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JP3325934B2 - Optical pattern recognition and classification device - Google Patents
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JP3325934B2 - Optical pattern recognition and classification device - Google Patents

Optical pattern recognition and classification device

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JP3325934B2
JP3325934B2 JP31999192A JP31999192A JP3325934B2 JP 3325934 B2 JP3325934 B2 JP 3325934B2 JP 31999192 A JP31999192 A JP 31999192A JP 31999192 A JP31999192 A JP 31999192A JP 3325934 B2 JP3325934 B2 JP 3325934B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理の分野にお
いて利用される、物体、文字、音声等のパターンを認識
及び検索、推論、連想等処理するに用いられる光学的パ
ターン認識分類装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical pattern recognition / classification apparatus used in the field of optical information processing for recognizing and retrieving patterns of objects, characters, voices, and the like, and performing processing such as inference and association. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、画像等のパターンの認識分類を行
なう方法としては、代表的な手法として、光学的相関検
出手段を利用して行なうものがあるが、この手法は、大
別して2つの種類に分類することができる。その1つ
は、パターンを光学的にフーリエ変換し、このフーリエ
変換面においてパターンのマッチングを行なって、この
マッチングした度合いに応じた相関ピーク出力を得るも
ので、その代表例としてマッチドフィルタ法や、図2に
示すような合同フーリエ変換法が知られている。これら
の手法は、光学的フーリエ変換を行なうために、コヒー
レント光を用いて相関検出を行なうものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a typical method for recognizing and classifying a pattern of an image or the like, there is a method using an optical correlation detecting means. This method is roughly classified into two types. Can be classified. One is to optically Fourier-transform the pattern, perform pattern matching on this Fourier transform plane, and obtain a correlation peak output according to the degree of the matching. A typical example is a matched filter method, A joint Fourier transform method as shown in FIG. 2 is known. These methods perform correlation detection using coherent light in order to perform an optical Fourier transform.

【0003】ここで、図2を用いて従来技術の合同フー
リエ変換法について簡単に説明する。画像表示装置14
には、入力パターンと参照パターンとが隣合わせに並列
に表示され、レーザ11から出射されたコヒーレント光
束12aで入力パターンと参照パターンとを読み出し、
フーリエ変換レンズ15を通過し、スクリーン34上
に、合同フーリエ変換像を作る。この像は撮像装置35
で撮像され、空間光変調器16に描かれ、コヒーレント
光束12bで読み出し、フーリエ変換レンズ20を通過
し、相関ピーク出力が得られる。
Here, a conventional joint Fourier transform method will be briefly described with reference to FIG. Image display device 14
In, the input pattern and the reference pattern are displayed side by side and in parallel, and the input pattern and the reference pattern are read out with the coherent light beam 12a emitted from the laser 11,
After passing through the Fourier transform lens 15, a joint Fourier transform image is formed on the screen 34. This image is taken by the imaging device 35
, Is drawn on the spatial light modulator 16, read out by the coherent light beam 12b, passes through the Fourier transform lens 20, and a correlation peak output is obtained.

【0004】もう1つの手法は、実空間におけるパター
ンマッチングを行なう方法であり、インコヒーレント光
で相関検出を行なうことができる。この手法の代表例と
して影絵相関と呼ばれる手法があり、入力パターンと参
照パターンとを透過率マスクで表わし、それら2つのマ
スクを重ねて、両方を透過してきた光量を測定すること
により、相関出力を得る方法である。
Another method is a method of performing pattern matching in a real space, and can perform correlation detection using incoherent light. As a typical example of this method, there is a method called shadow correlation, in which an input pattern and a reference pattern are represented by a transmittance mask, the two masks are overlapped, and the amount of light transmitted through both masks is measured to obtain a correlation output. How to get.

【0005】これらの光学的相関検出手段を使用して得
られた相関出力を用いて、被検パターンの認識分類を行
なうものである。然し乍ら、これらの手法では、入力パ
ターン全体で相関演算を行なうため類似したパターン
は、類似した相関出力となるので、パターンの学習後の
認識テスト時に、入力パターンに欠損などができてしま
うと、その欠損パターンを欠損がないパターンと同様に
正しく認識分類するか、欠損が大きい場合等には、欠損
パターンを全く別のパターンと見做してしまうかの処理
しかできず、また、欠損前のパターンが欠損がないパタ
ーンと同じ所望のクラスに正しく認識分類できるように
しても、今度は類似したパターンの分類ができなくなっ
てしまっていた。勿論、パターンの欠損の有無や欠損場
所の特定などはできないでいた。
[0005] Recognition and classification of a test pattern are performed using correlation outputs obtained by using these optical correlation detecting means. However, in these methods, since a correlation operation is performed on the entire input pattern, a similar pattern will have a similar correlation output. It is only possible to perform the process of correctly recognizing and classifying a missing pattern in the same way as a pattern with no missing, or to consider a missing pattern as a completely different pattern when the missing is large. However, even if the pattern can be correctly recognized and classified into the same desired class as the pattern having no defect, the similar pattern cannot be classified this time. Of course, it was not possible to specify the presence / absence of a pattern defect and the location of the defect.

【0006】これに対して、ニューラルネットワークな
どの手段を用いてパターンの認識分類を行なう手法があ
る。この手法を用いる場合、画像パターンや音声パター
ンなどの識別では、先ず、入力パターンから複数のパラ
メーターによる特徴量を抽出し、次にその特徴量の集合
に対して、何らかの演算を施して、識別能力を得るの
が、一般的手順である。図3は、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。図3では、複数の
特徴量は入力層の各ノードに入力され、固有の係数を掛
けて伝達する結線を通って、中間層を経て、出力層の各
ノードから結果が出力される。この特徴量のパラメータ
ーの数をnとして、これらの特徴量を要素とする位置ベ
クトルを考え、このベクトル(入力パターンに固有のベ
クトルだから、これを入力ベクトルと呼ぶ)を含むn次
元空間を特徴空間と呼ぶことにする。例えば、2次元画
像パターンにおいて、これをN×Mの小領域に分割し、
各領域における濃度の平均値を特徴量として用いること
ができる。この場合の特徴空間は、N×M次元空間とな
り、一般の画像パターンの場合には非常に大きな次元と
なる。
On the other hand, there is a method of performing pattern recognition and classification using means such as a neural network. In the case of using this method, in identifying an image pattern, a sound pattern, and the like, first, a feature amount based on a plurality of parameters is extracted from an input pattern, and then a certain operation is performed on the set of the feature amounts to determine the identification ability. Is a general procedure. FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional neural network. In FIG. 3, a plurality of feature values are input to each node of the input layer, passed through a connection that is multiplied and transmitted by a unique coefficient, passed through the intermediate layer, and output from each node of the output layer. With the number of parameters of this feature amount as n, a position vector having these features as elements is considered, and an n-dimensional space including this vector (which is a vector unique to the input pattern and is called an input vector) is defined as a feature space. I will call it. For example, in a two-dimensional image pattern, this is divided into N × M small areas,
The average value of the density in each region can be used as a feature value. The feature space in this case is an N × M dimensional space, and has a very large dimension in the case of a general image pattern.

【0007】このような特徴空間において、入力パター
ンを識別するためには、大きく分けて2つの方法が考え
られる。1つの方法は、特徴空間を各々のクラス或いは
サブクラスに分割して、その特徴空間において入力ベク
トルが含まれる領域の示すクラスにより識別する方法で
あり、もう1つの方法は、特徴空間内の各クラスの基準
となる位置を用意しておいて、入力パターンとこれらの
基準とのノルム(距離)のうちで、最も短いもののクラ
スにより識別する方法がある。この場合のノルムの計算
においては、各座標軸毎にデータのバラツキ具合が異な
る場合があるので、各座標軸の寄与を一律に計算せず
に、その座標軸におけるデータの分散値を用いて寄与率
の補正を行なうこともできる。
In such a feature space, there are roughly two methods for identifying an input pattern. One method is to divide the feature space into respective classes or subclasses, and to identify the class by the class indicated by the region including the input vector in the feature space. Another method is to classify each class or subclass in the feature space. There is a method in which a reference position is prepared, and the input pattern and the norm (distance) between these references are identified by the shortest class. In the calculation of the norm in this case, since the degree of data variation may differ for each coordinate axis, the contribution of each coordinate axis is not calculated uniformly, and the contribution ratio is corrected using the variance value of the data on that coordinate axis. Can also be performed.

【0008】前者の方法、即ち、クラス分割方法の代表
例は、現在盛んに研究されている、誤差逆伝搬方法によ
る学習を利用した多層パーセプトロンである。然し、光
学的相関演算を用いた手法と同様にパターンの欠損が発
生した場合、パターンを認識分類したいクラスに正しく
認識することができるか、できないかの識別能力しかな
く、特徴空間内の領域を広げるなどして欠損パターンの
所望のクラスへの認識分類を行なえるようにしても、今
度は類似パターンの認識分類ができなくなる問題が生じ
ていた。無論、パターンの欠損の有無や欠損場所の識別
等ができていた。後者の方法、即ち、最短ノルム識別方
法の代表例としては、ガウシアン識別装置と呼ばれる方
法が提案されている。然し乍ら、この方法においても、
前者におけると同様の問題があった。
A typical example of the former method, that is, a class division method, is a multi-layer perceptron that is being actively studied at present and uses learning by an error back propagation method. However, when a pattern loss occurs in the same way as the method using the optical correlation operation, there is only a discriminating ability to determine whether or not the pattern can be correctly recognized by the class to be recognized and classified. Even if the missing pattern can be recognized and classified into a desired class by expanding the pattern, a problem has arisen that the similar pattern cannot be recognized and classified this time. Needless to say, it was possible to identify the presence / absence of a pattern defect and the location of the defect. As a typical example of the latter method, that is, the shortest norm identification method, a method called a Gaussian identification device has been proposed. However, even in this method,
There was the same problem as in the former.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従って、上
記の問題点を解決するためになされたもので、パターン
の認識分類ができると共に、欠損の有無の識別、欠損場
所の特定を行なうことができる光学的パターン認識分類
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to perform pattern recognition and classification, to identify the presence or absence of a defect, and to specify the location of a defect. It is an object of the present invention to provide an optical pattern recognition / classification device capable of performing the following.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の技術的
な課題を解決するために、請求項1の発明にあっては、
入力されたパターン(以下入力パターンと称する)の特
徴を表わす量(以下、特徴量と称する)を、相関または
それに類する演算を行なう光学系を用いて抽出する特徴
量抽出手段と、該特徴量抽出手段により抽出された1つ
以上の特徴量に基づいて該入力パターンの判別を行なう
手段とから構成される光学的パターン認識分類装置にお
いて、認識分類したいパターン(以下被検パターンと称
する)を特定位置で複数の部分パターン(以下分割パタ
ーンと称する)に分割し、該分割パターンのうちの任意
の1つを入力パターンとするパターン分割手段を具備
し、且つ、該判別手段は、該分割パターン毎に取得され
た特徴量に基づいて、該分割パターン毎に判別を行な
い、該分割パターン毎の判別の結果が、一定数以上、一
致するか否かにより、被検パターンの判別を行なう判別
手段であり:そして、該特徴量抽出手段は、コヒーレン
トな光束を出射する光源と、1つ或いは複数の参照パタ
ーンを振幅透過率分布或いは反射率分布で表示して、該
光束に該振幅分布を与える第1の画像表示手段と、該第
1の画像表示手段において透過或いは反射した光束の振
幅分布を、光学的にフーリエ変換する第1のフーリエ変
換レンズと、入力パターンのフーリエ変換像を作成する
フーリエ変換像作成手段と、該第1フーリエ変換レンズ
のフーリエ変換面に配置され、且つ該フーリエ変換像作
成手段により得られた入力パターンのフーリエ変換像
を、振幅透過率分布或いは反射率分布にして表示して、
該光束に更に振幅分布を与える空間光変調器と、該空間
光変調器を透過或いは反射した光束の振幅分布を光学的
に更にフーリエ変換する第2のフーリエ変換レンズと、
該第2のフーリエ変換レンズにより得られた像の光量を
前記の1つ或いは複数の参照パターンに対応して検出す
る受光手段とから構成され、該受光手段により得られた
1つ或いは複数の出力を前記の特徴量とするものであ
る。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention has the following features.
A feature amount extracting unit for extracting a quantity (hereinafter, referred to as a feature quantity) representing a feature of the input pattern (hereinafter, referred to as an input pattern) using an optical system that performs a correlation or an operation similar thereto; Means for discriminating the input pattern based on one or more characteristic amounts extracted by the means, a pattern to be recognized and classified (hereinafter referred to as a test pattern) at a specific position. A plurality of partial patterns (hereinafter, referred to as divided patterns), and a pattern dividing unit that uses an arbitrary one of the divided patterns as an input pattern. Based on the acquired feature amount, a determination is made for each of the divided patterns, and a result of the determination for each of the divided patterns is equal to or more than a predetermined number, and A discriminating means for discriminating a detection pattern; and the feature quantity extracting means displays a light source emitting a coherent light beam and one or a plurality of reference patterns in an amplitude transmittance distribution or a reflectance distribution, First image display means for giving the amplitude distribution to the light beam, a first Fourier transform lens for optically Fourier transforming the amplitude distribution of the light beam transmitted or reflected by the first image display means, and an input pattern A Fourier transform image creating means for creating a Fourier transform image, and a Fourier transform image of an input pattern arranged on the Fourier transform surface of the first Fourier transform lens and obtained by the Fourier transform image creating means. Display as distribution or reflectance distribution,
A spatial light modulator that further provides an amplitude distribution to the light beam, a second Fourier transform lens that optically further Fourier-transforms the amplitude distribution of the light beam transmitted or reflected by the spatial light modulator,
Light receiving means for detecting the amount of light of the image obtained by the second Fourier transform lens in accordance with the one or more reference patterns, and one or more outputs obtained by the light receiving means Is the above-mentioned feature amount.

【0011】請求項2の発明にあっては、フーリエ変換
像作成手段は、コヒーレントな光束を出射する光源と、
入力パターンを、振幅透過率分布或いは反射率分布にし
て表示して、該光束に更に振幅分布を与える第2の画像
表示手段と、該第2の画像表示手段において、透過或い
は反射した光束の振幅分布を光学的に更にフーリエ変換
する第3のフーリエ変換レンズと、該第3のフーリエ変
換レンズにより得られた入力パターンのフーリエ変換像
を撮像する撮像手段とから構成される。
According to the second aspect of the present invention, the Fourier transform image forming means includes: a light source for emitting a coherent light beam;
A second image display means for displaying the input pattern as an amplitude transmittance distribution or a reflectance distribution to further impart an amplitude distribution to the light flux, and an amplitude of the light flux transmitted or reflected by the second image display means. It is composed of a third Fourier transform lens for optically Fourier transforming the distribution, and imaging means for capturing a Fourier transform image of the input pattern obtained by the third Fourier transform lens.

【0012】そして、請求項3の発明においては、入力
されたパターン(以下入力パターンと称する)の特徴を
表わす量(以下、特徴量と称する)を、相関またはそれ
に類する演算を行なう光学系を用いて抽出する特徴量抽
出手段と、該特徴量抽出手段により抽出された1つ以上
の特徴量に基づいて該入力パターンの判別を行なう手段
とから構成される光学的パターン認識分類装置におい
て、認識分類したいパターン(以下被検パターンと称す
る)を特定位置で複数の部分パターン(以下分割パター
ンと称する)に分割し、該分割パターンのうちの任意の
1つを入力パターンとするパターン分割手段を具備し、
且つ、該判別手段は、該分割パターン毎に取得された特
徴量に基づいて、該分割パターン毎に判別を行ない、該
分割パターン毎の判別の結果が、一定数以上、一致する
か否かにより、被検パターンの判別を行なう判別手段で
あり:そして、該特徴量抽出手段は、コヒーレントな光
束を出射する光源と、入力パターンと参照パターンとを
並列に隣合わせに複素振幅透過率分布或いは反射率分布
で表示して、該光束に複素振幅分布を与える第3の画像
表示手段と、該第3の画像表示手段を透過或いは反射し
た光束の複素振幅分布を、光学的にフーリエ変換する第
4のフーリエ変換レンズと、該第4のフーリエ変換レン
ズにより得られたフーリエ変換像を、複素振幅透過率分
布或いは反射率分布で表示して、該光束に複素振幅分布
を与える第4の画像表示手段と、該第4の画像表示手段
を透過或いは反射した光束の複素振幅分布を光学的にフ
ーリエ変換する第5のフーリエ変換レンズと、該第5の
フーリエ変換レンズにより得られたパターンを受光する
受光手段より構成される合同フーリエ変換相関器(Join
t Transform Correlator:以下JTCと称する)であり、該
受光手段により得られた入力パターンと参照パターンと
の相互相関出力を前記の特徴量とするものである。
According to the third aspect of the present invention, an optical system for performing correlation or an operation similar thereto with a quantity (hereinafter, referred to as a feature quantity) representing a feature of an input pattern (hereinafter, referred to as an input pattern) is used. An optical pattern recognition / classification apparatus comprising: a feature amount extracting unit for extracting the input pattern based on at least one feature amount extracted by the feature amount extracting unit; A pattern dividing unit that divides a desired pattern (hereinafter, referred to as a test pattern) into a plurality of partial patterns (hereinafter, referred to as divided patterns) at a specific position and uses any one of the divided patterns as an input pattern; ,
In addition, the determination unit performs a determination for each of the divided patterns based on the characteristic amount obtained for each of the divided patterns, and determines whether or not the result of the determination for each of the divided patterns matches a certain number or more. And a discriminating means for discriminating a test pattern: and the feature amount extracting means includes a coherent light source.
A light source that emits a flux, a third image display unit that displays the input pattern and the reference pattern side by side in parallel with a complex amplitude transmittance distribution or a reflectance distribution and gives the light flux a complex amplitude distribution, A fourth Fourier transform lens for optically Fourier transforming the complex amplitude distribution of the light beam transmitted or reflected by the third image display means, and a Fourier transform image obtained by the fourth Fourier transform lens, A fourth image display means for displaying the light flux as a complex amplitude distribution by displaying a rate distribution or a reflectance distribution, and optically Fourier transforming a complex amplitude distribution of the light flux transmitted or reflected by the fourth image display means A Fourier transform correlator (Join) comprising a fifth Fourier transform lens, and a light receiving means for receiving a pattern obtained by the fifth Fourier transform lens.
t Transform Correlator: hereinafter referred to as JTC), and the cross-correlation output between the input pattern and the reference pattern obtained by the light receiving means is used as the feature amount.

【0013】[0013]

【作用】上記のような本発明の光学的パターン認識分類
装置の構成において、被検パターンを特定位置で複数個
に分割した分割パターン毎の1つ以上の特徴パラメータ
ーに対する特徴量を得ることにより、被検パターン中の
各分割パターン毎の特徴を少ないパラメーターで表示さ
せることができる。この分割パターン毎に取得された特
徴量に基づいて、分割パターン毎の判別を行ない、分割
パターン毎の判別結果が、一定数以上、一致するか否か
により被検パターンの判別を行なうことにより、学習後
の認識分類時に、被検パターンに欠損や歪みができて
も、欠損がない分割パターンの判別結果を基にして、そ
のパターンを欠損がない時と同様に正しく認識分類で
き、また、欠損場所の特定も可能である。
In the configuration of the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention as described above, by obtaining a feature amount for at least one feature parameter for each divided pattern obtained by dividing the test pattern into a plurality of pieces at a specific position. Features of each divided pattern in the test pattern can be displayed with a small number of parameters. Based on the characteristic amount acquired for each of the divided patterns, a determination for each of the divided patterns is performed, and a determination result of each of the divided patterns is a predetermined number or more. During recognition and classification after learning, even if a test pattern has loss or distortion, the pattern can be correctly recognized and classified in the same way as when there is no loss, based on the determination result of the divided pattern with no loss. The location can be specified.

【0014】また、特徴量抽出手段において、光源から
出射されたコヒーレントな光束は、第1の画像表示手段
に入射する。第1の画像表示手段では、1つ或いは複数
の参照パターンが振幅の透過率分布或いは反射率分布で
表示されているので、入射したコヒーレント光束は、参
照パターンの振幅分布に変調されて、透過光又は反射光
として、第1の画像表示装置を出射する。変調されたコ
ヒーレント光束は、第1のフーリエ変換レンズを通り、
焦点面に参照パターンのフーリエ変換像を作る。
Further, in the feature extracting means, the coherent light beam emitted from the light source enters the first image display means. In the first image display means, one or a plurality of reference patterns are displayed with an amplitude transmittance distribution or a reflectance distribution. Therefore, the incident coherent light flux is modulated into the amplitude distribution of the reference pattern and transmitted light is transmitted. Alternatively, the light is emitted from the first image display device as reflected light. The modulated coherent beam passes through a first Fourier transform lens and
Create a Fourier transform image of the reference pattern on the focal plane.

【0015】一方、入力パターンのフーリエ変換像が、
フーリエ変換像作成手段により作成され、空間光変調器
上に振幅の透過率分布或いは反射率分布として表示され
る。この空間光変調器は、第1のフーリエ変換レンズの
焦点面に配置されているので、参照パターンのフーリエ
変換像が空間光変調器に入射し、入力パターンのフーリ
エ変換像の振幅分布で更に変調され、参照パターンのフ
ーリエ変換像と入力パターンのフーリエ変換像との積の
出力が透過或いは反射していく。この後、自身の焦点距
離だけ空間光変調器の後ろに配置された第2のフーリエ
変換レンズにより、コヒーレント光束は再度フーリエ変
換され、得られた像の光量が、1つ或いは複数の参照パ
ターンに対応して配置された受光手段により検出され
る。この検出された出力は、参照パターンのフーリエ変
換像と空間光変調器上の入力パターンのフーリエ変換像
との一致度が高くなるほど大きくなるので、参照パター
ンと入力パターンの相互相関的演算の結果の出力と言う
ことができ、入力パターンの複数の特徴パラメーターの
各成分の取得が簡単な光学系で同時に並行的に高速に行
なうことができる。
On the other hand, the Fourier transform image of the input pattern is
It is created by the Fourier transform image creating means and is displayed on the spatial light modulator as an amplitude transmittance distribution or reflectance distribution. Since this spatial light modulator is arranged on the focal plane of the first Fourier transform lens, the Fourier transform image of the reference pattern enters the spatial light modulator and is further modulated by the amplitude distribution of the Fourier transform image of the input pattern. Then, the output of the product of the Fourier transform image of the reference pattern and the Fourier transform image of the input pattern is transmitted or reflected. Thereafter, the coherent light beam is again Fourier transformed by the second Fourier transform lens disposed behind the spatial light modulator by its own focal length, and the light amount of the obtained image is reduced to one or a plurality of reference patterns. The light is detected by the corresponding light receiving means. The detected output increases as the degree of coincidence between the Fourier transform image of the reference pattern and the Fourier transform image of the input pattern on the spatial light modulator increases. It can be said to be an output, and the acquisition of each component of a plurality of characteristic parameters of the input pattern can be performed simultaneously in parallel with a simple optical system at high speed.

【0016】更に、上述の光学系のフーリエ変換像作成
手段において、光源から出射されたコヒーレント光束
が、入力パターンが振幅の透過率分布或いは反射率分布
として表示されている第2の画像表示手段に入射し、入
射したコヒーレント光束が入力パターンの振幅分布に変
調されて、透過光又は反射光として出射し、変調された
コヒーレント光束は、第3のフーリエ変換レンズを通
り、焦点面に入力パターンのフーリエ変換像を作成し、
そのパターンを撮像手段により撮像する方法により、入
力パターンを表示するだけであり、光学的に高速、簡便
に入力パターンのフーリエ変換像を作成することができ
る。
Further, in the above-described Fourier transform image forming means of the optical system, the coherent light beam emitted from the light source is transmitted to the second image display means in which the input pattern is displayed as an amplitude transmittance distribution or a reflectance distribution. The incident and incident coherent light beam is modulated into the amplitude distribution of the input pattern and emitted as transmitted light or reflected light, and the modulated coherent light beam passes through the third Fourier transform lens and enters the Fourier transform of the input pattern at the focal plane. Create a conversion image,
Only by displaying the input pattern by the method of imaging the pattern by the imaging means, a Fourier transform image of the input pattern can be created optically at high speed and easily.

【0017】更に、また、特徴量抽出手段において、光
源から出射されたコヒーレント光束は、第3の画像表示
手段に入射する。第3の画像表示手段では、入力パター
ンと参照パターンとが、並列に隣り合わせに複素振幅の
透過率分布或いは反射率分布で表示されているので、入
射したコヒーレント光束は、入力パターンと参照パター
ンの複素振幅分布に変調されて、透過光又は反射光とし
て、第3の画像表示手段を出射する。変調されたコヒー
レント光束は、第4のフーリエ変換レンズを通り、焦点
面に入力パターンと参照パターンとの合同フーリエ変換
像を作る。この合同フーリエ変換像は、第4の画像表示
手段上に複素振幅の透過率分布或いは反射率分布で表示
される。光源から出射される別のコヒーレント光束が、
第4の画像表示手段に入射し、入射したコヒーレント光
束が合同フーリエ変換像の複素振幅分布に変調されて、
透過光又は反射光として出射し、変調されたコヒーレン
ト光束は第5のフーリエ変換レンズを通り、焦点面に入
力パターンと参照パターンとの相互相関スポットを作成
する。相互相関スポットの光量が受光手段で相互相関出
力として検出され、特徴量の取得が簡単な光学系で高速
で行なうことができる。
Further, in the feature amount extracting means, the coherent light beam emitted from the light source enters the third image display means. In the third image display means, since the input pattern and the reference pattern are displayed side by side in parallel with a transmittance distribution or a reflectance distribution having a complex amplitude, the incident coherent light flux is complex with the input pattern and the reference pattern. The light is modulated into an amplitude distribution and exits the third image display means as transmitted light or reflected light. The modulated coherent light beam passes through a fourth Fourier transform lens and forms a joint Fourier transform image of the input pattern and the reference pattern on the focal plane. This joint Fourier transform image is displayed on the fourth image display means as a transmittance distribution or a reflectance distribution of complex amplitude. Another coherent light beam emitted from the light source is
The incident coherent light flux incident on the fourth image display means is modulated into the complex amplitude distribution of the joint Fourier transform image,
The modulated coherent light beam emitted as transmitted light or reflected light passes through the fifth Fourier transform lens and creates a cross-correlation spot between the input pattern and the reference pattern on the focal plane. The light quantity of the cross-correlation spot is detected as a cross-correlation output by the light receiving means, and the acquisition of the characteristic amount can be performed at a high speed with a simple optical system.

【0018】また、判別手段において、被検パターンの
分割パターン毎の各特徴パラメーターごとに、メンバー
シップ関数を作成することにより、分割パターンごとの
特徴パラメーター数の次元を持つ特徴空間において、そ
の領域に属する程度がメンバーシップ関数で表示される
被検パターン毎の識別領域を作成することができる。ま
た、特徴パラメーターを複数回取り、その代表値をメン
バーシップ関数作成の基準にすることにより、特徴量抽
出手段に、出力のゆらぎを考慮した領域を作成すること
ができる。作成した後に、未知の被検パターンの分割パ
ターンごとに得られた特徴量から各成分のメンバーシッ
プ値を得て、得られてメンバーシップ値の最小値又は平
均値を分割パターンごとに得ることにより、分割パター
ンごとにどの被検パターンの識別領域に、どの程度属し
ているかを求めることができる。そして、被検パターン
を構成する全ての分割パターンについて、どの識別領域
に、どの程度属しているかを求めて、これらを総合して
判断すれば、被検パターンに欠損や歪みができても、欠
損がない分割パターンの判別結果を基にして、そのパタ
ーンを欠損がない時と同様に正しく認識分類することが
でき、また、欠損場所の特定もできる。
Further, the discriminating means creates a membership function for each feature parameter of each divided pattern of the test pattern. It is possible to create an identification area for each test pattern whose degree of belonging is indicated by a membership function. In addition, by taking the characteristic parameter a plurality of times and using the representative value as a reference for creating the membership function, it is possible to create a region in the feature amount extracting means in consideration of the fluctuation of the output. After creation, the membership value of each component is obtained from the feature amount obtained for each divided pattern of the unknown test pattern, and the obtained minimum value or average value of the membership values is obtained for each divided pattern. It can be determined for each divided pattern how many test patterns belong to the identification area. Then, for all the divided patterns constituting the test pattern, to what extent they belong to which discrimination area is obtained, and if these are determined comprehensively, even if the test pattern has loss or distortion, the loss Based on the determination result of the divided pattern having no defect, the pattern can be correctly recognized and classified in the same manner as when there is no defect, and the defect location can be specified.

【0019】更に、判別手段に、ニューラルネットワー
クを用い、このニューラルネットワークを分割パターン
毎に用意し、若しくは、1つのニューラルネットワーク
を分割パターン毎に時系列的に使用し、各々のニューラ
ルネットワークの出力層のノードの出力状態を総合し
て、分割パターンが構成する被検パターンを判別するこ
とにより、被検パターンに欠損や歪みができても、欠損
がない分割パターンの判別結果を基にして、そのパター
ンを欠損がないときと同様に正しく認識分類することが
でき、また、欠損場所も特定も可能である。
Further, a neural network is used as the discriminating means, and this neural network is prepared for each divided pattern, or one neural network is used in time series for each divided pattern, and the output layer of each neural network is used. By integrating the output states of the nodes and determining the test pattern formed by the divided pattern, even if the test pattern has loss or distortion, based on the determination result of the split pattern having no loss, The pattern can be correctly recognized and classified in the same manner as when there is no loss, and the position of the loss can be specified.

【0020】次に、本発明の光学的パターン認識分類装
置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 optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

【0021】[0021]

【実施例1】図1は、本発明の光学的パターン認識分類
装置の1実施例の構成を示す構成図である。さて、図1
の光学的パターン認識分類装置の構成において、特徴量
抽出手段である光学的相関演算装置1と判別手段である
識別判別装置22とパターン分割手段であるパターン分
割装置18とから本質的になる。以下、図1により、詳
細に説明する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of an embodiment of an optical pattern recognition / classification apparatus according to the present invention. Well, FIG.
In the configuration of the optical pattern recognition / classification device described above, the optical pattern recognition / classification device essentially comprises an optical correlation calculation device 1 as a feature amount extraction unit, an identification / discrimination device 22 as a discrimination unit, and a pattern division device 18 as a pattern division unit. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

【0022】図1において、レーザ11より出射したコ
ヒーレントな光束12は、ビームエキスパンダ13によ
り適当な光束径に広げてコリメートされ、画像表示装置
14に入射する。画像表示装置14には、コンピュータ
17に記憶された参照パターンが強度パターンの透過率
分布として描かれ、光束12が透過して参照パターンが
読み出される。光束12はフーリエ変換レンズ15を透
過して、フーリエ変換レンズ15の焦点面に配置された
空間光変調器16上に参照パターンのフーリエ変換像を
作る。一方、コンピュータ17に記憶されていたり、C
CDカメラなどの撮像装置により外部より取り込まれた
りした認識分類したい識別クラスに属する被検パターン
像は、パターン分割装置18において特定位置で複数の
分割パターンに分割され、そのうちの1つの分割パター
ンがフーリエ変換像作成装置19に入力され、そこから
空間光変調器16に、分割パターンのフーリエ変換像の
強度パターンが透過率分布として表示される。
In FIG. 1, a coherent light beam 12 emitted from a laser 11 is expanded to an appropriate light beam diameter by a beam expander 13, collimated, and incident on an image display device 14. The reference pattern stored in the computer 17 is drawn on the image display device 14 as a transmittance distribution of the intensity pattern, and the light beam 12 is transmitted to read the reference pattern. The light flux 12 passes through the Fourier transform lens 15 and forms a Fourier transform image of the reference pattern on the spatial light modulator 16 arranged on the focal plane of the Fourier transform lens 15. On the other hand, it is stored in the computer 17 or C
A test pattern image belonging to an identification class to be recognized and classified by an imaging device such as a CD camera from the outside is divided into a plurality of divided patterns at a specific position by a pattern dividing device 18, and one of the divided patterns is Fourier-divided. The converted pattern is input to the converted image forming device 19, and the spatial light modulator 16 displays the intensity pattern of the Fourier transform image of the divided pattern as a transmittance distribution.

【0023】図4は、被検パターンと分割パターンの一
例を示したものである。即ち、被検パターンを、分割パ
ターンa、b、c、dのように特定位置において、分割
する。 即ち、参照パターンセットのフーリエ変換像
は、図1の空間光変調器16を透過する際に、各分割パ
ターンのフーリエ変換像の強度パターンにより変調を受
け、参照パターンと分割パターンの各対応する空間周波
数成分の積の演算が行なわれる。この後、光束12は、
フーリエ変換レンズ20を透過して再度フーリエ変換さ
れ、受光装置21により参照パターンと分割パターンと
の相互相関的演算の結果が出力される。画像表示装置1
4に表示する参照パターンを順次変え、前記の説明の処
理を行ない、複数の参照パターンに対する相互相関的演
算の出力を得る。被検パターンを構成する全ての分割パ
ターンについて、前記の処理を行ない、結局、被検パタ
ーンを構成する全ての分割パターンの複数の参照パター
ンに対する出力を得る。
FIG. 4 shows an example of a test pattern and a divided pattern. That is, the test pattern is divided at specific positions like the divided patterns a, b, c, and d. That is, the Fourier transform image of the reference pattern set is modulated by the intensity pattern of the Fourier transform image of each divided pattern when passing through the spatial light modulator 16 of FIG. The calculation of the product of the frequency components is performed. After this, the luminous flux 12
The light passes through the Fourier transform lens 20 and is again subjected to Fourier transform, and the light receiving device 21 outputs the result of the cross-correlation operation between the reference pattern and the divided pattern. Image display device 1
The reference patterns displayed in step 4 are sequentially changed, and the processing described above is performed to obtain an output of a cross-correlation operation for a plurality of reference patterns. The above-described processing is performed for all the divided patterns constituting the test pattern, and eventually, outputs for all the reference patterns of all the divided patterns constituting the test pattern are obtained.

【0024】これらの出力を識別判定装置22に入力
し、始めに、分割パターン毎にどの識別クラスに属する
かの判定を行なう。この判定は、各々の被検パターンの
分割パターンの複数の出力がどのような範囲の値を示す
かを予め調べておくことにより実現される。それらの範
囲が複数の識別クラスの間で、全ての出力について重な
りがない限りは、入力された分割パターンの各参照パタ
ーンに対する出力値が予め調べた範囲に入るか否かの二
値論理の組合わせから行なうことができる。この後、こ
のような分割パターン全ての判定から被検パターンが、
どの識別クラスに属するかの決定を行なう。例えば、こ
の方法には、分割パターン毎の判定の結果が、分割パタ
ーン数の過半数同じであれば、被検パターンをその過半
数同じであった被検パターンの属する識別クラスに決定
する方法を取るというようなものがある。このようにす
れば、未知のパターンに欠損があっても、欠損を含まな
い分割パターンにより所望の識別クラスに正しく分類し
たり、欠損場所を特定したりすることも可能になる。識
別判定装置22には、コンピュータ17を用いてソフト
ウェアにより判定機能を実現してもできるし、同様の機
能を電子回路によりハードウェアにより実現することも
できる。
These outputs are input to the identification determining device 22. First, it is determined to which identification class each divided pattern belongs. This determination is realized by checking in advance what range of values the plurality of outputs of the divided pattern of the test pattern indicate. As long as these ranges do not overlap among all outputs among a plurality of identification classes, a binary logic set is used to determine whether or not the output value of each input divided pattern for each reference pattern falls within the range checked in advance. It can be done from matching. Thereafter, the test pattern is obtained from the determination of all the divided patterns,
A decision is made as to which identification class it belongs to. For example, in this method, if the result of the determination for each divided pattern is the same as a majority of the number of divided patterns, a method of determining the test pattern to be the identification class to which the test pattern having the same majority is the belonging class. There is something like that. In this way, even if an unknown pattern has a defect, it is also possible to correctly classify the pattern into a desired identification class by using a divided pattern that does not include the defect, or to specify the position of the defect. The identification determination device 22 can realize the determination function by software using the computer 17, or can realize the same function by hardware using an electronic circuit.

【0025】ここで、用いた画像表示装置14には、一
般的な電気アドレス型の空間光変調器である液晶パネル
などを用いることができる。また、ここで、空間光変調
器16には、一般的な電気アドレス型の空間光変調器で
ある液晶パネルなどを用いることができる。更に、受光
装置21には、フォトダイオードやCCDなどの撮像素
子を用いることができる。また、空間光変調器16上に
光軸を中心とした適当な半径を持つ円形マスク等を配置
して、分割パターン或いは参照パターン或いは両方の光
軸付近の像を削る処理を行なっても良い。これにより、
どのようなパターンもほぼ共通に持っている低い空間周
波数成分がカットされ、相互相関的演算が効率的に行な
うことができるようになる。
Here, a liquid crystal panel or the like which is a general electric address type spatial light modulator can be used as the image display device 14 used. Here, as the spatial light modulator 16, a liquid crystal panel or the like, which is a general electric address type spatial light modulator, can be used. Further, as the light receiving device 21, an image sensor such as a photodiode or a CCD can be used. Alternatively, a process may be performed in which a circular mask or the like having an appropriate radius centered on the optical axis is arranged on the spatial light modulator 16 to cut off the divided pattern, the reference pattern, or both images near the optical axis. This allows
Low spatial frequency components, which are almost common in any pattern, are cut, and cross-correlation operations can be performed efficiently.

【0026】更にまた、空間光変調器16に分割パター
ンのフーリエ変換像の強度パターンの二値化画像を表示
すれば、分割パターンのフーリエ変換像と一致する参照
パターンのフーリエ変換像の部分は、空間光変調器の作
用をほとんど受けずに透過していくので、受光装置21
に到達する光束の光量の低下を防ぐことができる。この
ような空間光変調器には、強誘電性液晶を用いた電気ア
ドレス型のものを用いることができる。特に、強誘電性
液晶を用いた空間光変調器は、画像の二値化だけでな
く、原理的に分解能が高く、高コントラストなので好適
である。また、二値化処理を画像処理装置などを用いて
行なってしまえば、一般の電気アドレス型の空間光変調
器を用いても同様である。
Furthermore, if a binary image of the intensity pattern of the Fourier transform image of the divided pattern is displayed on the spatial light modulator 16, the part of the Fourier transformed image of the reference pattern that matches the Fourier transformed image of the divided pattern is: Since the light passes through with little effect from the spatial light modulator, the light receiving device 21
Can be prevented from decreasing. As such a spatial light modulator, an electric address type using a ferroelectric liquid crystal can be used. In particular, a spatial light modulator using a ferroelectric liquid crystal is suitable not only for binarization of an image but also for high resolution and high contrast in principle. Further, if the binarization process is performed using an image processing device or the like, the same applies even when a general electric address type spatial light modulator is used.

【0027】また、ここで、パターン分割装置18に
は、入力画像を複数の部分に区切って、部分毎に別々
に、画像を出力する機能を有する市販の画像処理装置等
や、画像表示装置に、入力画像を表示し、液晶シャッタ
ー等を用いて部分毎に別々に画像を出力することができ
るようにした光学的方法を用いることができる。
Here, the pattern dividing device 18 includes a commercially available image processing device or the like having a function of dividing an input image into a plurality of portions and outputting an image separately for each portion, or an image display device. An optical method that can display an input image and output an image separately for each portion using a liquid crystal shutter or the like can be used.

【0028】[0028]

【実施例2】図5は、本発明の光学的パターン認識分類
装置の他の実施例の構成を示す構成図である。本実施例
では、分割パターンのフーリエ変換像を光学的に得ると
ころに特徴がある。図5の構成図において、光学的パタ
ーン認識分類装置は、特徴量抽出手段である光学的相関
演算装置1と判別手段である識別判定装置22とパター
ン分割手段であるパターン分割装置18とから本質的に
構成されている。
Embodiment 2 FIG. 5 is a configuration diagram showing the configuration of another embodiment of the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention. This embodiment is characterized in that a Fourier transform image of the divided pattern is optically obtained. In the configuration diagram of FIG. 5, the optical pattern recognition / classification device is essentially composed of an optical correlation calculation device 1 as a feature amount extraction unit, an identification determination device 22 as a determination unit, and a pattern division device 18 as a pattern division unit. Is configured.

【0029】図5の光学的パターン認識分類装置では、
レーザ11より出射したコヒーレント光束12は、ビー
ムエキスパンダ13により適当な光束径に広げて、コリ
メートされ、ハーフミラー31に入射し、そこで、光束
12a、光束12bの2つの光束に分けられる。光束1
2aは画像表示装置32に入射する。画像表示装置32
には、コンピュータ17にメモリーされていたり、CC
Dカメラなどの撮像装置により外部より取り込まれたり
した認識分類したい識別クラスに属する被検パターン像
が、パターン分割装置18により分割された分割パター
ンの1つの強度パターンが、透過率分布として描かれて
おり、光束12aが透過して分割パターンが読み出され
る。その後、光束12aはフーリエ変換レンズ33を透
過し、その焦点面に配置されたスクリーン34上に分割
パターンのフーリエ変換像を作る。この像は撮像装置3
5で撮像される。
In the optical pattern recognition / classification apparatus shown in FIG.
The coherent light beam 12 emitted from the laser 11 is expanded to an appropriate light beam diameter by a beam expander 13, collimated, and incident on a half mirror 31, where it is split into two light beams, a light beam 12a and a light beam 12b. Luminous flux 1
2a enters the image display device 32. Image display device 32
Are stored in the computer 17 or CC
A test pattern image belonging to an identification class to be recognized and classified by an imaging device such as a D camera from the outside, and one intensity pattern of the divided patterns divided by the pattern dividing device 18 is drawn as a transmittance distribution. As a result, the light flux 12a is transmitted and the divided pattern is read. Thereafter, the light flux 12a passes through the Fourier transform lens 33, and forms a Fourier transform image of the divided pattern on a screen 34 arranged on the focal plane. This image is taken by the imaging device 3
5 is taken.

【0030】一方、光束12bはミラー36により偏向
させられた後に、画像表示装置14に入射する。画像表
示装置14には、コンピュータ17にメモリーされてい
る図6に示すような複数の参照パターンを並べた像(以
下参照パターンセットと称する)の強度パターンの透過
率分布で描かれ、光束12bが透過して参照パターンセ
ットが読み出される。光束12bは、フーリエ変換レン
ズ15を透過して、フーリエ変換レンズ15の焦点面に
配置された空間光変調器16上に参照パターンセットの
フーリエ変換像を作る。空間光変調器16には、撮像装
置35で撮像された分割パターンのフーリエ変換像が、
強度パターンの透過率分布で表示されているので、光束
12bが透過する際に、分割パターンのフーリエ変換像
の強度パターンにより変調を受け、分割パターンと参照
パターンセットの各対応する空間周波数成分の積の演算
が行なわれる。
On the other hand, the light beam 12b is deflected by the mirror 36 and then enters the image display device 14. The image display device 14 is drawn with a transmittance distribution of an intensity pattern of an image (hereinafter referred to as a reference pattern set) in which a plurality of reference patterns stored in a computer 17 as shown in FIG. The reference pattern set is read through. The light beam 12b transmits through the Fourier transform lens 15, and forms a Fourier transform image of the reference pattern set on the spatial light modulator 16 arranged on the focal plane of the Fourier transform lens 15. In the spatial light modulator 16, a Fourier transform image of the divided pattern imaged by the imaging device 35 is
Since the intensity pattern is displayed as the transmittance distribution, the light beam 12b is modulated by the intensity pattern of the Fourier transform image of the divided pattern when transmitted, and the product of the divided spatial pattern and the corresponding spatial frequency components of the reference pattern set is obtained. Is performed.

【0031】この後に、光束12bは、フーリエ変換レ
ンズ20を透過して再度フーリエ変換され、参照パター
ンセットの各参照パターンに対応した位置に受光面が配
置されている受光装置21により分割パターンと参照パ
ターンセットの各参照パターンとの相互相加的演算の結
果が同時並列的に出力される。その後、被検パターンを
構成する全ての分割パターンについて前記のような処理
を行ない、結局、被検パターンを構成する全ての分割パ
ターンの複数の参照パターンに対する出力を得る。
Thereafter, the light flux 12b is transmitted through the Fourier transform lens 20 and subjected to Fourier transform again. The light beam 12b is divided by the light receiving device 21 in which the light receiving surface is disposed at a position corresponding to each reference pattern in the reference pattern set. The result of the mutual additive operation with each reference pattern of the pattern set is output simultaneously and in parallel. Thereafter, the above-described processing is performed on all the divided patterns forming the test pattern, and eventually, outputs of all the divided patterns forming the test pattern for a plurality of reference patterns are obtained.

【0032】これらの出力は、識別判定装置22に入力
され、被検パターンの認識分類や欠損箇所の特定を行な
うが、これらの処理は実施例1と同様なので省略する。
ここで用いた画像表示装置14、32には、一般的な電
気アドレス型の空間光変調器である液晶パネルなどを用
いることができる。また、ここで、空間光変調器16に
は、一般的な電気アドレス型の空間光変調器である液晶
パネルなどを用いることができるし、分割パターンのフ
ーリエ変換パターンが直接空間光変調器16上に形成で
きるようにすれば、光アドレス型の空間光変調器を用い
ることもできる。
These outputs are input to the discrimination / judgment device 22 for recognizing and classifying the pattern to be inspected and for specifying a missing portion. These processes are the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
As the image display devices 14 and 32 used here, a liquid crystal panel or the like which is a general electric address type spatial light modulator can be used. Here, a liquid crystal panel or the like, which is a general electric address type spatial light modulator, can be used as the spatial light modulator 16, and the Fourier transform pattern of the divided pattern is directly applied to the spatial light modulator 16. In this case, an optical address type spatial light modulator can be used.

【0033】また、受光装置21には、フォトダイオー
ドやCCDなどの撮像素子を用いることができる。更
に、撮像装置35には、CCDカメラや撮像管などを用
いることができる。尚、本実施例では、光束12をハー
フミラー31により2つに分けているが、レーザ及びビ
ームエキスパンダを各々2台用意して、別々に2つの光
束12a、12bを作るような装置構成にしても問題は
ない。また、ここで、パターン分割装置18には、入力
画像を複数の部分に区切って、部分毎に別々に画像を出
力する機能を有する市販の画像処理装置等や画像表示装
置に入力画像を表示し、液晶シャッター等を用いて、部
分毎に別々に画像を出力することができるようにした光
学的方法を用いることができる。
Further, as the light receiving device 21, an image pickup device such as a photodiode or a CCD can be used. Further, as the imaging device 35, a CCD camera, an imaging tube, or the like can be used. In this embodiment, the light beam 12 is divided into two by the half mirror 31. However, two laser beams and two beam expanders are prepared, respectively, and the device is configured to separately generate two light beams 12a and 12b. There is no problem. Here, the pattern dividing device 18 displays the input image on a commercially available image processing device or the like or a display device having a function of dividing an input image into a plurality of portions and outputting images separately for each portion. An optical method that can output an image separately for each part using a liquid crystal shutter or the like can be used.

【0034】[0034]

【実施例3】図7は、本発明の光学的パターン認識分類
装置の更なる他の実施例の構成を示す構成図である。本
実施例では、JTC光学系を特徴量抽出手段に用いてい
るところに特徴がある。
Embodiment 3 FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of still another embodiment of the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention. The present embodiment is characterized in that the JTC optical system is used for the feature amount extracting means.

【0035】図7の構成図において、光学的パターン認
識分類装置は、特徴量抽出手段である光学的相関演算装
置1と判別手段である識別判定装置22とパターン分割
手段であるパターン分割装置18とから本質的に構成さ
れている。
In the configuration diagram of FIG. 7, the optical pattern recognition / classification device includes an optical correlation operation device 1 serving as a feature amount extracting means, an identification determining device 22 serving as a discriminating device, and a pattern dividing device 18 serving as a pattern dividing device. Consists essentially of

【0036】図7の構成図において、レーザ11より出
射したコヒーレントな光束12は、ビームエキスパンダ
13により適当な光束径に広げてコリメートされ、ハー
フミラー31を透過した光束12aが画像表示装置14
に入射する。画像表示装置14には、図8に示すような
パターン分割装置18で作成された分割パターンと参照
パターンとが並列に隣合わせに強度パターンの透過率分
布で描かれ、光束12aが透過して分割パターンと参照
パターンが読み出される。光束12aはフーリエ変換レ
ンズ15を透過して、フーリエ変換レンズ15の焦点面
に配置されたスクリーン34上に分割パターンと参照パ
ターンの合同フーリエ変換像を作る。この像は撮像装置
35により撮像され、空間光変調器16上に合同フーリ
エ変換像を表示する。
7, the coherent light beam 12 emitted from the laser 11 is expanded to an appropriate light beam diameter by a beam expander 13 and collimated, and the light beam 12a transmitted through the half mirror 31 is converted to an image display device 14.
Incident on. On the image display device 14, the divided pattern created by the pattern dividing device 18 as shown in FIG. 8 and the reference pattern are drawn side by side in parallel with the transmittance distribution of the intensity pattern. And the reference pattern are read. The light flux 12a transmits through the Fourier transform lens 15, and forms a joint Fourier transform image of the divided pattern and the reference pattern on a screen 34 arranged on the focal plane of the Fourier transform lens 15. This image is picked up by the image pickup device 35 and a joint Fourier transform image is displayed on the spatial light modulator 16.

【0037】一方、ハーフミラー31を反射した光束1
2bは、ミラー36により偏向させられ、合同フーリエ
変換像を複素振幅透過率分布で表示している空間光変調
器16に、入射し、フーリエ変換レンズ20を通り、焦
点面に配置されている受光装置21上に相関ピークを作
る。受光装置21により得られた相関ピークの光量は分
割パターンと参照パターンの相関演算の結果であり、参
照パターンを順次変えて、分割パターンの複数の相関出
力である特徴量を得る。被検パターンを構成する全ての
分割パターンについて前記のような処理を行い、結局、
被検パターンを構成する全ての分割パターンの複数の参
照パターンに対する出力を得る。
On the other hand, the light beam 1 reflected by the half mirror 31
The light 2 b is deflected by the mirror 36, enters the spatial light modulator 16 displaying the joint Fourier transform image in a complex amplitude transmittance distribution, passes through the Fourier transform lens 20, and receives light received at the focal plane. A correlation peak is created on the device 21. The light quantity of the correlation peak obtained by the light receiving device 21 is a result of the correlation operation between the divided pattern and the reference pattern, and the reference pattern is sequentially changed to obtain a plurality of feature amounts as the correlation outputs of the divided pattern. Perform the above processing for all the divided patterns constituting the test pattern, after all,
An output is obtained for a plurality of reference patterns of all divided patterns constituting the test pattern.

【0038】これらの出力は、識別判定装置22に入力
され、被検パターンの認識分類や欠損箇所の特定を行な
うが、これらの処理は、実施例1と同様であるので説明
を省略する。ここで用いた画像表示装置14には、一般
的な電気アドレス型の空間光変調器である液晶パネルな
どを用いることができる。また、ここで、空間光変調器
16には、一般的な電気アドレス型の空間光変調器であ
る液晶パネルなどを用いることができるし、合同フーリ
エ変換像が直接空間光変調器16上に形成するようにす
れば、光書き込み型の空間光変調器を用いることもでき
る。また、受光装置21には、フォトダイオードやCC
Dなどの撮像素子を用いることができる。
These outputs are input to the discrimination / determination device 22 for recognizing and classifying the pattern to be inspected and for specifying a missing portion. Since these processes are the same as in the first embodiment, the description will be omitted. As the image display device 14 used here, a liquid crystal panel or the like which is a general electric address type spatial light modulator can be used. Here, as the spatial light modulator 16, a liquid crystal panel or the like which is a general electric address type spatial light modulator can be used, and a joint Fourier transform image is directly formed on the spatial light modulator 16. Then, an optical writing type spatial light modulator can be used. The light receiving device 21 includes a photodiode or a CC.
An imaging element such as D can be used.

【0039】更に、撮像装置35には、CCDカメラや
撮像管などを用いることができる。尚、本実施例では、
光束12をハーフミラー31により2つに分けている
が、レーザ及びビームエキスパンダを各々2台用意し
て、別々に2つの光束12a、12bを作るような構成
にしても問題はない。また、ここで、パターン分割装置
18には、入力画像を複数の部分に区切って、部分毎に
別々に画像を出力する機能を有する市販の画像処理装置
等や、画像表示装置に入力画像を表示して、液晶シャッ
ター等を用いて、部分毎に別々に画像を出力できるよう
にした光学的な装置を用いることができる。
Further, a CCD camera, an image pickup tube or the like can be used as the image pickup device 35. In this embodiment,
Although the light beam 12 is divided into two by the half mirror 31, there is no problem if two laser beams and two beam expanders are prepared and two light beams 12a and 12b are separately formed. Here, the pattern dividing device 18 displays an input image on a commercially available image processing device or the like having a function of dividing an input image into a plurality of portions and outputting images separately for each portion, or an image display device. Then, an optical device that can output an image separately for each portion using a liquid crystal shutter or the like can be used.

【0040】[0040]

【実施例4】本実施例では、識別判定装置22にファジ
ー論理的な演算装置を用いる。本実施例においては、図
1、図5、図7に示すような光学的相関演算装置などの
特徴量抽出手段を用いて、特徴パラメーターを取得する
ところまでは、前記の実施例1から3と同様であるの
で、識別判定装置22の部分のみを説明する。
Embodiment 4 In this embodiment, a fuzzy logic operation device is used as the identification determination device 22. In the present embodiment, the processes of the first to third embodiments are performed until the feature parameters are obtained using the feature amount extracting means such as the optical correlation calculation device as shown in FIGS. Therefore, only the part of the identification determination device 22 will be described.

【0041】これは、特徴量抽出手段により得られた認
識分類したいクラスに属する被検パターンの各分割パタ
ーン毎に抽出された複数の特徴量に基づいて、分割パタ
ーン及び各特徴パラメーター毎に被検パターンが属する
識別クラスのメンバーシップ関数を作成した後、未知の
被検パターンの分割パターンの特徴量と上記のメンバー
シップ関数との照合により特徴パラメーター毎にメンバ
ーシップ値を得て、得られた複数のメンバーシップ値を
基にして分割パターンの判定を行ない、被検パターンを
構成する全分割パターンに対する判別結果から被検パタ
ーンの決定を行なうものである。
This is based on a plurality of feature amounts extracted for each of the divided patterns of the test pattern belonging to the class to be recognized and obtained by the feature amount extracting means. After creating a membership function of the identification class to which the pattern belongs, a membership value is obtained for each feature parameter by comparing the feature amount of the divided pattern of the unknown test pattern with the above membership function, and the obtained plurality is obtained. Is determined based on the membership values of the test patterns, and the test pattern is determined from the determination results for all the divided patterns constituting the test pattern.

【0042】始めに、特徴量抽出手段により特徴量を取
得するが、特徴量抽出手段に出力の不安定性があった場
合の影響を少なくするために、各被検パターンについて
複数回行なうことが望ましい。そこで、複数回のデータ
から特徴パラメーターの出力値の代表値の1つである平
均値と標準偏差量を計算し、出力強度に対するメンバー
シップ関数を台形型とし、例えば、平均値から標準偏差
の大きさの範囲までをメンバーシップ値1とし、標準偏
差の3倍の大きさをメンバーシップ値0として、台形の
斜辺に相当する部分を標準偏差の等倍から3倍までとし
たりする。
At first, the characteristic amount is obtained by the characteristic amount extracting means. In order to reduce the influence when the output of the characteristic amount extracting means is unstable, it is desirable to perform the plural times for each test pattern. . Therefore, the average value and the standard deviation amount, which are one of the representative values of the output values of the feature parameters, are calculated from the data of a plurality of times, and the membership function for the output intensity is set to a trapezoidal shape. The membership value is 1 up to the range, the membership value is three times the standard deviation, the membership value is 0, and the portion corresponding to the hypotenuse of the trapezoid is from the same to three times the standard deviation.

【0043】図9は、ある被検パターンをAとし、分割
パターンをa、b、c、dとした場合の、特徴パラメー
ター1と特徴パラメーター2の出力をメンバーシップ値
として表現したパターンAが属する識別クラスのメンバ
ーシップ関数グラフである。このようにして、全ての識
別クラスに対して分割パターン毎のメンバーシップ関数
を作成し、識別分類装置22内にメモリーしておく。次
に、パターンAの代わりに未知の被検パターンの分割パ
ターンを示し、特徴パラメーターの各成分の出力強度を
得て、前記のように予め作成した各分割パターンごとの
識別クラスのメンバーシップ関数と照合する。
FIG. 9 shows a pattern A in which the output of the characteristic parameter 1 and the output of the characteristic parameter 2 are represented as membership values when a certain test pattern is A and the divided patterns are a, b, c, and d. 6 is a membership function graph of an identification class. In this way, membership functions for each division pattern are created for all the identification classes, and stored in the identification and classification device 22. Next, a division pattern of an unknown test pattern is shown in place of the pattern A, the output intensity of each component of the characteristic parameter is obtained, and the membership function of the identification class for each division pattern created in advance as described above is obtained. Collate.

【0044】例えば、識別クラスA、B、Cの分割パタ
ーンごとのメンバーシップ関数が各々図9、図10、図
11に示したものである。このとき、未知の被検パター
ンの分割パターン毎の特徴パラメーターの出力が、各
々、参照パターン1に対してs点、参照パターン2に対
してt点の出力であったとする。図12は、このs点、
t点が各分割パターンのメンバーシップ関数に対して、
どの程度のメンバーシップ値を有するか、どの程度各識
別クラスに属しているかを示した表である。
For example, membership functions for each of the division patterns of the identification classes A, B, and C are shown in FIGS. 9, 10, and 11, respectively. At this time, it is assumed that the output of the feature parameter for each divided pattern of the unknown test pattern is the output of the s point for the reference pattern 1 and the output of the t point for the reference pattern 2, respectively. FIG. 12 shows this s point,
At point t, for the membership function of each division pattern,
It is a table showing how much membership value it has and how much it belongs to each identification class.

【0045】図12の表に示すメンバーシップ値から分
割パターンごとにAND演算を行なうと、各被検パター
ンの分割パターンのメンバーシップ値の最小値を取るこ
とになり、未知のパターンに対してのメンバーシップ値
は、クラスAにおける分割パターンa、b、c、dに対
して各々、1、0、0、0.3となり、クラスBにおけ
る分割パターンa、b、c、dに対して各々0、0、
0、0となり、クラスCにおける分割パターンa、b、
c、dに対して各々、1、1、1、1となる。
When an AND operation is performed for each divided pattern from the membership values shown in the table of FIG. 12, the minimum value of the membership values of the divided patterns of each test pattern is obtained. The membership values are 1, 0, 0, and 0.3 for the division patterns a, b, c, and d in class A, respectively, and are 0 for the division patterns a, b, c, and d in class B, respectively. , 0,
0, 0, and the divided patterns a, b,
1, 1, 1, 1 for c and d, respectively.

【0046】この後、これら分割パターン毎のメンバー
シップ値から未知の被検パターンの決定を行なうが、こ
の際、再びAND演算を行なうと、識別クラスごとのメ
ンバーシップ値は各々、0、0、1となり、従って、未
知のパターンは、100%クラスCであると言うことが
できる。また、メンバーシップ値の最小値が0でないパ
ターンがいくつもあった場合には、その最小値をもって
どのクラスに属するかの度合いを推し量ることができ
る。
Thereafter, an unknown test pattern is determined from the membership values for each divided pattern. At this time, when the AND operation is performed again, the membership values for each identification class are 0, 0, and 0, respectively. 1 and thus the unknown pattern can be said to be 100% class C. Also, when there are a number of patterns in which the minimum value of the membership value is not 0, the degree to which class belongs can be estimated by using the minimum value.

【0047】更に、前記の未知パターンに欠損などが発
生し、例えば、クラスCの各分割パターンのメンバーシ
ップ値が各々0.3、1、1、1となって、欠損が発生
した箇所の分割パターンのメンバーシップ値が小さくな
ってしまった場合には、前記の未知の被検パターンの決
定方法において、メンバーシップ値1が過半数あったと
き、該未知パターンを分割パターンにおいて過半数であ
る識別クラスに属すると決定するというような方法にし
ておけば、前記の未知パターンは、クラスCに属し、分
割パターンaの中に欠損部分があると言うことができ
る。このように、未知パターンに欠損があっても、欠損
を含まない分割パターンにより、所望の識別クラスに正
しく分類したり、欠損場所を特定したりすることも可能
になり、パターンの欠損の検査等も行なうことができ
る。
Further, a loss or the like occurs in the unknown pattern. For example, the membership value of each of the divided patterns of class C becomes 0.3, 1, 1, and 1 and the division where the loss occurs occurs. In the case where the membership value of the pattern is reduced, in the method of determining an unknown test pattern, when the membership value 1 is a majority, the unknown pattern is classified into an identification class that is a majority in the divided pattern. If it is determined that the unknown pattern belongs, the unknown pattern belongs to the class C, and it can be said that there is a missing portion in the divided pattern a. In this way, even if there is a defect in the unknown pattern, it is possible to correctly classify it into a desired identification class and specify the location of the defect by using the divided pattern that does not include the defect. Can also be performed.

【0048】また、図12のメンバーシップ値の相加平
均値を判断材料にすることもできる。即ち、この場合に
は、未知の被検パターンに対してクラスA、B、Cは、
各々約0.4、0.15、1となるので、各々のパター
ンの度合いを推し計ることができる。この場合も、分割
パターン毎に同じように相加平均値を判断材料にして、
パターンの欠損の識別を行なうことができる。但し、相
加平均値を用いる場合には、ある特徴パラメーターの特
徴量の値が全くなくとも答えが出ることがあるので、フ
ァジー論理的なAND演算の方が誤りが少ないが、AN
D演算で答えを出すことが難しい場合の補助演算として
意味がある。即ち、何らかの原因で平均値を取ったとき
の状態と著しくずれ、1つの特徴パラメータの成分とだ
け、メンバーシップ値が0で、他の参照パターンとは1
である場合、AND演算では正しい答えを出すことがで
きなくなる。この場合など、第2候補として、相加平均
値を用いることなどの使用法ができる。
The arithmetic mean of the membership values shown in FIG. 12 can be used as a judgment material. That is, in this case, the classes A, B, and C for the unknown test pattern
Since they are about 0.4, 0.15 and 1 respectively, the degree of each pattern can be estimated. Also in this case, the arithmetic mean value is used as a judgment material in the same manner for each divided pattern,
The loss of the pattern can be identified. However, in the case of using the arithmetic mean, an answer may be obtained even if there is no feature value of a certain feature parameter.
It is meaningful as an auxiliary operation when it is difficult to obtain an answer in the D operation. In other words, the state significantly deviates from the state when the average value is obtained for some reason, the membership value is 0 for only one feature parameter component, and 1 for the other reference patterns.
In the case of, the AND operation cannot give a correct answer. In this case, a usage method such as using an arithmetic average value as the second candidate can be used.

【0049】尚、本実施例において、メンバーシップ値
を台形型にしたが、メンバーシップ関数に凹みがない所
謂凸型のファジー集合となるものであれば、どのような
ものでも、可能である。また、このような演算装置で
は、ノイマン型コンピュータを用いても、ハードウェア
による演算装置を用いても構成可能である。
In the present embodiment, the membership values are trapezoidal, but any membership fuzzy fuzzy set with no dent in the membership function can be used. Further, such an arithmetic device can be configured using a Neumann computer or an arithmetic device using hardware.

【0050】[0050]

【実施例5】本実施例においては、図1、図5、図7に
示すような光学的相関演算装置などの特徴量抽出手段を
用いて、特徴量を取得するところまでは、前記の実施例
1から3と同様であるので、識別判定装置22の部分の
みを説明する。
Fifth Embodiment In the present embodiment, the above-described processing is performed up to the point where the characteristic amount is obtained by using a characteristic amount extracting means such as an optical correlation calculation device as shown in FIGS. Since it is the same as in Examples 1 to 3, only the part of the identification determination device 22 will be described.

【0051】識別判定装置22による判定は、分割パタ
ーンにおいては、識別クラスの分布によっては、実施例
1のように、論理的に判定できる場合もあるが、複数の
識別クラスにおいては、その全ての特徴パラメーターの
取り得る範囲が確率的に重なりを持つ場合には、単層乃
至多層パーセプトロンに代表される階層型ニューラルネ
ットワークを用いて分割パターン毎に判定を行なうこと
が有効である。即ち、このような階層型ニューラルネッ
トワークにおいては、各識別クラスに属する被検パター
ンの分割パターンの特徴パラメーターと、その時の識別
クラスを示す所望の出力の提示を複数回、全ての被検パ
ターンの各分割パターンについて行なうことにより、そ
のニューラルネットワークが入力された分割パターンに
相応しい識別クラスを示す出力をするように、ニューラ
ルネットワーク内の結線が組織化されるので、二値化論
理の組合わせのみでは、完全に分離できないような識別
クラスも判定可能となる。
The determination by the identification determination device 22 can be logically performed as in the first embodiment depending on the distribution of the identification classes in the divided pattern, but in the case of a plurality of identification classes, all of them can be logically determined. When the ranges that the feature parameters can take are stochastically overlapped, it is effective to make a determination for each divided pattern using a hierarchical neural network represented by a single-layer or multilayer perceptron. That is, in such a hierarchical neural network, the presentation of the characteristic parameter of the divided pattern of the test pattern belonging to each discrimination class and the desired output indicating the discrimination class at that time a plurality of times, each By performing on the division pattern, the connections in the neural network are organized so that the neural network outputs an identification class appropriate to the input division pattern, so only with the combination of the binarization logic, An identification class that cannot be completely separated can also be determined.

【0052】図13は、階層型のニューラルネットワー
クを用いた識別判定装置22の一実施例の構成図を示
す。本実施例では、分割パターン毎に、即ち、分割パタ
ーンa、b、c、dに対して用意した各ニューラルネッ
トワークで、各々分割パターン毎に識別クラスに分類
し、それらの結果が後段の演算手段に入力される。この
演算手段では、分割パターン毎の分類の結果が、分割パ
ターン数の過半数が同じであれば、未知のパターンに欠
損があっても、欠損を含まない分割パターンによって所
望の識別クラスに正しく分類したり、欠損場所を特定し
たりすることも可能になる。
FIG. 13 is a block diagram showing an embodiment of the identification judging device 22 using a hierarchical neural network. In this embodiment, each neural network prepared for each of the divided patterns, that is, the divided patterns a, b, c, and d, classifies each divided pattern into an identification class. Is input to In this calculation means, if the result of the classification for each divided pattern is the same as the majority of the number of divided patterns, even if the unknown pattern has a defect, it is correctly classified into a desired identification class by the divided pattern containing no defect. In addition, it is possible to specify a defect location.

【0053】識別判定装置22には、コンピュータ17
を用いてソフトウェアにより判定機能を実現することも
できるし、同様の機能を電子回路によりハードウェアに
より実現することもできる。また、学習アルゴリズムも
特に限定する必要はなく、例えば3層以上の多層パーセ
プトロン構造の場合には、良く知られて一般化デルタル
ールに基づいた誤差逆伝搬法などを用いることができ
る。
The identification determining device 22 includes a computer 17
The determination function can be realized by software using, or the same function can be realized by hardware by an electronic circuit. There is no particular limitation on the learning algorithm. For example, in the case of a multi-layered perceptron structure having three or more layers, an error back-propagation method based on a well-known generalized delta rule can be used.

【0054】また、ニューラルネットワークには、この
他にも例えば特徴空間において、識別クラスを超球体で
作成するようなネットワークや基準となるデータポイン
トからの距離の重み付けをするようなネットワークであ
るラジアルベイファンクション等があり、これらを用い
ても良いものである。
The neural network also includes, for example, a network in which an identification class is created by a hypersphere in a feature space and a network in which a distance from a reference data point is weighted. There are functions and the like, and these may be used.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学的パ
ターン認識分類装置により、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、被検パターンを複数の部分に分けた分割
パターン毎に識別クラスに分類し、それらの結果を総合
して被検パターンの認識分類を行なうので、パターンに
欠損が発生しても、パターンの認識分類が正しく行なえ
ると共に、欠損の有無の識別、欠損場所の特定を行なう
ことができる。即ち、学習後の認識分類時に、被検パタ
ーンに欠損や歪みができても、欠損がない分割パターン
の判別結果を基にして、そのパターンを欠損がない時と
同様に正しく認識分類でき、また、欠損場所の特定も可
能である光学的パターン認識分類装置を提供することが
できた。
As described above, the above-mentioned effects are obtained by the optical pattern recognition / classification apparatus of the present invention. Summarizing them has the following remarkable technical effects. That is, the test pattern is classified into identification classes for each of the divided patterns obtained by dividing the test pattern into a plurality of parts, and the recognition and classification of the test pattern are performed by integrating the results. Recognition and classification can be performed correctly, and the presence or absence of a defect can be identified and the location of the defect can be specified. That is, at the time of recognition and classification after learning, even if a test pattern has a loss or distortion, based on the determination result of a divided pattern having no loss, the pattern can be correctly recognized and classified in the same manner as when there is no loss. Thus, an optical pattern recognition / classification device capable of specifying a defect location can be provided.

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

【図1】本発明の光学的パターン認識分類装置の1実施
例の構成を示す模式的構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the configuration of an embodiment of an optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図2】従来の合同フーリエ変換法を用いた光学的パタ
ーン認識分類装置の一例を示す模式構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional optical pattern recognition and classification device using a joint Fourier transform method.

【図3】従来の光学的パターン認識分類装置のためのニ
ューラルネットワークの一例を示す模式構成図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a conventional neural network for an optical pattern recognition / classification device.

【図4】本発明に係わる被検パターンと被検パターンの
分割パターンの一例を示した説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a test pattern and a division pattern of the test pattern according to the present invention.

【図5】本発明の光学的パターン認識分類装置の他の実
施例の構成を示す模式構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the configuration of another embodiment of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図6】本発明の光学的パターン認識分類装置の一部に
表示される参照パターンセットを示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a reference pattern set displayed on a part of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図7】本発明の光学的パターン認識分類装置の更なる
他の実施例の構成を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing the configuration of still another embodiment of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図8】本発明の光学的パターン認識分類装置の一部に
表示される分割パターンと参照パターンを示す説明図で
ある。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a divided pattern and a reference pattern displayed on a part of the optical pattern recognition / classification device of the present invention.

【図9】本発明に係わる一つの識別クラスの分割パター
ンの特徴パラメーターの出力に基づいて作成されたメン
バーシップ関数を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a membership function created based on an output of a feature parameter of a division pattern of one identification class according to the present invention.

【図10】本発明に係わる別の一つの識別クラスの被検
パターンの分割パターンの特徴パラメーターの出力に基
づいて作成されたメンバーシップ関数を示す説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a membership function created based on the output of the characteristic parameter of the divided pattern of the test pattern of another identification class according to the present invention.

【図11】本発明に係わる更に別の一つの識別クラスの
分割パターンの特徴パラメーターの出力に基づいて作成
されたメンバーシップ関数を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a membership function created based on an output of a feature parameter of a division pattern of still another identification class according to the present invention.

【図12】本発明に係わる未知の被検パターンに対して
測定された分割パターン毎の特徴パラメーターの成分の
出力が、識別クラスのメンバーシップ関数に対して有し
たメンバーシップ値を表わす説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a membership value of an output of a characteristic parameter component for each divided pattern measured for an unknown test pattern according to the present invention with respect to a membership function of an identification class. is there.

【図13】本発明の識別判定装置の一例を構成するニュ
ーラルネットワークの一例を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of a neural network forming an example of the identification determination device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光学的相関
演算装置 11 レーザ 12、12a、12b 光束 13 ビームエキ
スパンダ 14、32 画像表示装
置 15、20、33 フーリエ変
換レンズ 16 空間光変調
器 17 コンピュー
タ 18 パターン分
割装置 19 フーリエ変
換像作成装置 21 受光装置 22 識別判定装
置 31 ハーフミラ
ー 34 スクリーン 35 撮像装置 36 ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical correlation calculation device 11 Laser 12, 12a, 12b Light flux 13 Beam expander 14, 32 Image display device 15, 20, 33 Fourier transform lens 16 Spatial light modulator 17 Computer 18 Pattern division device 19 Fourier transform image creation device 21 Light receiving device 22 Identification determining device 31 Half mirror 34 Screen 35 Imaging device 36 Mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−204979(JP,A) 武居利治 他,31p−A−15 光学的 相互相関とファジー的AND演算を用い たパターン認識方法,1991年春季第38回 応用物理学関係連合講演会予稿集,第3 分冊,pp.865 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 3/00 G06E 1/00 - 3/00 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-57-204979 (JP, A) Toshiharu Takei et al., 31p-A-15 Pattern Recognition Method Using Optical Cross-Correlation and Fuzzy AND Operation, 1991 Proceedings of the 38th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 3rd volume, pp. 865 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 3/00 G06E 1/00-3/00 JICST file (JOIS)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力されたパターン(以下入力パターン
と称する)の特徴を表わす量(以下、特徴量と称する)
を、相関またはそれに類する演算を行なう光学系を用い
て抽出する特徴量抽出手段と、該特徴量抽出手段により
抽出された1つ以上の特徴量に基づいて該入力パターン
の判別を行なう手段とから構成される光学的パターン認
識分類装置において、 認識分類したいパターン(以下被検パターンと称する)
を特定位置で複数の部分パターン(以下分割パターンと
称する)に分割し、該分割パターンのうちの任意の1つ
を入力パターンとするパターン分割手段を具備し、 且つ、該判別手段は、該分割パターン毎に取得された特
徴量に基づいて、該分割パターン毎に判別を行ない、該
分割パターン毎の判別の結果が、一定数以上、一致する
か否かにより、被検パターンの判別を行なう判別手段で
あり: そして、該特徴量抽出手段は、コヒーレントな光束を出
射する光源と、1つ或いは複数の参照パターンを振幅透
過率分布或いは反射率分布で表示して、該光束に該振幅
分布を与える第1の画像表示手段と、 該第1の画像表示手段において透過或いは反射した光束
の振幅分布を、光学的にフーリエ変換する第1のフーリ
エ変換レンズと、 入力パターンのフーリエ変換像を作成するフーリエ変換
像作成手段と、 該第1フーリエ変換レンズのフーリエ変換面に配置さ
れ、且つ該フーリエ変換像作成手段により得られた入力
パターンのフーリエ変換像を、振幅透過率分布或いは反
射率分布にして表示して、該光束に更に振幅分布を与え
る空間光変調器と、該空間光変調器を透過或いは反射し
た光束の振幅分布を光学的に更にフーリエ変換する第2
のフーリエ変換レンズと、 該第2のフーリエ変換レンズにより得られた像の光量を
前記の1つ或いは複数の参照パターンに対応して検出す
る受光手段とから構成され、 該受光手段により得られた1つ或いは複数の出力を前記
の特徴量とすることを特徴とする前記光学的パターン認
識分類装置。
1. An amount representing a feature of an input pattern (hereinafter, referred to as an input pattern) (hereinafter, referred to as a feature amount).
From a feature amount extracting means for extracting the input pattern using an optical system for performing a correlation or a similar operation, and means for determining the input pattern based on one or more feature amounts extracted by the feature amount extracting means. In the optical pattern recognition / classification device configured, a pattern to be recognized / classified (hereinafter referred to as a test pattern)
Is divided into a plurality of partial patterns (hereinafter, referred to as divided patterns) at a specific position, and any one of the divided patterns is used as an input pattern. A determination is made for each of the divided patterns based on the characteristic amount obtained for each of the patterns, and a determination of the test pattern is made based on whether or not the result of the determination for each of the divided patterns matches a certain number or more. The feature amount extracting means displays a light source that emits a coherent light beam and one or a plurality of reference patterns as an amplitude transmittance distribution or a reflectance distribution, and displays the amplitude distribution on the light beam. A first image display means for giving; a first Fourier transform lens for optically Fourier transforming an amplitude distribution of a light beam transmitted or reflected by the first image display means; Means for generating a Fourier transform image of the first Fourier transform lens, and a Fourier transform image of the input pattern obtained by the Fourier transform image creating means, the amplitude transmittance A spatial light modulator for displaying the light beam as a distribution or a reflectivity distribution and further giving an amplitude distribution to the light beam; and a second optically Fourier transforming the amplitude distribution of the light beam transmitted or reflected by the spatial light modulator.
And a light receiving means for detecting the amount of light of the image obtained by the second Fourier transform lens in accordance with the one or more reference patterns, and obtained by the light receiving means. The optical pattern recognition / classification device, wherein one or a plurality of outputs are used as the feature amount.
【請求項2】 前記のフーリエ変換像作成手段は、コ
ヒーレントな光束を出射する光源と、 入力パターンを、振幅透過率分布或いは反射率分布にし
て表示して、該光束に更に振幅分布を与える第2の画像
表示手段と、 該第2の画像表示手段において、透過或いは反射した光
束の振幅分布を光学的に更にフーリエ変換する第3のフ
ーリエ変換レンズと、 該第3のフーリエ変換レンズにより得られた入力パター
ンのフーリエ変換像を撮像する撮像手段とから構成され
ることを特徴とする請求項1に記載の光学的パターン認
識分類装置。
2. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the Fourier-transformed image generating means displays a light source for emitting a coherent light beam and an input pattern as an amplitude transmittance distribution or a reflectance distribution, and further provides an amplitude distribution to the light beam. A third Fourier transform lens for optically further Fourier transforming the amplitude distribution of the transmitted or reflected light beam in the second image display means; and a third Fourier transform lens. 2. An optical pattern recognition / classification apparatus according to claim 1, further comprising an image pickup means for picking up a Fourier transform image of the input pattern.
【請求項3】 入力されたパターン(以下入力パターン
と称する)の特徴を表わす量(以下、特徴量と称する)
を、相関またはそれに類する演算を行なう光学系を用い
て抽出する特徴量抽出手段と、該特徴量抽出手段により
抽出された1つ以上の特徴量に基づいて該入力パターン
の判別を行なう手段とから構成される光学的パターン認
識分類装置において、 認識分類したいパターン(以下被検パターンと称する)
を特定位置で複数の部分パターン(以下分割パターンと
称する)に分割し、該分割パターンのうちの任意の1つ
を入力パターンとするパターン分割手段を具備し、 且つ、該判別手段は、該分割パターン毎に取得された特
徴量に基づいて、該分割パターン毎に判別を行ない、該
分割パターン毎の判別の結果が、一定数以上、一致する
か否かにより、被検パターンの判別を行なう判別手段で
あり:そして、該特徴量抽出手段は、コヒーレントな光束を出
射する光源と、 入力パターンと参照パターンとを並列に隣合わせに複素
振幅透過率分布或いは反射率分布で表示して、該光束に
複素振幅分布を与える第3の画像表示手段と、該第3の
画像表示手段を透過或いは反射した光束の複素振幅分布
を、光学的にフーリエ変換する第4のフーリエ変換レン
ズと、 該第4のフーリエ変換レンズにより得られたフーリエ変
換像を、複素振幅透過率分布或いは反射率分布で表示し
て、該光束に複素振幅分布を与える第4の画像表示手段
と、 該第4の画像表示手段を透過或いは反射した光束の複素
振幅分布を光学的にフーリエ変換する第5のフーリエ変
換レンズと、 該第5のフーリエ変換レンズにより得られたパターンを
受光する受光手段より構成される合同フーリエ変換相関
器(Joint Transform Correlator:以下JTCと称する)で
あり、 該受光手段により得られた入力パターンと参照パターン
との相互相関出力を前記の特徴量とすることを特徴とす
る前記の光学的パターン認識分類装置。
3. A quantity representing a feature of an input pattern (hereinafter, referred to as an input pattern) (hereinafter, referred to as a feature quantity).
From a feature amount extracting means for extracting the input pattern using an optical system for performing a correlation or a similar operation, and means for determining the input pattern based on one or more feature amounts extracted by the feature amount extracting means. In the optical pattern recognition / classification device configured, a pattern to be recognized / classified (hereinafter referred to as a test pattern)
Is divided into a plurality of partial patterns (hereinafter, referred to as divided patterns) at a specific position, and any one of the divided patterns is used as an input pattern. A determination is made for each of the divided patterns based on the characteristic amount obtained for each of the patterns, and a determination of the test pattern is made based on whether or not the result of the determination for each of the divided patterns matches a certain number or more. Means: and the feature quantity extracting means emits a coherent light beam.
A light source to be radiated, a third image display means for displaying the input pattern and the reference pattern side by side in parallel with a complex amplitude transmittance distribution or a reflectance distribution to give a complex amplitude distribution to the light flux, and A fourth Fourier transform lens for optically Fourier transforming the complex amplitude distribution of the light beam transmitted or reflected by the image display means; and a Fourier transform image obtained by the fourth Fourier transform lens, the complex amplitude transmittance distribution Alternatively, a fourth image display means for displaying the light flux with a complex amplitude distribution by displaying it as a reflectance distribution, and a fourth image optically Fourier-transforming the complex amplitude distribution of the light flux transmitted or reflected by the fourth image display means. 5 joint Fourier transform correlator (Joint Transform Correlator: hereafter referred to as JTC) comprising light receiving means for receiving a pattern obtained by the fifth Fourier transform lens. Is referred to), the optical pattern recognition classifier of the cross-correlation output between the obtained input pattern and the reference pattern by the light receiving means, characterized in that the characteristic quantity of the.
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武居利治 他,31p−A−15 光学的相互相関とファジー的AND演算を用いたパターン認識方法,1991年春季第38回応用物理学関係連合講演会予稿集,第3分冊,pp.865

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