, the autocorrelation 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−タ51に送り、メモリ−し、同様に、識別分
類したいパタ−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−ク値を更に、コンピュ−タ
51に次々にメモリ−して行く。更に、これらの動作を
各識別分類したいパタ−ンについて複数回行なう。これ
は、コヒ−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−ク値が揺らぐので、唯1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
−タから各クラスに属するパタ−ンに対するピ−ク値の
平均値と標準偏差量を計算し、EとVのパタ−ンに対す
る相関出力強度のピ−ク値のメンバ−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3倍を
メンバ−シップ値1とし、標準偏差の大きさの3倍をメ
ンバ−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 manner is sent to the computer 51 and stored in the memory 51. Similarly, patterns to be identified and classified are successively presented on the image display device 16 and obtained. The peak value of the correlation strength is further stored in the computer 51 one after another. Further, these operations are performed a plurality of times for each pattern to be identified and classified. This is because the peak value of the correlation output intensity is affected by the influence of spec noise due to 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 if the recognition and classification are performed using only one correlation output value, accurate identification and classification cannot be performed. Therefore, the average value and the standard deviation of the peak values for the patterns belonging to each class are calculated from a plurality of data, and the members of the peak values of the correlation output intensity for the E and V patterns are calculated. The ship function is trapezoidal, for example, three times the standard deviation from the average is a membership value of 1, and three times the standard deviation is a membership value of 0, corresponding to the hypotenuse of the trapezoid. The size of the part to be performed is set to be equal to three times the standard deviation.
【0019】図4は、このようにして得た識別分類した
いパタ−ンをHとした場合のEとVに対する相関出力の
ピ−ク値をメンバ−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−シップ関数を作成し、コンピュ−タ5
1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 with respect to E and V when the pattern to be identified and classified as described above is H, as a membership function. In this way, the membership functions are created for all the classes to be recognized and classified, and the computer 5
1 is stored together with information on the class 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】次に、図2において、文字パタ−ンHの代
わりに未知の文字パタ−ンを提示し、前記のような方法
により、各参照パタ−ンに対する相関出力強度のピ−ク
値を、コンピュ−タ51に取り込み、前記の各認識分類
したいパタ−ンのメンバ−シップ関数と照合する。例え
ば、認識分類したいパタ−ンH、W、Nに対するメンバ
−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。このとき、未知の文字パタ−ンの相関
出力強度のピ−ク値が、パタ−ンEに対して、a点、パ
タ−ンVに対してb点の出力を得たとする。図7は、こ
のa点、b点が各認識分類したいパタ−ンに対して、ど
の程度のメンバ−シップ値を有するかを示すグラフであ
る。前記の事例では、1、0の値しか示さなかったが、
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−シップ値は、アナログ値となる。Next, 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 calculated by the method described above. , And is compared with the membership function of the pattern to be recognized and classified. For example, suppose 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 output at point b for pattern V. FIG. 7 is a graph showing the membership values of the points a and b with respect to the pattern to be recognized and classified. In the above case, only values of 1, 0 were shown,
There may be a value in a portion corresponding to the oblique side of the trapezoid, and generally, the membership value is an analog value.
【0021】さて、図7に示すメンバ−シップ値から、
ファジ−論理的にAND演算を行なえば、各認識分類し
たいパタ−ンのメンバ−シップ値の最小値を取ることに
なり、未知のパタ−ンに対して、パタ−ンH、W、N
は、各々、1、0、0となる。従って、未知のパタ−ン
は、100%パタ−ンHであると言うことができる。一
方、メンバ−シップ値の最小値が0ではないパタ−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−ンである度合いを推し量ることができ
る。Now, from the membership values shown in FIG.
If a fuzzy logical AND operation is performed, the minimum value of the membership value of the pattern to be recognized and classified will be obtained. For unknown patterns, patterns H, W, N
Are 1, 0, 0, respectively. Therefore, the unknown pattern can be said to be 100% pattern H. On the other hand, if 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.
【0022】また、図7のメンバ−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−ンに対して、パタ−ンH、W、Hは、
各々、1、0.5、0となるので、各々のパタ−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−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−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−ンとだけメンバ−
シップ値が0で、他の参照パタ−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。Further, the arithmetic mean of the membership values shown in FIG. 7 can be used as a judgment material. That is, in this case, for unknown patterns, the patterns H, W, and H are:
Since they are 1, 0.5 and 0, respectively, the degree of each pattern can be estimated. However, in the case of using arithmetic mean, an answer may be obtained even if the degree of correlation with a certain reference pattern does not match at all. It is meaningful as an auxiliary operation when it is difficult to obtain an answer by the operation. That is, for some reason, there is a significant deviation from the state when the average value is taken, and only one reference pattern and the member
If the ship value is 0 and the other reference pattern is 1, the AND operation cannot provide a correct answer. In this case, it is possible to use an arithmetic mean as a second candidate.
【0023】尚、前記の実施例において、メンバ−シッ
プ関数を台形型にしたが、メンバ−シップ関数に凹みが
ない、所謂、凸のファジ−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。さて、相関出力強
度の取り方は、前記のピ−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−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。In the above-described embodiment, the membership function is trapezoidal. However, the membership function is not limited so long as it is a so-called convex fuzzy set. Even if there is, it does not matter. Incidentally, the correlation output intensity can be obtained in the same manner by taking the total light amount in the light receiving range according to the spread of the correlation output or the average light amount in addition to the peak value. In general, the correlation output is obtained when two patterns are A (x, y) and B (x, y).
It is represented by the following equation. I (x ′, y ′) = A (x, y) B * (x′−x,
y'-y) dxdy Here, * indicates a complex conjugate amount.
【0024】この式から、相関出力は、パタ−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−
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8には、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−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−ンEとパタ−
ンHの相関光量は、図8のaに示すように、完全に重な
った場合、ピ−ク値となり、図8のbに示すようにパタ
−ンの大きさだけズレると、パタ−ンHの1つの縦棒と
パタ−ンEの縦棒が重なるので、ピ−ク値よりは小さい
が、相関光量を検出することができる。From this equation, it can be seen that the correlation output has twice the size of the pattern. Therefore,
From the peak value, the total light amount in the area in consideration of the spread or the average light amount can be obtained. FIG. 8 schematically shows the distribution of the correlation light amount, but the degree of overlap of the two patterns is expressed by being shifted vertically in the plane of the paper. In this case, for example, pattern E and pattern E
As shown in FIG. 8A, the correlation light quantity of the pattern H becomes a peak value when they completely overlap each other, and when the pattern H is displaced by the size of the pattern as shown in FIG. Since one of the vertical bars overlaps with the vertical bar of the pattern E, the correlation light amount can be detected although it is smaller than the peak value.
【0025】図8のcは、このようにして作成したパタ
−ンEとパタ−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−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−ク光量には見られない各パタ−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. 8C shows the distribution of the correlation light quantity between the pattern E and the pattern H created in this manner. A large circle at the center indicates the peak light quantity, and a small upper and lower circle. The circles indicate the response of the horizontal bar, and the small horizontal circles indicate the response of the vertical bar. Therefore, in the total light amount or the average light amount, the characteristic of each pattern not found in the peak light amount is as follows.
Information that is better reflected can be obtained.
【0026】図9は、前記の合同フ−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−ン
EとVに対する識別分類したいパタ−ン(アルファベッ
ト15パタ−ン)のメンバ−シップ関数を示す。実線
は、パタ−ンEに対するメンバ−シップ関数、破線は、
パタ−ンVに対するメンバ−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−シップ関数のないものがあるが、これは
も1つのメンバ−シップ関数が横軸のスケ−ル内に納ま
らなかったので、省略したものである。FIG. 9 shows a reference pattern E created based on the average light quantity in the light receiving range corresponding to the spread of the correlation output obtained when an experiment was actually performed using the above-described joint Fourier transform. The membership function of the pattern to be identified and classified with respect to V (15 patterns in the alphabet) is shown. The solid line is a membership function for pattern E, and the dashed line is
The abscissa indicates the membership function for the pattern V, and the abscissa indicates the average light amount of the correlation output. However, 1
Some of them have only one membership function, but this is omitted because one membership function did not fit in the scale of the horizontal axis.
【0027】図10は、実際に前記合同フ−リエ変換を
用いて、実験して得られた結果を示す。未知のパタ−ン
をアルファベットの15パタ−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−論理的AND演算
結果により導いた各パタ−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−ン
で、第1番目、第2番目の括弧内の数値は各々参照パタ
−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9のメンバ−シップ
値のファジ−論理的AND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. 10 shows the results obtained by experiments using the joint Fourier transform. The unknown patterns are represented by alphabetical 15 patterns, each representing the degree of identification and classification of each pattern derived from the fuzzy logical AND operation result obtained when presented three times. It is. 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 side is a recognition character obtained by performing a fuzzy-logical AND operation on the membership values in FIG. 9, and the numerical value is obtained by multiplying the AND operation result by 100.
【0028】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−ンをたった2つの参照パタ−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、図10から分かるこ
とは、パタ−ンT、L、Iの組と、パタ−ンK、Mの組
が特に紛らわしいが、これは、各パタ−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−ン間のメンバ−シップ関数は、重
ならないようなパタ−ンを1つ取り入れることにより実
現できる。これは、ファジ−論理的なAND演算を行な
うために、1つでも、メンバ−シップ値が0であれば、
違うパタ−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 conventional correlation processing using general autocorrelation. It can be seen from FIG. 10 that the set of patterns T, L, and I and the set of patterns K and M are particularly confusing, because the characteristics of each pattern are similar. Yes, even as it is, it can be used to perform recognition or classification by taking one having a high degree of correlation. However, even when this effect is completely removed and the system is used for an application for performing complete recognition, it can be realized by a very simple process. That is, the confusing membership function between patterns can be realized by incorporating one non-overlapping pattern. This is because if any one of the membership values is 0, a fuzzy logical AND operation is performed.
This is because it recognizes a different pattern.
【0029】また、識別分類したいクラス及びパタ−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−ンに対するメンバ−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−ラルネットワ−クのように、追加学習により、ニュ
−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−ラルネットワ−クで
は、識別分類したいクラス及びパタ−ンが増えた場合、
ニュ−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−ン識別分類方法
においては、そのような問題が生じない。Further, even if the number of classes and patterns to be identified and classified increases, it is possible to easily cope with them. This is because it is only necessary to create a membership function for the increased pattern. In this case, there is no need for an operation such as changing all the weights of all the connections connecting the neurons by additional learning, as in a normal neural network. 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 very long due to an increase in the number of neurons, but such a problem does not occur in the pattern identification and classification method of the present invention.
【0030】また、連想等の用途に使用する場合には、
メンバ−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−ンから、元のパタ
−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−ンから主要なパタ−ンを連想す
る場合には、メンバ−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−ンを連想す
ることができる。Further, when used for applications such as association,
By associating the original pattern from 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, particularly, to the side having a lower correlation strength. Can be. Conversely, when associating a main pattern with a pattern to which extra information is added, the degree of spread of the membership function is extended to the side with a higher correlation strength, thereby obtaining the original pattern. Can be associated with.
【0031】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−
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。Further, it can be used for purposes such as determining whether or not there is a defect. In this case, it is the reverse of the case of association, and the member created in consideration of the fluctuation of the optical system.
If the spread of the ship function is exceeded, for example, if it exceeds three times the standard deviation due to the fluctuation of the optical system, it is possible to use such a method as to consider that there is a defect.
【0032】さて、前記の実施例では、参照パタ−ン2
つで少なくとも、15パタ−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−シップ関数の
メンバ−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−ンについて、1
0N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−ンを入れれば良いので、非常
に少ない参照パタ−ンで、非常に多くの異なったパタ−
ンを識別粒界することができる。更に、ファジ−的AN
D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−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−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
Thus, at least 15 patterns could be identified, but very roughly considering the capabilities of the method of the present invention, for example, the dynamic range of the detected correlation output is 1: 100. Assuming that the range in which the membership value of one membership function is not 0 has a spread of 10, 1 for N reference patterns
This means that an orthogonal area of 0 N is created. Since it is sufficient to include the pattern to be identified and classified in this, a very small number of reference patterns and a very large number of different patterns are used.
Can be identified as grain boundaries. Furthermore, fuzzy AN
Since the D operation is used, it is not necessary to assign a membership function to a completely orthogonal region when a decision is made to allow ambiguity, and the number of patterns that can be identified is:
It can expand further.
【0033】また、相関出力のピ−ク値と相関パタ−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−
シップ関数として用いれば、一つの参照パタ−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−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。Both the peak value of the correlation output and the average light amount of the light receiving area according to the spread of the correlation pattern are used as members.
When used as a ship 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.
【0034】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−リエ変換器を用いたが、この
場合には、参照パタ−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−リエ変換相関器でない方が良い。この理由は、
参照パタ−ン群と被検パタ−ンを同時にフ−リエ変換す
ると、図1のスクリ−ン31上の多重干渉縞パタ−ンの
コントラスト比が、参照パタ−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−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−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, it is advantageous in that it is easy to add or rewrite a reference pattern. There is. 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
If the reference pattern group and the test pattern are Fourier-transformed at the same time, the contrast ratio of the multiple interference fringe patterns on the screen 31 in FIG. 1 decreases as the number of reference patterns increases. In addition, when the obtained correlation output is reduced, the dynamic range to which the membership function is assigned is reduced, and the pattern discriminating 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.
【0035】[0035]
【実施例2】図11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−ンを光学的にフ−リエ変換したパタ−ン
を、各参照パタ−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11に示すように、レ
−ザ11より出射された光束12は、ビ−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−ンを照射する。次に、パ
タ−ンの複素振幅分布を有する光束は、フ−リエ変換レ
ンズ21によりフ−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−ンを照射する。このとき、
識別分類したいパタ−ンと同じ空間周波数スペクトラム
を有する参照パタ−ンから、その参照パタ−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。Embodiment 2 FIG. 11 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 performing multiplex recording while changing the irradiation direction of the plane wave for each reference pattern is used. As shown in FIG. 11, 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 light beam having the complex amplitude distribution of the pattern is Fourier-transformed by the Fourier transform lens 21, and irradiates the 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.
【0036】この回折光を集光レンズ22によりスクリ
−ン31上に集光すれば、一方の回折光は、参照パタ−
ンと識別分類したいパタ−ンとの相互相関パタ−ンにな
り、他方は、コンボリュ−ションとなる。そこで、各参
照パタ−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−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−ンについて、同様に相関出力強度を測定
し、メンバ−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。When this diffracted light is condensed on the screen 31 by the condensing lens 22, one of the diffracted lights becomes a reference pattern.
The pattern is a cross-correlation pattern between the pattern to be identified and classified, and the other is a convolution. 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 at that position or the total amount of light can be measured. Hereinafter, the process of 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.
【0037】この場合、マッチドフィルタには、各参照
パタ−ン同志のフ−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−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−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−ンを少
数の参照パタ−ンで識別することができる。In this case, since the Fourier component of each reference pattern is not superimposed on the matched filter,
The degree to which the contrast ratio of the correlation output decreases as the reference pattern increases is reduced. Therefore, 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.
【0038】また、他の種類の合同フ−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。例え
ば、合同フ−リエ変換の各参照パタ−ンと認識分類した
いパタ−ンとの合同フ−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−ン同志のフ−リエ変換成分が重なり、参照パ
タ−ンと認識分類したいパタ−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−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−ンでは、完全に分離が行なえない等のときに、
参照パタ−ンの一部を書き替えたい等の要求に答えるこ
とができるものである。The same effect can be obtained by using another type of joint Fourier transform device. For example, 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 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 reference pattern can be increased or rewritten, so that more flexible processing can be performed. For example, in recognition, when the reference pattern set in advance cannot completely separate the images,
This can respond to a request to rewrite a part of the reference pattern.
【0039】実施例1、2ともに、コヒ−レント光学径
を基にしているために、入力パタ−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
−ンの並進ズレに対して、対応して動くからである。Since the first and second embodiments are based on the coherent optical diameter, they have a feature that they are resistant to the translational deviation of the input pattern. This is because the correlation output position moves in response to the translation shift of the input pattern.
【0040】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12に示す例は、既知のインコヒ−レン
ト系の相関光学系である。光学系としては、光学系とし
ては、画像表示装置16と参照パタ−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−ンと
参照パタ−ンとの積の出力を、集光レンズアレイ71を
用いてスクリ−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−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−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
−ンをアレイ状に並べて表示することになる。Embodiment 3 An example shown in FIG. 12 is a known incoherent correlation optical system. As the optical system, as the 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. The condensing lens array 71 converges the light on the screen 31 and detects the output from each reference pattern condensed by the two-dimensional photoelectric conversion element 43. On the image display device 16, patterns to be identified and classified are arranged and displayed in an array for pixels corresponding to the reference pattern mask 62.
【0041】この場合、各参照パタ−ンと識別分類した
いパタ−ンとの相互相関ピ−クが、検出されることにな
る。以下の動作は、画像表示装置上に、他の識別分類し
たいパタ−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−ンに対して、各参照パタ−ンの
数だけのメンバ−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、入力パタ−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。In this case, a cross-correlation peak between each reference pattern and the pattern to be identified and classified is detected. In the following operation, other patterns to be identified and classified are sequentially displayed on the image display device, and based on these output values,
By creating membership functions for each of the patterns to be identified and classified, the same number as in the first and second embodiments can be obtained. However, there is no tolerance for the translational deviation of the input pattern,
It has a very simple configuration and has the property of being easily integrated.
【0042】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−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−ン31、二次元光電変換素子3
2、パタ−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.
【0043】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。In the present invention, the part functioning as a spatial light modulator has a difference in specifications, but in principle, all of them are of 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.
【0044】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、光導電層を付加する必
要はない。尚、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。In the example 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 photo-induced refractive index change occurs due to spontaneous polarization according to the input light intensity, so that it is not necessary to add a photoconductive layer. Note that these spatial light modulators can be configured as a transmission type or a reflection type.
【0045】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。However, in the case of an optical address type in which the read light completely cancels the information of the write light, the wavelength range of the read light and the write light is separated so that the read light affects the write information. It is necessary to devise such measures as not to give 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.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学的パ
タ−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、参照パタ−ンを少数提示するこ
とで、非常に多くのパタ−ンの認識や分類ができる光学
的パタ−ン認識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. First, by presenting a small number of reference patterns, an optical pattern recognition method capable of recognizing and classifying a very large number of patterns could be provided.
【0047】第2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−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−ン認識分類方法を提供すること
ができた。Second, by including time-series fluctuations of the spatial light modulator and time-series fluctuations such as speckle noise in the membership function of the degree of correlation created based on statistical quantities. Thus, an optical pattern recognition / classification method capable of eliminating the uncertainty of judgment in analog processing can be provided.
【0048】第3に、認識分類したいパタ−ンが有する
各参照パタ−ンの相関度のメンバ−シップ関数のファジ
−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−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−ンを追加した場合にも、このパタ−ンに対する各
参照パタ−ンの相関度のメンバ−シップ関数を作成する
ことで簡単に実行することができる光学的パタ−ン認識
分類方法を提供することができた。Third, by performing a fuzzy-logical AND operation of the membership function of the correlation degree of each reference pattern of the pattern to be recognized and classified, an optical system capable of performing highly accurate recognition and classification. And a method for recognizing and classifying patterns. Fourth, even when a new pattern to be recognized and classified is added, it can be easily executed by creating a membership function of the degree of correlation of each reference pattern with respect to this pattern. An optical pattern recognition classification method can be provided.
【0049】第5に、認識結果が紛らわしい場合でも、
少数の参照パタ−ンを付け加え、新たにこのパタ−ンに
対してメンバ−シップ関数を作成することで、簡単に且
つ完全に認識させることができる光学的パタ−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−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−ン認識
方法を提供することができた。Fifth, even if the recognition result is confusing,
To provide an optical pattern recognition / classification method that can be easily and completely recognized by adding a small number of reference patterns and newly creating a membership function for this pattern. Was completed. Sixth, recognition, classification,
By adjusting the degree of expansion of the membership function separately from the fluctuation of the optical system according to the application such as association, an optical pattern recognition method capable of performing flexible processing could be provided. .
【図1】本発明の光学的パタ−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一例として合同フ
−リエ変換光学系を示した模式構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a joint Fourier transform optical system as an example used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition / classification method of the present invention.
【図2】本発明の光学的パタ−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−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−ンと参照パ
タ−ン群とを表示した様子を示す図である。FIG. 2 shows a pattern to be recognized and classified and a reference pattern group 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. It is a figure which shows a mode that displayed.
【図3】本発明の光学的パタ−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−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−ン認識分類方法におい
て、1つの認識分類したいパタ−ンに対する各参照パタ
−ンの相関度を基にして作成されたメンバ−シップ関数
を表わした図である。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. is there.
【図5】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法におい
て、別の認識分類したいパタ−ンに対する各参照パタ−
ンの相関度を基にして作成されたメンバ−シップ関数を
表した図である。FIG. 5 is a diagram showing a reference pattern for another pattern to be recognized and classified in the optical pattern recognition / classification method of the present invention;
FIG. 6 is a diagram illustrating a membership function created based on the degree of correlation between the members.
【図6】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法におい
て、更に、別の認識分類したいパタ−ンに対する各参照
パタ−ンの相関度を基にして作成されたメンバ−シップ
関数を表した図である。FIG. 6 shows 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. FIG.
【図7】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法におい
て、未知のパタ−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−ンに対して有したメンバ−シップ値
を表した図である。FIG. 7 is a table showing membership values of a correlation 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. FIG.
【図8】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法において
使用された相互相関パタ−ンを模式的に表した図であ
る。FIG. 8 is a diagram schematically showing a cross-correlation pattern used in the optical pattern recognition / classification method of the present invention.
【図9】本発明の光学的パタ−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−ンに対する認識
分類させたい15パタ−ンのメンバ−シップ値を表した
図である。FIG. 9 is a diagram showing 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10】本発明の光学的パタ−ン認識分類方法におい
て、実験的に得られたファジ−的AND演算を用いた未
知のパタ−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. 10 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11】本発明の光学的パタ−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−を用いた光学系の模式構成図であ
る。FIG. 11 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12】本発明の光学的パタ−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一例とし
ての光学系の模式構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an optical system as still another example used as an optical correlation processing device in the optical pattern recognition / classification method of the present invention.
1、3 パタ−ン出力手段 2、4 光学的フ−リエ変換手段 5 光検出手段 11 レ−ザ 12、37 光束 13 ビ−ムエキスパンダ 4、22、39 ビ−ムスプリッタ− 35 液晶ライトバルブ 16 パタ−ン表示装置 21、41 フ−リエ変換レンズ 31、42 スクリ−ン 32、43 二次元光電変換素子 33、51 パタ−ン処理装置 34、38 ミラ− 36 受光素子 1, 3 pattern output means 2, 4 optical Fourier conversion means 5 light detection means 11 laser 12, 37 light flux 13 beam expander 4, 22, 39 beam splitter 35 liquid crystal light valve 16 pattern display device 21, 41 Fourier transform lens 31, 42 screen 32, 43 two-dimensional photoelectric conversion device 33, 51 pattern processing device 34, 38 mirror 36 light receiving device
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−293829(JP,A) 特開 平2−293828(JP,A) 特開 平1−295233(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 G06F 9/44 554 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (56) References JP-A-2-293829 (JP, A) JP-A-2-293828 (JP, A) JP-A 1-295233 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) G06T 7/00 G06F 9/44 554 JICST file (JOIS)
Claims (7)
識別分類したいクラスに属する被検パタ−ンと複数の参
照パタ−ンとの相関出力を複数回、取り、得られた各相
関度の集合の代表値とバラツキを示すパラメ−タを基準
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−ンに対応したメンバ−シップ関数を各々作成した
後、該被検パタ−ンと前記複数の参照パタ−ンとの各相
関出力と、前記の認識分類したいクラス毎に割り当てら
れている各々のメンバ−シップ関数とのメンバ−シップ
値を各々取り、得られたメンバ−シップ値の最も小さい
メンバ−シップ値を、又は、該メンバ−シップ値の平均
値を、前記の被検パタ−ンの前記認識分類したいクラス
に属する程度とすることを特徴とする前記光学的パタ−
ン認識分類方法。1. An optical pattern recognition / classification method, comprising:
A correlation output between a test pattern belonging to a class to be identified and classified and a plurality of reference patterns is taken a plurality of times, and a representative value of a set of obtained correlations and a parameter indicating a variation are obtained. After creating membership functions corresponding to the plurality of reference patterns for each class to be recognized and classified, each correlation output between the test pattern and the plurality of reference patterns, The membership values with the respective membership functions assigned to each of the classes to be recognized and classified are taken, and the smallest membership value of the obtained membership values or the membership value is obtained. The optical pattern is characterized in that an average value of the values corresponds to a degree belonging to the class to be recognized and classified of the test pattern.
Recognition classification method.
は、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−ンとの自己
相関出力或いは相互相関出力のピ−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−ン認識分類方
法。2. 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 the plurality of reference patterns. 2. The optical pattern recognition and classification method according to claim 1, wherein:
は、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−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とすることを特徴とする請求項
1に記載の光学的パタ−ン認識分類方法。3. A light-receiving area corresponding 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. 2. The optical pattern recognition and classification method according to claim 1, wherein the total light amount or the average light amount is used.
は、該被検パタ−ンと該複数の各参照パタ−ンとの自己
相関出力或いは相互相関出力のピ−ク値と、それらの相
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
量とすることを特徴とする請求項1に記載の光学的パタ
−ン認識分類方法。4. 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. 2. The optical pattern recognition and classification method according to claim 1, wherein the total light amount or the average light amount in the light receiving range according to the spread of the correlation output is used.
は、マッチドフィルタを用いて得られたものであること
を特徴とする請求項1に記載の光学的パタ−ン認識分類
方法5. An optical pattern recognition / classification method according to claim 1, wherein each correlation output with said plurality of reference patterns is obtained by using a matched filter.
は、該被検パタ−ンと各参照パタ−ンとの合同フ−リエ
変換を個別に行なうことにより得られた各々の強度パタ
−ンを、再び、光学的に個別にフ−リエ変換するか、或
いは、該被検パタ−ンと各参照パタ−ンとの各合同フ−
リエ変換を一括して行なうことにより、得られた各々の
の強度パタ−ンを、再び、光学的に一括してフ−リエ変
換することにより得られたものであ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−ン認識分
類方法。6. A correlation output between each of the plurality of reference patterns is obtained by individually performing a joint Fourier transform between the test pattern and each of the reference patterns. The pattern is again optically individually Fourier transformed, or each joint pattern of the test pattern and each reference pattern is converted.
10. The method according to claim 8, wherein each of the obtained intensity patterns is collectively optically collectively subjected to the Fourier transform, and the obtained intensity pattern is collectively subjected to the Fourier transform. 5. An optical pattern recognition / classification method according to any one of items 1 to 4.
は、光透過率分布或いは光反射率分布で表わされた被検
パタ−ンと、各参照パタ−ンを重ね、それをインコヒ−
レント光で照射し、反射或いは透過してきた光量とする
ことを特徴とする請求項1に記載の光学的パタ−ン認識
分類方法。7. The correlation output of each of the plurality of reference patterns is obtained by superimposing each of the reference patterns on a test pattern represented by a light transmittance distribution or a light reflectance distribution. Incohi
2. The optical pattern recognition / classification method according to claim 1, wherein the light is irradiated with rent light, and the amount of light is reflected or transmitted.
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP03044018A JP3014155B2 (en) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | Optical pattern recognition and classification method |
| EP92301315A EP0500315B1 (en) | 1991-02-18 | 1992-02-18 | Method of optical recognition and classification of pattern |
| DE1992629610 DE69229610T2 (en) | 1991-02-18 | 1992-02-18 | Process for the optical recognition and classification of patterns |
| US08/403,449 US5754693A (en) | 1991-02-18 | 1995-03-14 | Method of optical recognition and classification of patterns |
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