JP3279605B2 - Pattern identification method - Google Patents
Pattern identification methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、物体、画像、文字など
の識別及び情報の検索、推論、連想などに用いられるパ
ターン識別を行なう方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for identifying an object, an image, a character, and the like, and for identifying a pattern used for information retrieval, inference, association, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、画像や音声などの処理につい
て、ノイマン型コンピュータが不得意なパターンを識別
する方法として、ニューラルネットワークやk−ニアレ
スト・ネイバー法などが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, a neural network, a k-nearest neighbor method, and the like have been known as methods for identifying a pattern in which a Neumann-type computer is not good at processing images and sounds.
【0003】ニューラルネットワークでは、その学習方
法の1つである誤差逆伝播学習法(以下BP法と略す
る)を用いて、認識分類方法が数多く提案されている。
図2は、前記のような従来のニューラルネットワークの
構成を示す構成図である。BP法による学習を行なうニ
ューラルネットワークでは、通常、ネットワーク内のユ
ニットの集合を3層以上の層構造とし、そのうちで、パ
ターン入力を行なう層を入力層、認識出力信号を出力す
る層を出力層、残りを中間層又は隠れ層と称する。この
とき、原則として、同一層内に含まれるユニット同士の
結合はないものとし、また、出力に近い層から入力に近
い層への信号のフィードバックはないものとする。[0003] In the neural network, a number of recognition and classification methods have been proposed using an error back propagation learning method (hereinafter abbreviated as BP method), which is one of the learning methods.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of the conventional neural network as described above. In the neural network for learning by BP method, usually, a layer structure set of three or more layers of units in the network, among them, the input layer a layer for performing pattern input, an output layer and a layer for outputting a recognition output signal , And the rest are referred to as intermediate layers or hidden layers. At this time, in principle, the units included in the same layer
It is assumed that there is no coupling and that there is no signal feedback from the layer near the output to the layer near the input.
【0004】各層のユニット間の結合は、矢印で示され
ており、入力層のユニットと中間層ユニットとの結合荷
重値を対応するユニット番号を添え字として付けたVij
(iは中間層ユニット番号、jは入力層ユニット番号で
ある)で、中間層のユニットと出力層のユニットとの結
合荷重を対応するユニット番号を添え字として付けたW
ij(iは出力層ユニット番号、jは中間層ユニット番号
である)で表すものとする。入力層の各ユニットから出
力された出力値In (nはユニット番号である)は、中
間層の各ユニットへと伝播し、更に、中間層の各ユニッ
トから出力された出力値Cn (nはユニット番号)は、
出力層の各ユニットへ伝播し、この出力層の各ユニット
から出力値On (nはユニット番号)が得られる。(各
ユニットの出力値は、1つのユニットにつき1つであ
る。)[0004] Binding between the layers of the unit, it is indicated by arrows, V ij which gave a corresponding unit number binding load value the unit and the intermediate layer unit of the input layer as a subscript
(I intermediate layer unit number, j is an is an input layer unit number), representing Ke with the coupling load between units of the intermediate layer and the units of the output layer as a subscript corresponding unit number W
ij (i is an output layer unit number and j is an intermediate layer unit number). Output from each unit of the input layer output values I n (n is a unit number), Medium
Propagates into the units during layer, further, the output values output from the respective units of the intermediate layer C n (n is the unit number) is
Propagates to each unit in the output layer, the output value O n from each unit of the output layer (n is the unit number) is obtained. (The output value of each unit is one for one unit.)
【0005】通常、中間層ユニット及び出力層ユニット
の入出力特性は、次の式で表される。 Ci =f(ΣVijIj +ξi) (1) Oi =f(ΣWijCj +θi) (2) f(x) =1/(1+exp(ーx)) (3) ここで、i、jは各々、前記のように対応するユニット
番号であり、ξ、θは、各々のユニットにおけるバイア
ス値である。また、(3)に示した関数は、シグモイド
関数と呼ばれている。Generally, the input / output characteristics of the intermediate layer unit and the output layer unit are expressed by the following equations. C i = f (ΣV ij I j + ξ i ) (1) O i = f (ΣW ij C j + θ i ) (2) f (x) = 1 / (1 + exp (−x)) (3) i and j are the corresponding unit numbers as described above, and ξ and θ are the bias values in each unit. The function shown in (3) is called a sigmoid function.
【0006】前記のようなニューラルネットワークの構
成において、任意の入力パターン即ち入力層ユニットの
出力ベクトル(I1、I2、I3、I4、I5)を与えたと
きの出力層からの出力Oi (ここでは、i=1、2、・
・5)と所望の出力(教師信号)との各ユニットの誤差
の2乗和が小さくなるように、各ユニット間の結合荷重
の値を修正することにより、任意の入力パターンに対し
て所望の出力パターンを出力するニューラルネットワー
クを得ることができる。BP法は、このときの荷重の修
正係数を計算する方法であり、一般化δルールとも呼ば
れている。In the above-described neural network configuration, an output from the output layer when an arbitrary input pattern, that is, an output vector (I 1 , I 2 , I 3 , I 4 , I 5 ) of the input layer unit is given. O i (where i = 1, 2,...
(5) By correcting the value of the coupling weight between the units so that the sum of squares of the error of each unit between the desired output (teacher signal) and the desired output (teacher signal) is reduced, a desired input pattern can be obtained for an arbitrary input pattern. A neural network that outputs an output pattern can be obtained. The BP method is a method of calculating a load correction coefficient at this time, and is also called a generalized δ rule.
【0007】ところが、前記のニューラルネットワーク
においては、認識したいクラスに属する代表的なパター
ンをいくつか提示して学習を行って、結合荷重値を決定
させようとしても、学習を収束させるために、多数回の
繰り返し学習を行なうため、ネットワークの構成に時間
がかかり、しかも、必ずしも、学習が収束するとは限ら
ず、所謂、ローカルミニマに落ち込み、十分な認識結果
を与えられないことがよく生じる。また、特徴空間内に
空き領域がないために、未学習の入力パターンでもいず
れかの学習済みの入力パターンに識別してしまうという
欠点があった。However, in the above-described neural network, a number of typical patterns belonging to a class to be recognized are presented for learning, and even if an attempt is made to determine a connection weight value, a large number of patterns are required to converge the learning. Since iterative learning is performed twice, it takes time to construct a network, and the learning does not always converge. The learning often falls into a so-called local minimum, and a sufficient recognition result is often not given. In addition, since there is no free area in the feature space, there is a disadvantage that an unlearned input pattern is identified as one of the learned input patterns.
【0008】一方、k−ニアレスト・ネイバー法におい
ては、パターンの特徴を表す入力ベクトル空間上で、識
別領域を作り、この領域を使い、パターンの識別を行な
う。初めに識別させたいパターン群の、いくつかの識別
し易いような特徴を調べ、数量化する。それらの数量化
した特徴を表す量を、1つの位置ベクトル上に表示す
る。このベクトルは、入力ベクトルと称する。On the other hand, in the k-nearest neighbor method, an identification area is created in an input vector space representing the feature of the pattern, and the pattern is identified using this area. First , some easily distinguishable features of a pattern group to be identified are examined and quantified. The quantities representing those quantified features are displayed on one position vector. This vector is called the input vector.
【0009】例えば、識別クラスSに属するn個の特徴
を抽出したパターンCSiの入力ベクトルは、 CSi=(x1、x2・・・・xn) (4) のように表され、ここでxiは各特徴量を表す。このよ
うにして、パターン群のすべての入力ベクトルを作る。For example, an input vector of a pattern C Si obtained by extracting n features belonging to the identification class S is expressed as C Si = (x 1 , x 2 ... X n ) (4) where x i represents the respective feature amounts. In this way, all the input vectors of the pattern group are created.
【0010】次に、識別クラスsに属する入力ベクトル
CSiと、そのベクトルからk番目に近い距離にある別の
識別クラスTに属する入力ベクトルCTjとの中点をn−
1次元の超平面で区切る。これをすべての入力ベクトル
について行ない、クラス毎に超平面で囲まれた領域が、
そのクラスの識別領域になる。前記kを1以外にするこ
とにより、重なりのある領域も作ることができる。以上
までで、識別するための準備(学習)が終わる。図3
は、前記の学習により作成されたn=2の入力ベクトル
空間の識別領域の1例を示す概念図である。Next, an input vector belonging to the identification class s
CSiAnd another k-th closest distance from that vector
Input vector C belonging to identification class TTjThe midpoint of
Divide by a one-dimensional hyperplane. This is all input vectors
The area enclosed by the hyperplane for each class is
It becomes the identification area of the class. K must be other than 1
Thus, an overlapping area can be created. that's all
By then, preparation (learning) for identification is completed.FIG.
Is the input vector of n = 2 created by the above learning.
It is a conceptual diagram which shows an example of the identification area of space.
【0011】その後、学習済みの入力パターンを与える
と、その入力ベクトルが入った識別領域のクラスに入力
パターンは、識別される。然し乍ら、この方法では、前
記のニューラルネットワークでのような学習が収束しな
かったり、学習に時間がかかったりというような問題は
ないが、入力ベクトル空間のすべてを任意のクラスの識
別領域に取ってしまうために、明らかに学習済みの入力
パターンとは、違うパターンを入力しても、必ず、学習
済みのパターンのうちの1つとして、識別してしまうと
いうようなニューラルネットワークと同じような欠点が
残ってしまった。Thereafter, when a learned input pattern is given, the input pattern is identified in the class of the identification area containing the input vector. However, in this method, there is no problem that the learning does not converge or the learning takes time as in the above-described neural network, but the entire input vector space is taken into the discrimination area of an arbitrary class. Therefore, even if a different pattern is input from the input pattern that has been clearly learned, the same drawback as that of the neural network that the input pattern is always identified as one of the learned patterns. It has remained.
【0012】[0012]
【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、学習が確実に収束
して、学習回数も1回で済み、しかも、入力ベクトル空
間すべてを識別領域で満たすことなく、空き領域を残す
ので、学習していない未知のパターンを入力しても、未
知であることを識別するパターン識別方法を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the learning can be surely converged, the number of times of learning is only one, and the entire input vector space can be used. An object of the present invention is to provide a pattern identification method for identifying an unknown pattern that has not been learned even if an unknown pattern that has not been learned is input because an empty area is left without being filled with an identification area.
【0013】[0013]
【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なされたもので、入力パターンの
特徴を表すn個のデータを成分とするn次元入力ベクト
ル空間内にパターンの識別を行なうための識別領域を作
成し、前記識別領域と入力ベクトルとの位置関係に基づ
いて、パターンの識別をするパターン識別方法におい
て、前記識別領域は、識別される各々の識別クラスに対
して1つずつ作成され、前記識別領域の作成は、その第
1の識別クラスに属する任意の入力ベクトルCSiと、そ
のベクトルCSiからk番目に近い距離にある別の識別ク
ラスに属する入力ベクトルCTiを選び出し、ベクトルC
Si−CTiを任意の割合で内分する点とベクトルCSiとの
距離を計算して、その距離が半径で、前記入力ベクトル
CSiが中心であるn次元の超球内を領域Riとして、該
第1の識別クラスの入力ベクトルすべてについて、超球
領域Rpiを作成し、それら超球領域Riの論理和を該第
1の識別クラスの識別領域とし、以上の操作を各識別し
たいクラス毎に行なうことによってなされることを特徴
とするパターン識別方法を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problem, and has been developed in an n-dimensional input vector space having n data representing the characteristics of an input pattern as components. In the pattern identification method for identifying a pattern based on a positional relationship between the identification area and an input vector, the identification area is provided for each identification class to be identified . versus
The identification area is created by inputting an arbitrary input vector C Si belonging to the first identification class and an input vector belonging to another identification class located at a k-th distance from the vector C Si. Select the vector C Ti and select the vector C
The Si -C Ti by calculating the distance between the vector C Si point which internally divides at an arbitrary ratio, in the distance is the radius, the input vector C Si region is in a hypersphere of n dimensions is the central R i For each of the input vectors of the first identification class, a hypersphere region R pi is created, the logical sum of the hypersphere regions R i is set as the identification region of the first identification class, and the above operation is performed for each identification. There is provided a pattern identification method characterized by being performed for each desired class.
【0014】また、入力パターンの特徴を表すn個のデ
ータを成分とするn次元入力ベクトル空間内にパターン
の識別を行なうための識別領域を作成し、前記識別領域
と入力ベクトルとの位置関係に基づいて、パターンの識
別をするパターン識別方法において、1つの識別クラス
に属する入力ベクトルの平均のベクトルを計算し、その
平均のベクトルをCSとし、そのベクトルCSからk番目
に近い距離にある別の識別クラスの平均のベクトルCT
を選び出し、ベクトルCS−CTを任意の割合で内分する
点とベクトルCSとの距離を計算して、その距離が半径
で、前記平均のベクトルCSが中心であるn次元の超球
領域を、該第1の識別クラスの識別領域として、以上の
操作を各識別したいパターンすべてについて行ない、同
様の識別領域を各パターン毎に作成することを特徴とす
るパターン識別方法を提供する。An identification area for identifying a pattern is created in an n-dimensional input vector space having n data representing the features of the input pattern as components, and the positional relationship between the identification area and the input vector is determined. based, in pattern identification method of identifying a pattern, the average of the vector of the input vectors belonging to one identification class is calculated, the vector of the average and C S, in a close distance to the k-th from the vector C S Vector C T of the averages of different identification classes
Is calculated, and the distance between the vector C S and a point that internally divides the vector C S -C T at an arbitrary ratio is calculated, and the distance is a radius, and the n-dimensional super is the center of the average vector C S. ball
The above operation is performed for all the patterns to be identified as an identification area of the first identification class, and a similar identification area is created for each pattern.
To provide Rupa turn identification method.
【0015】そして、前記kの値を1とする方法が好適
である。また、前記内分点の比を、1:1とすると好適
である。また、前記入力パターンの特徴を表すデータ
は、入力パターンと参照パターンの相関演算による出力
を用いることが好適である。前記相関演算は、光学的に
行なうことが好適である。前記光学的相関演算は、光学
的フーリエ変換面におけるパターンの類似性を基として
手段を用いることが好適である。A method in which the value of k is set to 1 is preferable. It is also preferable that the ratio of the internal dividing points is 1: 1. In addition, it is preferable that the data representing the characteristics of the input pattern is an output of a correlation operation between the input pattern and the reference pattern. The correlation calculation is preferably performed optically. It is preferable that the optical correlation operation uses means based on the similarity of the pattern on the optical Fourier transform plane.
【0016】そして、前記光学的フーリエ変換面におけ
るパターンの類似性を基にした光学的相関演算手段は、
少なくともコヒーレント光源と、入力パターン及び参照
パターンに応じて、第1の光束の複素振幅分布を変調す
る(即ち、入力パターン及び参照パターンを表示する)
第1の空間光変調器と、該第1の空間光変調器上におけ
る該第1の光束の複素振幅分布を、光学的にフーリエ変
換するための第1のフーリエ変換レンズと、前記第1の
光束のフーリエ変換された光量分布に応じて第2の光束
の複素振幅分布を変調する第2の空間光変調器と、該第
2の空間光変調器上における該第2の光束の複素振幅分
布を光学的にフーリエ変換するための第2のフーリエ変
換レンズと、その第2の光束のフーリエ変換された光量
分布を受光する受光素子とからなる光学的相関検出装置
であり、前記第1の空間光変調器上には、相関検出を行
なう複数の参照パターンを同時並列的に表示し、その各
々の参照パターンの近傍に、各参照パターンに1つずつ
入力パターンを同時並列的に表示し、前記第1のフーリ
エ変換レンズは、各々の参照パターンと入力パターンの
対に対応した個別のレンズのアレイとし、また、前記第
2のフーリエ変換レンズは、前記第1のフーリエ変換レ
ンズアレイにより生じた第2の空間光変調器上の各フー
リエ変換パターンに対応した個別のレンズアレイとなる
ものが好適である。The optical correlation calculating means based on the similarity of the pattern on the optical Fourier transform plane includes:
Modulate the complex amplitude distribution of the first light flux according to at least the coherent light source and the input pattern and the reference pattern (ie, display the input pattern and the reference pattern)
A first spatial light modulator; a first Fourier transform lens for optically Fourier transforming a complex amplitude distribution of the first light beam on the first spatial light modulator; A second spatial light modulator that modulates a complex amplitude distribution of the second light beam according to a Fourier-transformed light amount distribution of the light beam, and a complex amplitude distribution of the second light beam on the second spatial light modulator An optical correlation detection device comprising a second Fourier transform lens for optically Fourier-transforming the light beam and a light-receiving element for receiving a Fourier-transformed light amount distribution of the second light flux, wherein the first space On the optical modulator, a plurality of reference patterns for performing correlation detection are displayed simultaneously and in parallel, and near each of the reference patterns, an input pattern is displayed one by one for each reference pattern simultaneously and in parallel. The first Fourier transform lens is An array of individual lenses corresponding to each reference pattern and input pattern pair, and the second Fourier transform lens is provided on a second spatial light modulator generated by the first Fourier transform lens array. It is preferable that the lens array be an individual lens array corresponding to each Fourier transform pattern.
【0017】[0017]
【作用】前記パターン認識において、入力パターンから
n個のデータを得たとすると、識別クラスSに属する入
力ベクトルの1つを、 CSi=(x1、x2、・・・、xn) (4) のように示し、前記ベクトルCSiとは、別個の識別クラ
スに属するベクトル中で、k番目に距離が近いベクトル
が、識別クラスTに属し、 CTj=(x1’、x2’、・・・、xn’) (5) であったとすると、前記2つのベクトルCSi、CTj間、
CSiーCTjをa:bに内分する点の入力ベクトルCSiか
らの距離Lは、 L={(x1ーx1’)2+(x2ーx2’)2+・・+(xnーxn’)2}1/2×a/(a+b) ・・・・・・・・・・(6) と計算される。In the above pattern recognition, assuming that n data are obtained from the input pattern, one of the input vectors belonging to the identification class S is represented by C Si = (x 1 , x 2 ,..., X n ) ( 4), and the vector C Si is a vector belonging to a different identification class, and a vector having the k-th closest distance belongs to the identification class T, and C Tj = (x 1 ′, x 2 ′) ,..., X n ′) (5) If the two vectors C Si and C Tj are
The distance L from the input vector C Si of the point that internally divides C Si −C Tj into a: b is L = {(x 1 −x 1 ′) 2 + (x 2 −x 2 ′) 2 +. + ( Xn − xn ′) 2 } 1/2 × a / (a + b) (6)
【0018】ここで、前記入力ベクトルCSiを中心とす
る半径Lの超球の領域式は、 (X1ーx1)2+(X2ーx2)2+・・+(Xnーxn)2≦L2 (7) と表現される。但し、X1、X2、・・Xnは入力ベクト
ル空間の各成分の変数である。前記識別クラスSの属す
るその他の入力ベクトルについても、各々の別の識別ク
ラスに属するベクトルの中でk番目に距離が近いベクト
ルとの間に前記超球の領域式(7)を求め、それらの式
(7)で示されるような超球領域式の論理和を取り、識
別クラスSの識別領域条件として、識別クラスSの識別
領域と決定する。以上の識別領域の決定を、識別するク
ラスすべてについて行ない、入力パターンの学習を完了
させる。学習後に識別したい入力パターンを与え、前記
入力パターンの入力ベクトルが識別クラスSの前記の識
別領域条件を満たせば、前記入力パターンを識別クラス
Sに識別する。もし、すべての識別クラスの前記の識別
領域条件を満たさなければ、該入力パターンは、未知の
入力パターンとして識別する。[0018] Here, hypersphere area type having a radius L centering on the input vector C Si is, (X 1 over x 1) 2 + (X 2 over x 2) 2 + ·· + ( X n over x n ) 2 ≦ L 2 (7) Here, X 1 , X 2 ,... X n are variables of each component of the input vector space. For the other input vectors to which the identification class S belongs, the region equation (7) of the hypersphere is calculated between a vector belonging to each of the different identification classes and a vector having the k-th closest distance. The logical sum of the hypersphere region expression as shown in Expression (7) is taken, and the identification region of the identification class S is determined as the identification region condition of the identification class S. The above determination of the identification area is performed for all the classes to be identified, and the learning of the input pattern is completed. After learning, an input pattern to be identified is given, and if the input vector of the input pattern satisfies the identification area condition of the identification class S, the input pattern is identified as the identification class S. If the above-mentioned identification area conditions of all the identification classes are not satisfied, the input pattern is identified as an unknown input pattern.
【0019】また、前記の識別領域の作成において、ク
ラス毎で入力ベクトルが比較的に固まっている時等は、
クラスS、クラスTに属する入力ベクトルの平均のベク
トルを計算して、それをベクトルCSi、CTjとして、前
記のような操作を行なうと、すべてのベクトルについて
超球を計算することにより、短い時間で識別領域の作成
ができ、パターンの識別を行なうことができる。前記の
操作において、k=1として、ベクトルCS1と最も近い
ベクトル同士で超球を作成したり、内分比を、a:b=
1:1にしたりすることにより、識別領域の重なりを少
なく、作成することができる。In the creation of the identification area, when input vectors are relatively fixed for each class, for example,
By calculating the average vector of the input vectors belonging to the class S and the class T and setting them as the vectors C Si and C Tj , the above operation is performed. The identification area can be created in time, and the pattern can be identified. In the above operation, assuming that k = 1, a hypersphere is created with the vector closest to the vector C S1 and the internal division ratio is set to a: b =
By making the ratio 1: 1 or the like, the overlapping of the identification areas can be reduced and the identification areas can be created.
【0020】なお、入力パターンの特徴を表すデータを
入力パターンと参照パターンとの相関演算による出力で
ある相関出力は、入力パターンと参照パターンとの類似
度を表し、1つの参照パターンに対する入力パターンの
類似度は、入力パターン毎に違い、1つの入力パターン
に対して同じ参照パターンで類似度が変わることはな
く、また、参照パターンの数を増やすことにより、入力
パターン空間の次元数も増えて、識別が容易になるの
で、相関出力を本発明のパターン識別方法の入力ベクト
ルの成分に使用することにより、容易に識別領域の作
成、パターンの識別を行なうことができる。The correlation output, which is the output of data representing the characteristics of the input pattern by the correlation operation between the input pattern and the reference pattern, indicates the similarity between the input pattern and the reference pattern, and indicates the similarity between the input pattern and the reference pattern. The similarity differs for each input pattern, and the same reference pattern does not change the similarity with respect to one input pattern. In addition, by increasing the number of reference patterns, the number of dimensions of the input pattern space also increases. Since identification is facilitated, by using the correlation output as an input vector component of the pattern identification method of the present invention, it is possible to easily create an identification area and identify a pattern.
【0021】前記の相関演算による出力は、光学的な相
関演算により相関出力を得て、入力ベクトルの成分とす
ることもできる。また、フーリエ変換面におけるパター
ンの類似性を基づいた相関演算手法である合同フーリエ
変換法(JT法)やマッチドフィルタ法を用いることに
より、相関出力を入力ベクトルの成分として用いること
ができる。The output of the above-described correlation operation can be obtained as a component of an input vector by obtaining a correlation output by an optical correlation operation. In addition, by using a joint Fourier transform method (JT method) or a matched filter method, which is a correlation calculation method based on the similarity of patterns on the Fourier transform plane, a correlation output can be used as a component of an input vector.
【0022】更に、JT法に基づいた相関検出を空間光
変調器とレンズアレイを用いて、複数の参照パターンに
対して、同時に並列的に行なうと、入力ベクトルを瞬時
に作成することができる。Furthermore, when the correlation detection based on the JT method is performed simultaneously and in parallel on a plurality of reference patterns using a spatial light modulator and a lens array, an input vector can be instantaneously created.
【0023】次に、本発明のパターン識別方法について
更に詳しく具体的に以下実施例より、説明するが、本発
明がそれらによって、制限されるものではない。Next, the pattern identification method of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.
【0024】[0024]
【実施例1】パターン識別を行なうためには、始めに画
像、文字、音声などの識別したいパターンから、そのパ
ターンの特徴を表すデータを取得する。本実施例では、
入力パターンより2つのデータを取得して、このデータ
をコンピュータに入力し、以後の処理は、コンピュータ
上で行なう。図1a、bは、本実施例における、入力ベ
クトル空間を表わした概念図である。入力パターンの特
徴を表す2つの入力データ1、入力データ2が、該空間
の次元になる。図1aに示すように識別クラスAに属す
る入力パターンは、入力ベクトルCA111〜CA313、
識別クラスBに属する入力パターンは、入力ベクトルC
B114〜CB316、識別クラスCに属する入力パターン
は、入力ベクトルCC117〜CC318として、2次元の
入力ベクトル空間上にプロットされる。Embodiment 1 In order to identify a pattern, first, data representing the characteristics of the pattern to be identified, such as images, characters, and sounds, is obtained. In this embodiment,
Two pieces of data are obtained from the input pattern, and this data is input to a computer, and the subsequent processing is performed on the computer. 1A and 1B are conceptual diagrams showing an input vector space in the present embodiment. Two input data 1 and 2 representing the characteristics of the input pattern become the dimensions of the space. As shown in FIG. 1A, input patterns belonging to the identification class A include input vectors C A1 11 to C A3 13,
The input pattern belonging to the identification class B is the input vector C
B1 14~C B3 16, input patterns belonging to identify class C, as an input vector C C1 17~C C3 18, are plotted on a two-dimensional input vector space.
【0025】次に、識別クラスAの認識領域の学習に入
る。識別クラスAの入力ベクトルCA111と、この入力
ベクトルCA111と識別クラスA以外の入力ベクトルで
最も距離が近いベクトルを捜すと、CB114がこれに当
ることが分かる。該入力ベクトルCA111と該入力ベク
トルCB114との距離の半分の距離(2つのベクトルの
中点とCA1との距離)を計算し、これを半径とした中心
が該識別クラスAのベクトルCA111である超球(ここ
では円になる)で領域RA120を作る。識別クラスAに
属するベクトルCA212、CA313についても、同様の
操作をして、超球の領域RA221、RA322を作り、こ
れらの前記の超球の論理和が、図1bに示すような識別
領域RA24となる。識別クラスB、Cの領域の作成
も、前記のような操作により、識別領域RB25、識別
領域RC26を学習する。Next, learning of the recognition area of the identification class A is started. An input vector C A1 11 identification Class A, the highest distance input vector other than the input vector C A1 11 identification class A search close vector, it can be seen that C B1 14 hits thereto. A half distance (distance between the midpoint of two vectors and C A1 ) of the distance between the input vector C A1 11 and the input vector C B1 14 is calculated. A region R A1 20 is created by a hypersphere (here, a circle) which is a vector C A1 11. The same operation is performed on the vectors C A2 12 and C A3 13 belonging to the discrimination class A to form hypersphere regions R A2 21 and R A3 22. The logical sum of these hyperspheres is shown in FIG. The identification area RA 24 shown in FIG. Identification Class B, also creation of C region, by the like operation, the identified region R B 25, to learn the identification area R C 26.
【0026】このような識別領域の学習が終了した後
に、パターン識別を行なう。識別したいパターンより入
力データ1、2を取得し、前記の入力ベクトル空間上に
識別したい入力パターンの入力ベクトルを得る。この識
別したいパターンの入力ベクトルが、前記のような学習
で作成した識別領域A、B或いはCの領域内に入ってい
れば、この被検入力ベクトルを持つ識別したいパターン
は、ベクトルが存在した領域のクラスに分類される。図
1bにおいては、入力ベクトル31は、クラスBと識別
される、被検入力ベクトル32のように、いずれのクラ
スにも入らなければ、この被検入力ベクトル32のパタ
ーンは、学習していないパターンであると識別される。After the learning of the identification area is completed, pattern identification is performed. The input data 1 and 2 are obtained from the pattern to be identified, and the input vector of the input pattern to be identified is obtained in the input vector space. If the input vector of the pattern to be identified falls within the area of the identification area A, B or C created by the learning as described above, the pattern to be identified having the input vector to be examined is determined by the area where the vector exists. Are classified into classes. Figure
In 1b , if the input vector 31 does not belong to any class , such as the test input vector 32, which is identified as class B, the pattern of the test input vector 32 is a pattern that has not been learned. Identified to be.
【0027】[0027]
【実施例2】図4は、既知のマッチドフィルタを再生す
る光学系を示す。マッチドフィルタ46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。FIG. 4 shows an optical system for reproducing a known matched filter. The matched filter 46 converts a pattern obtained by optically Fourier transforming a plurality of reference patterns in advance,
A multiplexed recording is used while changing the irradiation direction of the plane wave for each reference pattern.
【0028】図4に示すように、レーザ41より出射さ
れた光束42は、ビームエキスパンダ43により適当な
光束系に広げられ、入力パターンを表示した空間光変調
器44に入射する。そして、入力パターンに対応した空
間的変調を受けた光束42は、フーリエ変換レンズ45
を通り、そのフーリエ変換面に置かれたマッチドフィル
タ46に入射する。このマッチドフィルタ46は、参照
パターンのフーリエ変換ホログラムに基づいて作成され
たもので、もし、ホログラム記録時の参照パターンのフ
ーリエ変換パターンと入力パターンのフーリエ変換パタ
ーンとの相関が高ければ、そのホログラム記録時のこの
参照光束の方向に、その参照光束に共役な光束を発生す
る。この参照光束が平行光束であれば、これを再度光学
的にフーリエ変換したものが、入力パターンと参照パタ
ーンとの相関パターンとなる。従って、マッチドフィル
タ46を出射した光束42は、フーリエ変換レンズ47
を通過して、光電変換素子アレイ48に入射し、この相
関パターンが検出される。As shown in FIG. 4 , a light beam 42 emitted from a laser 41 is spread by a beam expander 43 into an appropriate light beam system, and is incident on a spatial light modulator 44 displaying an input pattern. Then, the light beam 42 subjected to the spatial modulation corresponding to the input pattern is converted to a Fourier transform lens 45.
And enters the matched filter 46 placed on the Fourier transform plane. The matched filter 46 is created based on the Fourier transform hologram of the reference pattern. If the correlation between the Fourier transform pattern of the reference pattern and the Fourier transform pattern of the input pattern during hologram recording is high, the hologram recording is performed. A light beam conjugate to the reference light beam is generated in the direction of the reference light beam at the time. If the reference light beam is a parallel light beam, a light beam that has been optically Fourier transformed again becomes a correlation pattern between the input pattern and the reference pattern. Therefore, the light beam 42 emitted from the matched filter 46 is converted to a Fourier transform lens 47.
And enters the photoelectric conversion element array 48, and this correlation pattern is detected.
【0029】ここで、この相関パターンの中心の位置
は、マッチング作成時の参照光束の方向で予め決まって
いるから、この部分に光電変換素子アレイが配置される
ようにすれば、良い。また、この光電変換素子の面積に
より、相関パターンの検出領域を調整することができ、
この面積を小さくすれば、通常の内積演算に近い演算結
果となり、この面積を大きくとれば、パターンの変形や
シフトの影響を受け難い演算結果になる。Here, the position of the center of the correlation pattern is determined in advance by the direction of the reference light beam at the time of making the matching. Therefore, it is sufficient to arrange the photoelectric conversion element array in this portion. Further, the detection area of the correlation pattern can be adjusted by the area of the photoelectric conversion element,
If this area is reduced, a calculation result close to a normal inner product calculation is obtained, and if this area is increased, a calculation result is less likely to be affected by pattern deformation or shift.
【0030】以上のようにして得られた光電変換素子ア
レイの出力を、入力ベクトルの各成分として用い、実施
例1に示すような操作でパターン識別を行なうことがで
きる。尚、このとき、複数の参照パターンの1つのマッ
チドフィルタに参照光束の方向を変えて、記録しておけ
ば、強度変換素子アレイ48上には、それらの相関パタ
ーンが異なる場所に現れ、入力ベクトルの各成分を同時
に取り出すことができる。The above photoelectric conversion element A obtained as the
Using the output of the ray as each component of the input vector, pattern identification can be performed by the operation shown in the first embodiment. At this time, if the direction of the reference light beam is changed and recorded in one matched filter of a plurality of reference patterns, those correlation patterns appear at different places on the intensity conversion element array 48, and the input vector Can be taken out simultaneously.
【0031】この他に、光学的フーリエ変換面における
パターンの類似性に基づいた光学的相関演算法に、合同
フーリエ変換(ジョイントトランスフォーム:JT法)
がある。この方法は、現状の仕様の空間光変調器を用い
て、装置化し易いという特徴があり、マッチドフィルタ
法と同様に本発明のパターン識別方法において用いるこ
とができる。然し乍ら、同時に、複数の参照パターンと
の相関出力を得る能力において、マッチドフィルタ法に
劣る。そこで、本発明者らは、このJT法による相関光
学系をアレイ化した光学的多重相関検出光学系を提案し
た(特願平3−33423号)が、このような相関検出
装置に、本発明のパターン識別方法を適用した場合につ
いて、更に、次の実施例で説明する。In addition, a joint Fourier transform (JT method) is used in an optical correlation operation method based on the similarity of a pattern on an optical Fourier transform surface.
There is. This method has a feature that it can be easily implemented using a spatial light modulator having the current specifications, and can be used in the pattern identification method of the present invention, like the matched filter method. However, at the same time, the ability to obtain a correlation output with a plurality of reference patterns is inferior to the matched filter method. Therefore, the present inventors have proposed an optical multiple correlation detection optical system in which correlation optical systems based on the JT method are arrayed (Japanese Patent Application No. 3-33423). The case where the pattern identification method described above is applied will be further described in the following embodiment.
【0032】[0032]
【実施例3】図5は、光学的多重相関装置の説明図であ
る。この装置の出力を用いて、実施例2の光学的相互相
関による出力を並列的に検出することができ、本発明の
パターン認識方法の入力ベクトル成分として用いること
ができる。Embodiment 3 FIG. 5 is an explanatory diagram of an optical multiple correlation apparatus. Using the output of this device, the output due to the optical cross-correlation of the second embodiment can be detected in parallel, and can be used as the input vector component of the pattern recognition method of the present invention.
【0033】コヒーレントな光源51を出射した光束5
2は、ビームエキスパンダ53により、その光束径を適
当な大きさに広げられ、ビームスプリッター54で光路
を2つに分けられる。ビームスプリッター54を通過し
た光束52aは、全反射ミラー55で反射され、光アド
レス型空間光変調器56の読み出し面に入射する。この
空間光変調器56の書き込み面(即ちアドレス面)に
は、入力パターン57を複数結像した像と、参照パター
ン群58の像が書き込まれる。このときの書き込み光学
系は、次のように構成される。即ち、入力パターン57
は、インコヒーレント光或いはコヒーレント光に照明さ
れ、レンズアレイ59の各レンズ59a、59b、・・
・により、各々の書き込み面に結像される。Light beam 5 emitted from coherent light source 51
The beam path 2 is expanded in beam diameter to an appropriate size by a beam expander 53, and the beam path is divided into two by a beam splitter 54. The light beam 52a that has passed through the beam splitter 54 is reflected by the total reflection mirror 55 and enters the readout surface of the optically addressed spatial light modulator 56. On the writing surface (that is, address surface) of the spatial light modulator 56, an image formed by forming a plurality of input patterns 57 and an image of a reference pattern group 58 are written. The writing optical system at this time is configured as follows. That is, the input pattern 57
Are illuminated with incoherent light or coherent light, and each lens 59a, 59b,.
に よ り forms an image on each writing surface.
【0034】これに対して、参照パターン群58の各参
照パターンは、レンズアレイ59の各レンズ59a、5
9b、・・・により作成される空間光変調器56の書き
込み面上の各入力パターン像に対応した位置に配置さ
れ、インコヒーレント光或いはコヒーレント光に照明さ
れて、結像レンズ60により空間光変調器56に結像さ
れる。このとき、入力パターン57と、参照パターン群
58の露光を同時に行なう場合は、ビームスプリッター
61を用いて、各々の光路を合成する。図5には、この
他に、全反射ミラー62が、参照パターンの結像光学系
を曲げるために、用いられている。On the other hand, each reference pattern of the reference pattern group 58 corresponds to each lens 59a, 5a of the lens array 59.
9b, arranged at positions corresponding to the respective input pattern images on the writing surface of the spatial light modulator 56, illuminated with incoherent light or coherent light, and spatially modulated by the imaging lens 60. The image is formed on the container 56. At this time, when exposing the input pattern 57 and the reference pattern group 58 at the same time, the respective optical paths are combined using the beam splitter 61. In FIG. 5 , in addition to this, a total reflection mirror 62 is used to bend the imaging optical system of the reference pattern.
【0035】ここで、空間光変調器56に書き込まれた
パターンの配置の1例を図6に示す。各々の参照パター
ン58’とレンズアレイ光学系により複製された各々の
入力パターン57’が、各々対をなして、空間光変調器
56上に配置される。従って、各々の対のジョイント・
トランスフォームによる演算を行なうことにより、各参
照パターンと入力パターンとの相関演算を一度に行なう
ことができる。FIG. 6 shows an example of the arrangement of the patterns written in the spatial light modulator 56. Each reference pattern 58 'and each input pattern 57' replicated by the lens array optics are arranged on the spatial light modulator 56 in pairs. Therefore, each pair of joints
By performing the calculation by the transform, the correlation calculation between each reference pattern and the input pattern can be performed at a time.
【0036】空間光変調器56の読み出し面では、以上
の書き込みパターンの光強度に対応した強度の反射率分
布或いは位相反射率分布或いは両方(これらをまとめ
て、強度反射率分布×位相反射率分布の形で複素振幅反
射分布と称する)が現れる。従って、空間光変調器56
に入射した光束52aは、これらの書き込みパターンに
対応した強度分布或いは位相分布或いは両方(これらを
まとめて強度分布×位相分布の形で複素振幅分布と称す
る)を持って、空間光変調器56を出射する。On the reading surface of the spatial light modulator 56, the reflectance distribution and / or the phase reflectance distribution having an intensity corresponding to the light intensity of the above-described write pattern (intensity reflectance distribution × phase reflectance distribution collectively). In the form of a complex amplitude reflection distribution). Therefore, the spatial light modulator 56
The light beam 52a incident on the spatial light modulator 56 has an intensity distribution or a phase distribution corresponding to these writing patterns or both (collectively referred to as a complex amplitude distribution in the form of intensity distribution × phase distribution). Emit.
【0037】ここで、空間光変調器56の読み出し面と
空間光変調器63の書き込み面とは、各々、レンズアレ
イ64の各レンズ64a、64b、・・・の前側焦点面
と後ろ側焦点面に配置されており、光束52aは、その
各々の参照パターンと入力パターンとの対に対応したパ
ワースペクトラムパターン、即ち、前記各々の参照パタ
ーンと入力パターンとの対にパターンに対応した複素振
幅分布のフーリエ変換の強度を取った光強度パターンを
形成する。これによって、空間光変調器63の読み出し
面上には、前記パワースペクトラムパターンに対応した
複素振幅分布が形成され、この空間光変調器63の読み
出し面には、ビームスプリッター54を反射した光束5
2bが更にビームスプリッター65で反射されて入射す
る。従って、空間光変調器63を出射する光束52b
は、この空間光変調器63の読み出し面において、各々
の参照パターンパターンと入力パターンとの対のパター
ンに対応したパワースペクトラムパターンに対応した複
素振幅分布を持ち、この光束52bが、レンズ66a、
66b、・・・をもつレンズアレイ66を通過して、受
光面67に到達する。このとき、空間光変調器63の読
み出し面と受光面とは、レンズアレイ66の各レンズ6
6a、66b、・・・の各々の前側焦点面及び後ろ側焦
点面に配置され、また、各レンズは、前記各類に対応し
たパワースペクトラムに対応して配置される。従って、
受光面上で観察される光強度分布は、空間光変調器63
の読み出し面上における各パワースペクトラムパターン
に対応した複素振幅分布のフーリエ変換の強度分布、即
ち、各参照パターンと入力パターンとの対のパターンの
自己相関の自乗のパターンとなる。Here, the reading surface of the spatial light modulator 56 and the writing surface of the spatial light modulator 63 are respectively the front focal plane and the rear focal plane of each lens 64a, 64b,. And the light flux 52a has a power spectrum pattern corresponding to each pair of the reference pattern and the input pattern, that is, a complex amplitude distribution corresponding to the pattern corresponding to each pair of the reference pattern and the input pattern. A light intensity pattern taking the intensity of the Fourier transform is formed. As a result, a complex amplitude distribution corresponding to the power spectrum pattern is formed on the reading surface of the spatial light modulator 63, and the light flux 5 reflected by the beam splitter 54 is formed on the reading surface of the spatial light modulator 63.
2b is further reflected by the beam splitter 65 and enters. Therefore, the light beam 52b emitted from the spatial light modulator 63
Has a complex amplitude distribution corresponding to a power spectrum pattern corresponding to each pair of a reference pattern pattern and an input pattern on the readout surface of the spatial light modulator 63, and the light beam 52b is formed by a lens 66a,
The light passes through the lens array 66 having the light receiving surfaces 67b. At this time, the reading surface and the light receiving surface of the spatial light modulator 63 correspond to each lens 6 of the lens array 66.
Are arranged on the front focal plane and the rear focal plane of each of 6a, 66b,..., And each lens is arranged corresponding to the power spectrum corresponding to each of the above-mentioned types. Therefore,
The light intensity distribution observed on the light receiving surface is a spatial light modulator 63
, The intensity distribution of the Fourier transform of the complex amplitude distribution corresponding to each power spectrum pattern on the readout surface, that is, the square pattern of the autocorrelation of the paired pattern of each reference pattern and the input pattern.
【0038】この各参照パターンと入力パターンとの対
のパターンの自己相関の自乗パターンは、即ち、各レン
ズの光軸上に各参照パターンの自己相関の自乗及び入力
パターンの自己相関の自乗パターンが現れ、その光軸に
対して、参照パターンと入力パターンとの相対的位置に
対応した相対的位置に参照パターンと入力パターンとの
相関の自乗のパターンが現れる。従って、参照パターン
と入力パターンが提示される位置は、予め分かっている
から、受光面67上の各相関パターンが現れる位置の光
強度を観測することにより、各参照パターンと入力パタ
ーンとの相関が検出することができる。The square pattern of the autocorrelation of the paired pattern of each reference pattern and the input pattern is the square of the autocorrelation of each reference pattern and the square of the autocorrelation of the input pattern on the optical axis of each lens. Then, a square pattern of the correlation between the reference pattern and the input pattern appears at a relative position corresponding to the relative position between the reference pattern and the input pattern with respect to the optical axis. Therefore, since the position where the reference pattern and the input pattern are presented is known in advance, by observing the light intensity at the position where each correlation pattern appears on the light receiving surface 67, the correlation between each reference pattern and the input pattern can be determined. Can be detected.
【0039】なお、受光面67には、フォトダイオード
アレイを配置する方法と、撮像管やCCDなどの撮像デ
バイスを配置する方法が考えられる。これらにより、所
望の位置(即ち、各参照パターンと入力パターンとの相
関パターンの現れている位置)の光強度の観測をするこ
とにより、各参照パターンとの相関の検出を行なうこと
ができる。It is to be noted that a method of arranging a photodiode array and a method of arranging an image pickup device such as an image pickup tube or a CCD on the light receiving surface 67 can be considered. Thus, by observing the light intensity at a desired position (ie, a position where a correlation pattern between each reference pattern and the input pattern appears), it is possible to detect a correlation with each reference pattern.
【0040】以上のようにして、得られたアレイ受光面
67からの出力を、本発明に従って、入力ベクトルの各
成分として用い、実施例1で述べたと同様にして、パタ
ーンを識別することができる。ここで述べた光学的多重
相関検出光学系については、本発明の出願人による特願
平3−33423号の明細書に、他の実施例を含めて、
記載されており、そこで、述べられた光学系の出力は、
すべて、本発明のパターン識別方法において、使用する
ことができるものであるので、それらの明細書を参照さ
れたい。The output from the array light receiving surface 67 obtained as described above is used as each component of the input vector according to the present invention, and the pattern can be identified in the same manner as described in the first embodiment. . The optical multi-correlation detection optical system described here is described in the specification of Japanese Patent Application No. 3-33423 by the applicant of the present invention, including other embodiments.
Where the output of the described optics is
Since all of them can be used in the pattern identification method of the present invention, refer to those specifications.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパターン
識別方法により、前記のような効果が得られた。それを
まとめると、次のような顕著な技術的効果となる。即
ち、本発明のパターン識別方法により学習が必ず収束
し、また、学習回数も1回で済み、入力ベクトル空間す
べてを識別領域で満たすことなく、空き領域を残すの
で、学習していない未知のパターンを未知であることを
識別することができるパターン識別方法をを提供するこ
とができた。As described above, the above-described effects are obtained by the pattern identification method of the present invention. In summary, the following remarkable technical effects are obtained. That is, the learning is always converged by the pattern identification method of the present invention, and the number of times of learning only needs to be one. And a pattern identification method capable of identifying that is unknown.
【図1】aは、本発明のパターン識別方法の1実施例の
概念を示す模式的構成図である。bは、本発明のパター
ン識別方法の1実施例の概念を示す模式的構成図であ
る。FIG. 1A is a schematic configuration diagram illustrating the concept of an embodiment of a pattern identification method according to the present invention. FIG. 1B is a schematic configuration diagram showing the concept of one embodiment of the pattern identification method of the present invention.
【図2】従来の代表的ニューラルネットワークの構成を
示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional typical neural network.
【図3】従来のkーニアレスト・ネイバー法による識別
領域の1例を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of an identification area according to a conventional k-nearest neighbor method.
【図4】本発明のパターン識別方法の1実施例の光学系
の機能を示す模式的構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating functions of an optical system according to an embodiment of the pattern identification method of the present invention.
【図5】本発明のパターン識別方法の他の実施例の光学
系の機能を示す模式的構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating functions of an optical system according to another embodiment of the pattern identification method of the present invention.
【図6】本発明のパターン識別方法に利用する空間光変
調器上における入力パターンと参照パターンの配置の1
例を示す説明図である。FIG. 6 shows an arrangement of an input pattern and a reference pattern on a spatial light modulator used in the pattern identification method of the present invention.
It is explanatory drawing which shows an example.
11〜19 入力ベクトル 20、21、22 超球 24、25、26 識別領域 31、32 被検入力ベクトル 41 レーザ 42、52 光束 43、53 ビームエキスパンダ 44、56、63 空間光変調器 45、47 フーリエ変換レンズ 46 マッチドフィルタ 48 光電変換素子アレイ 51 光源 54、61、65 ビームスプリッター 55、62 全反射ミラー 57 入力パターン 58 参照パターン群 59、64、66 レンズアレイ 60 結像レンズ 67 受光面 11 to 19 input vector 20, 21, 22 hypersphere 24, 25, 26 identification area 31, 32 test input vector 41 laser 42, 52 luminous flux 43, 53 beam expander 44, 56, 63 spatial light modulator 45, 47 Fourier transform lens 46 Matched filter 48 Photoelectric conversion element array 51 Light source 54, 61, 65 Beam splitter 55, 62 Total reflection mirror 57 Input pattern 58 Reference pattern group 59, 64, 66 Lens array 60 Imaging lens 67 Light receiving surface
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−32081(JP,A) 特開 平3−225566(JP,A) 特開 昭57−64870(JP,A) 黒川忠由,「ニューラル・ネットワー クとその開発支援ソフト」,インターフ ェース,日本,CQ出版株式会社,1989 年10月 1日,Vol.15,No.10, pp.239−250,特許庁CSDB文献番 号:CSNW199900640007 平井有三,「認識・記憶のニューラル ネットワーク」,電子情報通信学会誌, 日本,社団法人電子情報通信学会,1990 年 2月25日,Vol.73,No.2, pp.124−130,特許庁CSDB文献番 号:CSNT199901403005 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06N 1/00 - 7/00 G06G 7/60 G06K 9/00 G06T 7/00 G10L 15/00 JICSTファイル(JOIS) CSDB(日本国特許庁)Continuation of the front page (56) References JP-A-59-32081 (JP, A) JP-A-3-225566 (JP, A) JP-A-57-64870 (JP, A) Tadayoshi Kurokawa, "Neural Net Work and its development support software, ”Interface, Japan, CQ Publishing Co., Ltd., October 1, 1989, Vol. 15, No. 10, pp. 239-250, Patent Office CSDB Document No .: CSNW199900640007 Yuzo Hirai, "Neural Network for Recognition and Memory", Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Japan, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, February 25, 1990, Vol. 73, No. 2, pp. 124-130, Patent Office CSDB Literature No .: CCNT199901403005 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06N 1/00-7/00 G06G 7/60 G06K 9/00 G06T 7/00 G10L 15 / 00 JICST file (JOIS) CSDB (Japan Patent Office)
Claims (7)
を成分とするn次元入力ベクトル空間内にパターンの識
別を行なうための識別領域を作成し、前記識別領域と入
力ベクトルとの位置関係に基づいて、パターンの識別を
するパターン識別方法において、 前記識別領域は、識別される各々の識別クラスに対して
1つずつ作成され、前記識別領域の作成は、その第1の
識別クラスに属する任意の入力ベクトルをC Si とし、そ
のベクトルCSiから最も近い距離にある別の識別クラス
に属する入力ベクトルC Ti を選び出し、ベクトルCSi−
CTiを任意の割合で内分する点とベクトルCSiとの距離
を計算して、その距離が半径で、前記入力ベクトルCSi
が中心であるn次元の超球内を領域Riとして、該第1
の識別クラスの入力ベクトルすべてについて、超球領域
Rpiを 作成し、それら超球領域Riの論理和を該第1の
識別クラスの識別領域とし、以上の操作を各識別したい
クラス毎に行なうことを特徴とする前記パターン識別方
法。1. An identification area for identifying a pattern is created in an n-dimensional input vector space having n data representing components of an input pattern as components, and a positional relationship between the identification area and the input vector is determined. In the pattern identification method for identifying a pattern based on the identification area, the identification area is created one by one for each identification class to be identified, and the creation of the identification area is performed by an arbitrary one belonging to the first identification class. the input vector and C Si, picks an input vector C Ti belonging to another identification class in the closest distance from the vector C Si, vector C Si -
The distance between a point that internally divides C Ti at an arbitrary ratio and the vector C Si is calculated, and the distance is a radius, and the input vector C Si
Is defined as a region R i in an n-dimensional hypersphere centered at
The hypersphere region R pi is created for all the input vectors of the identification class of, and the logical sum of the hypersphere regions R i is used as the identification region of the first identification class, and the above operation is performed for each class to be identified. The pattern identification method, characterized in that:
成分とするn次元入力ベクトル空間内にパターンの識別
を行なうための識別領域を作成し、前記識別領域と入力
ベクトルとの位置関係に基づいて、パターンの識別をす
るパターン識別方法において、 1つの識別クラスに属する入力ベクトルの平均のベクト
ルをC S とし、そのベクトルCSから最も近い距離にある
別の識別クラスの平均のベクトルCTを計算し、ベクト
ルCS−CTを任意の割合で内分する 点とベクトルCSと
の距離を計算して、その距離が半径で、前記平均のベク
トル CSが中心であるn次元の超球領域を、該第1の識
別クラスの識別領域として、 以上の操作を各識別した
いパターンすべてについて行ない、同様の識別領域を各
パターン毎に作成することを特徴とするパターン識別方
法。2. An identification area for identifying a pattern is created in an n-dimensional input vector space having n pieces of data representing features of an input pattern as components, and a positional relationship between the identification area and the input vector is determined. In a pattern identification method for identifying a pattern based on an average vector of input vectors belonging to one identification class,
Le and C S, the vector C S mean vector C T of another identifying class calculated on the closest distance from, the vector C S -C T and the point which internally divides at any ratio vector C S Is calculated, and an n-dimensional hypersphere region whose distance is a radius and whose center is the average vector C S is defined as an identification region of the first identification class. A pattern identification method characterized by performing the same for all patterns and creating a similar identification area for each pattern.
徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のパターン識別
方法。 3. The method according to claim 2, wherein the ratio of the internally dividing points is 1: 1.
3. The pattern identification according to claim 1, wherein
Method.
入力パターンと参照パターンの相関演算による出力を用
いることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の
パターン識別方法。 4. The data representing the characteristics of the input pattern,
Uses output from correlation operation between input pattern and reference pattern
3. The method according to claim 1, wherein
Pattern identification method.
徴とする請求項4に記載のパターン識別方法。 5. The method according to claim 1, wherein the correlation operation is performed optically.
The pattern identification method according to claim 4, wherein
換面におけるパターンの類似性を基として手段を用いる
ことを特徴とする請求項5に記載のパターン識別方法。 6. The optical Fourier transform according to claim 1, wherein the optical correlation operation is an optical Fourier transform.
Using means based on the similarity of the patterns on the replacement surface
The pattern identification method according to claim 5, wherein:
ンの類似性を基にした光学的相関演算手段は、 少なくともコヒーレント光源と、入力パターン及び参照
パターンに応じて、第1の光束の複素振幅分布を変調す
る(即ち、入力パターン及び参照パターンを表示する)
第1の空間光変調器と、該第1の空間光変調器上におけ
る該第1の光束の複素振幅分布を、光学的にフーリエ変
換するための第1のフーリエ変換レンズと、前記第1の
光束のフーリエ変換された光量分布に応じて第2の光束
の複素振幅分布を変調する第2の空間光変調器と、該第
2の空間光変調器上における該第2の光束の複素振幅分
布を光学的にフーリエ変換するための第2のフーリエ変
換レンズと、その第2の光束のフーリエ変換された光量
分布を受光する受光素子とからなる光学的相関検出装置
であり、 前記第1の空間光変調器上には、相関検出を行なう複数
の参照パターンを同時並列的に表示し、その各々の参照
パターンの近傍に、各参照パターンに1つずつ入力パタ
ーンを同時並列的に表示し、前記第1のフーリエ変換レ
ンズは、各々の参照パターンと入力パターンの対に対応
した個別のレンズのアレイとし、また、前記第2のフー
リエ変換レンズは、前記第1のフーリエ変換レンズアレ
イにより生じた第2の空間光変調器上の各フーリエ変換
パターンに対応した個別のレンズアレイとなることを特
徴とする請求項6に記載のパターン識別方法。 7. A pattern on the optical Fourier transform plane.
The optical correlation calculation means based on the similarity between the input pattern and at least the input pattern and the reference
Modulate the complex amplitude distribution of the first light beam according to the pattern
(Ie, display input and reference patterns)
A first spatial light modulator and a first spatial light modulator
Optically Fourier transforming the complex amplitude distribution of the first light beam
A first Fourier transform lens for converting
A second light beam according to the Fourier-transformed light amount distribution of the light beam;
A second spatial light modulator for modulating the complex amplitude distribution of
Complex amplitude component of the second light beam on the second spatial light modulator
Second Fourier Transform for Optically Fourier Transforming Cloth
Interchangeable lens and its Fourier-transformed light amount of the second light flux
Optical correlation detection device comprising light receiving element for receiving distribution
, And the wherein the first spatial light modulator on a plurality of performing correlation detection
Are displayed simultaneously and in parallel, and each reference
One input pattern for each reference pattern near the pattern
Are displayed simultaneously and in parallel, and the first Fourier transform
Corresponds to each reference pattern and input pattern pair
An array of individual lenses, and the second lens
The Fourier transform lens is a first Fourier transform lens array.
Each Fourier transform on the second spatial light modulator caused by b
Specially designed to be an individual lens array corresponding to the pattern
The pattern identification method according to claim 6, wherein
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP28848191A JP3279605B2 (en) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | Pattern identification method |
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|---|---|---|---|
| JP28848191A JP3279605B2 (en) | 1991-11-05 | 1991-11-05 | Pattern identification method |
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| JPH05128084A JPH05128084A (en) | 1993-05-25 |
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- 1991-11-05 JP JP28848191A patent/JP3279605B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 平井有三,「認識・記憶のニューラルネットワーク」,電子情報通信学会誌,日本,社団法人電子情報通信学会,1990年 2月25日,Vol.73,No.2,pp.124−130,特許庁CSDB文献番号:CSNT199901403005 |
| 黒川忠由,「ニューラル・ネットワークとその開発支援ソフト」,インターフェース,日本,CQ出版株式会社,1989年10月 1日,Vol.15,No.10,pp.239−250,特許庁CSDB文献番号:CSNW199900640007 |
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|---|---|
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